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1、钢结构课程设计姓 名 张 彬学 号 14219117140班级 14 土木工程专升本学 院 瓯江学院指导教师 周亚刚时 间 2015 年 6 月 20 日2班级： 14 土木工程专升本 学号： 14219117140 姓名： 张 彬 一、设计资料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、1.56.0m 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 400400，混凝土强度等级为 C30，屋面坡度为 。地区计算温度高于 -200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度10:i为 7 度，屋架下弦标高为 18m；厂房内桥式吊车为 2 台 150/30t（中级工
2、作制） ，锻锤为 2 台 5t。2、 屋架形式及选材屋架形式、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： 钢，焊条为 型。35Q43E3、荷载标准值（水平投影面计） 永久荷载：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.5 KN/m 2水泥砂浆找平层 0.5 KN/m 2保温层 0.45 KN/m2(按附表取)一毡二油隔气层 0.05 KN/m 2水泥砂浆找平层 0.4 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 L 为屋架跨度计算： 0.384 0.12qKN/m2悬挂管道： 0.15 KN/m 2 可变荷载：屋面活荷载标准值： /7.0mkN雪荷载
3、标准值： 0.35KN/m 2积灰荷载标准值： 1.1 KN/m 23190 1350 290 2590 2890 31902608 2859 319 3702535 2859 3129 39615091508150Aa c e g IBC D F G HI150 8=12001508150815081508 15081508起拱50图 1.1 24 米跨屋架几何尺寸Aa+4.730.00-8.72 -13.53 -15.26 -14.71-14.71-8.87 -5.4 -2.46 +0.02 -1.08+6.8 +3.70 +1.1 -1.08-1.0 -1.0 -1.0-0.5+1.53
4、 +14.65 +15.17 +15.17c e g IB C D E F G H I0.5 1.0 1.0 1.0 1.01.0 1.0 1.0 1.0图 1.2 24 米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值4、支撑布置4二、荷载计算（水平投影面计）永久荷载：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.5 KN/m 2水泥砂浆找平层 0.5 KN/m 2保温层 0.45 KN/m2(按附表取)一毡二油隔气层 0.05 KN/m 2水泥砂浆找平层 0.4 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 L 为屋架跨度计算： 0.384 0.12q5KN/m2悬挂管道
5、： 0.15 KN/m 2小计 3.834KN/ m 2 可变荷载：屋面活荷载标准值： /7.0kN雪荷载标准值： 0.35KN/m 2积灰荷载标准值： 1.1 KN/m 21、积灰荷载应与雪荷载或屋面活荷载两者中的较大者同时考虑，所以这里的可变荷载只考虑积灰荷载和屋面活荷载。可变荷载效应控制的组合设计值：1.23.834+1.41.1+1.40.70.7=6.8268KN/m 2永久荷载效应控制的组合设计值：1.353.834+1.4（1.10.9+0.70.7）=7.2479KN/m2所以荷载组合设计值取 7.2479 KN/m22、荷载组合设计屋架时仅考虑以下一种荷载组合：（1）全跨永久
6、荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载：P=7.24791.56=65.2311kN四、内力计算屋架在上述 1 种荷载组合作用下的计算简图 1.2全跨满载情况下的内力计算结果见表 1内力计算表 表 1全跨杆件名称系数全跨永久荷载+全跨可变荷载P=65.2311 kN内力组合 N=P*系数6A-B 0 0B-D -8.72 -568.8152D-F -13.53 -882.5768F-H -15.26 -995.4266上弦杆H-I -14.71 -959.5495a-c +4.73 308.5431c-e +11.53 752.1146e-g +14.56 949.7648下弦杆g-i +15.1
7、7 989.5558a-B -8.87 -578.5999B-c +6.88 448.7900c-D -5.44 -354.8572D-e +3.70 241.3551e-F -2.46 -160.4685F-g +1.11 72.4065g-H +0.02 1.3046斜腹杆H-i -1.08 -70.4496a-A -0.5 -32.6156c-C -1.0 -65.2311e-E -1.0 -65.2311g-G -1.0 -65.2311竖杆I-i 1.94 126.5483五、杆件截面设计1、上弦杆截面计算腹杆最大内力，N=-578.5999KN 由屋架节点板厚度参考表可知：支座节点
8、板厚度取14mm；其余节点板与垫板厚度取 12mm。计算长度：屋架平面内取节间轴线长度 =150.8cmxl0屋架平面外根据支撑和内力变化取 =2150.8=301.6cmyl7因为 ，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并,截面类型为 b 类。如图 1xyl02示。yxx12图 1 上弦截面设 ，查轴心受压构件的稳定系数表70 75.0需要截面积 239.614250.749mfNA需要回转半径 ， clix.81 cmliy31.4706根据需要的 A 、 ix 、 iy ，查教科书 P341 附表 2-5b 角钢型钢表，选用 216010014， A =69.418c , ix = 2.
