钢结构设计计算书
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一、设计资料:
1.结构形式: 某厂房总长度108m,跨度为24m,纵向柱距6m,厂房建筑采用封闭结合。采用钢筋混凝土柱,梯形钢屋架,柱的混凝土强度等级为C30,上柱截面400mm×400mm,屋面坡度i=1/10。地区计算温度高于-200C,无侵蚀性介质,地震设防烈度为8度,屋架下弦标高为18m;厂房内桥式吊车为2台50/10t(中级工作制),锻锤为2台5t。
2. 屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数(节点荷载P=1.0作用下杆件的内力)如附图所示。屋架采用的钢材为Q345A钢,焊条为E50型。
3.屋盖结构及荷载标准值(水平投影面计)
无檩体系:采用1.5×6.0m预应力混凝土屋面板,屋架铰支于钢筋混凝土柱上。
荷载:
①屋架及支撑自重:按经验公式q=0.12+0.011L,L为屋架跨度,以m为
单位,q为屋架及支撑自重,以可kN/m2为单位;
②屋面活荷载:施工活荷载标准值为0.7kN/m2,雪荷载的基本雪压标准值
为S0=0.35kN/m2,施工活荷载及雪荷载不同时考虑,而是取两者的较大
值。
积灰荷载标准值:0.5kN/m2。
③屋面各构造层的荷载标准值:
三毡四油(上铺绿豆砂)防水层 0.40kN/m2
水泥砂浆找平层 0.50kN/m2
保温层 0.80kN/m2
一毡二油隔气层 0.05kN/m2
水泥砂浆找平层 0.40kN/m2预应力混凝土屋面板 1.50kN/m2④桁架计算跨度:
02420.1523.7
l=-?=m
跨中及端部高度:
桁架的中间高度: 3.490
h=m
在23.7m的两端高度:
02.005
h=m
在30m轴线处的端部高度:
01.990
h=m
桁架跨中起拱50mm
二、结构形式及布置图:
桁架形式及几何尺寸如图1所示:
图1桁架形式及几何尺寸桁架支撑布置图如图2所示:
图2
三、荷载计算
1、荷载计算:
屋面活荷载及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1/cos 1.005
α==
换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水平投影面积分布的自重(包括支撑)按经验公式(0.120.011
P=+?支撑)
W
计算,跨度单位m。
永久荷载标准值:
三毡四油(上铺绿豆砂)防水层 1.005×0.4kN/m2=0.402kN/m2
水泥砂浆找平层 1.005×0.5kN/m2=0.503kN/m2
保温层 1.005×0.8kN/m2=0.804kN/m2
一毡二油隔气层 1.005×
0.05kN/m2=0.050kN/m2
水泥砂浆找平层 1.005×0.4kN/m2=0.402kN/m2
预应力混凝土屋面板 1.005×1.5kN/m2=1.508kN/m2
桁架和支撑自重0.12 KN/m2+0.011×24kN/m2=0.384kN/m2
总计:4.053kN/m2
可变荷载标准值:
屋面活荷载 0.7kN/m2
积灰荷载 0.5kN/m2
2、荷载组合:
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=(1.35×4.053kN/㎡+1.4×0.7×0.7kN/㎡+1.4×0.9×0.5kN/㎡)
×1.5m×6m
=61.09kN
(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载
全跨节点永久荷载设计值:
对结构不利时:
F1.1=1.35×4.053kN/㎡×1.5m×6m=49.24kN (按永久荷载为主的组合)
F1.2=1.2×4.053kN/㎡×1.5m×6m=43.77kN (按可变荷载为主的组合)
对结构有利时:
F1.3=1.0×4.053kN/㎡×1.5m×6m=36.48kN
半跨节点可变荷载设计值:
F2.1=1.4×(0.7×0.7kN/㎡+0.9×0.5kN/㎡)×1.5m×6m=11.84kN (按永久荷载为主的组合)
F2.2=1.4×(0.7+0.9×0.5)kN/㎡×1.5m×6m=14.49kN (按可变荷载为主的组合)
(3)全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载(按可变荷载为主的组合)
全跨节点屋架自重设计值:
对结构不利时:
F3.1=1.2×0.384kN/㎡×1.5m×6m=4.15kN
对结构有利时:
F3.2=1.0×0.384kN/㎡×1.5m×6m=3.46kN
半跨节点屋面板自重及活荷载设计值:
F4=(1.2×1.5kN/㎡+1.4×0.7kN/㎡)×1.5×6=25.02kN
(1)、(2)为使用阶段荷载情况,(3)为施工阶段荷载情况。单位力作用下的计算详图见图3。
图3 单位力作用下计算详图
四、内力计算
由电算先解得F=1的桁架各杆件的内力系数(F=1作用于全跨、左半跨和右半跨)见图4。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合,计算结果见表1.
(a)
(b)
图4 桁架各杆件的内力系数表1桁架杆件内力组合表
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,i×①
+
F2,i×②
F1,i×①
+
F2,i×③
F3,i×
①+
F4×②
F3,i×
①+
F4×③
上弦
AB000000000 BC、CD
-8.7
2
-6.
25
-2.4
7
-532.7
-532.7
注:F=61.09kN ;F 1.1=49.24kN ;F 1.2=43.77kN ;F 1.3=36.48kN ;F 2.1=11.84kN ;F 2.2=14.49kN ;F 3.1=4.15kN ; F 3.2=3.46kN ;F 4=25.02kN 。 四、杆件设计 1、上弦杆
整个上弦杆采用等截面,按FG 、GH 杆之最大设计内力设计。N=932.23kN 。 上弦杆计算长度:
在桁架平面内,为节间轴线长度:cm l ox 8.150=
在桁架平面外,根据支撑布置和内力变化情况,取:cm cm l oy 6.3018.1502=?= 因为ox oy l l 2=,故截面宜选用两个不等肢角钢,短肢相并(图5)。
腹杆最大内力N=541.87kN ,查表9.6.4,节点板厚度选用12mm ,支座节点板厚度用14mm 。
设λ=60,查附录4得0.807?= 需要截面积:
32
2
932.231037260.807310/N N A mm f N mm
??===? 需要回转半径:
cm cm l i ox
x 51.2608.150==
=
λ
, cm cm
l i oy y 03.560
6.301===λ 根据需要的A 、x i 、y i 查角钢型钢规格表(附录8),选2L140×90×10,A=44522mm ,x i =2.56cm 、y i =6.85cm ,b 1/t=140/10=14,按所选角钢进行验算:
91.5856.28.150==
=
cm cm i l x ox x λ, 301.644.036.85oy y y l cm
i cm
λ=== 因为06.12140/301656.0/56.014/101=?=>=b l t b y
所以[]15013.541407.521030*********.37.5217.3422412
21=<=???
