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1、- 1 -中南大学土木工程专业钢结构课程设计专 业：土木工程姓 名: 江 文 龙学 号：1201070113指导老师：郭 文 华日期：2010.7.7- 2 -钢结构基本原理课程设计计算书一、设计基本资料1、结构形式某厂房跨度为 18m，总长 102m，柱距 6 m，采用梯形钢屋架、1.56.0 m预应力混凝土大型屋面板。屋面坡度 i=1/10。屋面活荷载标准值 0.7 kN/m2，雪荷载标准值 0.35 kN/m2，积灰荷载标准值 1.1 kN/m2。屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面 400400，混凝土强度等级为 C20。2、屋架形式及选材屋架跨度为 18m，屋架形式及几何尺寸如图 1
2、所示。屋架采用的钢材为钢，焊条选择 型，手工焊。35Q43E图 1：屋架形式及几何尺寸3、荷载标准值永久荷载：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 KN/m 2水泥砂浆找平层 0.4 KN/m 2保温层 0.7 KN/m 2一毡二油隔气层 0.05 KN/m 2水泥砂浆找平层 0.3 KN/m 2预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m 2屋架及支撑自重：按经验公式 计算：0.318 KN/m 2Lq01.- 3 -悬挂管道 0.15 KN/m 2可变荷载：屋面活荷载标准值： 0.7 KN/m 2雪荷载标准值： 0.35 KN/m 2积灰荷载标准值： 1.1 KN/m 2二、屋架支撑布置屋架的
3、支撑布置如图 2 所示。图 2：屋架支撑布置图- 4 -三、荷载计算及杆件内力计算1、荷载计算屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。永久荷载标准值：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.40KN/m 2水泥砂浆找平层 0.40KN/m 2保温层 0.70KN/m 2(按附表取)一毡二油隔气层 0.05KN/m 2水泥砂浆找平层 0.30KN/m 2预应力混凝土大型屋面板 1.40KN/m 2屋架及支撑自重：按经验公式 计算：0.318KN/m 2Lq01.2.总计：3.568kN/m 2可变荷载标准值：屋面活荷载标准值 0.70KN/m 2积灰荷载标准值 1.1KN/m 2(按
4、附表取)总计：1.80kN/永久荷载设计值： 1.23.568=4.2816kN/m 2可变荷载设计值： 1.81.40=2.52kN/m 22、荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种组合：组合一 全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载 P=(4.2816+2.52) 1.56=61.2144kN组合二 全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载 =P=61.2144kN1P=4.28161.56=38.5344kN2组合三 全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载屋架上弦节点荷载 =61.5（0.3816+1.68+2.52）=41.2344kN1P- 5 -=0.3181.2
5、1.56=3.4344kN2P3、内力计算- 1 -杆件内力计算组合一 p 61.214 组合二 p1 61.211 p2 38.534 组合三 p1 41.234 p2 3.434 左半跨 右半跨 全跨 组合一 组合二 组合三杆件名称 字母编号 杆号(1) (2) (3) p*(3) p1*(1)+p2*(2) p1*(2)+p2*(1) p1*(1)+p2*(2 p1*(2)+p2*(1) 选定内力设计值AB 26 0.000 0.000 0.000 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 BC CD 27 -4.391 -1.858 -6.250 -382.59 -3
6、40.38 -282.94 -187.44 -91.69 -382.59 DE EF 29 -5.648 -3.364 -9.012 -511.66 -475.35 -423.56 -244.45 -158.11 -511.66 上弦杆FG 31 -4.552 -4.552 -9.104 -533.28 -454.04 -454.04 -203.33 -203.33 -533.28 ac 1 2.552 0.938 3.490 213.64 192.36 155.76 108.45 47.44 213.64 ce 2 5.341 2.645 7.986 488.86 428.85 367.72
