整理0505钢结构课程设计计算书.docx
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整理0505钢结构课程设计计算书
一、设计资料:
(1)某地一机械加工车间,长96m,跨度27m,柱距6m,车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车,轨顶标高18.5m,柱顶标高27m,地震设计烈度7度。
(2)1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板,上铺100mm厚泡沫混凝土保温层,三毡四油(上铺绿豆砂)防水层,找平层2cm厚,卷材屋面,屋面坡度i=1/10,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。
(3)荷载:
永久荷载:
防水层0.4kN/m2
找平层0.30kN/m2
100厚泡沫混凝土保温层1kN/m³
预应力混凝土大型屋面板1.4kN/m2
屋架和支撑自重为0.417kN/m2
可变荷载:
基本风压:
0.45kN/m2
基本雪压:
(不与活荷载同时考虑)0.35kN/m2
积灰荷载0.55kN/m2
屋面活荷载0.95kN/m2
(4)桁架计算跨度:
跨中及端部高度:
桁架的中间高度:
在26.7m的两端高度:
在27m轴线处端部高度:
桁架跨中起拱50mm()
二、结构形式与布置:
采用梯形钢屋架,封闭结合。
拟采用下承式屋架,由于屋面板的宽度为1.5m,故采用再分式腹杆。
屋架的桁架形式及几何尺寸如图2所示。
桁架支撑布置如图3所示。
图2.桁架支撑布置
三、荷载计算:
屋面活载与雪载不会同时出现,从资料可知屋面活载大于雪荷载故取屋面活载计算。
标准永久荷载:
防水层0.4kN/m2
找平层0.30kN/m2
100厚泡沫混凝土保温层1kN/m³
预应力混凝土大型屋面板1.4kN/m2
屋架和支撑自重为0.417kN/m2
合计3.517KN/㎡
合计节点标准恒荷载G1=6X1.5X3.517=31.653KN
屋架及支撑节点标准恒荷载G2=6X1.5X0.417=3.753KN
屋面板节点标准恒荷载G3=6X1.5X1.4=12.6KN
标准活荷载:
积灰荷载0.55kN/m2
屋面活荷载0.95kN/m2
基本风压:
0.45kN/m2
风荷载:
W左=1.05X(-0.60)X1X0.5=-0.315KN/㎡
W右=1.05X(-0.50)X1X0.5=-0.2625KN/㎡
活荷载(不含风荷载)的节点标准值Q1=6X1.5X(0.55+0.95)=13.5KN
设计桁架时,应考虑以下三种荷载组合:
(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载(按永久荷载为主控制的组合)
全跨节点荷载设计值:
F=1.35XG1+1.4X0.7X(W右+Q1)=55.70KN
(2)全跨永久荷载+右半跨可变荷载
全跨节点永久荷载设计值:
对结构不利时:
对结构有利时:
半跨节点可变荷载设计值:
(按永久荷载为主的组合)
(按可变荷载为主的组合)
(3)全跨永久荷载+半跨屋面板自重+全跨可变荷载
全跨节点永久荷载设计值:
对结构不利时:
对结构有利时:
半跨节点屋面板自重及活载设计值:
(1),
(2)为使用阶段荷载情况,(3)为施工阶段荷载情况。
计算详图见图3:
图3.桁架计算简图
四、内力计算
由电算先解得F=1的桁架各杆的内力系数(F=1作用于全跨,左半垮和右半跨)。
然后求出各种荷载情况下的内力进行组合,计算结果见表一。
表一:
桁架杆件内力组合表
杆件名称
内力系数(F=1)
第一种组合
F①
第二种组合
第三种组合
计算杆件内力
全跨①
左半垮②
右半跨③
①+②
①+③
①+②
①+③+
上弦
AB
BC,CD
DE
EF,FG
GH
HI,IJ
0
-11.41
-18.00
-18.66
-21.15
-21.71
0
-8.23
-12.24
-12.90
-12.52
-13.08
0
-3.18
-5.76
-5.76
-8.63
-8.63
0
-617.395
-973.980
-1009.693
-1144.427
-1174.728
0
0
0
0
0
-617.395
-973.980
-1009.693
-1144.427
-1174.728
下弦
ab
bc
cd
de
6.16
15.21
20.72
20.14
4.55
10.67
12.97
10.07
1.61
4.54
7.75
10.07
333.318
823.013
1121.159
1089.775
333.318
823.013
1121.159
1089.775
斜腹杆
aB
Bb
bD
Dc
Ef
cf
fG
Gd
dg
Hg
gJ
-10.50
8.30
-6.68
4.73
0.79
-3.66
-2.80
0.68
1.30
0.72
2.09
-7.75
5.81
-4.31
2.64
0.79
-1.03
-0.16
-1.00
3.36
0.72
4.15
-2.75
2.49
-2.37
2.09
0
-2.63
-2.64
1.68
-2.06
0
-2.06
-568.155
449.113
-361.455
