钢结构屋架计算书
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钢结构课程设计——18m跨三角形钢屋架姓名:李竞杰学院:土木工程专业:土木工程班级:10级土木工程2班学号:1012112023指导老师:张惠华、陈誉、王卫华、王玲玲、李海峰日期:2013年7月目录一、设计资料 (1)二、屋架形式和几何尺寸 (1)三、支撑布置 (1)(一)上弦水平支撑 (1)(二)垂直支撑 (1)(三)下弦水平支撑 (2)四、荷载 (2)(一)永久荷载 (2)(二)可变荷载 (2)(三)风荷载 (2)(四)上弦节点荷载 (2)(五)上弦风荷载 (3)五、内力组合计算 (3)六、截面选择 (4)七、节点连接计算 (4)(一)一般焊缝连接 (4)(二)支座节点 (4)(三)屋脊节点 (5)(四)下弦拼接节点 (6)八、檩条计算 (6)(一)荷载计算 (6)(二)截面选择 (7)(三)截面验算 (7)九、附图 (7)附图一斜腹杆节点 (7)附图二支座节点 (8)附图三屋脊节点 (9)一、设计资料单层轻型工业厂房,平面尺寸18m×90m, 柱距6m,檐口高度6m。
采用三角形钢屋架屋盖结构,跨度18m,屋面坡度i=1/3,屋面防水材料为0.6厚波形彩钢板+60厚玻纤棉+0.5厚波形彩钢板,冷弯薄壁C型钢檩条, 檩条斜距1.555m,无吊车。
采用钢筋混凝土柱,混凝土强度等级为C30,钢屋架与柱铰接,柱截面尺寸400mm×600mm;使用环境温度-5°C以上,地震烈度为7°(第二组)。
二、屋架形式和几何尺寸采用三角形钢屋架屋盖结构,跨度18m,屋面坡度i=1/3。
屋架计算跨度l0=17700mm。
屋架几何尺寸和杆件编号如图1-1所示。
图1-1 屋架几何尺寸和杆件编号三、支撑布置上弦横向水平支撑设置在房屋两端及中间处,并在相应开间屋架跨中设置垂直支撑,在其余开间屋架下弦跨中设置一道普通长的柔性水平系杆。
上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连。
(a)屋架上弦水平支撑(b)屋架垂直支撑(屋脊下方)(c)下弦水平支撑图1-2 屋架支撑布置示意图四、荷载(一)恒载(沿屋面分布)标准值屋面防水结构+檩条0.25N/m2钢屋架及支撑等自重0.40kN/m20.65kN/m2(二)活荷载(水平面投影)标准值屋面活荷载0.50kN/m2(三)风荷载基本风压0.70kN/m2风压高度变化系数取1.0。
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:四、杆件设计 ⑴上弦杆:整个上弦杆采用相等截面,max N =-378.8KN ox l =150.75cm oy l =2ox l =301.5cm 设λ=100,查表可知为b 类截面,,ϕ=0.422 需要截面积A=32378.829.00.422310N cm f ⨯10==ϕ⨯需要的回转半径:150.75 1.51100x ox l i cm ===λ 301.53.01100oy y l i cm ===λ 根据需要的A 、x i 、y i 查用钢规格表,选用2∟100×80×8(短边相并),A=227.8cm ,x i =2.37cm ,y i =4.66cm ,150.7563.62.37ox λλ==<[]=150 []301.564.71504.66oy λλ==<= 由10.5610012.516.98oy l btb ==<= 则近似64.7yz y λλ== 查表得ϕ=0.782 则3222378.810174.2/310/0.78227.810N N mm N mm f σ=ϕ⨯==<⨯⨯填板每个节间放一块,175.440 3.15126l cm cm =<⨯= ⑵下弦杆:整个下弦杆采用同一截面,max N =372.0KN ox l =300cm oy l =600cm 设λ=100,查表可知为b类截面,,ϕ=0.422 需要截面积A=3223721028.40.42231010N cm f ϕ⨯==⨯⨯ 需要的回转半径:3003100x ox l i cm ===λ 6006100oy y l i cm ===λ 根据需要的A 、x i 、y i 查用钢规格表,选用2∟100×110×10(短边相并),A=256.8cm ,x i =3.13cm ,y i =8.71cm ,300963.13x λλ==<[]=350 []60068.93508.71y λλ==<= 由10.561801818.710oy l btb ==<= 则近似68.9yz y λλ== 查表得ϕ=0.707 则32223721092.6/310/0.70756.810N N mm N mm f σ=ϕ⨯==<⨯⨯ 填板每个节间放一块,1300 5.8464l cm cm =<80⨯= ⑶斜腹杆①杆件aB :N=-239.0KN ox l =253cm oy l =253cm 设λ=100,查表可知为b类截面,,ϕ=0.422 需要截面积A=3222391018.30.42231010N cm f ϕ⨯==⨯⨯ 需要的回转半径: 2532.53100oy