钢屋架设计计算Word文档格式.docx
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P=(4.457+0.98)×
1.5×
6=48.93kN
(2)全跨永久荷载
+半跨可变荷载
P1=4.457×
6=40.11kNP
2=0.98×
6=8.82kN
(3)全跨屋架与支撑+半跨屋面板+半跨屋面活荷载
全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载:
P3=1.2×
(0.384+0.08)×
6=5.01kN
作用于半跨的屋面板及活载产生的节点荷载:
取屋面可能出现的活载P4=(1.2×
1.5+1.4×
0.7)×
6=25.02kN
以上1),2)为使用阶段荷载组合;
3)为施工阶段荷载组合。
四、内力计算
按力学求解器计算杆件内力,然后乘以实际的节点荷载,屋架要上述第一种荷载组合作用下,屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆内力均达到最大值,在第二和第三种荷载作用下,靠跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号,因此,在全跨荷载作用下所有杆件的内力均应计算,而在半跨荷载作用下,仅需计算近跨中的斜腹杆内力,取其中不利内力(正、负最大值)作为屋架的依据。
具体计算见图屋架各杆内力组合见表。
全跨荷载布置图
全跨荷载内力图
左半跨荷载布置图
左半跨荷载内力图
右半跨荷载布置图
右半跨荷载内力图
内力计算表
表1
杆内力系数
全跨永久荷载+半跨
全跨屋架支撑+半跨
P=1
全跨永久
屋面板+半跨可变荷
在左
在右
荷载+全跨
载
杆件
全跨
P1=40.11kN
计算内力
半跨
P3=5.01kN
名称
P2=8.82kN
KN
P=48.93kN
P4=25.02kN
N左=P1×
③+P2×
①
②
③
N=P×
N左=P3×
③+P4×
N右=P1×
N右=P3×
10-11
上11-13
-6.35
-2.51
-8.86
-424.57
-393.55
-346.13
-253.62
-132.50
弦13-15
-9.35
-4.65
-14.00
-670.88
-613.42
-555.38
-379.18
-230.94
杆15-17
-9.62
-6.39
-16.01
-767.20
-688.25
-648.36
-399.80
-297.92
17-18
-7.84
-15.68
-751.39
-654.53
-341.67
1-2
3.51
1.25
4.76
228.10
212.65
184.74
139.36
68.08
下
8.22
3.62
11.84
567.37
522.64
465.83
330.54
185.45
2-3
弦
杆3-4
9.75
5.54
15.29
732.70
664.25
612.25
399.56
266.78
4-5
8.92
7.12
16.04
768.64
680.67
658.44
377.90
321.13
1-11
-6.54
-2.35
-8.89
-426.01
-396.97
-345.22
-259.79
-127.64
11-2
4.89
2.17
7.06
338.32
311.50
277.91
196.73
110.94
2-13
-3.54
-2.09
-5.63
-269.79
-243.97
-226.06
-145.54
-99.81
斜13-3
2.06
1.89
3.95
189.28
165.93
163.84
88.75
83.90
腹3-15
-0.86
-1.83
-2.69
-128.90
-106.30
-118.28
-43.82
-73.91
杆
-0.32
1.67
1.35
64.69
44.06
68.39
-1.97
60.80
15-4
4-17
1.44
1.63
-0.19
-9.10
11.03
13.37
44.27
50.27
17-5
-2.40
1.50
-0.90
-43.13
-61.65
-13.49
-81.11
41.89
1-10
-0.50
-23.96
-17.78
-21.79
-3.01
2-12
-1.00
-47.92
-35.57
-37.56
-6.02
竖
3-14
4-16
5-18
0.80
1.60
76.67
47.03
34.86
34.85
五、杆件截面设计
1、上弦杆截面计算
整个上弦杆采用同一截面,按最大内力计算N=-688.25kN(压力),查《钢结构设计手册》,节点板厚度选用12mm,支座节点板厚度选用14mm。
计算长度
屋架平面内取节间轴线长度
l0x
150.5cm
屋架平面外根据支撑和内力变化取l0y
150.5301.0cm
因为2l0x
l0y,故截面宜选用两个不等肢角钢,且短肢相并。
如图
1所示。
y12
xx
y
图1上弦截面
设60,查轴心受压构件的稳定系数表0.807
需要截面积
3
AN688.25103967mm2
需要回转半径
1508
2.51cmiy
l0y3016
5.03cm
ix
60
根据需要的A、ix、iy,查角钢型钢表,选用
2∟16010010,A=50.6c㎡,ix=2.85cm,iy
=7.78cm。
按所选角钢进行验算
xl0xix150.52.8553,yl0yiy301.07.7839
满足长细比:
[]150的要求。
由于xy只需求出minx,查轴心受压构件的稳定系数表,x0.842
