钢结构设计原理课程设计计算书.docVIP

PAGE PAGE 14 1、设计资料 1.1 1）某厂房跨度为21m，总长90m，柱距6m，屋架下弦标高为18m。 2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30。 3）屋面采用1.5×6m的预应力钢筋混凝土大型屋面板（屋面板不考虑作为支撑用）。2 4）该车间所属地区江苏省广州市。 5）采用梯形钢屋架。 1.2考虑静载：①预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）1400N/m2 ②二毡三油防水层400N/m2 ③找平层2cm厚400N/m2 eq \o\ac(○,4)支撑重量；70N/m2 考虑活载：①活载700 N/m2 6）地震设防烈度为7 7）钢材选用Q235钢，焊条为E43型。 1.3、屋架形式和几何尺寸 屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。 屋面坡度 i=1/10； 屋架计算跨度L0＝21000－300＝20700mm； 端部高度取H=1990mm，中部高度取H=3040mm（为L0/6.8）。 屋架几何尺寸如图1所示： 图1：21米跨屋架几何尺寸 2、支撑布置 2.1 由于房屋长度有6米，故在房屋两端及中间设置上、下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。 2.2 3、设计屋架荷载 屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载700 N/m2计算。沿屋面分布的永久荷载乘1/cosα=(√102+1)/10=1.005换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（=0.12+0.011跨度）计算，跨度单位为m。 标准永久荷载： 二毡三油防水层 1.005x0.40=0.402kN/m2 2cm厚找平层 1.005x 0.4=0.402kN/m2 预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.005x 1.4=1.407kN/m2 屋架和支撑自重为 0.07+0.12+0.011x21=0.421kN/m2 _____________________________ 共 2.632kN/m2 标准可变荷载： 屋面活荷载 0.7kN/m2 _____________________________ 共 0.7kN/m2 考虑以下三种荷载组合 全跨永久荷载+全跨可变荷载 全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨桁架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 （1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载效应控制的组合） 全跨节点荷载设计值： F=(1.35x 2.632kN/m2+1.4x 0.7x 0.7kN/m2 )x 1.5m X 6m=38.1528kN （2）全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨永久荷载设计值： 对结构不利时： F1,1=1.35x2.632x1.5x6=31.9788KN（按永久荷载效应控制的组合） F1,2=1.2x2.632x1.5x6=28.4256KN（按可变荷载效应控制的组合） 对结构有利时：F1,3=1.0x2.632x1.5x6=23.688KN 半跨可变荷载设计值： F2,1=1.4x(0.7x0.7)x1.5x6=6.174KN(按永久荷载为主的组合) F2,2=1.4x0.7x1.5x6=8.82KN(按可变荷载为主的组合) （3）全跨桁架包括支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载（按可变荷载效应控制的组合） 全跨节点桁架自重设计值： 对结构不利时：F3,1=1.2x0.421x1.5x6=4.5468KN 对结构有利时：F3,2=1.0x0.421x1.5x6=3.789KN 半跨节点屋面板自重及活荷载设计值： 4、屋架杆件内力计算 用图解法先求出全垮和半跨单位节点荷载作用下的杆件内力系数，然后乘以实际的节点荷载，屋架在上述第一种荷载组合作用下，屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆，内力均达到最大，在第二种和第三种荷载作用下，靠跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号。因此，在全垮荷载作用下所有杆件的内力均应计算，而在半跨荷载作用下仅需计算靠近跨中的斜腹杆内力。 计算结果列于下表： 杆件名称 内力系数（F=1） 第一种组合F×① 第二种组合 第三种组合 计算杆件内力/KN 全跨① 左半跨② 右半跨③ F1×①+F2×② F1×①+F2×③ F3×①+F4×② F3×①+F4×③ 最大压力 最大拉力 上弦 AB 0 0 0 0