吴少阳 钢结构课程设计计算书.docx
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一、课程设计题目
钢结构课程设计
10
30米跨梯形普通钢桁架设计。
二、设计资料
1.某车间跨度为30米,柱距为6米,厂房总长度为90米。
车间内设有一台50t、一台20t中级工作制软钩桥式吊车,吊车轨顶标高为+9.000米。
冬季最低气温为-20℃。
屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板,屋面坡度为i=1:
10,上铺80mm厚泡沫混凝土保温层和二毡三油防水层。
屋面活荷载标准值为0.7kN/m2,组合值系数为0.7,雪荷载标准值为0.5kN/m2,组合值系数为0.7,积灰荷载标准值为0.75kN/m2,组合值系数为0.9。
桁架采用梯形钢桁架,其两端铰支于钢筋混凝土柱上,上柱截面尺寸为450㎜
×450㎜,混凝土强度等级为C25。
钢材采用Q235-B级,焊条采用E43型,手工焊。
三、.结构形式与布置
桁架形式及几何尺寸如图1所示。
图1桁架形式及几何尺寸桁架计算跨度:
l0=30-2´0.15=29.7m
桁架的中间高度:
h=3.490m
在29.7m的两端高度:
h0=2.005m
在30m轴线处端部高度:
h0=1.990m桁架跨中起拱高度60mm(=l/500)桁架支撑布置如图2所示。
图2桁架支撑布置
符号说明:
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、荷载与内力计算
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,故取屋面活荷载计算。
桁架沿水平投影面积分布的自重(包括支撑)按经验公式(Pw=0.12+0.011´跨度)计算,跨度单位为m。
永久荷载标准值:
预应力混凝土大型屋面板 1.4kN/m2
二毡三油防水层 0.35kN/m2
找平层(20厚) 0.02m×20kN/m3=0.4kN/m2
80厚泡沫混凝土保温层 0.08m×6kN/m3=0.48kN/m2
桁架及支撑自重 0.12+0.011×30=0.45kN/m2
管道荷载 0.18kN/m2
共3.26kN/m2
可变荷载标准值:
屋面活荷载 0.7kN/m2
积灰荷载 0.75kN/m2
设计桁架时,应考虑以下三种荷载情况:
(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载
全跨节点永久荷载标准值:
3.26´1.5´6=29.34kN全跨节点屋面活荷载标准值:
0.7´1.5´6=6.30kN全跨节点积灰荷载标准值:
0.75´1.5´6=6.75kN
(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载
全跨节点永久荷载标准值:
3.26´1.5´6=29.34kN半跨节点屋面活荷载标准值:
0.7´1.5´6=6.30kN半跨节点积灰荷载标准值:
0.75´1.5´6=6.75kN
(3)全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载全跨节点桁架自重标准值:
0.45´1.5´6=4.05kN
半跨节点屋面板自重标准值:
1.4´1.5´6=12.6kN
半跨节点屋面活荷载标准值:
0.7´1.5´6=6.3kN
(1)、
(2)为使用阶段的荷载情况,(3)为施工阶段的荷载情况。
内力计算
由点算先解得F=1的桁架个杆件的内力系数(F=1作用于全跨、左半跨和右半跨),然后求出三种情况下各杆件的内力。
杆件名称
内力系数(F=1)
(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载标准值
最不利荷载效应组合
(kN)
全跨
左半跨
右半跨
永久荷载
活荷载
积灰荷载
上
弦
AB
0
0
0
0
0
0
0
BC、CD
-11.45
-8.30
-3.15
-335.94
-72.14
-77.29
-642.47
DE、EF
-18.34
-12.60
-5.74
-538.10
-115.54
-123.80
-995.65
FG、GH
-21.70
-13.90
-7.80
-636.68
-136.71
-146.48
-1178.06
HI
-22.46
-13.06
-9.40
-658.98
-141.50
-151.61
-1219.32
IJ、JK
-22.95
-13.55
-9.40
-673.35
-144.59
-154.91
-1245.91
下
弦
ab
6.05
4.45
1.60
177.51
38.12
40.84
328.45
bc
15.20
10.70
4.50
445.97
95.76
102.60
825.18
cd
20.26
13.46
6.80
594.43
127.64
136.76
1099.88
de
22.22
13.62
8.60
651.93
139.99
149.99
1206.28
ef
21.32
10.66
10.66
625.53
134.32
143.91
1157.43
斜
腹
aB
-11.30
-8.35
-2.95
-331.54
-71.19
-76.28
-613.46
Bb
