钢结构课程设计-跨度21m长度75m柱距6m梯形钢屋架厂房设计

钢结构课程设计

学生姓名：何昕桐

学号：20122023017

指导教师：刘少东

所在学院：工程学院

专业：土木工程

2015年12月

目录

1.设计材料 (1)

2.材料选择 (1)

3.屋架形式，尺寸，材料选择及支撑布置 (1)

4.支撑及檩条布置 (1)

5.屋架节点荷载 (2)

6.屋架杆件内力计算 (3)

7.杆件截面选择 (3)

8.节点设计 (12)

1.设计材料

某厂房跨度21m ,长度75m ，柱距m 6，屋盖采用梯形钢屋架，屋面材料为m 6m 5.1⨯的预应力混凝土大型屋面板，屋架坡度1/10i =，屋面活荷载标准值为2/5.0m kN ，当地基本风压为2/45.0m kN ，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为30C ，柱截面

mm mm 400400⨯。屋面永久荷载标准值为2/3m kN (永久荷载尚未包含屋架和支撑自重)，雪荷载标准值为20.65/kN m ，水泥厂机修间（屋面有挡风板）。

2.材料选择

钢材选用B Q 235，焊条采用43E 型，手工焊。

3.屋架形式，尺寸，材料选择及支撑布置

屋架的计算跨度03002100030020700L L mm =-=-=，屋架端部高度01800mm H =，中部高度2850mm H =，屋架形式如图1所示。根据建造地区的计算温度荷载性质，钢材采用Q235B 。焊条采用E43型，垂直支撑和系杆，见图2和图3.

图1 屋架几何尺寸

4.支撑及檩条布置

厂房长度为75m,跨度L=21m,故设置三道上弦横向水平支撑和下弦横向水平支撑，其他屋架只在下弦跨中央设一道柔性系杆，上弦因有檩条可不设系杆，另外在第一开间下弦设三道刚性系杆。每节间放两根檩条在檩条跨中设一道拉条。

图2 屋架支撑布置

5.屋架节点荷载

屋面活荷载标准值为2/5.0m kN ，小于该地区雪荷载20.64/kN m ，故可变荷载按雪荷载取值。

（1）荷载计算

屋架和支撑自重

恒荷载总和 23.00.35 3.35/kN m += 雪荷载 20.65/kN m

可变荷载总和 20.65/kN m 屋面坡度不大，对荷载影响小，位于考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不考虑。 （2）荷载组合

一般考虑全跨荷载，对跨中的部分斜杆可考虑半跨荷载，在设计杆件截面时，将跨度中央每侧各两根斜腹杆按压杆控制长细比，不考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时杆件内力。

节点荷载设计值：

按可变荷载效应控制的组合：

d 1.0(1.2 3.35 1.40.65) 1.5648.9F kN =⨯+⨯⨯⨯=

其中，永久荷载，荷载分项系数 1.2Q γ=；

屋面雪荷载，荷载分项系数1 1.4Q γ=； 按永久荷载效应控制的荷载：

d (1.35 3.35 1.40.65) 1.0 1.5648.9F kN =⨯+⨯⨯⨯⨯=

其中永久荷载，荷载分项系数 1.35G γ=；

屋面雪荷载分项系数1 1.4Q γ=； 组合系数10.7ψ=；

故节点荷载取48.9F kN =,支座反力为7342.3d R F kN ==

6.屋架杆件内力计算

用图解法或数解法皆可解出全跨荷载作用下屋架杆件内力，其内力设计值见图3。

A

B

C

D

E

F

G

I

H J

K

L

M

N

O

1234567

8

图3 内力设计值

7.杆件截面选择

腹杆最大内力386.6k N ，由屋架节点板厚度参考表可知支座节点板厚度取10t mm =，中间节点板厚度为12t mm =。

7.1 上弦

整个上弦不改变截面，按最大内力计算

max 637.5N kN =-，150.7c ox l m =，m l o c 300y = (1l 取两块屋面板宽度)

选用2∟140×12, 265A cm =， 4.31x i cm =， 6.16y i cm =。

150.835[]1504.31

ox x x l i λλ=

==<= 300

48.7[]1506.16

oy y y

l i λλ=

=

=<=，0.86y ϕ=（b 类） 双角钢T 型截面绕对称轴(y 轴）应按弯扭屈曲计算长细比yz λ

0.5814

0.5830011.612.41.214

oy l b t b ⨯==<== 故 44

2222

0.4750.47514(1)48.7(1)5648.7300 1.2yz y y oy b l t λλλ⨯=+=⨯+=>=⨯

故由max 56yz λλ==，按b 类查表得0.828ϕ=

3

222

637.510118.5/215/0.8286510

N N mm f N mm A σϕ⨯===<=⨯⨯ 填板每个节间放一块，a 75.4cm 40i 40 4.31172.4cm 3

ox

l l =

=<=⨯=。

7.2 下弦

下弦也不改变截面，按最大内力计算。

max 261.5N kN =-，300ox l cm =，1050oy l cm =，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2∟180×110×10（短肢相并），查角钢表：256.8A cm =，则 3.13x i cm =，8.63y i cm =。

[]300

961503.13

ox x x l i λλ=

==<= []1050

121.71508.63

oy y y

l i λλ=

=

=<= 322

2

216.51046/215/56.810

N N mm f N mm A σ⨯===<=⨯ 填板每个节间放两块，a 300100cm 40i 40 3.13125cm 3

l ==<=⨯=。