华南理工大学-钢屋架课程设计.doc

钢屋架课程设计 姓名 所在学院 土木与交通学院 专业 土木工程 班级 学号 第一章：设计资料 建造于广州郊区的某层单跨工业厂房，跨度L＝24m，长度90m，屋盖采用梯形钢屋架，柱距6m，屋架下弦标高为10m，无吊车。钢屋架两端铰接于钢筋混凝土柱上。柱头截面为400mm×400m，柱的混凝土强度等级为C30；屋面坡度为i=1:10，屋盖体系采用无檩体系，屋面采用1.5m×6.0m预应力混凝土屋面板，上铺120mm厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层。钢材采用Q235，应符合《碳素结构钢》（GB/T-2006）规定的钢化学成分和机械性能。手工焊接用的焊条应符合GB/T5117-95的规定,焊条采用与Q235对应的焊材E43型。柱网布置如图2.1所示，杆件容许长度比：屋架压杆[]＝150屋架拉杆[]＝350。 第二章：结构形式与布置 2.1 柱网布置 图2.1 柱网布置图 2.2屋架形式及几何尺寸 由于采用大型屋面板和油毡防水屋面，故选用平坡梯形钢屋架，未考虑起拱时的上弦坡度i＝1/10。屋架跨度l＝24m，每端支座缩进0.15m，计算跨度l0＝l－2×0.15m＝23.7m；端部高度取H0＝2m，中部高度H＝3.2m；起拱按f＝l0/500，取50mm，起拱后的上弦坡度为1/9.6。 配合大型屋面板尺寸（1.5×6m），采用钢屋架间距B＝6m，上弦节间尺寸1.5m。选用屋架的杆件布置和尺寸如施工图所示。 图2.2 屋架的杆件尺寸 2.3支撑布置 由于房屋较长，在房屋两端5.5m开间及中部开间内布置上、下弦横向水平支撑以及两端和中央垂直支撑。中间各屋架用系杆联系，上下弦各在两端和中央设3道系杆，其中上弦屋脊处与下弦支座共三道为刚性系杆。 图2.3 上弦平面 图2.4下弦平面与剖面 第三章：荷载计算及杆件内力计算 3.1屋架荷载计算 表3.1 屋架荷载计算表 分类 荷载项目名称 荷载大小（kN/m2） 组合系数 组合值（kN/m2） 永久荷载 三毡四油防水层 0.4 1.2 0.48 20mm厚水泥砂浆找平层 0.4 0.48 120mm厚加气混凝土保温层 0.72 0.864 一毡二油隔气层 0.05 0.06 预应力混凝土大屋面板（加灌缝） 1.45 1.74 屋架及支撑自重 0.384 0.4608 总计 4.0848 可变荷载 屋面活荷载 0.4 1.4 0.56 施工荷载 （取较大值） 0.7 0.98 雪荷载 0.35 0.49 总计 永久+可变 4.6448 自重+屋面板+施工 3.1808 3.2屋架杆件内力系数 屋架上弦左半跨单位节点荷载作用下的杆件内力系数经计算如图所示。屋架上弦左半跨单位节点荷载、右半跨单位节点荷载、全跨单位节点荷载作用下的屋架左半跨杆件的内力 系数kL、kR、k（＝kL＋kR）按图3.1所示，并已抄入表3.2中。 图3.1 屋架内力系数图 3.3杆件内力组合 eq \o\ac(○,1) 组合一―――全部恒、活荷载 全部恒、活荷载：q=4.6448 kN/m2，F=4.6448×1.5×6=41.8032 kN， 杆件组合内力 N1=41.8032 kN eq \o\ac(○,2) 组合二―――全跨恒荷载、半跨活荷载（相应于全跨恒、活荷载减去半跨活荷载） 活荷载q=0.56 kN/m2，F=0.56×1.5×6=5.04 kN， 杆件组合内力 N2= N1－5.04×kL,R（kN） eq \o\ac(○,3) 组合三―――全跨屋架和支撑重、半跨屋面板重和活荷载： 屋架和支撑重：q= 0.4608 kN/m2 ，F=0.4608×1.5×6=4.1472 kN/m2， 屋面板板重：q=1.74kN/m2，施工荷载：q=0.98 kN/m2， F=（1.74+0.98）×1.5×6=24.48 kN， 杆件组合内力 N3= 4.1472×k+24.48×kL,R （kN） 杆件内力组合见表3.2，其中第二、三组合对个别kL 、kR正负号的杆件计算，因为这种情况下第二、三组合的弦杆左右节间内力差△N（设计弦杆焊缝用）将大于第一组合的△N。 表3.2 屋架杆件内力组合表 杆件 杆件编号 内力系数 组合1 组合2 组合3 内力值 k kl 全跨（恒+活） 全跨恒+半跨活 全跨屋架支撑+半跨活 N kr N1=F·