? ????+?=???? ??+=λλb t l t b oy yz 满足允许长细比的要求。
截面在x 和y 平面皆属b 类,由于x y z λλ>,只需求x ?。查附录得0.743x φ=。
3222
932.2310281.82/310/0.7434452x N N
N mm N mm A mm
φ?==,所选截面合适。
图5
2、下弦杆
整个下弦杆采用同一截面,按最大设计值计算:N 926.74kN gi = 计算长度:,3000cm l x =01185y l cm = 所需净截面面积为:
22
389.29/3101074.926cm mm
N N f N A n =?== 选用2L140×90×8。因为x y l l 00>>,故用不等肢角钢,短肢相并(图6)。 A=36.08cm 2>29.89cm 2
2.587, 6.80x y i cm i cm ==。
[]00/1185/6.80174.26250y y y l i λλ===<=
考虑下弦有2φ21.5mm 的栓孔削弱,下弦净截面面积:
23092125.2123608mm A n =??-=
322
2
926.7410299.72/310/3092n N N N mm N mm A mm
σ?===<所选取的截面满足要求。
图6
3、端斜杆(aB 杆):
杆件轴力:N=-541.87kN
计算长度:,5.25300cm l l y x ==因为y x l l 00=,故采用不等肢角钢,长肢相并,使
y x i i ≈。选用角钢2L125×80×10(图7)。
A=39.42cm 2,23.98, 3.39,/80/108x y i cm i cm b t ====。 截面刚度和稳定性验算:
253.563.69[]1503.98ox x x l cm i cm
λλ=
==<=, 因为 202/80.48/0.482535/8015.21y b t l b =<=?=
442222201.09253.5 1.09801179.97[]1503.39253510yz y y b l t λλλ?????=+=+=<= ? ? ?????
? 因x yz λλ>,只求0.576y ?=:
322
2
541.8710238.65/310/0.5763942y N N N mm N mm A mm
σ??===,所需截面合适。
图7
4、腹杆Hi:
最大拉力:31.04Hi N kN = 最大压力:83.06Hi N kN =
桁架平面内计算长度:cm cm l l x 6.2693378.08.00=?== 桁架平面外计算长度:cm l l y 3370==
选用2L70×4(图8),A=11.142cm ,x i =2.18cm 、y i =3.29cm ,b/t=70/4=17.5,按所选角钢进行验算:
[]15067.12318.26.269=<===λλcm cm i l x ox x , []337102.431503.29oy y y
l cm
i cm
λλ=
=
=<=
因为0/17.50.58/0.583370/7027.92y b t l b =<=?=
所以[]15086.1084337070475.0143.102475.012242204=<=????
????+=???? ?
?+=λλλt l b y y yz 满足允许长细比的要求。
截面在x 和y 平面皆属b 类,由于x y z λλ>,只需求x ?。 查(附录4)轴心受力稳定系数表得0.312x ?=。
322
2
83.06
10238.97/310/0.3121114x N N N mm N mm A mm
φ?==,所选截面合适。 拉应力:
322
2
31.041027.86/310/1114n N N N mm N mm A mm
σ?===< 所选取的截面满足要求。
图8
5、中竖杆(Ii 杆):
杆件轴力:N Ii =118.51kN(拉), 计算长度:cm cm l l 1.2873199.09.00=?== 取[]250λ=, 需要截面面积为:
23
3.382310
1051.118mm f N A n =?==
需要的回转半径为:
00287.1 1.15[
]250
l cm i cm λ=
==。 查型钢表选用十字形截面L56×5(图9),得截面几何特性:A=10.83cm 2,cm i 167.2=
287.1132.49[]2502.167o l cm cm i cm
λλ=
==<= 考虑有mm 5.212φ的栓孔削弱,净截面面积:
2567125.2121083mm A n =??-=2567125.2121083mm A n =??-=
2223/310/01.2095671051.118mm N mm N mm
N A N n <=?=,所需截面合适。
图9
其余各杆件的截面选择计算过程不作一一列出,计算结果详见表2。
表2 杆件截面选择表 杆 件
内 力 /KN
截 面 规 格
面 积
/cm 2
计算长度
/cm
回转半径/cm
max λ ][λ max ? 应力σ
/(N/m
m 2)
ox l
oy l
x i
y i
五、节点设计
各杆件内力由表1查得。
这类节点的设计步骤是:先根据腹杆的内力计算腹杆及节点板连接焊缝的尺
寸,即
h和w l,然后根据w l的大小按比例绘出节点板的形状和尺寸,最后验算下f
弦杆及节点板的连接焊缝。
用E50型焊条,角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值2
。
f w
/
200mm
N
f
1、下弦节点“c” (图10):
(1)“Bc”杆及节点板的焊缝长度计算:
N=420.30kN,设肢背及肢尖的焊角尺寸分别为8mm和6mm.所需焊缝长度
为:
肢背:3
2
0.70.7420.3010131.3220.78200/w w e f N N
l mm h f mm N mm ??'===???,加f h 2后取15cm 肢尖:3
2
0.30.3420.301075.1220.76200/w w e f N N
l mm h f mm N mm ??''===???,加f h 2后取9cm
(2)“Dc ”杆及节点板的焊缝长度计算:
N=-332.33kN,设肢背及肢尖的焊角尺寸分别为8mm 和6mm.所需焊缝长度
为:
肢背:3
20.70.7332.3310103.9220.78200/w w e f N N l mm h f mm N mm ??'===???,加f h 2后取cm 13 肢尖:3
2
0.30.3332.331059.3220.76200/w w e f N N
l mm h f mm N mm
??''===???,加f h 2后取8cm (3)“Cc ”杆及节点板的焊缝长度计算:
N=-61.09kN,其内力很小,焊缝尺寸可按构造确定,取焊脚尺寸f h =6mm ,焊缝长度848w f l h mm ≥=,取6w l cm =。
(4)节点板尺寸:根据上面求得的焊缝长度,并考虑杆件之间应有的间隙以及制作和装配等误差,按比例绘出节点详图,从而确定节点板尺寸为315mm ×380mm 。
下弦及节点板连接的焊缝长度为380mm ,f h =6mm 。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差△N=704.37-288.96=415.41KN,受力较大的肢背处的焊缝应力为:
3220.75415.4110100.79/200/20.76(38012)
f N
N mm N mm mm mm mm τ??==??-焊缝强度满足要
求。
