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网架计算书
本科毕业设计
题目:
大型仓储屋盖设计
学院:
专业班级:
学号:
学生姓名:
指导教师:
教师职称:
二零一零年六月二日
题目:
大型仓储屋盖设计计算书…………………………………………………4
1设计资料……………………………………………………………………………………4
1.1工程概况………………………………………………………………………………4
1.2设计基本条件…………………………………………………………………………4
…………………………………………………………………4
…………………………………………………………………4
………………………………………………………………………4
2结构选型及初步设计………………………………………………………………4
2.1网架结构的选型………………………………………………………………………4
2.2网格尺寸和网架高度…………………………………………………………………5
2.3网架结构的支承………………………………………………………………………5
2.4网架的屋面排水………………………………………………………………………5
3网架结构的计算……………………………………………………………………5
3.1网架结构上的作用………………………………………………………………5
……………………………………………………………………5
……………………………………………………………………6
………………………………………………6
…………………………………………………………………6
3.2杆件的内力计算与输出…………………………………………………………7
4网架结构的杆件设计…………………………………………………………………20
4.1杆件材料与截面形式…………………………………………………………………20
4.2网架杆件的计算长度…………………………………………………………………20
4.3网架杆件的容许长细比………………………………………………………………20
4.4网架杆件的最小截面尺寸……………………………………………………………21
4.5杆件截面的计算与选择………………………………………………………………21
5网架结构的节点设计…………………………………………………………………25
5.1节点类型的选择………………………………………………………………………25
5.2球体承载力验算………………………………………………………………………25
5.3球体直径验算……………………………………………………………………28
6荷载校核与挠度验算…………………………………………………………………29
6.1荷载校核………………………………………………………………………………29
6.2挠度验算………………………………………………………………………………30
7支座设计…………………………………………………………………………………33
7.1支座形式的选择………………………………………………………………………33
7.2单面弧形支座设计……………………………………………………………………33
……………………………………………33
……………………………………………………34
……………………………………………………………34
7.2.4确定支座底板尺寸…………………………………………………………34
…………………………………………………………34
……………………………………………………………35
的计算………………………………………………………………35
8檩条设计………………………………………………………………………………35
8.1檩条的类型…………………………………………………………………………35
8.2檩条的布置…………………………………………………………………………35
9设计成果………………………………………………………………………………35
10设计参考资料…………………………………………………………………………36
大型仓储屋盖设计计算书
1设计资料
1.1工程概况
北部某城市一大型仓储屋盖,建筑面积为1800m2(40m×45m),采用斜放四角锥网架。
屋盖下部为框架结构,网架周边支承在钢筋混凝土框架梁上,梁横截面宽度为350mm。
网架上弦节点加小立柱,沿短跨方向形成6%的排水坡度,在小立柱上沿长跨方向搭设檩条,檩条上铺设彩钢夹芯板,并采用聚苯夹芯保温。
1.2设计基本条件
1.2.1设计等级要求
网架结构的防火等级和耐久等级均为二级。
1.2.2抗震设防烈度
该工程所在地区的抗震设防烈度为7度。
1.2.3气象条件
⑴温度:
最热月平均温度26.6OC,最冷月平均温度-4.1OC,夏季极端最高温度43.3OC(1955年7月23、24日),冬季极端最低温度-22.4OC(1970年1月4日)。
⑵相对湿度:
年平均湿度63%,最热月平均相对湿度76-80%。
⑶主导风向:
1、8、11月盛行北风和西南风,其它各月盛行西南风,基本风压为0.4kN/m2。
⑷雨雪条件:
