钢结构屋盖课程设计计算书 精品.docx
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钢结构屋盖课程设计计算书 精品.docx
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钢结构屋盖课程设计计算书
姓名:
班级:
土木工程
学号:
指导老师:
2011年6月11日
一、设计说明
1、设计某一检修厂房屋盖,跨度为27m,长度为80m,柱距为6m,三角形屋架,钢材为Q235—B,焊条采用E43型,屋面为压型钢板,屋面坡度i=1:
2.5,屋架铰接于钢筋混凝土柱顶,无吊车,外檐口采用自由排水,采用槽钢檩条,檩条间距为2827.25mm。
2、基本风压为0.4KN/m²,屋面离地面高度为12m,不上人屋面。
雪荷载0.6KN/m²
二、檩条设计
1、檩条采用轻型槽钢檩条
2、屋面材料为压型钢板,屋面坡度为1:
2.5(α=21.80°)檩条跨度为6m,于跨中设置一道拉条,水平檩距2396.4×cos21.80°=2396.4×0.93=2228.65mm,坡向斜距2396.4mm
3、荷载标准值(对水平投影面)
⑴永久荷载:
压型钢板(不保温)自重为0.1KN/m²,檩条(包括拉条和支撑)自重设为0.11KN/m²
⑵可变荷载:
屋面雪荷载ω=0.6KN/m²,基本风压ωo=0.40KN/m²
4、内力计算
⑴永久荷载于屋面活荷载组合
檩条线荷载
pK=(0.21+0.6)×2.229=1.805KN/m
p=(1.2×0.21+1.4×0.6)×2.229=2.434KN/m
pX=psin21.80=2.434×0.37=0.901KN/m
pY=pcos21.80=2.434×0.93=2.264KN/m
弯矩设计值:
MX=pYl2/8=2.264×62/8=10.188KN·m
My=pXl2/32=0.901×62/32=1.014KN·m
⑵永久荷载和风荷载的吸力组合
按《建筑结构荷载规范》GB50009—2001房屋高度为12m取μz=1.0
按《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:
2002附录A,风荷载体型系数为:
1.5㏒A-2.9=-1.211A=2.22865m×6m=13.72m2
垂直于屋面的风荷载标准值ωk=μSμzω0=-1.211×1.0×(1.05×0.4)=-0.509KN/m²
檩条线荷载
pXY=(0.509-0.21×cos21.80)×2.22865
=0.314×2.22865=0.070KN/m
pX=0.21×2.229×sin21.8o=0.174KN/m
pY=1.4×1.211×2.229-0.21×2.229×cos21.80=3.344KN/m
弯矩设计值
MX=pYl2/8=3.344×62/8=15.048KN/m
My=pXl2/8=0.174×62/8=0.783KN/m
⑶截面选择选用
选用轻型槽钢【20W=152.2cm3Wynmax=54.9cm3Wynmin=20.5cm3
IX=152.20cm4ix=8.07cmiy=2.20cm计算截面有孔洞削弱,考虑0.9的折减系数,则净截面模量为:
WNX=0.9×152.2=136.98cm3
Wynmax=0.9×54.9=49.41cm3
Wynmin=0.9×20.5=18.45cm3
⑷屋面能阻止檩条失稳和扭转,截面的塑性发展系数γx=1.05γy=1.20,按公式计算截面a、b点的强度为(见图)
бx=Mx/(γxWNX)+My/(γyWynmin)=15.048×106/(1.05×136.98×103)+0.783×106/(1.2×18.45×103)=139.99<215N/mm2
бy=Mx/(γxWNX)+My/(γyWynmax)=15.048×106/(1.05×136.98×103)+0.783×106/(1.2×49.41×103)=117.83<215N/mm2
⑸挠度计算
因为支撑压型钢板金属板,有积灰的瓦楞铁和石棉等金属面者,容许挠度为L/200
当设置拉条时,只须计算垂直于屋面方向的最大挠度
vy=(5/384)×(3.344×cos21.80×60004)/(206×103×1522×104)=16.7mm 构造要求 λx=600/8.07=74.35<200 λy=300/2.20=136.36<200 故此檩条在平面内外均满足要求 三、屋架设计 ⑴屋架结构的几何尺寸如图 檩条支撑于屋架上弦节点。 屋架坡角(上弦与下弦之间的夹角)为α=21.80°檩距=2.229m ⑵支撑布置 《建筑抗震设计规范》(GB50011--2001)支撑布置见图,上弦横向水平支撑设置在房屋两端和伸缩缝处第一开内,并在相应开间屋架跨中设置垂直支撑,其余在开间,屋架下弦跨中设置一通长水平柔性系杆,上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连,故上弦杆在屋架平面外的计算长度等于其节间几何长度,下弦杆在屋架平面外的计算长度为屋架跨度的一半。 ⑶荷载标准值 1永久荷载(恒荷载)(对水平投影面) 压型钢板(不保温)0.1KN/m² 檩条自重(不包括拉条支撑)0.1KN/m² 屋架及支撑自重0.15KN/m² 管道条0.05KN/m² 合计0.40KN/m² 2可变荷载(活荷载)(对水平投影面) ㈠雪荷载 基本雪压SO=0.6KN/m²,按《建筑结构荷载规范》(GB50009--2001)表6.2.1考虑积雪全跨均匀分布情况,由于α=21.80°<25°所以μr=1.0雪荷载标准值SK=μrSO=0.6KN/m² ㈡风荷载 基本风压ω0=0.4KN/m² ⑷荷载组合 1恒荷载+活(或雪)荷载 2恒荷载+半跨活(或雪)荷载 3恒荷载+风荷载 4屋架、檩条自重+半跨(屋面板+0.3KN/m²安装荷载) ⑸上弦的集中恒荷载及节点荷载 由檩条传给屋架上限的集中恒荷载和上弦节点恒荷载见图 由檩条传给屋架上限的集中活荷载和上弦节点活荷载见图 具体计算过程如下; 1全跨屋面恒荷载作用下,, 上弦集中恒荷载标准值P1、=0.40×6×2.229×3/101/2=5.08KN 上弦节点恒荷载P1=P1、=5.08KN 2全跨雪荷载作用下P2、=0.60×6×2.229×3/101/2=7.61KN 上弦节点雪荷载: P2=P2、=7.61KN 假定基本组合由可变荷载效应控制,则上弦节点荷载设计值为1.2×5.08+1.4×7.61KN=16.75KN若基本荷载组合由永久荷载效应控制,则上弦节点荷载设计值为1.35×5.08+1.4×7.61=17.512KN 综上可知,本工程屋面荷载组合效应由可变荷载效应控制。 3风荷载标准值 风荷载体型系数: 背风面μs=-0.5 迎风面μs=-0.47≈-0.5 风压高度变化系数μz(本设计地面粗糙度为B类)屋架下弦标高12.0mH=12+5.08/2=14.54m坡度i=1/2.5α=21.80°风压高度变化系数μz=1.02≈1.0ßz=1.0 计算主要承重结构: ωk=ßzμsμzω0 背风面: ωk=1.0×(-0.5)×1.0×0.4=0.2KN/m²(垂直于屋面) 迎风面: ωk=1.0×(-0.5)×1.0×0.4=0.2KN/m²(垂直于屋面) 由檩条传给屋架上弦的集中风荷载标准值P3、=ω1、=-0.2×2.229×6=-2.652KN上弦节点风荷载标准值P3=ω1=P3、=-2.625KN ⑹内力计算 内力组合见表 杆件名称 杆件编号 全跨荷载 半跨荷载 风荷载 内力组合 最不利内力 内力系数 恒载标准 值1P1K= 5.08(计支撑自重) 恒载标准 值2 P1K= 3.17(不计支撑自重) 活载标准值P2K=7.61 内力系数 半跨活(或雪)荷载内力标准值SK= 7.61 内力系数 风荷载内力标准值 P3K= -2.675 1.2 恒2+ 1.4活 1.2恒2+1.4半跨活 1.0恒2+ 1.4风 上弦 1-2 -17.39 -88.34 -55.13 -132.34 -12.55 -95.51 16.50 -44.14 -251.43 -199.87 -116.93 -251.43 2-3 -16.13 -81.94 -51.13 -122.75 -11.35 -86.37 15.55 -41.60 -233.21 -182.27 -109.37 -233.21 3-4 -16.76 -85.14 -53.13 -127.54 -12.10 -92.08 16.50 -44.14 -242.31 -192.67 -114.93 -242.31 4-5 -16.44 -83.52 -52.11 -125.11 -11.65 -88.66 16.50 -44.14 -237.69 -186.66 -113.91 -237.69 5-6 -15.18 -77.11 -48.12 -115.52 -10.40 -79.14 15.55 -41.60 -219.47 -168.54 -106.36 -219.47 6-7 -15.8 -80.26 -50.09 -120.24 -11.05 -84.09 16.30 -43.60 -228.44 -177.83 -111.13 -228.44 下弦 1-8 16.50 83.82 52.31 125.57 12.00 91.32 -17.30 46.28 238.57 190.62 117.10 238.57 8-9 13.50 68.58 42.80 102.74 9.05 68.87 -14.30 38.25 195.20 147.78 96.35 195.20 9-10 9.00 45.72 28.53 68.49 4.55 34.63 -9.43 25.23 130.12 82.72 63.85 130.12 腹杆 2-8 -1.34 -6.81 -4.24 -10.20 -1.34 -10.20 1.35 -3.61 -19.37 -19.37 -9.29 -19.37 3-8 -1.34 -6.81 -4.24 -10.20 -1.34 -10.20 1.35 -3.61 -19.37 -19.37 -9.29 -19.37 4-8 3.00 15.24 9.51 22.83 3.00 22.83 -3.11 8.32 43.37 43.37 21.16 43.37 4-9 -2.85 -14.48 -9.03 -21.69 -2.85 -21.69 3.05 -8.16 -41.20 -41.20 -20.45 -41.20 4-11 3.00 15.24 9.51 22.83 3.00 22.83 -3.11 8.32 43.37 43.37 21.16 43.37 5-11 -1.34 -6.81 -4.24 -10.20 -1.34 -10.20 1.35 -3.61 -19.37 -19.37 -9.29 -19.37 6-11 -
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