第一章:设计资料 某单跨单层厂房,跨度L=24m,长度54m,柱距6m,厂房内无吊车、无振动设备,屋架铰接于混凝土柱上,屋面采用1.5*6.0m太空轻质大型屋面板。钢材采用Q235-BF,焊条采用E43型,手工焊。柱网布置如图2.1所示,杆件容许长度比:屋架压杆【λ】=150 屋架拉杆【λ】=350。 第二章:结构形式与布置 2.1 柱网布置 图2.1 柱网布置图 2.2屋架形式及几何尺寸 由于采用大型屋面板和油毡防水屋面,故选用平坡梯形钢屋架,未考虑起拱时的上弦坡度i=1/10。屋架跨度l=24m,每端支座缩进0.15m,计算跨度l0=l-2*0.15m=23.7m;端部高度取H0=2m,中部高度H =3.2m;起拱按f=l0/500,取50mm,起拱后的上弦坡度为1/9.6。 配合大型屋面板尺寸(1.5*6m),采用钢屋架间距B=6m,上弦节间尺寸1.5m。选用屋架的杆件布置和尺寸如施工图所示。
图2.2 屋架的杆件尺寸 2.3支撑布置 由于房屋较短,仅在房屋两端5.5m开间内布置上、下弦横向水平支撑以及两端和中央垂直支撑,不设纵向水平支撑。中间各屋架用系杆联系,上下弦各在两端和中央设3道系杆,其中上弦屋脊处与下弦支座共三道为刚性系杆。所有屋架采用统一规格,但因支撑孔和支撑连接板的不同分为三个编号:中部6榀为WJ1a ,设6道系杆的连接板,端部第2榀为WJ1b,需另加横向水平支撑的的连接螺栓孔和支撑横杆连接板;端部榀(共两榀)为WJ1c。 图2.3 上弦平面
12 1 2 1---1 2---2 图2.3下弦平面与剖面 第三章:荷载计算及杆件内力计算 3.1屋架荷载计算 表3.1 屋架荷载计算表 3.2屋架杆件内力系数 屋架上弦左半跨单位节点荷载作用下的杆件内力系数经计算如图所示。屋架上弦左半跨单位节点荷载、右半跨单位节点荷载、全跨单位节点荷载作用下的屋架左半跨杆件的内力
桁架承重架设计计算书 桁架承重架示意图(类型一) 二、计算公式 荷载计算:1.静荷载包括模板自重、钢筋混凝土自重、桁架自重(×; 2.活荷载包括倾倒混凝土荷载标准值和施工均布荷载(×。 弯矩计算: 按简支梁受均布荷载情况计算 剪力计算: 挠度计算: 轴心受力杆件强度验算: 轴心受压构件整体稳定性计算: 三、桁架梁的计算 桁架简支梁的强度和挠度计算 1.桁架荷载值的计算. 静荷载的计算值为 q1 = m. 活荷载的计算值为 q2 = m. 桁架节点等效荷载 Fn = m. 桁架结构及其杆件编号示意图如下: 桁架横梁计算简图 2.桁架杆件轴力的计算. 经过桁架内力计算得各杆件轴力大小如下: 桁架杆件轴力图 桁架杆件轴力最大拉力为 Fa = . 桁架杆件轴力最大压力为 Fb = . 3.桁架受弯杆件弯矩的计算. 桁架横梁受弯杆件弯矩图 桁架受弯杆件最大弯矩为M = 桁架受弯构件计算强度验算= mm 钢架横梁的计算强度小于215N/mm2,满足要求! 4.挠度的计算. 最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度 桁架横梁位移图 简支梁均布荷载作用下的最大挠度为 V = .
钢架横梁的最大挠度不大于10mm,而且不大于L/400 = ,满足要求! 5.轴心受力杆件强度的计算. 式中 N ——轴心拉力或轴心压力大小; A ——轴心受力杆件的净截面面积。 桁架杆件最大轴向力为, 截面面积为 . 轴心受力杆件计算强度 = mm2. 计算强度小于强度设计值215N/mm2,满足要求! 6.轴心受力杆件稳定性的验算. 式中 N ——杆件轴心压力大小; A ——杆件的净截面面积; ——受压杆件的稳定性系数。 轴心受力杆件稳定性验算结果列 表 ----------------------------------------------------------------- ------------ 杆件单元长细比稳定系数轴向压力kN 计算强度N/mm2 ----------------------------------------------------------------- ------------ 1 -------- 2 -------- 3 4 5 -------- 6 -------- 7 8 9 10 11 12 13 -------- 14 15 -------- 16 --------
renchunmin 一、设计计算资料 1. 办公室平面尺寸为18m ×66m ,柱距8m ,跨度为32m ,柱网采用封闭结合。火灾危险性:戊类,火灾等级:二级,设计使用年限:50年。 2. 屋面采用长尺复合屋面板,板厚50mm ,檩距不大于1800mm 。檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢C200×70×20×2.5,屋面坡度i =l/20~l/8。 3. 钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上,柱顶标高9.800m ,柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为600mm ×600mm ,所用混凝土强度等级为C30,轴心抗压强度设计值f c =1 4.3N/mm 2 。 抗风柱的柱距为6m ,上端与屋架上弦用板铰连接。 4. 钢材用 Q235-B ,焊条用 E43系列型。 5. 屋架采用平坡梯形屋架,无天窗,外形尺寸如下图所示。 6. 该办公楼建于苏州大生公司所 属区内。 7. 屋盖荷载标准值: (l) 屋面活荷载 0.50 kN/m 2 (2) 基本雪压 s 0 0.40 kN/m 2(3) 基本风压 w 0 0.45 kN/m 2(4) 复合屋面板自重 0.15 kN/m 2(5) 檩条自重 查型钢表 (6) 屋架及支撑自重 0.12+0. 01l kN/m 28. 运输单元最大尺寸长度为9m ,高度为0.55m 。 二、屋架几何尺寸的确定 1.屋架杆件几何长度 屋架的计算跨度mm L l 17700300180003000=-=-=,端部高度取mm H 15000=跨中高度为mm 1943H ,5.194220 217700 150020==?+ =+=取mm L i H H 。跨中起拱高度为60mm (L/500)。梯形钢屋架形式和几何尺寸如图1所示。
钢结构 课程设计计算书 题目:梯形钢屋架 ——某工业厂房 专业:土木工程 班级:土木12-1班 姓名:赵侃 学号:2012102080 指导教师:焦晋峰 太原理工大学现代科技学院 2015年6月
梯形钢屋架计算书 一.设计资料(题号29) (1)某工业厂房(上海市):梯形钢屋架跨度为21m ,长度90m ,柱距7.5m ,屋盖拟采用钢结构有檩体系,屋面板采用100mm 厚彩钢复合板(外侧基板厚度0.5mm ,内侧基板厚度0.4mm ,夹芯材料选用玻璃丝棉,屋面板自重标准值按0.25 kN/m 2计算),檩条采用冷弯薄壁C 型钢。屋面排水坡度i=1:20,有组织排水。屋架支承在钢筋混凝土柱上,柱顶标高9.0m ,柱截面尺寸为400×400mm 。不考虑灰荷载。屋架、檩条、拉条及支撑自重标准值按0.302/m kN 计算。基本雪压取0.22/m kN ,基本风压取0.552/m kN 。 (2)屋架计算跨度: m m m l 7.2015.02210=?-= (3)跨中及端部高度:采用缓坡梯形屋架,取屋架在21m 轴线处的端部高度 m h 000.2'0=,屋架中间的高度h=20250m 则屋架在20.7m 处,两端的高度为000.20=h 。 二.结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如图所示 根据厂房长度90m 、跨度及荷载情况,设置四道道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合,厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间,该水平支撑的规格和中间柱间支撑的规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆,以保证安装时上弦杆的稳定,在柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆,