年平均降雨量566.6mm,日最大降雨强度1856mm/日,最大积雪深度230mm。
2结构选型及初步设计
2.1网架结构的选型
网架结构选型应遵循安全、经济、美观的设计原则,能够满足建筑的使用功能要求,并且能够充分发挥结构良好的受力性能。
本工程中,网架的长短边之比45/40=1.125,其平面接近方形,且支承方式为周边支承,通过满应力优化设计比较,宜选择斜放四角锥网架。
斜放四角锥网架的上弦与边界轴线成450夹角,下弦正放,腹杆和下弦在同一垂直面内。
这种网架的上弦杆长度约为下弦杆的0.707倍,故呈短压杆、长拉杆的情况,受力合理,节点汇交杆也较少。
在接近正方形周边支承时用钢量指标较好,适用于中小跨度建筑。
2.2网格尺寸和网架高度
根据数值计算和工程经验,当网架短向跨度为L2=(30~60)m时,短向网格尺寸宜取为(1/11~1/14)×L2。
考虑屋面板布置,短向网格数取为12,网格尺寸为40/12=3.333m。
网架长向跨度较大,网格数划分应当比短跨方向多些,且网格尺寸宜比短向小些。
考虑以上因素,长向网格数取为14,网格尺寸为45/14=3.214m。
当网架短向跨度为L2=(30~60)m时,网格高度宜取为(1/12~1/15)×L2,周边支承时高度可以取小值;对于角锥体系网架,高度的选取还应满足使腹杆与弦杆的夹角接近60度的要求。
综合考虑以上因素,网格高度预先取为40/15=2.7m,当结构计算不满足挠度要求时,再适当加大网格高度。
2.3网架结构的支承
本网架采用周边支承方式,所有边界节点都支承在框架梁上。
框架梁的横截面尺寸为350mm×600mm,混凝土强度等级为C30。
在网架边界的每个节点上都加上竖向约束(Z),为了防止网架在平面内转动,还要加水平约束。
本网架中在长跨其中一边的两端点分别加上两向水平约束(x,y)和一向水平约束(y)。
2.4网架的屋面排水
本网架采用在上弦节点上加小立柱形成排水坡的方法。
沿短跨方向形成双坡自由排水系统,排水坡度为6%。
3网架结构的计算
3.1网架结构上的作用
3.1.1静荷载:
网架自重:
网架自重包括网架的杆件自重和节点自重。
网架大多数采用钢材,它
的自重可以通过计算机程序自动生成。
上弦静荷载:
屋面板+檩条=0.35kN/m2。
下弦静荷载:
0.1kN/m2。
3.1.2活荷载:
屋面活荷载:
网架屋面为不上人屋面,屋面活荷载标准值取为0.5kN/m2。
雪荷载:
雪荷载和屋面活荷载不必同时考虑,取两者中的较大值。
由《建筑结构荷载规范》GB50009查得雪荷载为0.35kN/m2,小于屋面活荷载,故不考虑雪荷载。
风荷载:
对于周边支承,且支座节点在上弦的网架,风荷载由四周墙面承受,计算时可不考虑风荷载的影响。
积灰荷载:
网架作为仓储屋盖,积灰荷载较小,可以不考虑积灰荷载的影响。
吊车荷载:
网架结构中不设吊车,故不必考虑吊车荷载。
3.1.3温度变化作用与地震作用
本网架短向跨度为40米,属于中等跨度,温度变化作用对网架受力影响较小,因此可忽略温度变化作用对网架的影响。
该工程所在地区的抗震设防烈度为7度,按照我国《网架结构设计与施工规程》JGJ7-91的规定,可以不进行竖向抗震验算和水平抗震验算。
3.1.4荷载组合
当无吊车荷载、风荷载和地震作用时,网架应考虑以下荷载组合:
a.静荷载+活荷载
b.静荷载+半跨活荷载
c.网架自重+半跨屋面板自重+施工荷载
当采用轻型屋面或屋面板对称布置时,可不考虑后两种荷载组合。
因此,本工程中只考虑第一种荷载组合,共有四种工况组合情况:
(1)、1.2静荷载1.2×(0.35+0.1)=0.54kN/m2;
(2)、1.2静荷载+1.4活荷1.2×(0.35+0.1)+1.4×0.5=1.24kN/m2;
(3)、1.35静荷载+0.98活荷载1.35×(0.35+0.1)+0.98×0.5=1.10kN/m2;
(4)、1.0静荷载+1.0活荷载1.0×(0.35+0.1)+1.0×0.5=0.95kN/m2。
3.2杆件的内力计算与输出
在CAD2004中建立网架模型,然后导入MST中,利用MST对网架杆件进行内力分析,从而得到各杆件的内力情况,详见下面表-1所示。
表-1杆件的轴力范围
杆件号
轴力范围(kN)
杆件号
轴力范围(kN)
杆件号
轴力范围(kN)
1
-7.8
-4.1
28
-64.5
-33.9
55
-42.2
-22
2
2.2
4.2
29
-45.6
-23.8
56
-27.7
-14.4
3
-7
-3.7
30
-6.9
-3.5
57
-27.7
-14.4
4
-21.4
-11.2
31
-39.4
-20.7
58
-42.2
-22
5
0.5
0.6
32
-38.7
-20.1
59
-16.4
-8.5
6
-18.9
-9.8
33
-2.6
-1.2
60
-52.2
-27.2
7
-39.4
-20.7
34
-21.4
-11.2
61
-3
-1.5
8
-1.4
-0.5
35
-27.4
-14.2
62
-50.9
-26.5
9
-27.4
-14.2
36
-1.4
-0.5
63
1.5
2.7
10
-64.5
-33.9
37
-7.8
-4.1
64
-44.2
-23
11
-2.6
-1.2
38