x y l i i cm ====λ根据需要的A 、x i 、y i 查用钢规格表,选用2∟100×63×6(长边相并),A=219.24cm ,x i =3.21cm ,y i =2.53cm ,25378.83.21x λλ==<[]=150 2531002.53y λλ==<[]=150由10.566.310.522.50.6oy l b tb ==<= 则近似 100yz y λλ== 查表得ϕ=0.555 则322223910223.8/310/0.55519.2410N N mm N mm f σ=ϕ⨯==<⨯⨯ 填板放两块, 184.3 3.21128.4l cm cm =<40⨯=②杆件gH :40.3N KN = 0.80.8339271.2ox l l cm ==⨯= 339oy l l == 设λ=100,查表可知为b类截面,,ϕ=0.422 需要截面积A=32240.310 3.10.42231010N cm f ϕ⨯==⨯⨯ 需要的回转半径: 271.2 2.71100x oxl i cm λ=== 3393.39100oy y l i cm ===λ 根据需要的A 、x i 、y i 查用钢规格表,选用2∟75×5,A=214.8cm ,x i =2.32cm ,y i =3.33cm ,271.211.72.32x λλ==<[]=150 []339101.81503.33y λλ==<= 由10.587.510.726.20.7oy l b t b ==<= 则近似4422220.4750.4757.51101.81104.53390.7yz y oy b l t λλ⎛⎫⎛⎫⨯=+=⨯+= ⎪ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭查表得ϕ=0.470则322240.31057.9/310/0.47014.810N N mm N mm f σ=ϕ⨯==<⨯⨯ 填板放三块, 184.8 2.392l cm cm =<40⨯=③杆件Gg:N=-31.1KN 0.80.8289231.2ox l l cm ==⨯= 289oy l l cm == 设λ=100,查表可知为b类截面,,ϕ=0.422 需要截面积A=32231.110 2.40.42231010N cm f ϕ⨯==⨯⨯ 需要的回转半径: 231.2 2.31100xoxl i cm λ=== 289 2.89100oy yl i cm ===λ 根据需要的A 、x i 、y i 查用钢规格表,选用2∟75×5,A=214.8cm ,x i =2.32cm ,y i =3.33cm ,231.299.72.32x λλ==<[]=350 []28986.83503.33y λλ==<=由 10.587.510.722.30.7oy l b t b ==<= 则近似 4422220.4750.4757.5186.81902890.7yz y oy b l t λλ⎛⎫⎛⎫⨯=+=⨯+= ⎪ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭查表得ϕ=0.621则σ=322231.31033.8/310/0.62114.810N N mm N mm f ϕ⨯==<⨯⨯ 填板放三块,172.25 2.392l cm cm =<40⨯=其余杆件截面选择见下表,需要注意的是连接垂直支撑的中央竖杆采用十字形截面,其斜截面计算长度0.9ox l l =,其余杆件除Aa 、Ba 、gH 外,0.8ox l l =。
钢结构_18m三⾓形钢结构钢屋架设计钢结构屋盖课程设计计算书⼀、设计说明1、设计某⼀检修⼚房屋盖,跨度为27m,长度为80m,柱距为6m,三⾓形屋架,钢材为Q235—B,焊条采⽤E43型,屋⾯为压型钢板,屋⾯坡度i=1:2.5,屋架铰接于钢筋混凝⼟柱顶,⽆吊车,外檐⼝采⽤⾃由排⽔,采⽤槽钢檩条,檩条间距为2827.25mm。
2、基本风压为0.4KN/m2,屋⾯离地⾯⾼度为12 m,不上⼈屋⾯。
雪荷载0.6KN/m2⼆、檩条设计1、檩条采⽤轻型槽钢檩条2、屋⾯材料为压型钢板,屋⾯坡度为1:2.5(α=21.80°)檩条跨度为6m,于跨中设置⼀道拉条,⽔平檩距2396.4×cos21.80°=2396.4×0.93=2228.65mm,坡向斜距2396.4mm3、荷载标准值(对⽔平投影⾯)⑴永久荷载:压型钢板(不保温)⾃重为0.1 KN/m2,檩条(包括拉条和⽀撑)⾃重设为0.11 KN/m2⑵可变荷载:屋⾯雪荷载ω=0.6KN/m2,基本风压ωo=0.40 KN/m24、内⼒计算⑴永久荷载于屋⾯活荷载组合檩条线荷载pK=(0.21+0.6)×2.229=1.805 KN/mp=(1.2×0.21+1.4×0.6)×2.229=2.434 KN/mpX=psin21.80=2.434×0.37=0.901 KN/mpY=pcos21.80=2.434×0.93=2.264 KN/m弯矩设计值: MX= pY l2/8=2.264×62/8=10.188KN·mMy= pX