. 1.设计资料 某车间厂房总长度约为108米,跨度为18m。车间设有两台30吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性的介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房,屋架采用三角形豪式钢屋架。屋面坡度为1:3,屋架间距为6m,屋架下弦标高为9米,其两端铰支于钢筋 混凝土柱上,上柱截面尺寸为400mm×400mm,混泥土强度等级为C20。屋面采用彩色压型钢屋板加保温层屋面,C型檩条,檩距为1.5~2?。屋面的活荷载为kNm=1.0,屋面的恒荷载的标准值为0.5γ2.1米。结构的重要度系数为022??,不考虑积灰荷载、风荷载,不考虑全跨荷载积雪不均匀分布m,雪荷载为0.350.2 kN kNm状况。屋架采用Q235B,焊条采用E43型。 2.屋架形式及几何尺寸 1′°2618=檩距arctan,=屋架形式及几何尺寸如图檩条支承于屋架上弦节点。屋架坡角为α3。为1.866m 屋架形式和几何尺寸1 图 支撑的布置3.上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间,并在相应开间的屋架跨中设置垂直支撑,在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚性细杆,下弦跨中设置一道通长的柔性细。2杆。在下弦两端设纵向水平支撑。支撑的布置见图
'. . 图2 支撑的布置图 4.檩条布置 檩条设置在屋架上弦的每个节点上,间距1.866m。因屋架间距为6m,所以在檩条跨中设一道直拉条。在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆。 荷载标准值5.35.31kN6=×6×=0.51.77××=0.5×1.866P上弦节点恒
荷载标准值110√3×61.866×0.35=60.35=×1.77×=3.72kN×P上弦 节点雪荷载标准值210√3 由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图 上弦节点恒荷载图3 由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图4 '. . 图4 上弦节点雪荷载 6.内力组合 内力组合见表—1
中交第一航务工程局第五工程有限公司 模板受力计算书 (胸墙模板) 单位工程:锦州港第二港池集装箱码头二期工程计算内容:胸墙模板计算 编制单位:主管:计算: 审批单位:主管:校核:
锦州港第二港池集装箱码头二期工程 胸墙模板计算书 一、设计依据 1.中交第一航务工程勘察设计院图纸 2.《水运工程质量检验标准》JTS257-2008 3.《水运工程混凝土施工规范》JTJ268-96 4. 《组合钢模板技术规范》(GB50214-2001) 5. 《组合钢模板施工手册》 6. 《建筑施工计算手册》 7. 《港口工程模板参考图集》 二、设计说明 1、模板说明 在胸墙各片模板中,1#模板位于码头前沿侧,浇筑胸墙高度为3.15m,承受的侧压力最大,同时胸墙外伸部分的重量也由三角托架来承受,因此选取1#模板来进行计算。 1#模板大小尺寸为17.9m(长)×3.15m(高)。采用横连杆、竖桁架结构形式大型钢模板 面板结构采用安装公司统一的定型模板,板面为5mm钢板制作,背后为50×5竖肋。 内外横连杆采用单[10制作,间距为75cm; 桁架宽度为650cm,最大水平间距75cm,上弦杆采用背扣双[6.3,下弦杆为双∠50×50×5,腹杆为方管50×5。 2、计算项目 本模板计算的项目 ⑴模板面板及小肋 ⑵模板横连杆的验算。 ⑶模板竖桁架的验算。 ⑷模板支立的各杆件的验算。
模板计算 1、混凝土侧压力计算 混凝土对模板的最大侧压力: Pmax = 8K S +24K t V 1/2=8×2.0+24×1.33×0.57? =40.1kN/m 2 式中: Pmax ——混凝土对模板的最大侧压力 Ks ——外加剂影响系数,取2.0 Kt ——温度校正系数 10℃时取Kt =1.33 V ——混凝土浇筑速度50m 3 /h ,取0.57m/h 砼坍落度取100mm ==倾倒侧P P P max 40.1+6×1.4=48.5 kN/m 2取50KN/ m 2 其中倾倒P 为倾倒砼所产生的水平动力荷载,取6kN/㎡×1.4=8.4kN/㎡。 2、板面和小肋验算 ⑴板面强度验算 取1mm 宽板条作为计算单元,计算单元均布荷载 q=0.05×1=0.05 N/mm q 5mm 钢板参数:I=bh 3/12=300×5×5×5/12=3125mm 4 ω= bh 2/6=300×5×5/6=1250mm 3 q=0.05×300=15 N/mm σ=M/ω=0.078 ql 2/ω=0.078×15×3002/1250=85 N/mm 2<[σ]=215 N/mm 2 f max =K f ×Fl 4 /B 0=0.00247×0.05×3004 /2358059=0.43mm <300/500=0.6mm , 钢板满足要求 其中K f 为挠度计算系数,取0.00247 B 0为板的刚度,B0=Eh 3x /12(1-γ2)=2.06×105×53/12(1-0.32)=2358059 γ钢板的泊松系数,取0.3 h 为钢板厚度,h=5mm
一、设计题目:梯形钢屋架 二、设计资料 (1)某工业厂房(上海市):梯形钢屋架跨度为21m ,长度90m ,柱距7.5m ,屋盖拟采用钢结构有檩体系,屋面板采用100mm 厚彩钢复合板(外侧基板厚度0.5mm ,内侧基板厚度0.4mm , 夹芯材料选用玻璃丝棉,屋面板自重标准值按0.20 kN/m 2 计算),檩条采用冷弯薄壁C 型钢。屋面排水坡度i=1:20,有组织排水。屋架支承在钢筋混凝土柱上,柱顶标高9.0m ,柱截面尺寸为400×400mm 。不考虑灰荷载。屋架、檩条、拉条及支撑自重标准值按0.402/m kN 计算。基本雪压取0.42/m kN ,基本风压取0.452/m kN 。 (2)屋架计算跨度: m m m l 7.2015.02210=?-= (3)跨中及端部高度:采用缓坡梯形屋架,取屋架在21m 轴线处的端部高度 m h 990.1'0=,屋架中间的高度h=2.515m 则屋架在20.7m 处,两端的高度为9975.10=h 。 三、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如图所示 根据厂房长度90m 、跨度及荷载情况,设置四道道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合,厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间,该水平支撑的规格和中间柱间支撑的规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆,以保证安装时上弦杆的稳定,在柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆,以传递山墙风荷载,在设置横向水平支撑的柱间,于屋架跨中和两端各设置一道×垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图2所示。
