完整版某钢结构毕业课程设计计算书.docx
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完整版某钢结构毕业课程设计计算书
钢结构课程设计计算书
-、设计资料
某地一机械加工车间,长84m,跨度24m,柱距6m,车间内设有两台3510T中级工作制桥式吊车,该地区冬季最低温度为-20℃。
轨顶标高16.5m,柱顶标高25m,地震设计烈度7度。
采用梯形钢屋架,封闭结合,1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板(1.4KNm2),上铺120mm珍珠岩制品保温层(容重为1KNm3),二毡三油上铺小石子防水层(0.4KNm2),找平层2cm厚(0.4KNm2),卷材屋面,屋面坡度i=18,屋架简支于钢筋混凝土柱上,混凝土强度等级C20,上柱截面400×400mm。
钢材选用Q235B,焊条采用E43型。
屋面活荷载标准值0.8KNm2,积灰荷载标准值0.55KNm2,雪荷载标准值0.35KNm2,风荷载标准值0.45KNm2。
屋架的计算跨度:
Lo=24000-2×150=23700mm,端部高度:
(轴线处),(计算跨度处)。
中部高度H=3490mm。
二、结构形式与布置
屋架形式及几何尺寸见图1所示
图1梯形钢屋架形式和尺寸
屋架支撑布置见图2所示。
上弦支撑布置图
下弦支撑布置图
垂直支撑1-1
垂直支撑2-2
三、荷载与内力计算
1.荷载计算
荷载与雪荷载不会同时出现,故取两者较大的活荷载计算。
荷载计算表
荷载名称
荷载标准值KNm2
荷载设计值KNm2
二毡三油上铺小石子
0.4
0.4x1.35=0.54
找平层2cm厚
0.02x20=0.4
0.4x1.35=0.54
120mm珍珠岩制品保温层
0.12x6=0.72
0.72x1.35=0.972
预应力钢筋混凝土大型屋面板
1.4
1.4x1.35=1.89
管道设备自重
0.1
0.1x1.35=.135
钢屋架和支撑自重
0.12+0.011x24=0.384
0.384x1.35=0.5184
永久荷载总和
3.404
4.5954
屋面活荷载
0.8
0.8x1.4=1.12
积灰荷载
0.55
0.55x0.4=0.77
可变荷载总和
1.35
1.89
风荷载:
风荷载的高度变化系数为1.25,屋面迎风面对体型系数为-0.6,背风面为-0.5,所以负风压的设计值为
迎风面:
W1=-1.4x0.6x1.25x0.45=-0.4725KNm2
背风面:
W2=-1.4x0.5x1.25x0.45=-0.39375KNm2
W1和W2垂直于水平面的分力未超过荷载分项系数取1.0时的永久荷载,故将拉杆的长细比依然控制在350以内。
2.荷载组合
设计屋架时,应考虑以下三种组合:
组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载
屋架上弦节点荷载F=(4.5954+1.89)×1.5×6=58.3686kN
组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载
屋架上弦节点荷载=4.5954×1.5×6=41.3586kN
=1.89×1.5×6=17.01kN
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
屋架上弦节点荷载=0.384×1.35×1.5×6=4.6656kN
=(1.35×1.4+1.4×0.8)×1.5×6=27.09kN
3.内力计算
屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图:
由图解法或数解法解得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)。
然后求出各种荷载情况下的内力进行组合,计算结果见下表所示:
(a)
(b)
(C)
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
F1×①+F2×③
F3×①+F4×②
F3×①+F4×③
上弦
AB
BC、CD
DE、EF
FG
GH、HI
0
-8.53
-12.93
-14.33
-14.81
0
-6.39
-9.14
-9.29
-9.77
0
-2.75
-4.87
-6.48
-6.48
0
-497.88
-754.71
-836.42
-864.44
0
-461.48
-690.24
-750.69
-778.71
0
-399.57
-617.60
-702.89
-722.75
0
-212.90
-307.93
-318.52
-333.77
0
-114.30
-192.25
-242.40
-244.64
0
-497.88
-754.71
-836.42
-864.44
下弦
ab
bc
cd
de
4.68
11.10
13.82
13.59
3.59
8.10
9.40
7.61
1.40
3.86
5.68
7.69
273.17
647.89
806.65
793.23
254.62
596.86
731.47
691.51
217.37
596.86
668.19
692.87
119.09
271.22
319.12
269.56
59.76
156.36
218.35
271.73
273.17
647.89
806.65
793.23
斜腹杆
aB
Bb
bD
Dc
cF
Fd
df
fI
Gf
-8.88
6.67
-5.21
3.41