l2/32=0.901×62/32=1.014KN·m⑵永久荷载和风荷载的吸⼒组合按《建筑结构荷载规范》GB50009—2001房屋⾼度为12m 取µz=1.0按《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102:2002附录A,风荷载体型系数为:1.5㏒A-2.9=-1.211 A=2.22865m ×6m=13.72m2垂直于屋⾯的风荷载标准值ωk=µSµzω0=-1.211×1.0×(1.05×0.4)=-0.509 KN/m2檩条线荷载pXY=(0.509-0.21×cos21.80)×2.22865=0.314×2.22865=0.070KN/mpX =0.21×2.229×sin21.8o=0.174 KN/mpY =1.4×1.211×2.229-0.21×2.229×cos21.80=3.344 KN/m 弯矩设计值 MX= pYl2/8=3.344×62/8=15.048KN/m My= pXl2/8=0.174×62/8=0.783KN/m⑶截⾯选择选⽤选⽤轻型槽钢【20 W=152.2 cm3 Wynmax=54.9 cm3 Wynmin=20.5 cm3IX=152.20 cm4 ix=8.07 cm iy=2.20 cm计算截⾯有孔洞削弱,考虑0.9的折减系数,则净截⾯模量为:WNX=0.9×152.2=136.98cm3 Wynmax=0.9×54.9=49.41 cm3 Wynmin=0.9×20.5=18.45 cm3⑷屋⾯能阻⽌檩条失稳和扭转,截⾯的塑性发展系数γx=1.05 γy=1.20,按公式计算截⾯a、b点的强度为(见图)бx = Mx/(γx WNX)+My/(γy Wynmin)=15.048×106/(1.05×136.98×103)+0. 783×106/(1.2×18.45×103)=139.99<215N/mm2бy = Mx/(γx WNX)+My/(γyWynmax)=15.048×106/(1.05×136.98×103)+0.783×106/(1.2×49.41×103)=117.83<215N/mm2⑸挠度计算因为⽀撑压型钢板⾦属板,有积灰的⽡楞铁和⽯棉等⾦属⾯者,容许挠度为L/200当设置拉条时,只须计算垂直于屋⾯⽅向的最⼤挠度vy=(5/384)×(3.344×cos21.80×60004)/(206×103×1522×104)=16.7mm构造要求λx=600/8.07=74.35<200 λy=300/2.20=136.36<200故此檩条在平⾯内外均满⾜要求三、屋架设计⑴屋架结构的⼏何尺⼨如图檩条⽀撑于屋架上弦节点。
目录一、设计资料 (3)二、荷载与内力计算 (3)1、荷载组合 (3)2、内力计算 (3)三、杆件截面设计 (5)1.上弦杆 (5)2.下弦杆 (6)3.竖杆 (6)4.斜腹杆 (8)屋架杆件截面选用表 (9)四.节点设计 (10)1.“下弦节点b” (10)2.“上弦节点B” (12)3.屋脊节点“E” (13)4.支座节点“a” (15)一、设计资料柱距6m ,跨度L=24m ;荷载标准值:活荷载=0.6KN m ⁄2,恒荷载=1.0KN m ⁄2,,屋架布置如下图所示。
二、荷载与内力计算1、荷载组合F d =(1.3×1.0+1.5×0.6)×3×6=42.3KN故节点荷载取为42.3KN ,支座反力为R d =4F d =169.2KN2、内力计算本设计采用数解法计算出全跨荷载作用下屋架杆件的内力。
其内力设计值见图,内力计算结果如表所示。
三、杆件截面设计腹杆最大内力N =-209.39kN ,查表,中间节点板厚度选用t=8mm,支座节点板厚度选用10mm。
1.上弦杆整个上弦不改变截面,按最大内力计算:N max=215.73KN在屋架平面内,计算长度系数为1.0,计算长度:l ox=l=305.8cm在屋架平面外,计算长度系数偏安全地取为2.0,计算长度:l oy=2l=2×305.8=611.6cm假定λx=λx=80,A=Nϕf =215.73×1030.687×215=14.6m2i x=l ox=305.8=3.82cm i y=l oyλy=611.680=7.65cm根据平面内外的计算长度,上弦截面选用2L160×16。
肢背间距a=8mm,所提供的A=98.14cm2,i x=4.89cm,i y=6.89cmλx=l oxx=305.8=62.54<[λ]=150λy=l oyi y =611.66.89=88.81<[λ]=150,满足()0.736byϕ=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λyzb t =160.8=20<0.58×l oyb1=0.58×611.616=38.24λyz=λy(1+0.475b4l oy2t2)=88.81×(1+0.475×164611.62×0.82)=100.36>λy故由λmax=λyz=100,按b类查附表4.2得:φ=0.555σ=NϕA=215.73×1030.555×98.14×102=39.61N/mm2<f=215N/mm22.