桁架上弦支撑布置图 桁架下弦支撑布置图 垂直支撑2—2 梯形钢屋架支撑布置图 SC —上弦支撑;XC —下弦支撑:CC —垂直支撑;GG —刚性系杆;LG —柔性系杆 四、荷载计算及内力组合 1.荷载计算 屋面活荷载为0.62/m kN ,雪荷载为0.42/m kN ,计算时取两者最大值。故取屋面活 荷载0.62/m kN 进行计算。 风荷载:基本风压为0.452/m kN ,查表可知,风压高度变化系数为1.0,当屋面夹角α(2.86°)小于15°时,迎风坡面体形系数为-0.6,背风坡面体形系数为-0.5,风载为吸力,起卸载作用,所以负风的设计值(垂直屋面)为 迎风面:1ω=1.4×0.6×1.00×0.45=0.3782/m kN 背风面: 2ω=1.4×.0.5×1.00×0.45=0.3152/m kN 对于轻型钢屋架,当风荷载较大时,风吸力可能大于屋面永久荷载,腹杆中的内力可能变号,必须考虑风荷载组合,但此处风荷载小于永久荷载,可不考虑风荷载的组合。(因为 1ω 2ω均小于屋面永久荷载0.65(荷载分项系数取 1.0),由此可见,风吸力较小)而 且在截面选择时,对内力可能变号的腹杆,不论在荷载作用下是拉杆还是压杆,均控制其长细比不大于150。
-、设计资料 1、某工厂车间,采用梯形钢屋架无檩屋盖方案,厂房跨度取27m,长度为102m,柱距6m。采用1.5m×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板,保温层、找平层及防水层自重标准值为1.3kN/m2。屋面活荷载标准值为0.5kN/m2,雪荷载标准值0.5kN/m2,积灰荷载标准值为0.6kN/m2,轴线处屋架端高为1.90m,屋面坡度为i=1/12,屋架铰接支承在钢筋混凝土柱上,上柱截面400mm×400mm,混凝土标号为C25。钢材采用Q235B级,焊条采用E43型。 2、屋架计算跨度: Lo=27m-2×0.15m=26.7m 3、跨中及端部高度: 端部高度:h′=1900mm(端部轴线处),h=1915mm(端部计算处)。 屋架中间高度h=3025mm。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如图一所示: 2、荷载组合 设计桁架时,应考虑以下三种组合: 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=(1.35×3.12+1.4×0.7×0.5+1.4×0.9×0.6) ×1.5×6 =49.122kN 图三桁架计算简图 本设计采用程序计算结构在单位节点力作用下各杆件的内力系数,见表一。
1、上弦杆: 整个上弦杆采用相等截面,按最大设计内力IJ 、JK 计算,根据表得: N = -1139.63KN ,屋架平面内计算长度为节间轴线长度,即:ox l =1355mm ,本屋架为无檩体系,认为大型屋面板只起刚性系杆作用,不起支撑作用,根据支撑布置和内力变化情况,取屋架平面外计算长度oy l 为支撑点间的距离,即: oy l =3ox l =4065mm 。根据屋架平面外上弦杆的计算长度,上弦截面宜选用两个不等肢角钢,且短肢相并,如图四所示: 图四 上弦杆
梯形钢屋架设计(21m 跨) 一、设计资料 某地区某金工车间。采用无檩屋盖体系,梯形钢屋架。跨度为21 m ,柱距6 m ,厂房长度为144 m ,厂房高度为15.7 m 。车间内设有两台150/520 kN 中级工作制吊车,计算温度高于 -20 ℃。采用三毡四油防水屋面上铺小石子设计荷载标准值0.4 kN/m 2,水泥砂浆找平层设计荷载标准值0.4 kN/m 2,泡沫混凝土保温层设计荷载标准值0.1 kN/m 2,水泥砂浆找平层设计荷载标准值0.5 kN/m 2, 1.5 m ×6.0 m 预应力混凝土大型屋面板设计荷载标准值1.4 kN/m 2。屋面积灰荷载0.35 kN/m 2,屋面活荷载0.35 kN/m 2,雪荷载为0.45 kN/m 2,风荷载为0.5 kN/m 2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上,柱截面为400 mm ×400 mm ,砼标号为C20。 二、屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置 1、钢材及焊条选择 根据建造地区(北京)的计算温度和荷载性质及连接方法,钢材选用Q235-B 。焊条采用E43型,手工焊。 2、屋架形式及尺寸 本设计采用无檩屋盖,i =1/10,采用梯形屋架。 屋架跨度为L =21000 mm 屋架计算跨度为0L =L -300=20700 mm , 端部高度取0H =2000 mm ,(1/16 ~ 1/12)L ,(通常取为2.0 ~2.5 m ) 中部高度取H =0H +0.5i L =2000 + 0.1×21000/2=3050 mm , 屋架杆件几何长度见附图1所示,屋架跨中起拱42 mm (f = L /500考虑)。 为使屋架上弦承受节点荷载,配合宽度为1.5 m 的屋面板,采用上弦节间长度为3.0 m 。
目录 欧阳歌谷(2021.02.01)1.设计资料1 1.1基本资料1 1.2构件截面尺寸1 1.3单元编号4 1.4荷载5 2.内力计算7 2.1荷载组合7 2.2内力9 3.主桁杆件设计11 3.1验算内容11 3.2截面几何特征计算11 3.3刚度验算15 3.4强度验算16 3.5疲劳强度验算16 3.6总体稳定验算17 3.7局部稳定验算18 4.挠度及预拱度验算19 4.1挠度验算19
4.2预拱度19 5.节点应力验算20 5.1节点板撕破强度检算20 5.2节点板中心竖直截面的法向应力验算21 5.3腹杆与弦杆间节点板水平截面的剪应力检算22 6.课程设计心得23
1.设计资料 1.1基本资料 (1)设计规范 《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60-2004); 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ 025-86); (2)工程概况 该桥为48m下承式公路简支钢桁架梁桥,共8个节间,节间长度为6m,主桁高10m,主桁中心距为7.00m,纵梁中心距为3m,桥面布置2行车道,行车道宽度为7m。 (3)选用材料 主桁杆件材料采用A3钢材。 (4)活载等级 采用公路I级荷载。 1.2构件截面尺寸 各构件截面对照图
各构件截面尺寸统计情况见表1-1: 表1-1 构件截面尺寸统计表 编号名称类型 截面 形状 H B1 (B) tw tf1(tf ) B2tf2C 1下弦杆E0E2用户H型0.460.460.010.0120.4 6 0.012 2下弦杆E2E4用户H型0.460.460.0120.020.4 6 0.02 3上弦杆A1A3用户H型0.460.460.0120.020.4 6 0.02 4上弦杆A3A3用户H型0.460.460.020.0240.4 6 0.024 5斜杆E0A1用户H型0.460.60.0120.020.60.02 6斜杆A1E2用户H型0.460.440.010.0120.4 4 0.012 7斜杆E2A3用户H型0.460.460.010.0160.4 6 0.016 8斜杆A3E4用户H型0.460.440.010.0120.4 4 0.012 9竖杆用户H型0.460.260.010.0120.2 6 0.012 10横梁用户H型 1.290.240.0120.0240.2 4 0.024 11纵梁用户H型 1.290.240.010.0160.2 4 0.016 12下平联用户T型0.160.180.010.01 13桥门架上下横撑和短 斜撑 用户双角0.080.1250.010.01 0.0 1 14桥门架长斜撑用户双角0.10.160.010.010.0
钢屋架设计 姓名: 班级: 学号: 指导教师:
1.原始资料: 某工业厂房为单跨,无天窗,纵向长度为60m,跨度为18m,采用梯形钢屋架,无檩方案,屋面采用1.5×6m预应力钢筋混凝土屋面板,100mm厚泡沫混凝土保温层,二毡三油改性沥青防水卷材屋面,屋面为上人屋面,坡度为i=1/15。屋架铰支于钢筋砼柱上,柱截面400mm×400mm,砼标号为C25,车间无吊车。屋架采用的钢材为Q345钢,手工焊。 2.屋架形式和几何尺寸确定 屋架计算跨度(每端支座中线缩进150mm): l o=18-2×0.15=17.7m 跨中及端部高度 桁架的中间高度:h=2250mm 在17.7m的两端高度:h=1650mm 桁架跨中起拱50mm 图1 桁架形式及几何尺寸 桁架支撑布置图如图2所示:
