钢结构课程设计计算书.docx

钢结构课程设计计算书

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一、设计题目：

焊接梯形钢屋架设计

二、设计概况：

屋架计算跨度：l0=21-2*0.15=20.7m

跨中端部高度：本设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，取屋架在21m轴线处的端部高度h0=1.99M，屋架的中部高度：h=3.04M。则屋架在20.7M处两端高度为2.005M，屋架跨中起拱按l0/500考虑，取40mm。屋架尺寸及几何形状如下图：

21米跨屋架几何尺寸

三、荷载计算：

屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，计算时，取较大的荷载标准值计算，故取屋面活荷载0.7KN/M进行计算。

屋架沿水平投影面积分布的自重，按经验公式gk=0.12+0.011lKN/M^2计算，跨度单位为M。荷载计算如下表

（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载：F=（4.32135+2.1）*1.5*6=57.7952.84KN（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载：F1=4.32135*1.5*6=38.8936.46KN

F2=2.1*1.5*6=18.916.38KN

（3）全跨屋架自重+半跨屋面自重+半跨屋面活载：

F3=0.474*1.5*6=4.266KNF4=(1.89+0.98)*1.5*6=25.83KN

其中，（1）（2）为使用节点荷载，（3）为施工阶段荷载。

四、内力计算：

上述三种荷载组合作用下的计算简图如下。由单位荷载作用下各杆的内力值计算其内力组合：

五、杆件设计：

（1）上弦杆：

整个上弦杆采用等截面角钢，按最大

设计内力的FG杆设计。N=-643.6KN，计算

跨度l0x=l0=1.5M，l0y=3*l0=3*1.5M=4.5M。

选择两不等肢角钢，断肢相并。

腹杆最大内力aB，N=-406.02KN，中

间节点板厚度选用12mm，支座节点板厚选

用14mm。

由于双角钢组成的T形和十字形截面均属于b类截面。取λ=60。查表得，稳定系数υ=0.807，则所需的截面面积为：

A=N/(υf)=643.6*100/(0.807*215)=37092

mm

查表选取2L140*90*10角钢。回转半径ix=25.6mm，iy=68.4mm。A=4460mm。

按所选角钢验算如下：λx=l0x/ix=1500/25.6=58.660满足。

因为此截面为单轴对称截面构件，绕对称轴应取换算长细比λy。b1/t=140/10=140.56*l0y/b1=0.56*4500/140=32.14,故可近似取λyz=λy=l0y/iy=4500/68.4=65.8[λ]=150。

满足要求。

由于λyz=λyλx,故只需求υyz，查表得：υyz=0.776，

N/(υyz*A)=643.6*1000/（0.776*4460）=185.96N/2

mm

mm=n=p=

满足要求。

（2）下弦杆：

整个上弦杆采用等截面角钢，按最大设计内力的FG杆设计。N=632.07KN，计算跨度l0x=l0=3M，l0y=20700/2=10350mm。

所需截面面积：

A=N/f=632.07*1000/215=2939.92

mm

选用2L100*80*10，采用断肢相并，

如图：

截面特征：ix=23.5mm，iy=48.5mm，

A=3440mm。

长细比计算：

λx=l0x/ix=3000/23.5=127.66[λ]=350

λy=l0y/iy=10350/48.5=213.4[λ]=350

由于b1/t=100/10=100.56*

l0y/b1=0.56*10350/100=57.96,故可近似取

λyz=λy=l0y/iy=10350/48.5=213.4[λ]=350。

满足要求。

（3）端斜杆：

杆件轴力N=-406.02KN，计算长度l0x

=l0y=2530mm。因为l0x=l0y，故采用不等肢角

钢，长肢相并，尽量保证l0x=l0y。

A=N/f=406.02*1000/215=1888.472

mm

选用2L100*80*10，截面特征如下：

ix=23.5mm，iy=48.5mm，A=3440mm。

λx=l0x/ix=2530/23.5=107.66[λ]=150

λy=l0y/iy=2530/48.5=70.28[λ]=150

由于b1/t=100/10=100.56*l0y/b1=0.56*2530/100=14.17,故可近似取

λyz=λy=l0y/iy=2530/48.5=70.28[λ]=150。

查表得，换算长细比υyz=0.749，则

N/(υyz*A)=406.02*1000/（0.749*3440）=157.6N/2

mm

mm=n=p=

（4）腹杆设计：

腹杆设计选材与斜杆类似。