下弦杆下弦也不改变截面,按最大内力计算:N max=226.73 kN下弦杆为受拉构件,可只需计算面内的长细比,计算长度系数为1.0,计算长度:l ox=l=300.0cm选用2L160×10,提供:A=63.00cm2,i x=4.97cm(1).刚度验算λx=l oxi x =3004.97=60.36<[λ]=350,满足(2).强度验算N A =226.73×10363×102=35.99N/mm2<f=215N/mm2,满足3.竖杆面内和面外的计算长度系数分别为0.8和1.0,计算长度(1).A-a杆:N=−21.15kN,l ox=0.8l=192cm,l oy=l=240cm 取2L63*6, A=11.44cm2,i x=2.43cm,i y=3.06cmλx=l oxi x=1922.43=79.01<[λ]=150λy=l oyi y =2403.06=78.43<[λ]=150,满足。
课程设计说明书课程名称:钢结构设计题目:钢屋架设计院系:土木与建筑工程学院学生姓名:学号:专业班级:10土木工程2班指导教师:李珂2012年12月16日课程设计任务书梯形钢屋架课程设计摘要:本设计说明说包括梯形钢屋架的形式及尺寸、支撑布置,内力计算,节点焊缝计算及设计方法,屋架施工图绘制,相关的详图大样绘制以及必要的结构剖面图。
关键词:梯形钢屋架节点节点焊缝支撑目录1 设计背景 (1)1.1设计资料 (1)1.2屋架形式 (1)2 设计方案 (2)3 方案实施 (3)3.1荷载与内力计算 (3)3.2杆件截面设计 (4)3.3节点设计 (10)4 结果与结论 (17)5收获与致谢 (18)5.1收获 (18)5.2致谢 (18)6 参考文献 (19)7 附件 (20)1.1 设计资料某地区一金加工车间。
厂房总长度为150m ,柱距6m ,跨度为24m 。
车间内设有两台中级工作制桥式吊车。
该地区冬季最低温度为-20℃。
屋面采用1.5m ⨯6.0m 预应力大型屋面板,屋面坡度为i=1:10,上铺120mm 厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。
屋面可变荷载标准值为20.50/kN m ,雪荷载标准值为20.50/kN m , 积灰荷载标准值为20.50/kN m 。
屋架采用梯形钢屋架, 其两端铰支于钢筋混凝土柱上。
柱头截面为mm mm 400400⨯, 所用混凝土强度等级为C20。
根据该地区的温度及荷载性质, 钢材采用235Q B , 其设计强度2/215mm N f =,焊条采用E43型, 手工焊接。
构件采用钢板及热轧型钢, 构件与支撑的连接用M20普通螺栓。
屋架的计算跨度:024000215023700L mm =-⨯=,端部高度:2000h mm = (轴线处),2015h mm =(计算跨度处),桁架的中间高度:3200h mm =。
1.2 屋架形式屋架形式及几何尺寸见图 1所示图1屋架形式及几何尺寸屋架支撑符号说明:GWJ-(钢屋架);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)图2屋架支撑3方案实施3.1 荷载与内力计算1.荷载计算屋面可变荷载与雪荷载不会同时出现,故取两者较大的可变荷载计算。
一、 设计资料1、 车间平面尺寸为150m ×30m ,柱距7.5m ,跨度为30m ,术网采用封闭结合,车间内有两台15t/3t 中级工作制软钩桥式吊车。
2、 屋面采用长尺复合屋面板,板厚100m ,檩距不大于1800mm ,檩条采用冷弯薄壁斜卷边Z 形钢Z250×75×20×2.5,屋面坡度1/20i =。
3、 钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上,柱顶标高9.000m ,柱上端设有钢筋混凝土连系梁。
上柱截面为400mm ×400mm ,所用混凝土强度等级为C30,轴上抗压强度设计值214.3N/mm c f =。
抗风柱的柱距为6m ,上端与层架上弦用板铰连接。
4、 钢材用Q235—B ,焊条采用E43系列型。
5图1 屋架外形尺寸及腹杆布置形式6、 该车间建于深圳近郊。
7、 屋盖荷载标准值:(1)屋面活荷载 0.50kN/m 2(2)基本雪压S O 0kN/m 2(3)基本风压W 0 0.75kN/m 2(4)复合屋面板自重 0.30kN/m2(5)檩条自重 0.0821kN/m 2(6)屋架及支撑自重 0.45kN/m28、运输单元最大尺寸长度为15m ,高度为4.0m 。
二、屋架几何尺寸及檩条布置1、屋架几何尺寸屋架上弦节点用大写字母A ,B ,C …连续编号,下弦节点以及再分式腹杆节点用小写字母a ,b ,c …连续编号。
由于梯形屋架跨度L=30m >24m ,为避免影响使用和外观,制造时应起拱。
屋架/50060mm f L ==计算跨度2m o l L =-⨯0.15=30-2⨯0.15=29.7。
起拱后屋架杆件几何尺寸和节点编号如图2所示(基中虚线为原屋架,实线为起拱后屋架)。
图2 屋架几何尺寸运输单元的最大尺寸为长度15m,高度4m。
此屋架跨度30m,高度3.3m,所以可将屋架从屋脊处断开,取一半屋架作为运输单元,长度为15m,高度为2.85m。