图2
4.荷载和内力计算 4.1荷载计算: 4.11屋面永久荷载标准值: ①屋架及支撑自重:按经验公式q=0.12+0.011L,L为屋架跨度,以m为单位,q为屋架及支撑自 重,以kN/m2为单位; ②屋面活荷载:施工活荷载标准值为2.0kN/m2,雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.35kN/m2,施工 活荷载与雪荷载不同时考虑,而是取两者的较大值。 积灰荷载标准值:0.5kN/m2。 ③屋面各构造层的荷载标准值: 二毡三油改性沥青防水层 0.40kN/m2 水泥砂浆找平层 0.40kN/m2 保温层 0.60kN/m2 预应力混凝土屋面板 1.50kN/m2 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 α=换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水面斜面分布的永久荷载应乘以1/cos 1.005 P=+?支撑) 平投影面积分布的自重(包括支撑)按经验公式(0.120.011 W 计算,跨度单位m。 永久荷载标准值: 二毡三油改性沥青防水层 1.002×0.4kN/m2=0.4008kN/m2水泥砂浆找平层 1.002×0.4 kN/m2=0.4008kN/m2保温层 1.002×0.6 kN/m2=0.6012kN/m2 预应力混凝土屋面板 1.002×1.5 kN/m2=1.503 kN/m2桁架和支撑自重 0.12 KN/m2+0.011×18 kN/m2=0.318kN/m2 总计:3.2kN/m2可变荷载标准值:
一、结构形式及支撑布置桁架的几何尺寸如下图1.1所示: 图1.1 桁架形式及几何 桁架支撑布置如图1.2所示:
二、荷载计算永久荷载: 屋架及支撑自重:0.12+0.011*21=0.351 压型钢板:
檩条自重(间距1.5m ):0.333kn/2m 保温层荷载: 0.65 kn/2m 恒荷载总和: 1.485 kn/2m 可变荷载: 屋面活荷载(雪荷载): 0.5 kn/2m 积灰荷载: 0.8 kn/2m 可变荷载总和: 1.3 kn/2m 风荷载: 风压高度变化系数为1.0,迎风面体形系数为-0.6,背风面体形系数为-0.5,故负风设计值为(垂直屋面): 迎风面: 1ω=-1.4*0.6*1.0*0.5=0.42 kn/2m 背风面: 2ω=-1.4*0.5*1.0*0.5=0.35 kn/2m 屋架计算跨度:030020.7l l m =-= 考虑以下两种荷载组合 ① 全跨永久荷载+全跨可变荷载 由可变荷载控制的组合:(1.20.90.8)6=30.9kn F =?1.485+1.4?0.5+1.4???(21-0.3)/14? 有永久荷载控制的组合:(1.350.90.8)6=15.2kn F =?1.485+1.4?0.5?0.7+1.4???(21-0.3)/14? ② 全跨永久荷载+半跨可变荷载 永久荷载: 1F =1.2?1.485?21-0.3)/14?6=15.8KN ( 可变荷载: 2F 1.40.5+1.40.9210.3/14615.2KN =???0.8?-?=()()
三、内力计算 (e) 21米跨屋架全跨单位荷载 几何尺寸作用下各杆件的内力值 (f) 21米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 内力计算结果如表:
1.设计资料 某车间厂房总长度约为108米,跨度为18m。车间设有两台30吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性的介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房,屋架采用三角形豪式钢屋架。屋面坡度为1:3,屋架间距为6m,屋架下弦标高为9米,其两端铰支于钢筋混凝土柱上,上柱截面尺寸为 ,混泥土强度等级为C20。屋面采用彩色压型钢屋板加保温层屋面,C型檩条,檩距为1.5~2.1米。结构的重要度系数为,屋面的恒荷载的标准值为。屋面 的活荷载为,雪荷载为,不考虑积灰荷载、风荷载,不考虑全跨荷载积雪不均匀分布状况。屋架采用Q235B,焊条采用E43型。 2.屋架形式及几何尺寸 屋架形式及几何尺寸如图檩条支承于屋架上弦节点。屋架坡角为,檩距为 1.866m。 图1 屋架形式和几何尺寸 3.支撑的布置 上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间,并在相应开间的屋架跨中设置垂直支撑,在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚性细杆,下弦跨中设置一道通长的柔性细杆。在下弦两端设纵向水平支撑。支撑的布置见图2。
图2 支撑的布置图 4.檩条布置 檩条设置在屋架上弦的每个节点上,间距1.866m。因屋架间距为6m,所以在檩条跨中设一道直拉条。在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆。
5.荷载标准值 上弦节点恒荷载标准值 上弦节点雪荷载标准值 由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图3 图3 上弦节点恒荷载由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图4 图4 上弦节点雪荷载6.内力组合 内力组合见表—1 杆件名称杆件编 号 恒荷载及雪荷载半跨雪荷载内力组合最不利 荷载 (kN)内力 系数 恒载 内力 (kN) 雪载 内力 (kN) 内力 系数 半跨雪 载内力 (kN) 1.2恒+ 1.4雪 (kN) 1.2恒+ 1.4半跨 雪(kN)123452+32+5 上弦杆1-2-14.23-75.56 -52.94 -10.28-38.24 -164.78 -144.21 -164.78 2-3-12.65-67.17 -47.06 -8.7-32.36 -146.49 -125.92 -146.49 3-4-11.07-58.78 -41.18 -7.11-26.45 -128.19 -107.57 -128.19 4-5-9.49-50.39 -35.30 -5.53-20.57 -109.89 -89.27 -109.89 5-6-7.91-42.00 -29.43 -3.95-14.69 -91.60 -70.97 -91.60 下弦杆1-713.571.69 50.22 9.7536.27 156.33 136.8 156.33 7-813.571.69 50.22 9.7536.27 156.33 136.8 156.33 8-91263.72 44.64 8.2530.69 138.96 119.43 138.96 9-1010.555.76 39.06 6.7525.11 121.59 102.06 121.59 10-11947.79 33.48 5.2519.53 104.22 84.69 104.22
钢结构课程设计任务书 姓名:杨文博学号:A13110059 指导教师:王洪涛
