钢结构课程设计任务书和计算书Word格式.docx
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预应力钢筋混凝土屋面板(包括嵌缝)
1500N/m2
2
防水层
380N/m2
3
找平层20mm厚
400N/m2
4
保温层
970N/m2
5
支撑重量
80N/m2
动载
活载
700N/m2
积灰荷载
800N/m2
雪荷载
500N/m2
四、
设计要求
设计屋面支撑布置(要求对整间厂房进行布置,写入计算书);
计算屋架杆件设计力(选取典型一榀屋架,写入计算书);
设计杆件截面;
设计不少于5个的典型节点;
绘制屋架的结构施工图(1号图纸)。
五、
力计算考虑下面三种情况
满载(全跨静荷载加全跨活荷载),——正常使用中;
半跨屋面板荷载和半跨活荷载(活荷载400N/m2)和全跨屋架自重,——在吊装过程中出现最不对称力。
全跨静荷载和半跨活荷载,——在使用过程中最不对称。
六、
注意事项
1、
学生在计算书封皮必须显示自己的组别。
且在计算书工程概况中写清具体数值
(如2013土木工程03班25号同学的组别为:
第二组—25)。
2、
图纸、计算书必须由指导老师签字方能视为有效。
3、图纸容包括:
⑴屋架计算简图(力、尺寸);
⑵半跨屋架正面图,上下弦杆俯视图,端竖杆、中央竖杆侧面图,屋架支座俯视图,必要的零件大样图;
⑶材料表;
⑷图纸说明
梯形钢屋架支撑布置如图所示:
第二部分、钢屋架设计计算
组别:
丙—III—b—B、动载1、3,24×
84m、C20混凝土。
由于采用1.5×
6m预应力钢筋混凝土大型屋面板,故选用平坡梯形屋架。
屋架计算跨度:
L。
=L-300=23700mm
屋架端部高度:
H。
=1800mm计算高度:
h=1813mm
屋架跨中高度:
H=H。
+(L。
/2)i=1800+(23700/2)×
(1/11)=2880mm
屋架高跨比:
H/L。
=2880/23700=1/8.23
屋架坡度:
i=1/11
1.荷载计算
为使屋面节点受荷,配合屋面板1.5米宽,腹杆体系大部分采用下弦节间为3米的下承式屋架。
在跨中腹杆的倾角满足要求,可不必采用再分式杆系。
屋架跨中起拱L/500≈50mm,
几何尺寸如图
(1)所示,支撑布置如图
(2)
动载取活载加雪荷载(1200N/m²
)。
屋架沿水平投影面积分布的自重,按经验公式
P=(120+11×
L)=0.384N/m²
。
永久荷载标准值:
预应力钢筋混凝土大型屋面板(含嵌缝)
1.5kN/m2
0.38kN/m2
20厚1:
3水泥砂浆找平层
0.4kN/m2
0.97kN/m2
0.08kN/m2
屋架自重
(120+11×
24)/1000
=0.384N/m2
可变荷载标准值:
屋面活载加雪活载
1.20kN/m2
以上荷载计算中,因屋面坡度较小,风荷载对屋面为吸力,对重屋盖可不考虑,所以各荷载均按水平投影面积计算。
永久荷载设计值:
1.2×
(1.5+0.38+0.4+0.97+0.08+0.384)=4.457kN/m2
可变荷载设计值:
1.4×
1.2=1.68kN/m2
荷载总重4.457+1.68=6.137kN/m2
2.力计算
组合一:
全跨恒荷载+全跨活荷载P=6.137×
1.5×
6=55.231kN
组合二:
全跨恒荷载+半跨活荷载P1=4.457×
6=40.113kN;
P2=1.68×
6=15.12kN
组合三:
全跨屋架自重+半跨屋面板荷载+半跨活荷载(0.4kN)
P3=1.2×
0.384×
6=4.147kN;
P4=(1.2×
1.5+1.4×
0.4)×
6=24.24kN
由力学求解器计算屋架各杆件力,然后乘以实际的节点荷载。
计算简图如下
屋架构件力组合表
力系数P=1
组合一P=55.233
KN
N=P×
①
组合二
P1=40.113KN
P2=15.12KN
N左=P1×
①+
P2×
②;
N右=P1×
③
组合三
P3=4.147KN;
P4=21.24KN;
N左=P3×
P4×
N右=P3×
