钢结构课程设计18米跨度Word文档格式.docx
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积灰荷载1.1kN/m2
设计屋架时,应考虑以下3种荷载组合:
(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载(按永久荷载为主控制的组合)
全跨节点荷载设计值
F=(1.35×
3.541+1.4×
0.7×
0.8+1.4×
0.9×
1.1)×
1.5×
6=62.553kN
(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载
全跨节点永久荷载F1=3.2299×
6=29.0691kN
半跨节点可变荷载F2=2.1×
6=18.9kN
组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载
全跨节点屋架自重F3=0.54×
6=4.86kN
半跨节点屋面自重及活荷载F4=(1.68+2.1)×
6=34.02kN
组合一、二为使用阶段荷载情况,组合三为施工阶段荷载情况。
4、内力计算
屋架在上诉三种荷载组合作用下的计算简图见图3
由电算先解得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),然后求出鸽子荷载情况下的内力组合,计算结果见表1
屋架构件内力组合表表1
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
F1×
①+F2×
②
③
F3×
①+F4×
上
弦
AB
0.000
0.000
BC,CD
-6.221
-4.371
-1.850
-298.416
-263.451
-215.804
-178.935
-93.171
-298.416
DE,EF
-8.993
-5.636
-3.357
-431.386
-367.939
-324.866
-235.443
-157.911
-431.386
FG
-9.102
-4.551
-436.615
-350.601
-349.826
-199.061
-436.615
下
ac
3.470
2.537
0.933
166.453
148.819
118.503
103.173
48.605
166.453
ce
7.962
5.325
2.637
381.930
332.091
281.287
219.852
128.406
381.930
eg
9.279
5.312
3.967
445.105
370.129
344.708
225.810
180.053
445.105
斜
腹
杆
aB
-6.502
-4.754
-1.748
-311.895
-278.858
-222.044
-193.331
-91.067
-311.895
Bc
4.739
3.158
1.581
227.326
197.445
167.639
197.002
76.817
227.326
cD
-3.382
-1.862
-1.520
-162.231
-133.503
-127.040
-79.782
-68.147
-162.231
De
1.884
0.540
1.344
90.374
64.972
80.168
27.527
54.879
90.374
eF
-0.690
0.615
-1.305
-33.099
-8.434
-44.722
17.569
-47.750
17.569
-44.722
Fg
-0.462
-1.632
1.170
-22.162
-44.275
8.683
-57.766
37.558
37.558
-57.766
竖
Aa
-0.5
-23.985
-14.535
-19.440
-2.430
-23.985
Cc,Ee
-1.0
-47.969
-29.069
-38.880
-4.86
-47.969
Gg
0.812
0.406
38.951
31.278
31.278
17.758
17.758
38.951
5、杆件设计
(1)上弦杆
整个上弦采用等截面,按FG杆件之最大设计内力设计。
N=-436.615KN=-436615N
上弦杆计算长度
在屋架平面内:
为节间轴线长度l0x=150.75cm
在屋架平面外:
根据支撑布置和内力变化情况,取
l0y=150.75×
3=452.25cm
因为3l0x=l0y,故截面宜选用两个不等肢角钢短肢相并。
腹杆最大内力N=-311.895KN,查表,节点板厚度选用10mm,支座节点板厚度用12mm.设λ=60,查附表得。
需要截面积==2774.3mm2
需要的回转半径:
ix=l0x/λ=150.75/60=2.51cmiy=l0y/λ=452.25/60=7.54cm
根据需要的A,ix,iy查附表,选用2∟160×
100×
10,A=50.63cm2,ix=2.85,iy=7.71,按所选角钢进行验算:
λx=l0x/ix=150.75/2.85=52.89<
[λ]=150
λy=l0y/iy=452.25/7.71=58.67<
满足长细比要求。
由于λy>
λx,只需求y。
查表得y=0.813
N/yA=311895/(0.813×
5063)=75.77N/mm2<
215N/mm2所需截面合适。
(2)下弦杆件
整个下弦杆采用同一截面,按最大内力所在的eg杆计算。
N=445.105KN
l0x=300cm,l0y=885cm
需要截面积=445105/215=2070.26mm2
选用2∟100×
63×
10A=3093.4mm2>
2070.26mm2ix=1.74cm,iy=5.01cm
λx=l0x/ix=300/1.74=172.41<
350λy=l0y/iy=885/5.01=176.65<
350
(3)端弦杆aB
杆件轴力N=-311895N
计算长度l0x=l0y=253cm,因为l0x=l0y,故采用不等肢角钢长肢相并,选用2∟100×
10
ix=3.15cmiy=2.71cmA=3093.4mm2
λx=l0x/ix=253/3.15=80.32λy=l0y/iy=253/2.71=93.36
因为λx<
λy,只求y=0.475
=N/yA=311895/(0.475×
3093.4)=212.37N/mm2<
215N/mm2
所选截面合适
(4)竖杆Ee
N=-47969N
l0x=259×
0.8=207.2cm,l0y=259cm
设λ=150
ix=l0x/λ=207.2/150=1.38cmiy=l0y/λ=259/150=1.73cm
选用2∟63×
5
ix=1.53cm,iy=2.46cm,A=960.6mm2
λx=l0x/ix=207.2/1.53=135.4﹤150λy=l0y/iy=259/2.46=105.3﹤150
λx﹥λy,只求x=0.265
=N/xA=47969/(0.265×
960.6)=188.44N/mm2<
屋架杆件截面选择表
杆件
计算内力
(KN)
截面规格
截面面积(cm2)
长细比
容许长细比[]
名称
编号
λx
λy
上弦
160×
50.63
52.89
58.67
150
下弦
30.934
172.41
176.65
80.32
93.36
56×
10.83
121.53
97.14
75×
28.252
101.38
80.9
133.21
106.47
70×
13.75
115.7
96.42
4
11.14
114.64
97.32
45×
8.584
145.26
88.05
Cc
50×
12.286
94.43
77.36
Ee
106.8
87.5
30×
3
3.498
317.58
177.30
计算长度(cm)
回转半径(cm)
稳定系数
应力(N/mm2)
l0x
l0y
ix
iy
x
y
150.75
452.25
2.85
7.71
0.732
75.77
300
885
1.74
5.01
192.6
腹杆
253
3.15
2.71
0.475
212.37
209.04
261.3
1.72
2.69
280.97
229.12
286.4
2.26
3.54
0.403
190.73
11
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