钢结构计算书.doc
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1、一、 设计题目:梯形钢屋架 二、 设计资料(1) 某工业厂房(上海市):梯形钢屋架跨度为21m,长度90m,柱距7.5m,屋盖拟采用钢结构有檩体系,屋面板采用100mm厚彩钢复合板(外侧基板厚度0.5mm,内侧基板厚度0.4mm,夹芯材料选用玻璃丝棉,屋面板自重标准值按0.20 kN/m2计算),檩条采用冷弯薄壁C型钢。屋面排水坡度i=1:20,有组织排水。屋架支承在钢筋混凝土柱上,柱顶标高9.0m,柱截面尺寸为400400mm。不考虑灰荷载。屋架、檩条、拉条及支撑自重标准值按0.40计算。基本雪压取0.4,基本风压取0.45。(2) 屋架计算跨度: (3) 跨中及端部高度:采用缓坡梯形屋架,
2、取屋架在21m轴线处的端部高度,屋架中间的高度h=2.515m则屋架在20.7m处,两端的高度为。三、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如图所示 根据厂房长度90m、跨度及荷载情况,设置四道道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合,厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间,该水平支撑的规格和中间柱间支撑的规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆,以保证安装时上弦杆的稳定,在柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆,以传递山墙风荷载,在设置横向水平支撑的柱间,于屋架跨中和两端各设置一道垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图2所示。桁架上弦支撑布置图桁架下弦支撑布置图 垂直支撑22梯形钢屋架支撑布
3、置图SC上弦支撑;XC下弦支撑:CC垂直支撑;GG刚性系杆;LG柔性系杆四、荷载计算及内力组合 1.荷载计算 屋面活荷载为0.6,雪荷载为0.4,计算时取两者最大值。故取屋面活荷载0.6进行计算。风荷载:基本风压为0.45,查表可知,风压高度变化系数为1.0,当屋面夹角(2.86)小于15时,迎风坡面体形系数为-0.6,背风坡面体形系数为-0.5,风载为吸力,起卸载作用,所以负风的设计值(垂直屋面)为迎风面:=1.40.61.000.450.378=-=背风面: =1.4.0.51.000.450.315 对于轻型钢屋架,当风荷载较大时,风吸力可能大于屋面永久荷载,腹杆中的内力可能变号,必须考
4、虑风荷载组合,但此处风荷载小于永久荷载,可不考虑风荷载的组合。(因为 均小于屋面永久荷载0.65(荷载分项系数取1.0),由此可见,风吸力较小)而且在截面选择时,对内力可能变号的腹杆,不论在荷载作用下是拉杆还是压杆,均控制其长细比不大于150。设计屋架时,应考虑以下三种荷载组合。荷 载 计 算 表 1.全跨永久荷载全跨可变荷载 全跨永久荷载及可变荷载: kN 2.全跨永久荷载半跨可变荷载: 全跨节点永久荷载: kN 半跨节点可变荷载 kN 3.全跨屋架(包括支撑)自重半跨屋面板自重半跨屋面活荷载 全跨节点屋架自重 kN 半跨节点屋面板自重及屋面活荷载 kN左跨内力图和右跨内力图全跨内力图 内力
5、表五、杆件设计 1.上弦杆 整个上弦采用等截面,按EF杆件的最大设计内力设计,即 上弦杆计算长度 在屋架平面内:为节间轴线长度,即 在屋架平面外,本屋架为有檩体系,且认为檩条与支撑的交叉点不连接,根据布置和内力情况,取为支撑之间的距离,即 根据屋架平面外上弦杆的计算长度,上弦截面选用两个不等肢角钢短肢相拼,腹杆最大内力,查表2.8,节点板,支座节点板厚度假定,查Q235钢的稳定系数表,可得(由双角钢组成的T形和十字形截面属于b类),则需要的截面积为: 需要的回转半径: 根据需要A,,查角钢规格表,选用2,肢背距离6mm,则: , 按所选角钢进行验算: 满足长细比的要求。 因为,所以由于,只需要
6、求。查表,则 故所选截面合适。2.下弦杆整个下弦杆采用同一截面,按最大内力所在的杆件计算。 ,(因跨中有通长系杆),所需截面积为 选用2,因为,故用不等肢角钢,短肢相并,肢背间距6mm, , 因为,所以,满足要求。端斜杆aB杆件轴力: 计算长度: 假设假定,查Q235钢的稳定系数表,可得(由双角钢组成的T形和十字形截面属于b类),则需要的截面积为: 需要的回转半径: 根据需要A,,查角钢规格表,选用2,肢背间距6mm,则 , 因为,所以因为,只需求,查表得,则 ,截面合适。4.斜腹杆Fd 最大拉力 最大压力 计算长度 在屋架平面内 在屋架平面外 选用2,肢背间距6mm,查角钢规格表得 , b/
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