18m跨厂房普通钢屋架设计.

课程设计任务书

课程名称：钢结构设计原理

设计题目：某梯形钢屋架设计

专业层次：土木工程（本科）

班级：

姓名：

学号：

指导老师：

2 0 14年1 2 月

目录

1、设计资料 (2)

1.1结构形式 (2)

1.2屋架形式及选材 (2)

1.3荷载标准值（水平投影面计） (2)

2、支撑布置 (3)

2.1桁架形式及几何尺寸布置 (3)

2.2桁架支撑布置如图 (5)

3、荷载计算 (6)

4、力计算 (8)

5、杆件设计 (11)

5.1上弦杆 (11)

5.2下弦杆 (12)

5.3端斜杆A B (13)

5.4腹杆 (14)

5.5竖杆 (19)

5.6其余各杆件的截面 (21)

6、节点设计 (23)

6.1下弦节点“C” (23)

6.2上弦节点“B” (24)

6.3屋脊节点“H” (26)

6.4支座节点“A” (27)

6.5下弦中央节点“H” (30)

参考文献 (31)

图纸 (31)

1、设计资料

1.1、结构形式

某厂房跨度为18m，总长90m，柱距6m，采用梯形钢屋架、1.5×6.0m预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30，屋面坡度为10

i。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度

:1

为7度，屋架下弦标高为18m；厂房桥式吊车为2台150/30t（中级工作制），锻锤为2台5t。

1.2、屋架形式及选材

屋架跨度为18m，屋架形式、几何尺寸及力系数如附图所示。屋架采用的钢材及焊条为：设计方案采用Q345钢，焊条为E50型。

1.3、荷载标准值（水平投影面计）

①静荷载：

预应力混凝土大型屋面板（包括嵌缝）1400N/m2

二毡三油加绿豆沙防水层400N/m2

水泥砂浆找平层2cm厚400N/m2

保温层1000N/m2

支撑自重70N/m2

②活荷载：

屋面活荷载标准值：700N/m2

雪荷载标准值：400N/m2

2、支撑布置

2.1桁架形式及几何尺寸布置

如下图2.1、2.2、2.3所示

1

图2.1 18米跨屋架几何尺寸

图2.2 18米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的力值

A a c e g g 'e 'c 'a '+3.0100

.000-5.310-7.339-6.861-5.319-3.923-2.1620.00-5.

641

-2.6

33

-0.047

+1.

913

+1.367

+1.570

+1.848

+3.960

+1.222

-1.039

-1.200

-1.525

-1.776

-2.043

-1.0-1.0-1.00.000.000.00-0.5+6.663+7.326+5.884+4.636+3.081+1.0

90B C D E F G H G 'F 'E 'D 'C 'B 'A '0.51.01.01.01.01.01.01.0

图2.3 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的力值

2.2桁架支撑布置

桁架形式及几何尺寸在设计任务书中已经给出，桁架支撑布置如图1.1所示。其中考虑到厂房有桥式吊车2台150/30t(中级工作制 )，锻锤为2台5t ，布置下弦纵向水平支撑。

桁架下弦支撑布置图

垂直支撑 垂直支撑

图

桁架支撑布置图

符号说明：SC 上——上弦支撑；XC ——下弦支撑；CC ——垂直支撑;

GG ——刚性系杆；LG ——柔性系杆

3、荷载计算

屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以005.110/110cos /12=+=α换算为沿水平投影面分布的荷载。

标准永久荷载值：

预应力混凝土大型屋面板：

1.005×1.4=1.407 kN/m 2

二毡三油加绿豆沙防水层：

1.005×0.4=0.402 kN/m 2 水泥砂浆找平层2cm 厚： 1.005×0.4=0.402 kN/m 2 保温层：

1.005×1 =1.005 kN/m 2

屋架及支撑自重： 0.12+0.011×21=0.351kN/m 2

共 3.567 kN/m 2

可变荷载标准值：

屋面活荷载标准值（大于雪荷载）：

0.7 kN/m 2

雪荷载标准值： 0.4 kN/m 2

共 1.1 kN/m 2

设计桁架时，应考虑以下三种荷载组合：

3.1、全跨静荷载+全跨活荷载(按活荷载为主控制的组合) 全跨节点活荷载设计值：

F=（1.35×3.567 +1.4×0.7×0.7+1.4×0.9×0.4）×1.5×6=54.05kN 其中屋面活荷载分享系数为1.4 组合系数为0.7；机会荷载为1.4； 3.2、全跨静荷载+半跨活荷载

全跨节点静荷载设计值：

对结构不利时：

F1.1=1.35×3.567×1.5×6=44.34 kN(按静荷载为主的组合)

F1.2=1.2×3.567×1.5×6=38.52 kN/(按活荷载为主的组合)

对结构有利时：F1.3=1.0×3.567×1.5×6=32.10 kN

半跨节点活荷载设计值：

F2.1=1.4×（0.7×0.7+0.9×0.4）×1.5×6=7.65 KN(按静荷载为主的组合)

F2.2=1.4×（0.7+0.9×0.4）×1.5×6=9.54 KN(按活荷载为主的组合)

3.3、全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载(按可变荷载为主控制的组合) 全跨节点桁架自重设计值：

对结构不利时：F3 .1=1.2×0.351×1.5×6=3.79 kN

对结构有利时：F3 .2=1.0×0.351×1.5×6=3.16 kN

半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：

F4=（1.2×1.4+1.4×0.7）×1.5×6=23.94 kN