不利组合
全跨①
左半跨②
右半跨③
上弦杆
AB
0.000
BC
-9.640
-6.906
-2.734
-532.4
-491.1
-428.0
-186.6
-98.0
CD
DE
-14.964
-9.999
-4.965
-826.5
-751.4
-675.3
-274.4
-167.5
EF
FG
-16.878
-10.144
-6.734
-932.2
-830.4
-778.8
-285.4
-213.0
GH
HI
-16.342
-8.171
-902.6
-779.1
-241.3
下弦杆
ab
5.233
3.853
1.380
289.0
268.1
230.7
103.5
51.0
bc
12.755
8.853
3.902
704.5
645.5
570.6
240.9
135.7
cd
16.212
10.338
5.874
895.4
806.6
739.1
286.8
192.0
de
16.803
9.346
7.457
928.1
815.3
786.8
268.2
228.0
斜腹杆
aB
-9.145
-6.733
-2.412
-505.1
-468.6
-403.3
-180.9
-89.1
Bb
7.131
4.939
2.192
393.9
360.7
319.2
134.4
76.1
bD
-5.607
-3.511
-2.096
-309.7
-278.0
-256.6
-97.8
-67.7
Dc
3.820
1.966
1.854
211.0
183.0
181.3
57.6
55.2
cF
-2.524
-0.732
-1.792
-139.4
-112.3
-128.3
-26.0
-48.5
Fd
1.154
0.453
1.607
63.7
39.4
70.6
4.8
38.9
dH
0.015
1.581
-1.566
0.8
24.5
-23.1
33.6
-33.2
He
-1.100
-2.519
1.419
-60.8
-82.2
-22.6
-58.0
-25.6
竖杆
aA
-0.500
-27.6
-20.0
-12.7
-2.1
bC
-1.000
-55.2
-40.1
-25.4
-4.1
cE
dG
eI
杆件截面设计
1.上弦杆
整个上弦不改变截面,按最大力设计,N=-932.2kN
上弦杆件计算长度:
在屋架平面,为节间轴线长度lox=1506mm;
在屋架平面外,根据支撑布置和力变化情况取loy=2×
1506=3012mm,
因为loy=2lox,故截面宜选用两个不等肢角钢,短肢相并。
腹杆最大力NaB=-505.1kN,查教材表7-4,
节点板厚度选用12mm,支座节点板厚度选用14mm。
假定λ=60,按3号钢,轴心受压构件(查附表)属于b类截面,φ=0.807
需要截面面积A=N/φf=932.2×
103/(0.807×
215)=5372.7mm2
需要的回转半径为:
ix=
=1506/60=25.1mmiy=
=3012/60=50.2mm
根据A、ix、iy查不等肢角钢规格表,选用2L180×
110×
10,A=5680mm2,ix=31.3mm,iy=58.1mm.
按所选角钢进行验算:
λx=
=1506/31.3=48.1<[λ]=150λy=
=3012/58.1=51.8<[λ]=150(满足要求)
由于λy>
λx,只需求出φmin=φy,查轴心受力稳定系数表φy=0.852
σ=N/φyA=932.2×
103/(0.852×
5680)=192.6N/mm2<215N/mm2所选截面合适,垫板每个节间设一块。
2.下弦杆
整个下弦也不改变截面,按最大力N=928.1kN。
按下弦支撑布置情况:
计算长度Lox=3000mm,Loy=6000mm
计算下弦截面净面积:
An=
=928.1×
103/215=4316.7mm2
选用2L140×
90×
10(短肢相并)
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