-18.9
-9.8
65
2.3
4.2
12
-38.7
-20.1
39
0.5
0.6
66
-30.7
-15.9
13
-91.3
-47.9
40
-7
-3.7
67
2.2
3.9
14
-6.9
-3.5
41
2.2
4.2
68
-18.9
-9.9
15
-45.6
-23.8
42
-8.1
-4.2
69
2.3
4.2
16
-112.7
-59.1
43
2.2
4.2
70
-8.1
-4.2
17
-17.5
-9.1
44
2.3
4.2
71
2.2
4.2
18
-48.3
-25.2
45
-18.9
-9.9
72
2.4
4.4
19
-122
-64
46
2.2
3.9
73
-18.8
-9.7
20
-27.7
-14.4
47
-30.7
-15.9
74
-8.3
-4.1
21
-41.1
-21.4
48
2.3
4.2
75
-43.2
-22.4
22
-112.7
-59.1
49
-44.2
-23
76
-17.9
-9.2
23
-41.1
-21.4
50
1.5
2.7
77
-66.1
-34.3
24
-27.7
-14.4
51
-50.9
-26.5
78
-27.7
-14.3
25
-91.3
-47.9
52
-3
-1.5
79
-82.7
-43.1
26
-48.3
-25.2
53
-52.2
-27.2
80
-39.4
-20.4
27
-17.5
-9.1
54
-16.4
-8.5
81
-94.3
-49.1
续表-1
杆件号
轴力范围(kN)
杆件号
轴力范围(kN)
杆件号
轴力范围(kN)
82
-56.6
-29.5
126
-30.4
-15.8
170
-72.9
-38.3
83
-95.8
-50
127
-8.4
-4.2
171
-117.9
-61.7
84
-74.8
-39.1
128
-21.2
-11.2
172
-96.4
-50.6
85
-86
-45
129
-0.4
-0.1
173
-96.4
-50.6
86
-86
-45
130
1.4
2.4
174
-117.9
-61.7
87
-74.8
-39.1
131
-27.6
-14.3
175
-72.9
-38.3
88
-95.8
-50
132
-14.3
-7.3
176
-128.8
-67.3
89
-56.6
-29.5
133
-65.7
-34.1
177
-56
-29.4
90
-94.3
-49.1
134
-28.2
-14.6
178
-130.1
-67.8
91
-39.4
-20.4
135
-94.9
-49.4
179
-42.5
-22.3
92
-82.7
-43.1
136
-40.9
-21.3
180
-110.3
-57.4
93
-27.7
-14.3
137
-117.4
-61.2
181
-35.2
-18.3
94
-66.1
-34.3
138
-57.7
-30.2
182
-81.8
-42.5
95
-17.9
-9.2
139
-131.7
-68.8
183
-27.4
-14.2
96
-43.2
-22.4
140
-73.6
-38.5
184
-42.9
-22.3
97
-8.3
-4.1
141
-127.1
-66.5
185
-20.4
-10.4
98
-18.8
-9.7
142
-96.4
-50.6
186
-38.9
-20.5
99
2.4
4.4
143
-117.2
-61.4
187
-3.1
-1.4
100
-21.2
-11.2
144
-117.2
-61.4
188
0.7
1
101
-0.4
-0.1
145
-96.4
-50.6
189
-38.8
-20.2
102
-8.4
-4.2
146
-127.1
-66.5
190
-22.8
-11.8
103
-30.4
-15.8
147
-73.6
-38.5
191
-84.3
-43.9
104
-14.5
-7.4
148
-131.7
-68.8
192
-33.9
-17.7
105
-59.8
-31
149
-57.7
-30.2
193
-116.9
-60.9
106
-19.3
-10
150
-117.4
-61.2
194
-49
-25.7
107
-81.3
-42.2
151
-40.9
-21.3
195
-143.9
-75.1
108
-26.1
-13.6
152
-94.9
-49.4
196
-64
-33.7
109
-95.8
-49.8
153
-28.1
-14.6
197
-150.3
-78.7
110
-35
-18.3
154
-65.7
-34.1
198
-80.1
-42.1
111
-100.1
-52.2
155
-14.3
-7.3
199
-141.9
-74.4
112
-54
-28.2
156
-27.6
-14.3
200
-101.1
-53.2
113
-88.6
-46.2
157
1.4
2.4
201
-124.6
-65.5
114
-74.8
-39.1
158
-38.9
-20.5
202
-124.6
