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1、钢结构课程设计任务书 1题目：18m 跨厂房普通钢屋架设计 2目的 通过钢结构课程设计，进一步了解钢结构的结构型式、结构布置、受力特点 和构造要求等 ； 综合应用钢结构的材料、连接和基本构件的基本理论、基本知识， 进行钢屋架的设计计算。 3设计资料 某厂房跨度为 18m，总长度 90m，柱距 6m；厂房内设有两台 300/50kN 中级 工作制桥式吊车， 地区计算温度高于-200C， 无侵蚀性介质， 地震设防烈度为 6 度 ； 屋架采用梯形钢屋架，屋架下弦标高为 18m,两端铰支在钢筋混凝土柱上，混凝 土柱上柱截面尺寸为 400400mm，混凝土强度等级为 C30，屋面坡度 i=1/10； 采
2、用 1.56.0m 预应力混凝土屋板,屋架采用的钢材为 Q235B,焊条为 E43 型；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。 荷载：屋架及支撑自重：按经验公式 gk=0.12+0.011L，L 为屋架 跨度，以 m 为单位，gk为屋架及支撑自重，以 kN/ m2为单位； 屋面活荷载：屋面活荷载标准值为 0.5kN/m2，雪荷载标 准值为sk=0.35kN/m2， 屋面活荷载与雪荷载不同时考虑， 取两者的较大值；积灰荷载 0.9kN/m2根据不同学号按附 表取。 屋面各构造层的荷载标准值： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4KN/m2 水泥
3、砂浆找平层 0.6KN/m2 保温层 0.45KN/m2(按附表取) 一毡二油隔气层 0.05KN/m2 水泥砂浆找平层 0.3KN/m2 预应力混凝土屋面板 1.55KN/m2 2 屋架杆件的内力系数 1 9 9 0 1350 2 2 9 0 2 5 9 0 2 8 9 0 2613 2864 3124 2530 2864 3124 1507.5 1507.5 1507.5 1507.51507.51507.5 150 A a ceg B C DF G A a + 3.470 0.000-6.221 -8.993 -9.102 -9.102 -6 .5 02 -3.3 82 -0 .6 90
4、 -0 .4 62 +4.7 39 +1 .8 84 -0 .4 62 -1 .0 -1 .0 + 0 .8 1 2 -0 .5 + 7.962+ 9.279 + 9.279 ce g B C D E F G0.5 1.0 1.0 1.01.0 1.0 1.0 a . 18 米跨屋架几何尺寸 b . 18 米跨屋架全跨单位荷载 作用下各杆件的内力值 A aceg eca + 2.537 0.000 -4.371 -5.636 -4.551-3.357-1.8500.00 -4.7 54 -1.8 62 + 0.6 15 + 1.1 70 + 1.3 44 + 1.5 81 + 3.1 58 +
5、 0.5 40 -1.6 32 -1 .30 5 -1 .52 0 -1.7 48 - 1 .0 - 1 .0 + 0 .4 0 6 0 .0 0 0 .0 0 - 0 .5 + 5.325+ 5.312 + 3.967+ 2.637 + 0.933 B C D E F G F E D C B A 0.5 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 c . 18 米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 3 屋架上、下弦布置有水平支撑和竖向支撑（如图 1-1 所示） 。 屋面采用1.56m预应力钢筋混凝土大型屋面板， 120mm厚珍珠岩 （ 3 /350mkgr ）的保温层，三毡四油铺绿豆
6、沙防水层，20mm 厚水泥砂浆找平层，屋面雪荷载 为，钢材采用 3 号钢。 2 /30 . 0 mkN 2 荷载计算 4 2.1 永久荷载 预应力钢筋混凝土大型屋面板： 2 /68 . 1 4 . 12 . 1mkN 三毡四油防水层及及找平层（20mm）： 2 /912 . 0 76 . 0 2 . 1mkN 120mm 厚泡沫混凝土保温层： 2 /504 . 0 42 . 0 2 . 1mkN 屋架自重和支撑自重按经验公式（跨度 l=18m） 2 /32181 . 12 . 11 . 12 . 1mkglPw 2 /384 . 0 32 . 0 2 . 1mkN 2.2 可变荷载 屋面雪荷载
7、： 2 /77 . 0 55 . 0 4 . 1mkN 2.3 荷载组合 永久荷载可变荷载为主要荷载组合，屋架上弦节点荷载为： kNF25.3865 . 177 . 0 )384. 0504. 0912 . 0 68. 1 ( 3 内力计算 桁架杆件的内力，在单位力作用下用图解法（图 2-1）求得表 3-1。 表 3-1 杆 件轴线单位荷载内力F 荷载内力（荷载内力（kN） B-135700 C-1508-6.223-238.030 D-1507-6.223-238.030 E-1508-8.996-344.097 F-1507-8.996-344.097 上 弦 杆 G-1508-9.105
8、-348.266 -O2850+3.479+133.072 -O3000+7.961+304.508 下 弦 杆 -O3000+9.270+354.578 -2530-6.502-248.702 -2613+4.586+175.415 -2864+3.381-129.323 -3124+1.884+72.063 -3124-0.690-26.393 斜 杆 -3124-0.463-17.710 A-1990-0.500-19.125 5 -2290-1.000-38.250 -2590-1.000-38.250 竖 杆 -2890+0.812+31.059 4 截面选择 4.1 上弦杆截面选择
