华科钢结构课设27米钢结构屋架课程计算书

目录 第一部分第一部分 一、设计资料„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 二、设计内容„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 三、设计要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 第二部分第二部分 一、荷载和内力计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 二、支撑布置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 三、杆件内力计算图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 四、杆件截面选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 五、节点设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 第一部分第一部分 一、设计资料一、设计资料 (1) 设计资料 某厂房跨度为 L=27m，总长 240m，柱距 6m.房内无吊车，无天窗，无振动设备。采用1.5×6.0m 预应力混凝土大型屋面板，屋 第 1 页 共 15 页 架支承于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为 C30， 。地区计算温度高于-200C。钢材选用Q235钢，焊条为E43型。 (2) 屋架形式及几何尺寸 屋面采用预应力钢筋混凝土大型屋面板，采用梯形钢屋架。屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图一所示。屋面坡度为 i  (3340 1990)*2/2700 1:10屋架计算跨度为 26.7m,端部高度取 1990mm，中部高度取 3340mm。 (3) 荷载标准值 ① 永久荷载： 预应力钢筋混凝土大型屋面板（包括嵌缝） 1.4 KN/m 二毡三油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 KN/m 找平层 2cm 厚 0.4 KN/m 保温层 2 0.4 KN/m 屋架及支撑自重：按公式q  0.12 0.11L计算： 永久荷载总和 ② 可变荷载： 屋面活荷载： 附图一 第 2 页 共 15 页 2 2 2 2 2 2.617 KN/m2 0.7kN /m2 0.309 KN/m 图 1.1 27 米跨屋架几何尺寸 图 1.2 27 米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值 第 3 页 共 15 页 图 1.327 米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 第二部分第二部分 一、荷载和内力计算 1、荷载计算 恒荷载总和：2.617KN /m2 屋面活荷载大于雪荷载，故不考虑雪荷载。 可变荷载总和：1.5KN /m2 屋面板坡度不大，对荷载影响小，未予考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不考虑。 2、荷载组合 节点荷载设计值： 按可变荷载效应控制的组合： Fd (1.22.6171.40.71.40.90.8)1.56  46.15kN 第 4 页 共 15 页 其中，永久荷载，荷载分项系数 G 1.2； 积灰荷载，荷载分项系数 Q1 1.4； 组合系数 1  0.9； 屋面荷载， Q2 1.4， 2  0.9。 按永久荷载效控制的组合： F d  (1.352.6171.40.70.71.40.90.8)1.56  47kN 其中，永久荷载，荷载分项系数 G 1.35； 积灰荷载，荷载分项系数 Q1 1.4； 组合系数 1  0.9； 屋面荷载， Q2 1.4， 2  0.9。 故节点荷载取 47kN，支座反力R d  7F d  747  329kN。 二、支撑布置 由于厂房长度有 240 米，故在厂房两端和中间开间设置上、下弦横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在 垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。 （见下图） 第 5 页 共 15 页 第 6 页 共 15 页 支撑布置图 三、杆件内力计算图 在设计资料给出的半跨和全跨荷 载下，通过计算和分析杆件所受内力 可知道，在全跨荷载作用下，杆件所 受的内力大于半跨荷载作用，即设计 中保证杆件在全荷载作用下能满足要 求即可；全跨荷载作用下屋架杆件的 内力为： N  47k(kN) 其中 k 为全跨单位荷载作用下各杆件的内力值，即内力系数。 四、截面选择 腹板最大内力-354.3kN,查教材表 7.6，节点钢材为 Q235 钢，选用中间节点板厚度为 t=10mm,支座节点板厚度 12mm。 1、上弦 整个上弦杆不改变截面，按最大内力计算： 。设=50，查轴心受力稳定系数表，=0.856N 903kN,l150.8cm,l300.0cm（l取两块屋面板宽度） max0 x0y1 第 7 页 共 15 页 ，Areq= N =49.1cm2， .f l ox 150.8 =3.016cm 50 需要回转半径 ixreq= l ox  iyreq =   300.0 =6.00 cm 50 查表得选用 2 L140×90×12 短肢相并 A=2×26.4=52.8ix 2.54cm，i y  6.81cm截面验算 x  l 0 x150.8/2.54  59.4150 i x  y  l 0y i y  300/6.81 44.05150, 双角钢 T 形截面绕对称轴应按弯扭屈曲计算长细比 yz 0.58l 0y b 140/10 14  0.58300/14 12.4,故 tb 第 8 页 共 15 页 l 0 2 yt 2  yz  3.7b/t1  52.7b4  22  300 1   54.6(1)  57.03  y 3.=38.5 4  52.714  故由 max  yz  57.03，按 b 类查教材附表 1.2，得 0.823 N903103  207.8N /mm2 f  215N /mm2所选截面满足要求。 2A0.82352.810 2、下弦 下弦采用等截面，按最大内力计算。 N max  860.2,l 0 x  300cm,l 0y 1335cm，不考虑螺栓孔削弱。 Areq=N/f=860.2/215=4001mm2 选用 2 L125×80×10（短肢相并） ，A=39.42cm2，i x  2.26cm，i y  6.11cm  x  l 0 x 300 132.7 []  350 i x 2.26  y  l 0y i y  1335  218.4 350 6.11 第 9 页 共 15 页 N860.2103  217.7/mm2 f  215N /mm2所选截面满足要求。 2A39.4210 3、斜腹杆 1 杆件 B-a：N=-454.5kN，l ○ 因为 l Ox＝ 0 x  l 0y  256.6cm l Oy i ，故采用等肢角钢，使 i x＝ y 选用 2 L 1007 长肢相并，A=27.6cm2，i x  3.09cm，i y  4.46cm 截面刚度和稳定验算  x  l 0 x 256.6  83.3150 i x 3.09 