-、设计资料1、某工厂车间,采纳梯形钢屋架无檩屋盖方案,厂房跨度取27m,长度为102m,柱距 6m。
采纳× 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 m2。
屋面活荷载标准值为 m2,雪荷载标准值 m2,积灰荷载标准值为 m2,轴线处屋架端高为,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。
钢材采纳 Q235B 级,焊条采纳E43 型。
2、屋架计算跨度:Lo=27m- 2× =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、结构形式与部署屋架形式及几何尺寸如图一所示:2、荷载组合设计桁架时,应试虑以下三种组合:①全跨永远荷载+全跨可变荷载(按永远荷载为主控制的组合):全跨节点荷载设计值: F=× +×× +×× ×× 6=图三桁架计算简图本设计采纳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。
内力系数( F=1)第二种组合第三种组合计算杆件杆件名称左半跨右半跨第一种组F1×①F1×①F3×①F3×①全跨①合 F×①内力( KN)②③+F2×②+F2×③+F4×②+F4×③AB000000000上弦 BC,CDDE,EFFG,GHHJIJ,JKabbc下cd弦deefaBBbbDDccFFd斜 dH腹He杆eggKgI0Aa0Cb Ec-1-10竖Gd-1-10杆Jg-1-10Ie0Kf000000000四、杆件截面设计1、上弦杆:IJ、 JK计算,依据表得:整个上弦杆采纳相等截面,按最大设计内力N= ,屋架平面内计算长度为节间轴线长度,即:l ox =1355mm,本屋架为无檩体系,以为大型屋面板只起刚性系杆作用,不起支撑作用,依据支撑部署和内力变化状况,取屋架平面外计算长度 l oy为支撑点间的距离,即: l oy=3l ox=4065mm。
1、1 工程概况某一大型室内交易市场宽18m,长度75m,标准柱距6m,建筑高度8.6m,檩条间距1.5m,屋面坡度i=1 /10。
1、2荷载说明屋面活荷载标准值为0.3kN/ m2,雪荷载标准值0.45kN/m2,屋面恒荷载标准值0.8kN/m2,基本风压为0.3kN/m2。
1、3 设计说明该交易市场设防烈度为6度,恒荷载分项系数为1.2,活荷载分项系数为1.4,雪荷载系数取0.7,设计使用年限为30年。
1、4 材料选择该交易市场采用梯形钢屋架,屋面材料为双层带保温棉彩钢板屋面,屋架铰接于钢筋混凝土柱上,上柱截面b×h=400×400,混凝土强度等级为C30.2、屋架形式,尺寸,材料选择及支撑布置屋架的计算跨度l0=l-2×150mm=14700mm;取屋架高度H=3000mm。
根据荷载性质,材料采用Q235-A.F,屋架连接采用焊接,焊条选用E43型,手工焊。
3、荷载及内力计算3、1 荷载计算恒荷载总和:0.8kN/m2雪荷载 :0.45kN/m 2 风荷载 :0.30kN/m 2 恒荷载值 :dF 1.20.8 1.568.64kN=⨯⨯⨯=雪荷载值 :1F 1.40.45 1.560.7 3.969kN =⨯⨯⨯⨯= 屋面活载值:2F 1.40.3 1.56 3.78kN=⨯⨯⨯=3、2 荷载布置情况及内力情况组合1 全跨永久荷载+全跨可变荷载(使用阶段)组合2 全跨永久荷载+半跨可变荷载(施工阶段)4、杆件截面选择4、1 上弦整个上弦不改变截面,按最大内力计算:KNN 65.75max-=,mmlx15000= , mm l oy 3000= 。
假设max90λ=,b类截面。
查表得:0.621ϕ= 2235/f N mm=所以 mmmmN fNA 2283.518/235621.075650=⨯==ϕ ,mmmml i oxox67.16901500max===λ , mmmm l i oyoy33.33903000max===λ选用6.28080⨯⨯的方截面钢管,查表得:A=787.52mm mmiy34.31=51.9534.3130000.4533.331500======mmmm i l mm mm i l yoy y x ox x λλ查表得:588.0=ϕ于是:222/235/37.163/5.787588.075650mmN f mmN mmN NAN=<=⨯==ϕσ4、2斜腹杆KNN 44.63max = , mml loy ox1.3354== ,假设max 90λ=,b 类截面。
1)设计资料某工业厂房,长90米,跨度21m,纵向柱距6m,柱的混凝土强度等级为C30。
柱顶标高10米,采用梯形钢屋架,采用1. 5x6. 0m预应力混凝土屋板,屋面坡度i =L/10;L为屋架跨度。
地区计算温度高于-20℃, 无侵蚀性介质,地震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.1g,二类场地。
屋架下弦标高为18m;厂房内桥式吊车为2台150 / 30t中级工作制桥式吊车,屋架采用梯形钢屋架,锻锤为2台5t。
其两端简支于钢筋混凝土柱上。
