24m钢屋架设计

设计资料设计资料 某工程为跨度 24m 的单跨双坡封闭式厂房，厂房长 54m，采用梯形钢屋架， 屋面坡度 i=1/10，屋架间距为 6m，屋架铰支于钢筋混凝土柱柱顶。屋面材料采 用 1.5*6m 钢筋混凝土大型屋面板，屋面板上设150 加气混凝土保温层，再设20 水泥砂浆找平层，防水屋面为二毡三油上铺小石子。上弦节间尺寸 1.5m，结构 重要性系数为γ 0=1.0，地区基本风压 w0=0.45kN/m2，基本雪压s0=0.70 kN/m2， 冬季室外计算温度-200C，不考虑地震设防。 1.屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置 本设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架。屋架计算跨度Lo=L-300=23700mm,端部高 度 Ho=1990mm，中部高度 H=3190mm（为 Lo/7.4） ，屋架构件的几何尺寸长度详见施工图 纸 GWJ24-A1(跨中起拱 L/500)。根据构造地区的计算温度和荷载性质，钢材采用 Q235B。 焊条采用 E43 型，手工焊。根据车间长度，屋架跨度和荷载情况，设置上下弦横向水平支 撑、垂直支撑和系杆，见图1。 （放在最后） （参照桌面） 2.荷载计算和内力计算 （1）荷载计算 大型屋面板1.5KN/m2 两毡三油上铺小石子0.35KN/m2 找平层（2cm 厚）0.4KN/m2 150mm 加气混凝土保温层0.9KN/m2 悬挂管道0.10KN/m2 屋架及支撑自重0.39KN/m2 恒荷载总和3.64KN/m2 雪荷载0.7KN/m2 活荷载0.5KN/m2 可变荷载总和：0.7KN./m2 活荷载与雪荷载两者中取较大植参与组合。由于屋面的风载体型系数，迎风面为-0.6， 背风面为-0.5，宾个取风荷载沿高度变化系数为1.25，可得负风压设计值： 迎风面：W1=-1.4×0.6×1.25×0.45=-0.473 KN/m2 背风面：W 2 =-1.4×0.5×25×0.45=-0.394 KN/m2 由于W1W 2 垂直于水平面的分力接近于荷载分项系数取1.0 的永久荷载，所以受拉杆件在 永久荷载和风荷载联合作用下将受压， 但压力很小，因此可以不计算荷载产生的内力， 只将 所有拉杆的长细比控制在250 以内。 (2)荷载组合 一般考虑全跨荷载，对跨中的部分斜杆可考虑半跨荷载，如果设计时将跨中每侧各2 根斜杆均按压杆控制其长细比，可不必考虑半跨荷载作用的情况。 节点荷载设计值|： 按可变荷载效应控制的组合： Fd=(1.2x3.64+1.4x0.7)x1.5x6=48.2KN（相关的分项系数见 p199） 按永久荷载效应控制的组合： Fd=（1.35x3.64+1.4x0.7x0.7）x1.5x6=50.4KN 故节点荷载取值为 50.4KN，支座反力 Rd=8x50.4=403.2KN (3)内力计算 用数解法或图解法可解出全跨荷载作用下屋架杆件的内力 屋架杆件内力组合表屋架杆件内力组合表 杆件名称内力系数 （F=1)内力组合值 全跨① AB BD 上弦 DF FH HI ab bc 下弦 cd de Ba Bb Db Dc 斜腹杆 Fc Fd Hd He Aa Cb 竖杆 Ec Gd Ie 0 -8.662 -13.439 -15.146 -14.649 4.696 11.442 14.535 15.052 -8.848 -6.836 -5.424 3.678 -2.444 1.105 0.03 -1.089 -0.5 -.0009 -1.00 -0.999 2.036 0 -436.55 -677.33 -763.36 -738.31 236.68 576.68 732.56 758.62 -445.95 -344.54 -273.37 185.37 -123.18 55.69 1.51 -54.89 -25.2 -0.45 -50.4 -50.35 102.61 Fdx① 0 -436.55 -677.33 -763.36 -738.31 236.68 576.68 732.56 758.62 -445.95 -344.54 -273.37 185.37 -123.18 55.69 1.51 -54.89 -25.2 -0.45 -50.4 -50.35 102.61 计算杆内力（KN） 上表中内力系数用结构力学求解器算的 3.截面选择 腹杆的最大内力 445.95KN，查表 7.4，选用中间节点板厚度为 t=10mm，支座节点板厚度 12mm。 （1） 、上弦杆 整个上弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=763.36kN(压) 计算长度： 屋架平面内取节间轴线长度 lox=1508mm ， 屋架平面外根据支撑和内力变化取 loy=3000（两块屋面板的宽度） 。因为 2lox=loy,故截面宜选用两个不等肢角钢， 且短肢相并。 设λ=60，查轴心受力稳定系数表， =0.807 N763.36103  4399.64mm2A  f0.807215 需要的回转半径：i x  根据需要 A、x l ox   l oy 30001508  25.1mm,i y  44.3mm 6060 2 i 、i y查角钢规格表， 选用 2L140×90×10， 肢背间距 a＝10mm， 则 A＝44.6cm， i x  2.56cm，i y  6.77cm 按所选角钢进行验算：  x  l l ox 15083000  58.9 y  oy  44.3 i x 25.6i y 67.7 满足长细比   150 的要求。 双角钢T型截面绕对称轴（y轴）应按弯扭屈曲计算长细比yz 由b1/t=140.56x3000/140=12 yz=3.7x14x（1+0.044）=54.144.3 故由max=yz=54.1,按b类查附表4.2得=0.835 N763.36103 MPa  205MPa  215MPa A0.8354460 上弦杆截面如下： （把上述改了） 填板每个节间放一块（满足l1范围内不少于两块） ，la=75.440 x2.56=102.4cm (2)下弦杆 整个下弦杆采用同一截面，按最大内力杆计算。 N=758.62kN lox 3000mm，l oy  l 0 12000mm 选用 2L160×100×10，因l oyl0 x ,故用不等肢角钢，短肢相并。 A＝50.6cm，i x 22.85cm，i y  7.78cm l oy 1200l ox 300  x 105.26  350 y 154.2350 i x 2.85i y 7.78  下弦截面如图： N758620 150MPa  215MPa所以满足要求。 A5060 填板每个节间放一块，la=150cm80i=80 x2.85=228cm. （3）支座斜杆 按端斜杆 Ba 最大设计内力设计 杆件轴力：N  445.95kN 计算长度： l ox  2028mm l oy  2535mm 因为l ox 1.25l oy ，故采用等肢角钢，使i x A＝38.52c