9、80cm , iy =7.86cm, 9.5380.210xil 4.5908.631yil对于短肢相并的不等肢角钢， ，所以6.10/38.4/1 tb5.)1607.523(607.3).521(7.3 42410 tltbyyz满足长细比：小于 的要求。由于 ，只需求出 ，查课本 P356 附表 4-1b 轴心受压构件的稳定系yzxxmin数表， 83.0x 223 /15/61.7.69412mNfNANx 所选截面合适。2、下弦杆截面计算整个杆件采用同一截面，按最大内力计算， N =989.5558KN（拉力）y8计算长度 屋架平面内取节间轴线长度 cmlx30屋架平面外根据支撑布置
10、取 lxy620计算需要净截面面积 2359.40158.9fNAn 选用 216010010（短肢相并） ，见图 2 所示，A =50.630c , ix =2.85cm , iy =7.78cm按所选角钢进行截面验算，取 。 n12xxyy图 2 下弦截面，350.1085.23xil 3508.164.50yil22/4.9.69 mNfNAN所选截面满足要求。3、斜杆截面计算 斜杆 a-BN =-589.5999KN（压力） cmllyx5.230因为 ，故采用等肢角钢。 yxl0计算需要净截面面积 23.7421509.8fNAn 选用 212510，见图 3 所示，截面类型为 b
11、类， A = 48.746 c , ix = 3.85cm , iy = 5.59cm9x xyy12图 3 斜杆 a-B 截面, 1508.65.320xil 1504.59.20yil对于等肢角钢， ，所以761/38.2/ tb.)6.(109.3)6.18(9. 42420ltyyz满足长细比：小于 的要求。5由于 ，只需求出 ，查轴心受压构件的稳定系数表， yzxxmin 75.0x223 /15/16.5.4875.09 mNfNANx 所选截面合适。 斜杆 B-cN = 448.7900KN（拉力）因为中间腹杆 ，所以 ，llx8.0 cmllx 64.208.8.00 cmly
12、8.2600计算需要净截面面积 3.721579.4fNAn选用 21006，见图 4 所示， A = 23.864 c , ix = 3.1 cm , iy = 4.51 cm10x xyy12图 4 斜杆 B-c 截面验算：，2503.671.4208xil 2508.571.4260yil22/.8.9 mNfNAN所选截面满足要求。斜杆 c-D 3N =-354.8572（压力）因为中间腹杆 ，所以 ，llx8.0 cmllx 72.89.258.00 cmly9.2850计算需要净截面面积 3.167.354fNAn选用 21008，见图 5 所示，截面类型为 b 类， A =31.
13、278mm2 , ix =3.08cm , iy = 4.56cmx xyy12图 5 斜杆 c-D 截面, 103.7408.20 xil 1507.62.4980yil对于等肢角钢， ，所以1/2598./tb114.68)28591047.(.6)475.01( 22 tlbyyz满足长细比：小于 的要求。1由于 ，只需求出 ，查轴心受压构件的稳定系数表， =0.724 yzxxmin x223 /15/70.1568.274.035 mNfNANx 所选截面合适。斜杆 D-eN =241.3551KN（拉力）因为中间腹杆 ，所以 ，llx8.0 cmllx 72.89.258.00 cmly9.2850计算需要净截面面积 3.1.241fNAn选用 2806，见图 6 所示， A =18.794 c , ix =2.47 cm , iy =3.73 cmx xyy12图 6 斜杆 D-e 截面验算：，2506.947.280