7、 229.32 127.41 488.86 下弦杆eg 3 5.317 3.971 9.288 568.56 478.48 447.96 232.88 182.00 568.56 Ba 8 -4.763 -1.751 -6.514 -369.93 -369.93 -290.72 -202.41 -88.56 -369.93 Bc 9 3.153 1.580 4.733 269.62 253.88 218.21 135.44 75.98 269.62 Dc 11 -1.852 -1.516 -3.369 -206.23 -171.78 -164.16 -81.57 -68.87 -206.23
8、De 12 0.529 1.338 1.866 114.23 83.94 102.29 26.41 56.99 114.23 Fe 14 0.627 -1.298 -0.671 -41.07 -11.64 -55.29 21.40 -51.37 -55.29 斜腹杆Fg 15 -1.641 1.161 -0.481 -29.44 -55.71 7.83 -63.68 42.24 -63.68 Aa 7 -0.500 0.000 -0.500 -30.61 -30.61 -19.27 -20.62 -1.72 -30.61 Cc 10 -1.000 0.000 -1.000 -61.21 -61
9、.21 -38.53 -41.23 -3.43 -61.21 Ee 13 -1.000 0.000 -1.000 -61.21 -61.21 -38.53 -41.23 -3.43 -61.21 竖腹杆Gg 16 0.421 0.421 0.843 46.20 41.99 41.99 18.81 18.81 46.20 - 1 -注：表内负值表示压力；正值表示拉力。图 3：屋架接点及几何尺寸四、杆件截面设计1、节点板厚支座腹杆最大内力，N=-398.75kN，查表并考虑构造等要求，选用节点板厚t=10mm，支座节点板厚 t=12mm。2、上弦杆整榀屋架上弦杆采用同一截面，按最大内力计算：N=-
10、533.28kN。计算长度：屋架平面内取节点中心间轴线长度： 015.7xlcm屋架平面外根据屋架支撑布置，考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用，取上弦横向水平支撑的节间长度取为两块屋面板宽度，即： 02l150.73.y cm截面选择：因为 ，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，见图0xyl4。- 2 -图 4：上弦截面设 ，查轴心受力稳定系数表， 。800.68需要的截面特性： 2/532/(215)36.0ANf cm15.7.80oxli cm3.oyli根据需要的 ，查型钢表，初选 2L12580 10，A=39.424cm 2， xyAi、 、=2.26cm， =6.11m。xi
11、i截面验算：，150.76.1502oxli，3.49.1oyli由于 ，取 ，查附表 4-4 得 ，xy6.7x0.71，225328015.4/5/.719.NNmfNmA所选截面满足要求。3、下弦杆整榀屋架下弦杆采用同一截面，按最大内力计算：N=568.56。计算长度：屋架平面内取节点中心间轴线长度： ，03xlcm- 3 -屋架平面外根据支撑布置取 ，026ylcm截面选择：计算需要净截面面积 258.421NAcf查型钢表，选用 2L10080 8（短肢相并） ，见图 5。图 5：下弦截面A=27.888cm2， =2.37cm， =4.73cm。xiyi截面验算： ，30126.3
12、0.7oxli，6.854.73oyli，2250./1/2.NNmfNmA因此所选截面满足要求。4、端斜杆 Ba计算内力：N=-369.93kN=-369930N，计算长度： ，0253.0xylcm截面选择：设 ，查轴心受力稳定系数表， 。10.5需要的截面特性： 22/693/(0.521)331.0ANf mc253.01oxxyli cm查型钢表，初选 2L14090 8，短肢相并，见图 6。- 4 -图 6：端斜杆 BaA=36.078cm2， =2.59cm， =6.73cm。xiyi截面验算： ，53.097.150oxli，2.673oyli由于 ，取 ，查附表 4-4 得
13、，xy97.x0.571，22601./.573.8NNmfNmA所选截面满足要求。5、斜杆 Bc计算内力：N= 269.62kN=269620N。计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度 ，0.8261.309xllcm屋架平面外根据支撑布置取 ，0261.3ylcm截面选择：需要截面积 229541.NAcf选用等肢角钢 2 L636，见图 7。- 5 -图 7：斜杆 BcA=14.576cm2， =1.93cm， =2.98cm。xiyi截面验算：，0918.350.oxli，267.9oyli，220185/15/4.NNmfNmA因此所选截面满足要求。6、中竖杆 Gg计算内力：N46.20kN=46200N 。计算长度： 0.92860.1l cm截面选择：需要截面面积 224.9.145NAcmf 规范规定在普通刚屋架中，容许采用的最小规格等边角钢为 L454，因此，按照构造要求，中竖杆 Gg 选用 2L454，并采用十字形截面，见图 8。- 6 -图 8：中竖杆 GgA=6.972cm2， 1.74cm。0xi截面验算：，06.149.5207oxli22.3/15/.NNmfNmA所选截面满足要求。其余各杆件截面选择结果见表 2。- 7 -表 2：屋架杆件截面选择表计算长度（cm）回转半径