车间地点:驻马店;保温层厚度:60mm;积灰厚度:0.6kN∕πT屋架钢材采用Q345钢,焊条采用E50型,手工焊。
桁架计算跨度:∕o = 21-2×0.15= 20.7m桁架的中间高度:/7 = 3.040/72在21m轴线处端部高度:瓦=1.990m桁架跨中起拱50mm ( ≈ L∕5(X) )o2)结构形式与布置桁架形式及几何尺寸如图1所示。
1)设计资料某工业厂房,长90米,跨度21m,纵向柱距6m,柱的混凝土强度等级为C30。
柱顶标高10米,采用梯形钢屋架,采用1. 5x6. 0m预应力混凝土屋板,屋面坡度i =L/10;L为屋架跨度。
地区计算温度高于-20℃, 无侵蚀性介质,地震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.1g,二类场地。
屋架下弦标高为18m;厂房内桥式吊车为2台150 / 30t中级工作制桥式吊车,屋架采用梯形钢屋架,锻锤为2台5t。
其两端简支于钢筋混凝土柱上。
车间地点:驻马店;保温层厚度:60mm;积灰厚度:0.6kN∕πT屋架钢材采用Q345钢,焊条采用E50型,手工焊。
桁架计算跨度:∕o = 21-2×0.15= 20.7m桁架的中间高度:/7 = 3.040/72在21m轴线处端部高度:瓦=1.990m桁架跨中起拱50mm ( ≈ L∕5(X) )o2)结构形式与布置桁架形式及几何尺寸如图1所示。
鲤建2-2图2 桁架支撑布置符号说明:SC一上弦支撑;XC一下弦支撑;CC一垂直支撑:GG—刚性系杆;LG—柔性系杆3)屋盖结构及荷载:无橡体系,采用1.5x600加预应力混凝土层板荷载:1、屋架及支撑自重:按经验公式“ = (0.12 + 0.011x21)x1.35=0.474kN∕rriL为屋架跨度,以m为单位,q为屋架及支撑自重。
钢结构屋架计算⼀、设计资料天津地区⼀单跨物资仓库,长96⽶,跨度为21⽶,钢筋混泥⼟柱(400×400),柱距6⽶,混凝⼟标号为C30,采⽤⽆檩屋盖体系,梯形钢屋架。
屋⾯檐⼝离地⾯⾼度13.5⽶,设计温度⾼于-20℃。
屋⾯坡度i=1:10,采⽤ 1.5m×6.0m预应⼒混凝⼟⼤型屋⾯板,标准值为1.4kN/m2;20厚⽔泥砂浆找平层,标准值为0.4kN/m2;泡沫混凝⼟保温隔热层,标准值为0.3kN/m2;⼋层做法卷材屋⾯防⽔层,标准值为0.35kN/m2 。
屋⾯积灰荷载0.45kN/m2,雪荷载为0.40kN/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。
其他资料参照相关标准规定。
根据天津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。
屋架计算跨度为L=L-300=20700mm,=1990mm,端部⾼度取H+1/2iL=1990+0.1×2100/2=3040mm,中部⾼度取H=H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。
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12W J 1cW J 1bW J 1aW J 1aW J 1aW J 1aW J 1aW J 1b1W J 1c2W J 1a1---12---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 分类荷载项目名称荷载大小(KN/m 2)组合系数(KN/m 2) 组合值(KN/m 2)恒载1 太空轻质大型屋面板 0.85 1.351.148 2 防水层0.100.1353 屋架及支撑自重0.150.2034 悬挂管道 0.05 0.068 和 ――1.15 1.553 活载 屋面活荷载 0.5 1.4 0.70 总荷载――――――2.253.2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。
钢结构屋架计算书一、工程概况本工程为_____钢结构屋架,屋架跨度为_____m,柱距为_____m,屋面坡度为_____。
屋架采用_____钢材,其强度等级为_____。
屋面恒载标准值为_____kN/m²,活载标准值为_____kN/m²,雪载标准值为_____kN/m²,风载标准值为_____kN/m²。
二、设计依据1、《钢结构设计规范》(GB 50017-2017)2、《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2012)3、《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010)(2016 年版)三、屋架形式及几何尺寸屋架形式为_____,上弦杆节间长度为_____m,下弦杆节间长度为_____m。
屋架的几何尺寸如下图所示:(此处插入屋架几何尺寸图)四、荷载计算1、恒载屋面自重:_____kN/m²屋架自重:_____kN/m²2、活载屋面活载:_____kN/m²3、雪载雪载标准值:_____kN/m²4、风载风载标准值:_____kN/m²五、内力计算1、计算简图屋架的计算简图如下图所示:(此处插入计算简图)2、内力计算采用结构力学方法,计算屋架在各种荷载作用下的内力。