255.940
42.747
-198.043
-151.508
36.795
70.343
38.959
113.090
166.903
16.904
103.637
38.959
137.480
185.847
53.087
18.992
30.434
58.495
-39.496
-22.470
89.917
20.714
111.671
-79.528
45.094
-46.666
2.7
-42.136
-568.155
449.113
-361.455
255.940
42.747
-151.508
竖杆
Aa
Cb
Ec
Hd
Je
-0.5
-1.00
-1.50
-1.50
0
-0.5
-1.00
-1.50
-1.50
0
0
0
0
0
0
-27.055
-54.11
-81.165
-81.165
0
-27.055
-54.11
-81.165
-81.165
0
五、杆件设计
1、上弦杆【2L200x125x12(短肢相并)】
(1)确定内力及已知条件:
整个上弦采用等截面,按HI、IJ杆件的最大设计内力设计,即,Q235钢f=215N/mm²;压杆[λ]=150;。
(2)上弦杆计算长度:
屋架平面内(取节间轴线长度):
屋架平面外(取支撑节点间距离):
(3)截面选择
选用两个不等肢角钢,短肢相并(如右图所示),整体稳定系数Ф按b类;
由于腹杆最大内力,查教材表9.6.4,,中间节点板厚度选用12mm,支座节点板厚度选用14mm;
设,查教材附录4,可得
则需要的截面面积:
需要的回转半径:
,
根据需要(A、、)查角钢规格表(附录8),选用┐┏200×125×12,肢背间距,
,,,
(4)截面验算(按所选角钢进行验算)
,因为,所以
,仅求
查表,则:
故所选截面合适
2、下弦杆【选用2L180X110X12不等肢角钢】
(1)确定内力及已知条件
整个下弦采用等截面,按最大设计内力杆件的内力值设计,即,Q235钢;
(2)上弦杆计算长度:
屋架平面内(取节间轴线长度):
屋架平面外(取支撑节点间距离):
(3)截面选择
所需截面面积:
根据需要(A、、)查角钢规格表,选用2L180×112×12,采用不等肢角钢,肢背间距,(,,,)
(4)截面验算
,,
求:
故不考虑截面削弱,所选截面合适。
3、端斜杆【选用2L140x90x10(长肢相并)】
(1)杆件轴力:
(2)上弦杆计算长度:
(3)截面选择
,选用两个不等肢角钢,长肢相并,使;
选用2L140×90×10,肢背间距,,,,;
(4)截面验算
,
因为,所以
,
,仅求
查表,则:
故所选截面合适。
4.斜腹杆
①Bb杆:
整个Bb杆不改变截面,采用热轧等边角钢组合,其中设计内力N=449.113KNlox=0.8cmx239.2=191.36cmloy=239.2cm
连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm,可不考虑螺栓孔削弱。
选用:
2L70x8A=21.33cmix=2.13cmiy=3.30cm
满足要求;
填板每个节间放两块(满足l范围内不少于两块)l=78.3cm<80i=802.13=170.4cm。
②bD杆:
整个bD杆不改变截面,采用热轧等边角钢,其中设计内力N=-361.455KNlox=261x0.8=208.8cmloy=L=261cm
选用:
2L75x10A=28.25cmix=2.26cmiy=3.54cm
由于大于,热轧等边角钢组合将绕x轴失稳,故由查教材附表4.2得:
;
满足要求;填板每个节间放三块(满足l范围内不少于两块)l=63.8cm<80i=802.26=180.8cm。
③Dc杆:
整个Dc杆不改变截面,采用热轧等边角钢组合,其中设计内力N=255.940KNlox=0.8cmx261=208.8cmloy=261cm
连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm,可不考虑螺栓孔削弱。
选用:
2L70x6A=16.32cmix=2.15cmiy=3.26cm
满足要求
填板每个节间放三块l=63.8cm<80i=802.15=172cm。
④Ef杆:
整个Ef杆不改变截面,采用热轧等边角钢,其中设计内力N=42.747KNlox=180.3x0.8=144.2cmloy=L=180.3cm;
选用:
2L70x4
A=11.14cmix=2.18cmiy=3.21cm
由于大于,热轧等边角钢组合将绕x轴失稳,故由查表4.2得:
N/mm<215N/mm满足要求;
填板每个节间放二块l=59.5cm<40i=402.18=87.2cm。
⑤Hg杆:
整个Hg杆不改变截面,采用热轧等边角钢,其中设计内力,其中设计内力N1=38.959KNN2=20.714KN
lox=0.8x192.4=153.9cmloy=L=192.4cm
选用:
2L50x4A=7.79cmix=1.54cmiy=2.43cm
由于大于,热轧等边角钢组合将绕x轴失稳,故由查附表4.2得:
N/mm<215N/mm
N/mm<215N/mm满足要求;
填板每个节间放
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- 整理 0505 钢结构 课程设计 计算