目录 1、设计资料 0 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 (2) 2.1桁架形式及几何尺寸布置 (2) 2.2桁架支撑布置如图 (3) 3、荷载计算 (5) 4、内力计算 (5) 5、杆件设计 (8) 5.1上弦杆 (8) 5.2下弦杆 (9) 5.3端斜杆A B (9) 5.4腹杆 (11) 5.5竖杆 (16) 5.6其余各杆件的截面 (16) 6、节点设计 (20) 6.1下弦节点“C” (20) 6.2上弦节点“B” (21) 6.3屋脊节点“H” (22) 6.4支座节点“A” (23) 6.5下弦中央节点“H” (23) 参考文献 (27) 图纸 (27)
1、设计资料 1.1、结构形式 某厂房跨度为24m,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C25,屋面坡度为10 = i。地区计算温度高于-200C,无侵蚀性介质,地震设防烈度为7 :1 度,屋架下弦标高为18m;厂房内桥式吊车为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24m,屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。屋架采用的钢材及焊条为:设计方案采用235B钢,焊条为E43型。 1.3、荷载标准值(水平投影面计) ①永久荷载: 三毡四油(上铺绿豆砂)防水层0.4 kN/m2 20厚水泥砂浆找平层0.4 kN/m2 100厚加气混凝土保温层0.6kN/m2 一毡二油隔气层0.05kN/m2 预应力混凝土大屋面板(加灌缝) 1.4kN/m2 屋架及支撑自重(按经验公式L .0+ =计算) 0.384 KN/m2 12 .0 q011 ②可变荷载: 屋面活荷载标准值: 0.8 KN/m2 雪荷载标准值: 0.5 KN/m2 积灰荷载标准值: 0.7 KN/m2 2、支撑布置 2.1桁架形式及几何尺寸布置
1. 设计资料 某车间厂房总长度约为108米,跨度为18m 。车间设有两台30吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性的介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房,屋架采用三角形豪式钢屋架。屋面坡度为1:3,屋架间距为6m,屋架下弦标高为9米,其两端铰支于钢筋混凝土柱上,上柱截面尺寸为400mm ×400mm ,混泥土强度等级为C20。屋面采用彩色压型钢屋板加保温层屋面,C 型檩条,檩距为1.5~2.1米。结构的重要度系数为γ0=1.0,屋面的恒荷载的标准值为0.5 kN m 2?。屋面的活荷载为0.2 kN m 2?,雪荷载为0.35 kN m 2?,不考虑积灰荷载、风荷载,不考虑全跨荷载积雪不均匀分布状况。屋架采用Q235B ,焊条采用E43型。 2. 屋架形式及几何尺寸 屋架形式及几何尺寸如图檩条支承于屋架上弦节点。屋架坡角为α=arctan 1 3=18°26′,檩距为1.866m 。 图1 屋架形式和几何尺寸 3. 支撑的布置 上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间,并在相应开间的屋架跨中设置垂直支撑,在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚性细杆,下弦跨中设置一道通长的柔性细杆。在下弦两端设纵向水平支撑。支撑的布置见图2。 图2 支撑的布置图
4.檩条布置 檩条设置在屋架上弦的每个节点上,间距1.866m。因屋架间距为6m,所以在檩条跨中设一道直拉条。在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆。 5.荷载标准值 =0.5×1.77×6=5.31kN 上弦节点恒荷载标准值P1=0.5×1.866×6× √10 =0.35×1.77×6=3.72kN 上弦节点雪荷载标准值P2=0.35×1.866×6× √10 由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图3 图3 上弦节点恒荷载 由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图4 图4 上弦节点雪荷载
设计资料 北京地区某金工车间。采用无檩屋盖体系,梯形钢屋架。车间跨度21m,长度144m,柱距6m,厂房高度15.7m。车间内设有两台150/520kN中级工作制吊车。设计温度高于-20℃。采用三毡四油,上铺小石子防水屋面,水泥砂浆找平层,8cm厚泡沫混凝土保温层,1.5m×6.0m预应力混凝土大型屋面板。屋面积灰荷载0.6kN/m2,屋面活荷载0.35 kN/m2,雪荷载为0.45kN/m2,风荷载为0.5kN/m2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上,上柱截面为400mm ×400mm,混凝土标号为C20。 一、选择钢材和焊条 根据北京地区的计算温度和荷载性质及连接方法,钢材选用Q235-B。焊条采用E43型,手工焊。 二、屋架形式及尺寸 无檩屋盖,i=1/10,采用平坡梯形屋架。 =L-300=20700mm, 屋架计算跨度为L =1990mm, 端部高度取H 中部高度取H=H +1/2iL=1990+0.1×2100/2=3040mm, 屋架杆件几何长度见附图1所示,屋架跨中起拱42mm(按L/500考虑)。 为使屋架上弦承受节点荷载,配合屋面板1.5m的宽度,腹杆体系大部分采用下弦间长为3.0m的人字式,仅在跨中考虑到腹杆的适宜倾角,采用再分式。 屋架杆件几何长度(单位:mm) 三、屋盖支撑布置 根据车间长度、屋架跨度和荷载情况,设置四道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合,为统一支撑规格,厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。在第一柱间的上弦平面设置刚性系杆保证安装时上弦杆的稳定,第一柱间下弦平面也设置刚性系杆以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间,于屋架跨中和两端共设四道垂直支撑。在屋脊节点及支座节点处沿厂房纵向设置通长的刚性系杆,下弦跨中节点处设置一道纵向通长的柔性系杆,支撑布置见附图2。图中与横向水平支撑连接的屋架编号为GWJ-2,山墙的端屋架编号为GWJ-3,其他屋架编号均为GWJ-1。
1.设计资料 (1)某地一金工车间,长96m ,跨度27m ,柱距6m ,采用梯形钢屋架,1.56m ?预应力钢筋混 凝土大型屋面板,上铺珍珠岩保温层,设计地点哈尔滨地区,保温层厚度为100mm,容重34/kN m ,采用封闭结合,卷材屋面,屋面坡度i=1/10,屋架简支于钢筋混凝土柱上,混凝土强度等级为C20(抗压设计强度fc=10N/mm 2),车间内设有两台30/5t 中级工作制桥式 吊车,轨顶标高18.5m,柱顶标高27m 。屋面荷载标准值为2 0.5kN /m ,雪荷载标准值20.5kN /m ,积灰荷载标准值为0.5kN/m 2。桁架采用梯形钢桁架,其两端铰支于钢筋混凝土柱上,上柱截面尺寸为400400?。钢材采用Q235-B ,焊条采用E43型,手工焊。 (2) 屋架计算跨度 0l 270.15226.7m =-?= (3) 跨中及端部高度: 桁架的中间高度 h=3.340m 在26.7m 的两端高度 0h 2.006m = 在27.0m 轴线处两端高度 0h 1.990m = 桁架跨中起拱 l/500≈55mm 屋架高跨比3340/270001/8≈在经济范围(1/6~1/10)内,为使屋架上弦只受节 点荷载,腹杆体系采用人字形式。 2. 结构形式及几何尺寸如图1所示,支撑布置如图2所示 图1 桁架形式及几何尺寸 根据厂房长度(96m>60m ),跨度及荷载情况,设置三道上下弦水平支撑如图:
桁架及桁架上弦支撑布置 桁架下弦支撑布置图 垂直支撑 垂直支撑