内力计算结果如下表所示:|杆件编号|轴力(kN)|弯矩(kN·m)|剪力(kN)|||||||上弦杆 1|_____|_____|_____||上弦杆 2|_____|_____|_____|||||||下弦杆 1|_____|_____|_____||下弦杆 2|_____|_____|_____||||||六、杆件设计1、上弦杆截面选择:根据内力计算结果,选择上弦杆的截面尺寸为_____×_____×_____mm。
强度验算:正应力:σ = N/A +Mx/Wnx ≤ f其中,N 为轴力,A 为截面面积,Mx 为弯矩,Wnx 为截面抗弯模量,f为钢材的强度设计值。
一、设计资料天津某车间,屋架跨度为18m,房屋总厂为60m,屋架间距6m,屋面坡度i=1/10,屋面采用1.5m×6m的钢筋混凝土大型屋面板(1.4KN/m2),80mm厚泡沫混凝土(0.3KN/m2),20mm厚水泥砂浆(0.3KN/m2),二毡三油铺绿石砂(0.3KN /m2),屋面活荷载0.7KN/m2,雪荷载0.5KN/m2,积灰荷载0.5KN/m2,屋架端高1990mm,两端较之于钢筋混凝土柱上,柱混凝土强度C20。
二、屋架形式和几何尺寸屋架计算跨度l0=l-300=1800-300=17700mm屋架端部高度取h0=1990mm屋架跨中高度h=h0+i×l0/2=1990+0.1×17700/2=2875mm屋架高跨比l0/h=2.875/17.7=1/6.16为使屋架上弦节点受荷,腹杆采用人字式,上弦节点用平间距取1.5m。
三、屋盖支撑布置根据车间长度、跨度及荷载情况,设置三道上下弦横向水平支撑。
由于房间端部为山墙,第一柱间间距小于6m,因此该厂房两端的横向水平支撑设在第二间柱。
设置两道下弦纵向水平支撑。
在第一柱间的上弦设置刚性系杆保证安装时上弦的稳定,下弦设置刚性系杆以传递山墙的风荷载。
在设置水平支撑的柱间,在屋架跨中及两端,两屋架间共设置三道竖向支撑。
屋脊节点及屋架支座处延厂房通长设置刚性系杆,屋架下弦设置一道柔性系杆。
屋架支撑的布置如下图:四、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雨雪荷载取屋面活荷载计算。
屋架沿水平投影面积分布的自重(包括支撑)按经验公式(P10=0.12+0.011×跨度)计算,跨度单位为米。
荷载:永久荷载:防水层(二毡三油铺绿石砂)0.3×1.2=0.36KN/m2找平层(20厚水泥砂浆)0.3×1.2=0.36KN/m2保温层(80厚泡沫混凝土)0.5×1.2=0.6KN/m2预应力钢筋混凝土大型屋面板(包括灌缝) 1.4×1.2=1.68KN/m2屋架及支撑自重(0.12+0.011×18)×1.2=0.38KN/m2恒载总和∑=3.38KN/m2可变荷载:屋面荷载0.7×1.4=0.98KN/m2积灰荷载0.5×1.4=0.7KN/m2活荷载总和∑=1.68KN/m2计算荷载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P 恒=3.38×1.5×6=30.42KN P 活=1.68×1.5×6=15.12KN2、全跨永久荷载+半跨可变荷载P 恒=3.38×1.5×6=30.42KN P 活=1.68×1.5×6=15.12KN3、 全跨屋架包括自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活载P 恒'=0.38×1.5×6=3.42KN P 活'=(1.68+0.98)×1.5×6=23.94KN1、2为使用阶段和在情况,3为施工阶段荷载情况,经过计算,第二种荷载组合所产生的杆件内力,对本题的杆件不起控制作用,所以不列入以下计算中。
引言概述:钢结构屋架是一种常见的建筑结构形式,它具有良好的承载能力、抗震性能和经济性。
钢结构屋架的设计计算是确保其结构安全可靠的关键。
本文将从钢结构屋架的计算方法、荷载计算、材料性能、构件稳定性和结构抗震性能等五个大点进行详细阐述,以提供专业的设计参考。
正文内容:一、钢结构屋架的计算方法1.钢结构屋架的计算一般采用极限状态设计方法,即将结构在正常使用荷载和极限状态荷载下的承载能力进行对比,保证结构在所有工况下的安全性。
2.计算时需考虑屋架整体受力、节点刚度、斜撑位置、变形限值等因素,通过数值计算和结构优化,确定合理的截面尺寸和材料标准。
二、荷载计算1.荷载计算是钢结构屋架设计的重要一环,包括静荷载和动荷载两部分。
静荷载主要包括自重、活荷载和雪荷载,动荷载主要包括风荷载和地震荷载。
2.荷载计算需要按照国家和地方的相关规范进行,确保设计荷载与实际使用条件相匹配。
三、材料性能1.钢结构屋架的主要材料是钢材,需要了解其强度、抗拉、抗压、抗弯等性能参数,以及地震时的耗能能力。
2.在计算中需要准确使用材料参数,遵循相关规范对材料的强度和安全系数要求。
四、构件稳定性1.构件稳定性是指钢结构屋架在受力过程中保持稳定的能力。
当屋架结构长度较大时,容易发生屈曲失稳,需进行稳定性计算。