9、 上弦杆采用相同截面，以最大轴力 G-杆来选择：kNN266.348 max 在屋架平面内的计算长度，屋架平面外的计算长度。cmlox 8 . 150cmloy 5 . 301 选用两个不等肢角钢，长肢水平。6801002L 截面几何特性（长肢水平双角钢组成 T 形截面，节点板根据腹杆最大内力选用板 厚 8mm）： 2 274.21cmA cmicmi yx 61 . 4 ,40 . 2 150 8 . 62 40 . 2 8 . 150 x ox x i l 7922 . 0 x 150 4 . 65 61 . 4 8 . 150 y oy y i l 778 . 0 y 截面验算： 22
10、min /215/ 4 . 210 4 . 2127778 . 0 348266 mmNfmmN A N 大型屋面板与上弦焊牢，起纵横向水平支撑作用，上弦杆其他节间的长细比和稳 定验算均未超过上述值。 4.2 下弦杆截面选择 下弦杆也采用相同截面，以最大轴力-O 杆来选择：kNN578.354 max 在屋架平面内的计算长度：，屋架平面外的计算长度：。cmlox300cmloy300 所需截面面积为： 2 4 . 1649 215 354578 mm f N An 选择两个不等肢角钢，长肢水平。656902 截面几何特点： 22 494.16114.17cmcmA cmix58 . 1 cmi
11、y42. 4350 9 . 189 58 . 1 300 x 350 9 . 67 42 . 4 300 y 6 另两个节点的下弦杆内力较小， 但， 故须验算其屋架平面外的长细比 ：cmloy600 350 7 . 135 42 . 4 600 y 4.3 支座竖杆截面选择 杆轴力：kNN125.19 计算长度：，采用两个等肢角钢，组成 T 型截面cmll oyox 1995632 截面几何特性： 2 286.12cmA cmix94 . 1 cmiy89 . 2 ，150102 94 . 1 199 x 542 . 0 x 150 9 . 68 89 . 2 199 y 758 . 0 y
12、截面验算： 22 min /215/720.28 6 .1228542 . 0 19125 mmNfmmN A N 4.4 支座斜杆截面选择 杆轴力： 计算长度：kNN702.248cmll oyox 253 采用两个不等肢角钢，长肢相拼。7631002 截面几何特性： 2 222.22cmA cmix20 . 3 cmiy58 . 2 150 1 . 79 2 . 3 253 x 693 . 0 x 150 1 . 98 58 . 2 253 y 567 . 0 y 截面验算： 2 min /215 4 . 197 2 . 2222567 . 0 248702 mmN A N 4.5 斜杆截
13、面选择 杆轴力： 计算长度：kNN415.175cmllox209 3 . 2618 . 08 . 0 cmloy 3 . 261 所需截面: 2 88.815 215 175415 cm f N An 选用两个等肢角钢，组成 T 形截面5502 截面特性： 22 1071 . 8 606 . 9 cmcmAncmix53 . 1 cmiy38 . 2 350 6 . 136 53 . 1 209 x 350 8 . 109 38 . 2 3 . 261 y 4.6 竖杆截面选择 7 杆轴力：kNN250.38 计算长度：cmllox 2 . 1832298 . 08 . 0 . cmloy2
14、29 采用两个等肢角钢，组成 T 形截面。5502 截面几何特性： 2 606 . 9 cmA cmix53 . 1 cmiy38 . 2 150 7 . 119 53 . 1 2 . 183 x 438 . 0 x 150 2 . 96 38 . 2 229 cm y 580 . 0 y 截面验算： 2 min /21591.90 6 . 960438 . 0 38250 mmN A N 4.7 斜杆截面选择 杆轴力： kNN323.129 计算长度： cmllox 1 . 229 4 . 2868 . 08 . 0cmloy 4 . 286 采用两个等肢角钢，组成 T 形型截面5752 截
15、面几何特性： 22 352 . 3 606 . 9 cmcmAcmix53 . 1 cmiy38 . 2 150 3 . 98 33 . 2 1 . 229 x 566 . 0 x 150 2 . 85 36 . 3 4 . 286 y 652 . 0 y 截面验算： 22 min /215/ 1 . 154 4 .1482566 . 0 129323 mmNfmmN A N 4.8 斜杆截面选择 杆轴力： kNN063.72 计算长度： cmllox 1 . 229 4 . 2868 . 08 . 0cmloy 4 . 286 所需截面： 2 2 . 335 215 72063 mm f N An 采用两个等肢角钢，组成 T 形型截面5502 截面几何特性： 22 352 . 3 606 . 9 cmcmAcmix53 . 1 cmiy38 . 2 350 7 . 149 53 . 1 1 . 229 x 350 3 . 120 38 . 2 4 . 286 y 4.9 竖杆截面选择 杆轴力：kNN250.38 计算长度： cmllox 2 . 2072598 . 08 .