图2:桁架支撑布置图 符号说明:SC —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 2 ,等于雪荷载,故取屋面活荷载计算。沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以 1/cos 1.005α=,换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水平投影面积分布的支撑)按经验公式w P 0.120.011l =+?计算,跨度单位为m 。 标准永久荷载: 预应力混凝土大型屋面板 22 1.005 1.4kN / 1.407/m kN m ?= 三毡四油防水层 22 1.0050.35kN /0.352/m kN m ?= 20mm 厚找平层 32 1.0050.02m 20kN /0.402/m kN m ??= 80mm 厚珍珠岩制品保温层 32 1.0050.08m 4kN /0.322/m kN m ??= 桁架和支撑重 22 0.120.1127kN/m 0.417kN/m +?= ——————————————————————— 总计 2 2.900kN/m 标准可变荷载: 屋面活荷载 2 0.5kN /m 积灰荷载 2 0.3kN /m ——————————————————————— 总计 2 0.8kN /m 桁架设计时,应考虑以下三种荷载组合: (1) 全跨永久荷载+全跨可变荷载 (按永久荷载为控制的组合)全跨节点荷载设计值 222F kN m kN m kN m 1.5643.05kN m m =???????=(1.35 2.900/+1.40.70.5/+1.40.90.3/) (由可变荷载为主控制的组合)全跨节点荷载设计值为: '2F 1.2 2.900 1.40.5 1.40.90.3 1.56m 41.02kN =?+?+????=() (2) 全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载设计值: 对结构不利时: 21.1F 1.35 2.900/ 1.5635.235kN kN m m m =???=(永久荷载控制) 2 1.2F 1.2 2.900/ 1.5631.32kN kN m m m =???=(可变荷载控制) 对结构有利时: 2 1.0 2.900/ 1.5626.10kN kN m m m ???= 半跨可变荷载设计值: 2.1F 1.4 1.567.81kN =?????=(0.70.5+0.90.3)(永久荷载控制) 2.2F 1.4 1.569.70kN =????=(0.5+0.90.3)(可变荷载控制) (3) 全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载(按可变荷载为主的组合) 全跨节点桁架自重设计值 对结构不利时: 3.1F 1.20.417 1.56 4.50kN =???= 对结构有利时: 3.2F 1.00.417 1.56 3.75kN =???= 半跨节点屋面板自重及活荷载设计值 4F kN =????(1.2 1.407+1.40.5)1.56=21.50 (1)、(2)为使用阶段荷载情况,(3)为施工阶段荷载。
桁架承重架设计计算书 桁架承重架示意图(类型一) 二、计算公式 荷载计算:1.静荷载包括模板自重、钢筋混凝土自重、桁架自重(X 1.2); 2. 活荷 载包括倾倒混凝土荷载标准值和施工均布荷载(X 1.4)。 弯矩计算:按简支梁受均布荷载情况计算 剪力计算: 挠度计算: 轴心受力杆件强度验算: 轴心受压构件整体稳定性计算: 三、桁架梁的计算 桁架简支梁的强度和挠度计算 1. 桁架荷载值的计算. 静荷载的计算值为 q1 = 62.18kN/m. 活荷载的计算值为q2 = 16.80kN/m. 桁架节点等效荷载 Fn二-39.49kN/m. 桁架结构及其杆件编号示意图如下: 桁架横梁计算简图 2. 桁架杆件轴力的计算. 经过桁架内力计算得各杆件轴力大小如下:桁架杆件轴力图 桁架杆件轴力最大拉力为 Fa = 105.31kN. 桁架杆件轴力最大压力为 Fb = -139.62kN. 3. 桁架受弯杆件弯矩的计算. 桁架横梁受弯杆件弯矩图 桁架受弯杆件最大弯矩为M二2.468kN.m 桁架受弯构件计算强度验算=18.095N/mm 钢架横梁的计算强度小于215N/mrf,满足要求! 4. 挠度的计算. 最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度桁架横梁位移图 简支梁均布荷载作用下的最大挠度为 V二0.425mm. 钢架横梁的最大挠度不大于10mn,而且不大于L/400 = 1.25mm,满足要求! 5. 轴心受力杆件强度的计算.
式中N ——轴心拉力或轴心压力大小; A ——轴心受力杆件的净截面面积。 桁架杆件最大轴向力为139.622kN,截面面积为14.126cm2. 轴心受力杆件 计算强度■>= 98.841N/mm2. 计算强度小于强度设计值215N/mrf,满足要求! 6. 轴心受力杆件稳定性的验算. 式中N——杆件轴心压力大小; A ——杆件的净截面面积;「一一受压杆件的稳定性系数。 轴心受力杆件稳定性验算结果列表 杆件单元长细比稳定系数轴向压力kN 计算强度N/mm2 1 37.948 0.914 0.000 2 37.948 0.914 105.310 3 37.948 0.91 4 -52.655 40.770 4 40.046 0.907 -139.622 109.010 5 37.948 0.914 0.000 6 40.046 0.90 7 83.774 7 37.948 0.914 -26.327 20.385 8 37.948 0.914 -26.327 20.385 9 37.948 0.914 -39.491 30.577 10 37.948 0.914 -52.65 5 40.770 11 37.948 0.914 -52.65
钢结构课程设计 班级:建工1003班姓名:刘政华 学号:201030135 指导老师:周莉莉 2012年 1 月 2 日
目录 一、设计资料 (1) 二、结构形式及支撑布置 (2) 三、荷载计算 (4) 四、内力计算 (5) 五、杆件设计 (6) 六、节点设计 (10) 七、参考资料 (17) 八、附表一 (18) 九、附表二 (19)
一、设计资料 某车间跨度为24m,厂房总长度72m,柱距6m,车间内设有两台300/50kN 中级工作制吊车(参见平面图、剖面图),工作温度高于-20℃,无侵蚀性介质,地震设防烈度为6度,屋架下弦标高为12.5m;采用1.5×6 m预应力钢筋混凝土大型屋面板,Ⅱ级防水,卷材屋面,屋架采用梯形钢桁架,两端铰支在钢筋混凝土柱上,混凝土柱上柱截面尺寸为400×400mm,混凝土强度等级为C25,屋架采用的钢材为Q235B钢,焊条为E43型。 屋架形式
荷载(标准值) 永久荷载: 改性沥青防水层 0.35kN/m 2 20厚1:2.5水泥砂浆找平层 0.4kN/m 2 100厚泡沫混凝土保温层 0.6kN/m 2 预应力混凝土大型屋面板(包括灌缝) 1.4kN/m 2 屋架和支撑自重为 (0.120+0.011L )kN/m 2 可变荷载 基本风压: 0.35kN/m 2 基本雪压:(不与活荷载同时考虑) 0.30kN/m 2 积灰荷载 0.75kN/m 2 不上人屋面活荷载 0.7kN/m 2 二、结构形式及支撑布置 桁架的形式及几何尺寸如下图2.1所示 图2.1 桁架形式及几何尺寸 桁架支撑布置如图2.2所示 1950 12000 1350 150 50 1507 1507 1507 1507 1507 1507 1507 1508 19652494 2233 2569 28 13 280 32516 305 6 304 5 2798 330 5 329 53081 2850 30003000 3000