梯形屋架钢结构课程设计长跨度24mWord文档格式.docx
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1)需提交完整的设计计算书和梯形钢屋架施工图。
2)梯形钢屋架设计要求:
经济合理,技术先进,施工方便。
3)设计计算书要求:
计算依据充分、文理通顺、计算结果正确、书写工整、数字准确、图文并茂,统一用A4纸书写(打印)。
A、按步骤设计计算,各设计计算步骤应表达清楚,写出计算表达式及必要的计算过程,对数据的选取应写明判断依据。
B、计算过程中,必须配以相应的计算简图。
C、对计算结果进行复核后,为保证施工质量且方便施工,应按规范要求对计算结果进行调整并写明依据。
4)梯形钢屋架施工图共两张,图纸绘制的要求:
布图合理,版面整齐,图线清晰,标注规范,符合规范/图集要求。
单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计
1.设计资料:
(1)某地一机械加工车间,长84m,跨度24m,柱距6m,车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车,轨顶标高18.5m,柱顶标高27m,地震设计烈度7度。
屋面活荷载标准值0.7KN/m2,积灰荷载标准值0.6KN/m2,雪荷载及风荷载见下表。
(2)屋架计算跨度
(3)跨中及端部高度:
设计为无檩屋盖方案,采用平坡梯形屋架,端部高度中部高度(为),屋架跨中起拱考虑,取48m.
2.结构形式与布置
屋架形式及几何尺寸如图所示:
图1.梯形钢屋架形式和几何尺寸
根据厂房长度(102m>
60m)、跨度及荷载情况,设置三道上、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,该水平支撑的规格与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,在各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一道垂直支撑。
梯形钢屋架支撑布置如图下图所示:
屋架上弦支撑布置图
屋架下弦支撑布置图
3.荷载计算
屋面和荷载与雪荷载不会同时出现,计算时,取较大的荷载标准值进行计算。
故取屋面活荷载0.7kN/进行计算。
屋面风荷载
迎风面
背风面
由于屋面坡度较小,对荷载影响小,未予考虑。
风荷载对屋面为吸力,重屋架不考虑。
表1荷载计算表
荷载名称
标准值(kN/)
设计值(kN/)
预应力混凝土大型屋面板
1.4
1.4×
1.35=1.89
三毡四油防水层(上铺绿豆沙)
0.4
0.4×
1.35=0.54
找平层(厚2cm)
0.3
0.3×
1.35=0.405
10cm厚泡沫混凝土保温层
1×
0.1=0.1
0.1×
1.35=0.35
屋架和支撑自重
0.12+0.011×
24=0.384
0.384×
1.35=0.5184
永久荷载总和
2.684
3.6234
屋面活荷载
0.7
0.7×
1.4=0.98
积灰荷载
0.6
0.6×
1.4=0.84
可变荷载总和
1.3
1.82
设计屋架时,应考虑以下三种荷载组合:
3.1.全跨永久荷载+全跨可变荷载
全跨节点永久荷载及可变荷载:
3.2.全跨永久荷载+半跨可变荷载
全跨节点永久荷载:
半跨节点可变荷载:
3.3.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:
半跨节点屋面板自重及活荷载:
1、2为使用节点荷载情况,3为施工阶段荷载情况。
4.内力计算
屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图所示:
屋架计算简图
由图解法或数解法解得F=1的屋架各杆件的内力系数(F=1作用于全跨、左半跨和右半跨)。
然后求出各种荷载情况下的内力进行组合,计算结果见表2
屋架构件内力组合表
杆件名称
内力系数(F=1)
第一种组合
F×
①
第二种组合
第三种组合
计算杆件内力(KN)
全跨①
左半跨②
右半跨③
×
①+×
②
+×
③
①﹢×
上
弦
AB
BC、CD
DE、EF
FG
GH、HI
-9.08
-14.02
-15.75
-16.29
-6.83
-9.96
-10.26
-10.80
-2.90
-5.24
-7.08
-444.81
-686.83
-771.55
-797.89
-407.96
-620.28
-681.65
-707.98
-332.75
-523.42
-603.05
-620.60
-200.99
-296.66
-311.79
-326.77
-94.83
-160.18
-201.49
-204.02
下
Ab
bc
cd
de
4.94
11.97
15.14
15.12
3.80
8.77
10.35
8.52
1.47
4.12
6.18
242.18
586.45
741.86
740.81
223.52
534.05
663.36
632.62
179.77
442.52
571.94
600.78
111.42
259.58
311.05
268.37
49.63
130.47
182.43
224.58
斜
腹
杆
aB
Bb
bD
Dc
cF
Fd
dR
RI
RG
-8.98
6.93
-5.45
3.68
-2.42
1.07
0.79
1.56
0.70
-6.91
5.07
-3.67
2.11
-0.90
-0.29
2.43
3.20
-2.67
2.40
-2.30
2.02
-1.96
1.75
-2.12
-440.06
339.58
-267.24
180.33
-118.64
52.49
38.68
76.41
34.13
-406.16
306.07
-238.00
154.62
-93.71
30.25
65.60
103.33
34.11
-326.66
256.41
-206.98
145.62
-103.78
57.07
-1.04
24.07
22.73
-202.47
150.06
-110.69
66.22
-27.80
-1.64
60.19
81.66
19.40
-90.19
75.79
-67.08
53.77
-46.78
36.65
-34.63
-31.03
3.28
52.49,-1.64
65.60,-34.63
103.33,-31.03
竖
Aa
Cb、Ec
Gd
HR
Ie
-0.50
-1.00
-1.50
-1.49
-24.50
-48.92
-73.47
-48.99
-48.80
-73.46
-16.31
-32.56
-48.91
-32.61
-13.95
-27.86
-41.81
-27.89
-2.34
-4.64
-7.02
-4.67
5.杆件设计
(1)上弦杆
整个上弦采用等截面,按GH,HI杆件的最大内力设计,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,本屋架为无檩体系,并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用,根据支持布置和内力变化情况,取为支撑点间的距离,即
根据屋架平面外上弦杆的计算长度,上弦杆截面选用两个不等肢角钢,短肢相并。
如下图所示。
腹杆最大内力,由屋架节点板厚度参考可知:
中间节点板与垫板厚度取10mm,支座节点板刚度取12mm。
设,查Q235钢的稳定系数表,可得(由双角钢组成的T形和十字形截面均属于b类),则需要的截面积为
需要回转半径:
,
根据需要A,,查角钢规格表,选用,肢背间距a=10mm,则:
,,
按所选角钢进行验算:
<
[]=150,(b类)
双角钢T型截面绕对称轴(y)轴应按扭曲计算长细比
则==69.52,,<
故所选截面满足要求。
填板每个节间放一块(满足范围内不少于两块),尺寸取60mmx130mmx10mm则
间距,取80cm。
(2)下弦杆
整个下弦杆采用同一截面,按最大内力所在的杆计算。
N
,(因跨中有通长系杆),所需截面积为:
选用,因≥,故用不等肢角钢,短肢相并,如下图。
,,
<350,<350
填板每个节间放一块,尺寸取60mm×
130mm×
10mm,则
间距,取150cm。
(3)斜腹杆
①端斜杆aB:
杆件轴
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