9.15
6.50
2.65
268.46
57.65
61.76
496.74
bD
-7.45
-4.85
-2.60
-218.58
-46.94
-50.29
-404.45
Dc
5.50
3.25
2.25
161.37
34.65
37.13
298.60
桁架各杆件内力计算
(1)
杆
cF
-4.20
-2.00
-2.20
-123.23
-26.46
-28.35
-228.01
Fd
2.60
0.70
1.90
76.28
16.38
17.55
141.14
dH
-1.50
0.40
-1.90
-44.01
-9.45
-10.13
-81.44
He
0.30
-1.40
1.70
8.80
1.89
2.03
16.29
eg
1.65
3.65
-2.00
48.41
10.40
11.14
89.58
gK
2.22
4.22
-2.00
65.13
13.99
14.99
120.52
gI
0.60
0.60
0
17.60
3.78
4.05
32.57
竖杆
Aa
-0.50
-0.50
0
-14.67
-3.15
-3.38
-27.15
Cb、Ec
-1.00
-1.00
0
-29.34
-6.30
-6.75
-52.29
Gd、Jg
-1.00
-1.00
0
-29.34
-6.30
-6.75
-52.29
Ie
-1.50
-1.50
0
-44.01
-9.45
-10.13
-81.44
Kf
0
0
0
0
0
0
0
杆件名称
内力系数(F=1)
(2)全跨永久荷载+左跨可变荷载标准值
最不利荷载效应组合
(kN)
全跨
左半跨
右半跨
永久荷载
活荷载
积灰荷载
上
弦
AB
0
0
0
0
0
0
0
BC、CD
-11.45
-8.30
-3.15
-335.94
-52.29
-56.03
-575.36
DE、EF
-18.34
-12.60
-5.74
-538.10
-79.38
-85.05
-911.39
FG、GH
-21.70
-13.90
-7.80
-636.68
-87.57
-93.83
-1063.16
HI
-22.46
-13.06
-9.40
-658.98
-82.28
-88.16
-1081.34
IJ、JK
-22.95
-13.55
-9.40
-673.35
-85.37
-91.46
-1107.92
下
弦
ab
6.05
4.45
1.60
177.51
28.04
30.04
304.97
bc
15.20
10.70
4.50
445.97
67.41
72.23
759.13
cd
20.26
13.46
6.80
594.43
84.80
90.86
1000.07
de
22.22
13.62
8.60
651.93
85.81
91.94
1080.04
ef
21.32
10.66
10.66
625.53
67.16
71.96
1000.95
斜
aB
-11.30
-8.35
-2.95
-331.54
-52.61
-56.36
-570.15
Bb
9.15
6.50
2.65
268.46
40.95
43.88
457.84
bD
-7.45
-4.85
-2.60
-218.58
-30.56
-32.74
-366.28
桁架各杆件内力计算
(2)-1
腹杆
Dc
5.50
3.25
2.25
161.37
20.48
21.94
265.56
cF
-4.20
-2.00
-2.20
-123.23
-12.60
-13.50
-195.72
Fd
2.60
0.70
1.90
76.28
4.41
4.73
113.26
dH
-1.50
0.40
-1.90
-44.01
2.52
2.70
-59.41
He
0.30
-1.40
1.70
8.80
-8.82
-9.45
-11.75
eg
1.65
3.65
-2.00
48.41
23.00
24.64
118.94
gK
2.22
4.22
-2.00
65.13
26.59
28.49
149.88
gI
0.60
0.60
0
17.60
3.78
4.05
32.57
竖杆
Aa
-0.50
-0.50
0
-14.67
-3.15
-3.38
-27.15
Cb、Ec
-1.00
-1.00
0
-29.34
-6.30
-6.75
-54.29
Gd、Jg
-1.00
-1.00
0
-29.34
-6.30
-6.75
-54.29
Ie
-1.50
-1.50
0
-44.01
-9.45
-10.13
-81.44
Kf
0
0
0
0
0
0
0
五、杆件截面设计
腹杆最大内力,N=--613.45KN,由屋架节点板厚度参考可知:
支座节点板刚度取
14mm;其余节点板与垫板厚度取12mm。
1.上弦杆
整个上弦杆采用相同一截面,按最大内力计算,N=-1245.91KN计算长度:
屋架平面内取节间轴线长度lOx=1508mm
屋架平面外根据支撑,考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用,取上弦横
向水平支撑的节间长度:
lOy=4524mm
根据屋架平面外上弦杆的计算长度,故截面宜选用两个不等肢角钢,且短肢相并,见图
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