土木工程学院钢结构课程设计.docx
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土木工程学院钢结构课程设计
一、设计题目
许昌学院理工楼结构大厅钢屋架设计
二、设计基本资料:
1.工程概况
图1柱网布置图
图1为许昌学院理工综合楼结构大厅柱网布置图,跨度为19.8m,长度为51.45m,结构大厅纵向两排柱子为牛腿柱,设置吊车梁,故需考虑振动荷载。
采用1.8m×7.2m预应力混凝土大型屋面板,15cm厚泡沫混凝土保温层和卷材屋面。
雪荷载及积灰荷载按照规定采用,雪荷载0.7KN/mm2,屋面积灰荷载0.07KN/mm2。
屋架支撑于钢筋混凝土柱上,按铰接点计算。
钢材选用Q235-B,焊条选用E43,手工焊。
屋架形式及几何尺寸如图所示
梯形钢屋架支撑布置如图所示:
3.荷载计算
屋面活荷载0.7KN/m²进行计算。
荷载计算表
荷载名称
标准值(KN/m²)
设计值(KN/m²)
预应力混凝土大型屋面板自重
1.4
1.4×1.35=1.89
屋架及支撑自重
0.45
0.15×1.35=0.608
屋面防水层
0.4
0.4×1.35=0.54
找平层
0.4
0.4×1.35=0.54
永久荷载总和
2.65
3.578
屋面检修荷载
0.5
0.5×1.4=0.7
可变荷载总和
0.5
0.7
荷载组合方法:
1、全跨永久荷载
+全跨可变荷载
2、全跨永久荷载
+半跨可变荷载
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
4.内力计算
计算简图如下
屋架构件内力组合表
杆件名称
杆件编号
单位荷载F=1
静载作用(KN/m²)
活载(KN/m²)0.7
杆件内力
计算内力
在左
在右
全跨
全部恒载3.578
屋架支撑0.608
大型屋面板1.89
在左
在右
全部
组合一
组合二
组合三
在左
在右
全部
上弦杆
AB
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
BC
-4.69
-2.16
-6.23
-22.28
-3.79
-8.86
-4.09
-11.77
-3.28
-1.51
-4.36
-143.84
-138.02
-86.01
-143.84
CD
-4.68
-2.16
-6.22
-22.25
-3.78
-8.85
-4.08
-11.75
-3.28
-1.51
-4.35
-143.63
-137.83
-85.89
-143.63
DE
-6.21
-3.93
-9.00
-32.19
-5.47
-11.73
-7.42
-17.01
-4.34
-2.75
-6.30
-207.85
-197.30
-116.34
-207.85
EF
-6.20
-3.92
-8.99
-32.17
-5.47
-11.72
-7.42
-16.99
-4.34
-2.75
-6.29
-207.70
-197.15
-116.26
-207.70
FG
-5.32
-5.32
-9.10
-32.57
-5.54
-10.06
-10.06
-17.21
-3.73
-3.73
-6.37
-210.32
-196.02
-104.32
-210.32
下弦杆
ab
-1.21
-2.82
-3.49
-12.49
-2.12
-2.29
-5.34
-6.60
-0.85
-1.98
-2.44
-80.62
-72.00
-28.38
-80.62
bc
1.87
-0.83
1.01
3.60
0.61
3.53
-1.57
1.90
1.31
-0.58
0.70
23.25
26.51
29.44
29.44
cd
2.07
0.72
2.31
8.26
1.40
3.91
1.36
4.36
1.45
0.51
1.62
53.33
52.43
36.52
53.33
斜腹杆
aB
-5.06
-2.05
-6.51
-23.31
-3.96
-9.56
-3.87
-12.31
-3.54
-1.43
-4.56
-150.49
-144.99
-92.14
-150.49
Bb
3.38
1.83
4.68
16.76
2.85
6.39
3.46
8.85
2.37
1.28
3.28
108.19
103.28
62.69
108.19
bD
-2.15
-1.79
-3.42
-12.25
-2.08
-4.06
-3.39
-6.47
-1.51
-1.25
-2.40
-79.09
-74.28
-41.31
-79.09
Dc
0.73
1.55
1.83
6.55
1.11
