钢结构设计模板

钢结构设计模板

一、设计资料

1.结构形式

某厂房跨度为24m，总长120m，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C20，屋面坡度为i=1：10。

2.屋架形式及选材

屋架跨度为24m，屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。屋架采用钢材及焊条为：钢材选用Q345钢，焊条采用E50型。

3.荷载标准值（水平投影面计）

①永久荷载：

二毡三油防水层 0.4KN/m2 保温层 1.0KN/m2水泥砂浆找平层 0.4KN/m2预应力混凝土大型屋面板 1.4KN/m2屋架及支撑自重（按经验公式q=0.12+0.011L计算） 0.384KN/m2悬挂管道 0.1KN/m2

②可变荷载

屋面活荷载标准值 0.5KN/m2雪荷载标准值 0.7KN/m2积灰荷载标准值 0.3KN/m2 4.屋架的计算跨度：Lo=24000－2×150=23700mm，

端部高度：h=2005mm（轴线处），

h=2990mm（计算跨度处）。

起拱h=50mm

二、结构形式与布置图

屋架支撑布置图如下图所示

图2 上弦支撑布置图

图2 下弦支撑布置图

图2垂直支撑

图2垂直支撑

图一：24m跨屋架（几何尺寸）

图二：24m跨屋架全跨单位荷载作用下各杆的内力值

图三：24m跨屋架半跨单位荷载作用下各杆的内力值

三、荷载与内力计算

1.荷载计算

永久荷载标准值：

二毡三油（上铺绿豆砂）防水层 0.4KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4KN/m2保温层 1.0KN/m2预应力混凝土大型屋面板 1.4KN/m2屋架及支撑自重（按经验公式q=0.12+0.011L计算） 0.384KN/m2悬挂管道 0.1KN/m2 ________________________________________________________________ _

总计：3.684KN/m2

可变荷载标准值：

雪荷载0.7KN/m2大于屋面活荷载标准值0.5KN/m2，取0.7KN/m2

积灰荷载标准值 0.3KN/m2 _______________________________________________________________

总计1.0KN/m2永久荷载设计值：1.35×3.684＝4.973KN/m2

可变荷载设计值：1.4×1.0＝1.4KN/m2

2.荷载组合

设计屋架时，应考虑如下三种荷载组合：

（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载

屋架上弦节点荷载F=（4.973+1.4）×1.5×6=57.361KN

（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载

屋架上弦节点荷载F

1

=4.973×1.5×6=44.757KN

F

2

=1.4×1.5×6=12.6KN

（3）全跨屋架和支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载

屋架上弦节点荷载F

3

=0.384×1.35×1.5×6=4.667KN

F

4

=（1.4×1.35+1.4×0.7）×1.5×6=25.83KN

3.内力计算

本设计采用图解法计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数。

表一：屋架杆件内力组合表

AB 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.000

上弦BCD -8.72 -6.25 -4.27 -500.19 -469.031 -444.08 -202.13 -150.93 -500.188 DEF

-13.5

3

-9.04 -4.49 -776.09 -719.466

-662.13

6

-296.65 -179.03 776.094 FGH

-15.2

6

-9.17 -6.09 -875.33 -798.534

-759.72

6

-308.08 -228.42 -875.329 HI

-14.7

1

-7.38 -7.38 -843.78 -751.363

-751.36

3

-259.28 -259.17 -843.78

下弦AC 4.73 3.84 1.25 271.318 260.0846 227.450 121.262 54.3293 271.317 CE 11.53 8 3.53 661.372 616.8482 560.526 260.451 144.91 661.372 EG 14.65 9.34 5.31 840.339 773.3741 722.596 309.624 205.426 840.338

GI 15.17 8.44 6.73 870.166 785.3077 763.761

7

288.804 244.528 870.166

斜腹杆AB -8.87 -6.53 -2.34 -508.79 -479.273 -426.47 -210.07 -101.78 -508.792 BC 6.88 4.76 2.12 394.644 367.9042 334.640 155.06 86.8204 394.644 CD -5.44 -3.14 -2.3 -312.04 -283.042 -272.45 -106.49 -84.759 -312.044 DE 3.7 1.9 1.8 212.236 189.5409 188.280 66.3449 63.736 212.236 EF -2.46 -0.71 -1.75 -141.11 -119.048 -132.15 -29.82 -56.666 -141.108

FG 1.11 -0.45 1.56 63.6707 44.01027 69.3362 -6.4431 45.4674

69.336

-6.443

GH 0.02 1.55 -1.53 1.14722 20.42514 -18.382 40.1298 -39.427 40.13

-39.426 HI -1.08 -2.47 1.69 -61.95 -79.4596 -27.043 -68.84 38.6199 -79.56

38.62

竖杆AA -0.5 -0.5 0 -28.681 -28.6785 -22.378 -15.249 -2.33 -28.68 CC -1 -1 0 -57.361 -57.357 -44.757 -30.497 -4.66 -57.36 EE -1 -1 0 -57.361 -57.357 -44.757 -30.497 -4.66 -57.36 GG -1 -1 0 -57.361 -57.357 -44.757 -30.497 -4.66 -57.36 II 1.94 0.97 0.97 71.28 111.28 71.28 57.32 -48.45 111.28

四、杆件截面设计

腹杆最大内力-508.79kN,查表得，中间节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选用12mm。

1.上弦杆（FGH杆）

整个上弦不改变截面，按最大内力-875.329KN（受压）计算。

上弦杆件计算长度：在屋架平面内，为节间轴线长度l ox＝1508mm；在屋架平面外，根据支撑布置(上弦支撑点设在坚杆上端点)和内力变化情况取l oy＝2×1508＝3016mm，因为l oy＝2l ox，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并。

假定λ＝60，按Q345钢，轴心受压构件属于b类截面，查附表4.2得 ＝0.734