N
688.25
103
162N/mm2
f215N/mm2
xA
0.842
5060
所选截面合适。
2、下弦杆截面计算
整个杆件采用同一截面,按最大内力计算,
N=680.67kN(拉力)
l0x
300cm
屋架平面外根据支撑布置取
l0y600
cm
计算需要净截面面积
An
680.67103
3166mm2
f
215
选用2∟160×
100×
10(短肢相并),见图2所示,A=50.60c㎡,ix=2.85cm,iy=7.78cm按所选角钢进行截面验算,取AnA。
x
图2
下弦截面
l0x
300
]350
l0y
600
77[]350
105[
iy
7.78
2.85
680.67103
135N/mm2
215N/mm2
A
所选截面满足要求。
3、斜杆截面计算
①斜杆1-11
N=-396.97kN(压力),l0x=l0y=l=251.6cm
因为l0x=l0y,故采用不等肢角钢,长肢相并,使
ix=iy
选用2∟140×
90×
10,见图
3所示,A=44.6c㎡,ix=2.56cm,iy=6.84cm
12
图3
斜杆1-11截面
251.6
98[]150属于b类截面
2.56
37
[
]150属于b类截面
6.84
[]
150
的要求。
由于x
y只需求出
min
x,查轴心受压构件的稳定系数表,x0.568
396.97103
157N/mm2
0.568
4460
②斜杆11-2
N=311.50kN(拉力),l0x=0.8l=208.1cm,l0y=l=260.1cm计算需要净截面面积
AnN311.50101449mm2
f215
选用2∟63×
8,见图4所示,A=19.02c㎡,ix=1.90cm,iy=3.10cm
图
4斜杆11-2截面
验算:
208.1
[]350
l0y
260.1
110
84[]350
1.90
3.10
311.50103
164N/mm2
1902
○3斜杆2-13
N=-243.97kN(压力),l0x=2247mml0y=l=2809mm
选用2∟80×
7,见图5所示,A=21.72mm2,ix=2.46cm,iy=3.75cm
图5
斜杆2-13截面
224.7
91
]
150属于b类截面
2.46
280.9
75
3.75
x,查轴心受压构件的稳定系数表,x0.614
243.97103
0.614
2172
183N/mmf
215N/mm
○4斜杆13-3
.N=165.93kN(拉力),l0x=0.8l=224.7cm,l0y=l=280.9cm计算需要净截面面积
165.93103
772mm2
选用2∟56×
5,见图6所示,A=10.82c㎡,ix=1.72cm,iy=2.77cm
图6斜杆13-3截面
[]350
131
101[]350
1.72
2.77
165.93103
153N/mm2
1082
○5斜杆3-15
N=-118.28kN(压力),l0x=241.8cml0y=l=302.3cm
7,见图7所示,A=21.72c㎡,ix=2.46cm,iy=3.75cm
图7斜杆3-15截面
241.8
98
302.3
81
属于b类截面
118.28
0.5682172
153N/mm
f215N/mm
○6斜杆15-4
N=68.39kN(拉力),l0x=0.8l=2418mm,l0y=l=3023cm计算需要净截面面积
68.39103
321mm2
5,见图8所示,A=10.82c㎡,ix=1.72cm,iy=2.77cm
图8
斜杆15-4截面
141
302.3109[]350
iy2.77
63N/mm2
○
斜杆4-17
7
N=50.27kN(拉力),
l0x=259.5cm
l0y=l=324.3cm
234mm2
5,见图
9所示,A=10.82c㎡,ix=1.724cm,iy=2.77cm
图9斜杆4-17截面
259.5
350
151
324.3117
[]350的要求。
50.27103
47N/mm2
f215N/mm2
○8斜杆17-5
N=-81.11kN(压力),l0x=259.5cml0y=l=324.3cm
6,见图10所示,A=14.58c㎡,ix=1.93cm,iy=3.06cm
图10
斜杆17-5截面
验算
135[]150
1.93
324.3
]150
106
3.06
x,查轴心受压构件的稳定系数表,x0.365
81.11103
152N/mm2
0.3651458
4、竖杆截面计算
○1边竖杆1-10
N=-23.96kN(压力),,l0x=l0y=l=201.25cm
10,,A=23.32c㎡,ix=1.88cm,iy=3.07cm
201.25
1.88
66
3.07
x,查轴心受压构件的稳定系数表,x0.517
23.96
0.517
2332
20N/mm
○2竖杆2-12
N=-47.92kN(压力),,l0x=1800mml0y=2250mm
10,A=23.32c㎡,ix=1.88cm,iy=3.07cm
180
96
225
73
150的要求。
x,查轴心受压构件的稳定系数表,x0.581
47.92
0.581
35N/mm
○竖杆3-14
N=-47.92kN(压力),
l0x=2000mm
l0y=2500mm
200
250
40N/mm2
○竖杆4-16
4
N=-47.92kN(压力),
l0x=2200mm
l0y=2750mm
220
117
275
90
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- 屋架 设计 计算