2.构件的稳定性计算需要考虑其截面形状、厚度、支撑条件等因素,确保在承受荷载时不发生失稳。
五、结构抗震性能1.结构抗震性能是钢结构屋架设计的重点之一,需要保证结构在地震中具有良好的抗震性能。
2.抗震设计需要根据地震分区和设计地震动参数进行计算,采用弹性静力分析或弹性动力分析方法,保证结构在地震中不发生倒塌。
总结:。
2、屋架形式和几何尺寸屋面材料为大型屋面板,故采用无檩体系平破梯形屋架。
屋面坡度 i=1/10;屋架计算跨度L 0=24000-300=23700mm ;端部高度取H=1990mm ,中部高度取H=3190mm (为L 0/7.4)。
屋架几何尺寸如图1所示:1990135022902590289031902608285931193370253528593129339615091508150Aac egIB CD FG H I 15008=12000×150815081508150815081508起拱50图1:24米跨屋架几何尺寸三、支撑布置由于房屋长度有60米,故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。
其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆,其中屋脊和两支座处为刚性系杆,其余三道为柔性系杆。
(如图2所示)上弦平面支撑布置屋架和下弦平面支撑布置垂直支撑布置4、设计屋架荷载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。
由于风荷载为0.35kN/m2 小于0.49kN/m2,故不考虑风荷载的影α=+=换算为沿水平投影面响。
沿屋面分布的永久荷载乘以21c o s111111.004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P=0.12+0.011⨯跨度)计算,跨度单位为m。
(w标准永久荷载:二毡三油防水层 1.004x0.35=0.351kN/m220mm厚水泥砂浆找平层 1.004x 0.4=0.402kN/m260mm厚泡沫混凝土保温层 1.004x 0.06x 6=0.36kN/m2 预应力混凝土大型屋面板(包括灌缝) 1.004x 1.4=1.406kN/m2屋架和支撑自重为 0.120+0.011x24=0.384kN/m2_____________________________共 2.90kN/m2标准可变荷载:屋面活荷载 0.7kN/m2积灰荷载 0.75kN/m 2雪荷载 0.5kN/m2_____________________________共 1.95kN/m 2考虑以下三种荷载组合① 全跨永久荷载+全跨可变荷载 ② 全跨永久荷载+半跨可变荷载③ 全跨桁架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 (1)全跨永久荷载+全跨可变荷载(按永久荷载效应控制的组合)全跨节点荷载设计值:F=(1.35x 2.90kN/m 2+1.4x 0.7x 0.7kN/m 2+1.4x 0.9x 0.75kN/m 2 )x 1.5mx 6m=49.91kN(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨永久荷载设计值: 对结构不利时:KN m m m KN F 235.3565.1/90.235.122,1=⨯⨯⨯=(按永久荷载效应控制的组合)KN m m m KN F 32.3165.1/90.22.122,1=⨯⨯⨯=(按可变荷载效应控制的组合) 对结构有利时:KN m m m KN F 1.2665.1/90.20.123,1=⨯⨯⨯= 半跨可变荷载设计值:()(组合按永久荷载效应控制的KN m m m KN m KN F 68.1465.1/75.09.0/7.07.04.1221,2=⨯⨯⨯+⨯⨯=()22,2F 1.40.70.90.75k N m 1.5m 6m =17.33k N =⨯+⨯⨯⨯(按可变荷载效应控制的组合)(3)全跨桁架包括支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载(按可变荷载效应控制的组合)全跨节点桁架自重设计值:对结构不利时:23,1F 1.20.384k N m 1.5m 6m =4.15k N =⨯⨯⨯ 对结构有利时:23,2F 1.00.384k N m 1.5m 6m =3.46k N =⨯⨯⨯ 半跨节点屋面板自重及活荷载设计值:()224F 1.21.4k N m 1.40.7k N m 1.5m 6m =23.94k N =⨯+⨯⨯⨯5、屋架杆件内力计算用图解法先求出全垮和半跨单位节点荷载作用下的杆件内力系数,然后乘以实际的节点荷载,屋架在上述第一种荷载组合作用下,屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆,内力均达到最大,在第二种和第三种荷载作用下,靠跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号。