-2.18
0.86
0.96
1.70
0.65
-6.81
4.85
-3.47
1.92
-0.73
-0.41
2.46
3.20
0.65
-2.66
2.34
-2.23
1.93
-1.87
1.64
-1.93
-1.93
-0.00
-518.31
389.32
-304.10
199.04
-127.24
50.20
56.03
99.23
37.94
-483.10
358.36
-274.50
173.69
-102.58
28.59
81.55
124.74
37.94
-412.51
315.67
-255.11
173.86
-121.97
63.46
6.87
37.48
26.88
-225.91
162.51
-118.31
69.48
-29.95
-7.09
71.12
94.62
20.64
-113.49
94.51
-84.72
68.19
-60.83
48.44
-47.80
-44.35
3.03
-518.31
389.32
-304.10
199.04
-127.27
63.46,-7.09
81.55,-47.8
124.74,-44.35
37.94
竖杆
Aa
Cb
Ec
Gd
Hf
Ie
-0.50
-1.00
-1.00
-1.50
-1.00
0.00
-0.50
-1.00
-1.00
-1.50
-1.00
0.00
-0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
0.00
-29.18
-58.37
-58.37
-87.55
-58.37
0.00
-29.18
-58.37
-58.37
-87.55
-58.37
0.00
-20.68
-41.36
-41.36
-62.04
-41.36
0.00
-15.88
-31.76
-31.76
-47.63
-31.76
0.00
-2.33
-4.67
-467
-7.00
-4.67
0.00
-29.18
-58.37
-58.37
-87.55
-58.37
0.00
注:
正值表示压力,负值表示拉力
四、杆件截面设计
腹杆最大内力,N=-518.31KN由屋架节点板厚度参考可知:
支座节点板厚度取14mm;中间节点板厚度取12mm。
1.上弦杆
整个上弦杆采用相同一截面,按GH、HI杆件最大内力计算,N=-864.44KN,
上弦杆计算长度:
在屋架平面内:
为节间轴线长度,即=1512mm
在屋架平面外:
本屋架为无檩条体系,并认为大型屋面板只起到刚性系杆作用,根据支撑布置和内力变化情况,取=3000mm.
因为2≈,故截面宜选用两个不等肢角钢,且短肢相并,见下图。
2L16010010
上弦截面
设=60,查轴心受力稳定系数表,=0.807
需要截面积===4982
需要回转半径==25.2mm
==50mm
根据需要的、、查角钢型钢表,初选2L16010010,A=5060,=2.85cm,=7.78m。
按所选角钢进行验算
===53.1<[λ]=150
===38.6<[λ]=150
由于
则:
<[λ]=150
由于,只需求出,查轴心受力稳定系数表,=0.8033
=212.7N<215N所选截面合适。
填板放两块,=75cm<40=40×2.85=114cm
2.下弦杆
整个下弦杆采用同一截面,按最大内力计算,N=806.65KN
计算长度:
屋架平面内取节点间轴线长度=3000mm
屋架平面外根据支撑布置取=237002=11850mm
计算需要净截面面积==3751.9
选用2L1409010因>,故用不等肢角钢,短肢相并,见下图
2L1409010
下弦截面
A=4460,=2.56cm,=6.85cm。
==117.2<[]=350
=173.0<[]=350
=180.9N<215N所选截面满足要求。
填板放一块,=150cm<80=80×2.56=204.8cm
3.端斜杆aB
杆件轴力:
N=-518.31KN
计算长度:
==2562mm
因为=,故采用不等肢角钢,长肢相并,使=。
选用2L1409010,
2L1409010
端斜杆截面
A=4460,=4.47cm,=3.73cm
=57.3
==68.7
由于=13.7
故由按b类查表=0.710
164N<215N所选截面满足要求。
填板放两块,=120cm<40=40×3.73=149.2cm
4.斜杆Bb
已知N=389.32kN
计算长度:
屋架平面内取节点间轴线长度=0.8×l=0.8×2644=2115.2mm
屋架平面外根据支撑布置取=2644mm
选用2L1006,见图
A=2386,=3.10cm,=4.51cm。
=163.1N<215N
==68.2<[]=350
=58.6<[]=350
=163.2N<215N所选截面满足要求。
填板放两块,=60cm<80=80×3.10=248cm
5.斜杆bD
已知N=-304.10kN
计算长度:
屋架平面内取节点间轴线长度=0.8×l=0.8×2966=2372.8mm
屋架平面外根据支撑布置取=2966mm
选用2L1006,见图
A=2386,=3.10cm,=4.51cm。
=128.4N<215N
==76.5<[]=150
=65.8<[]=150
查轴心受力稳定系数表,=0.7105
=179.4N<215N所选截面满足要求。
填板放两块,=60cm<40=40×3.10=124cm
6.斜杆Dc
已知N=199.04kN
计算长度:
屋架平面内取节点间轴线
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