1.38
2.93
3.46
0.51
1.08
1.28
42.27
38.11
16.21
42.27
Cf
0.38
-1.54
-0.71
-2.54
-0.43
0.72
-2.90
-1.34
0.27
-1.07
-0.50
-16.41
-12.29
2.99
-16.41
Fd
-1.45
1.36
-0.48
-1.73
-0.29
-2.73
2.56
-0.91
-1.01
0.95
-0.34
-11.16
-14.81
-21.82
-21.82
竖杆
Aa
-0.50
0.00
-0.50
-1.79
-0.30
-0.95
0.00
-0.95
-0.35
0.00
-0.35
-11.55
-11.55
-8.63
-11.55
Cb
-0.93
0.03
-0.91
-3.27
-0.56
-1.77
0.06
-1.73
-0.65
0.02
-0.64
-21.10
-21.18
-16.07
-21.18
Ec
-0.95
0.03
-0.93
-3.34
-0.57
-1.80
0.05
-1.77
-0.67
0.02
-0.65
-21.58
-21.66
-16.42
-21.66
Gd
0.08
0.08
0.85
3.03
0.52
0.15
0.15
1.60
0.06
0.06
0.59
19.58
16.68
3.90
19.58
5.杆件设计
1、上弦杆
整个上弦采用等截面,按FG杆件的最大设计内力设计,即N=-210.32KN
上弦杆计算长度:
在屋架平面内:
,
上弦截面选用两个不等肢角钢,短肢相并。
腹杆最大内力N=-115.16KN,中间节点板厚度选用6mm,支座节点板厚度选用8mm设λ=60,φ=0.807,截面积为
需要回转半径:
查表选用2┐┌110×70×6
验算
满足长细比要求,
查表
满足要求
屋架杆件截面选择表
ō
杆件编号
内力
(KN)
计算长度cm
截面规格
截面面积(cm²)
回转半径(cm)
长细比
容许长细比
稳定系数
计算应力
(N/mm²)
上弦
FG
-210.32
150.8
30.16
2┐┌110×70×6
21.2
2.01
3.54
75.0
85.2
150.00
0.720
0.655
151.55
下弦
ab
-80.62
300
885
2┐┌100×80×10
34.40
2.53
4.63
118.58
191.14
150.00
0.447
0.204
-114.88
斜腹
aB
-150.49
253
253
2┐┌100×63×10
31.00
1.74
4.86
145.40
52.06
150.00
0.322
0.847
-150.76
Bb
108.19
209.04
261.3
2┐┌90×56×5
14.42
1.59
4.32
131.47
60.49
350.00
0.383
0.807
195.89
bD
-79.09
229.12
286.4
2┐┌90×56×5
14.42
1.59
4.32
144.10
66.30
150.00
0.329
0.774
-166.71
Dc
42.27
229.12
286.4
2┐┌70×45×5
11.22
1.28
3.14
179.00
91.21
350.00
0.227
0.614
165.96
Cf
-16.41
249.92
312.4
2┐┌100×63×6
19.24
1.79
4.78
139.62
65.36
150.00
0.349
0.780
-24.44
Fd
-21.82
249.92
312.4
2┐┌100×63×6
19.24
1.79
4.78
139.62
65.36
150.00
0.349
0.780
-32.50
竖杆
Aa
-11.55
159.2
199
2┐┌63×40×5
8.12
1.14
3.09
139.65
64.40
150.00
0.349
0.786
-40.76
Cb
-21.18
183.2
229
2┐┌70×45×5
11.22
1.28
3.41
143.13
67.16
150.00
0.333
0.769
-56.69
Ec
-21.66
207.2
259
2┐┌75×50×10
23.60
1.38
3.72
150.14
69.62
150.00
0.308
0.757
-29.80
Gd
19.58
231.2
289
2┐┌70×45×5
11.22
1.28
3.14
180.63
92.04
350.00
0.225
0.608
77.56
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