-65.5
115
-74.8
-39.1
159
-3.1
-1.4
203
-101.1
-53.2
116
-88.6
-46.2
160
-20.4
-10.4
204
-141.9
-74.4
117
-54
-28.2
161
-42.9
-22.3
205
-80.1
-42.1
118
-100.1
-52.2
162
-27.4
-14.2
206
-150.3
-78.7
119
-35
-18.3
163
-81.8
-42.5
207
-64
-33.7
120
-95.8
-49.8
164
-35.2
-18.3
208
-143.9
-75.1
121
-26.1
-13.6
165
-110.3
-57.4
209
-49
-25.7
122
-81.3
-42.2
166
-42.5
-22.3
210
-116.9
-60.9
123
-19.3
-10
167
-130.1
-67.8
211
-33.9
-17.7
124
-59.8
-31
168
-56
-29.4
212
-84.3
-43.9
125
-14.5
-7.4
169
-128.8
-67.3
213
-22.8
-11.8
续表-1
杆件号
轴力范围(kN)
杆件号
轴力范围(kN)
杆件号
轴力范围(kN)
214
-38.8
-20.2
258
-94.7
-50.1
302
-82.4
-43.3
215
0.7
1
259
-115.7
-61
303
-17.4
-8.9
216
-61.8
-32.5
260
-115.7
-61
304
-17.3
-9
217
-7
-3.5
261
-94.7
-50.1
305
-40.7
-21.2
218
-34.3
-17.7
262
-138.9
-73
306
-54.2
-28.3
219
-48.9
-25.5
263
-82.2
-43.5
307
-90.1
-47
220
-47.5
-24.7
264
-149.5
-78.4
308
-74.1
-38.8
221
-92.2
-48
265
-67.8
-35.8
309
-124.1
-64.9
222
-49.4
-25.9
266
-151.6
-79.3
310
-81.2
-42.7
223
-128.4
-66.9
267
-57.9
-30.5
311
-133.3
-69.9
224
-56.3
-29.6
268
-130.9
-68.3
312
-81.6
-43.1
225
-143
-74.7
269
-49.9
-26.1
313
-129.8
-68.3
226
-67.9
-35.8
270
-92.1
-48
314
-88.4
-46.8
227
-138.1
-72.3
271
-34.2
-17.8
315
-117.1
-61.8
228
-80.1
-42.2
272
-46.1
-24
316
-95.3
-50.5
229
-124.6
-65.4
273
-4.2
-2.1
317
-101.7
-53.8
230
-101.1
-53.2
274
-82.4
-43.3
318
-101.7
-53.8
231
-101.1
-53.2
275
-17.4
-8.9
319
-95.3
-50.5
232
-124.6
-65.4
276
-55.6
-28.9
320
-117.1
-61.8
233
-80.1
-42.2
277
-40.7
-21.2
321
-88.4
-46.8
234
-138.1
-72.3
278
-73.6
-38.5
322
-129.8
-68.3
235
-67.9
-35.8
279
-91.5
-47.7
323
-81.6
-43.1
236
-143
-74.7
280
-77.8
-40.9
324
-133.3
-69.9
237
-56.3
-29.6
281
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-64.6
325
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-42.7
238
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-77.5
-40.9
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-64.9
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-49.4
-25.9
283
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327
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-48
284
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-9
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