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1、2014房屋钢结构课程设计 钢屋架课程设计班级：土木1103班 姓名：罗普俊 学号：11231049指导老师：刘智敏轻屋面钢屋架设计一、 设计资料1、 工程地点：河北邯郸，设计使用年限：50年。2、 工程规模：单层单跨封闭式工业厂房，长度120m，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，屋架跨度24m，柱距6m,屋面离地20m,吊车起重量为15t，工作制为A5，无较大的振动设备。3、 屋面作法：选用轻型屋面板，屋面坡度为1/10，无天窗。4、 自然条件：基本风压为，基本雪压为，积灰荷载标准值为地震设防烈度为7度。地面粗糙度类别为B类，场地类别类，重要性级别为二级，（）。5、 材料选用：（1）、屋架钢材采用规
2、定的Q235，（2）、焊条采用规定的E43型焊条，（3）、普通螺栓采用等级为4.6级的C级螺栓，锚栓采用Q235级钢制成。（4）、角钢型号按热轧型钢选用，（5）、混凝土强度等级为C25.6、结构及各组成构件形式：（1）、钢屋架：梯形钢屋架，（2）、屋面板：选用轻型屋面板，材料可选择夹芯板，选用长尺压型钢板、夹芯板时按图集压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造01J925-1选用。（3）、檩条及屋面支撑：计算或从相关标准图集中选用。7、主要建筑构造做法及建筑设计要求按轻屋面计算。二、屋架形式的选定和结构平面的布置1、采用缓坡梯形屋架，坡度为1/10,屋架计算跨度屋架端部高度取跨中高度高跨比，属于常用
3、范围之内。屋架起拱度取50mm.屋架腹杆采用人字式，使得上弦节点受荷，上弦杆节点水平间距取1500mm.单位：mm2、屋架支撑布置 根据厂房跨度24m，长度120及荷载情况，设置3道上、下弦横向水平支撑；屋脊处与檐口位置上、下弦处分别设一道系杆；在屋盖两端开间内的屋脊处与两端支座处设置竖向支撑；有吊车，需设下弦纵向水平支撑。二、 屋架荷载和内力计算1、 荷载计算根据经验公式，屋架和支撑的自重估算值为屋架下弦无其他荷载，可假定屋架和支撑重量全都作用在上弦节点。根据建筑结构荷载规范可知，屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，屋面活荷载为（不上人），雪荷载为取其中的较大者计入，取屋面活荷载。由于是轻屋面，需
4、要考虑风荷载作用。轻型屋面板采用夹芯板，按图集压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造01J925-1选用。预估屋面板受力，恒载为，屋面活荷载为，积灰荷载为，屋面板承受的设计荷载值为。板型选,板厚75mm,有效宽度为960mm,取檩条间距为1500mm，支撑条件为连续，即所承受的设计荷载最大值为屋面板受力表永久荷载标准值设计值屋面板和檩条自重屋架和支撑自重总和0.70.84可变荷载标准值设计值屋面活荷载积灰荷载总和1.01.4檩条的设计檩条采用实腹式檩条，截面采用冷弯薄壁C型钢.钢材选用Q235，檩条跨度为6m,在跨中设一道拉条，提供下翼缘平面外变形的约束条件，防止檩条因整体失稳而发生弯扭，拉条采用
5、8mm圆钢。 在跨中设一道拉条的计算简图冷弯薄壁C型钢截面参数：，檩条承受的竖向荷载：屋面板和檩条自重： 可变荷载： 拉条处负弯矩拉条与支座间正弯矩强度验算：刚度验算：由于设置了拉条，可不用验算整体稳定。荷载组合 （本次设计地区地址设防烈度为7度，轻型单层工业厂房，无需进行抗震设计。）（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）、屋架、支撑自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载，（4）、轻屋面考虑风吸力的作用风荷载标准值-Z处的风振系数 -风压高度变化系数 -风荷载体型系数 -基本风压考虑1.0恒载+1.4活载和荷载组合，风吸力为，即为风压力，且远远小于竖向荷载组合
6、，可以忽略。内力计算 利用midas建模计算先计算桁架各杆件的内力系数和支座反力（F=1作用于全跨、左半跨、右半跨）。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合。全跨节点荷载左半跨节点荷载右半跨节点荷载 杆件内力组合（单位为KN），杆件名称内力系数（F=1）第一种组合第二种组合第三种组合杆件内力全跨左半跨右半跨+上弦杆AB0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000BCCD-8.741-6.221-2.473-176.22-144.98-97.32-97.50-61.41-176.22DEEF-13.559-9.060-4.498-272.35-216.
7、66-159.18-145.01-101.49-273.35FGGH-15.284-9.186-6.097-308.13-231.29-192.37-153.66-124.19-308.13HK-14.791-7.395-7.395-298.19-205.00-205.00-134.45-134.45-298.19下弦杆ac4.7423.4921.25195.6079.8551.6153.8032.4295.60ce11.5508.0173.533232.85188.23131.83126.3883.60232.885eg14.6719.3565.315295.77228.91177.8815
8、2.63114.08285.77gk15.1988.4536.745306.39221.40199.88146.30130.00306.39斜杆aB-8.874-6.533-2.340-178.90-149.40-96.57-100.66-60.66-178.90Bc6.8814.7652.116138.72112.0678.6875.1849.91138.72cD-5.438-3.405-2.033-109.63-84.01-66.73-55.98-42.89-109.63De3.7011.9031.79774.6151.9650.6234.1433.1374.61eF-2.453-0.70
9、8-1.745-49.45-27.47-40.53-17.35-27.24-49.45Fg1.117-0.4471.56422.522.8128.150.5619.7528.15gH0.0231.553-1.5290.4619.74-19.0914.91-14.4919.74 -19.09Hk-1.084-2.4691.385-22.34-39.309.26-28.248.339.26 -39.30竖杆Aa-0.500-0.5000.000-10.08-10.083.78-6.93-2.16-10.08CcEeGg-1.000-1.0000.000-20.16-20.16-7.56-13.86
10、4.32-20.16Kk1.9430.9720.97239.1726.9426.9417.6717.6739.17支座反力R862161.28四、杆件设计杆件编号1、上弦杆截面设计上弦杆按最大内力计算，归并为一种截面，上弦杆受压。由内力计算表知最大内力在FG、GH节间，上弦计算长度：平面内，平面外由腹杆最大内力为可知节点板厚度取6mm,支座节点板厚度取8mm。截面类型为b类假设，则，所需的截面面积为：，选择不等肢角钢，短肢相并，的截面系数为，.（1）强度验算：满足要求（2）刚度验算： 满足要求（3）整体稳定验算：由查表得 满足要求2、下弦杆截面设计下弦杆按最大内力计算，归并为一种截面，下弦杆受
11、拉。由内力计算表知最大内力在gk节间，下弦计算长度：平面内，平面外所需的截面面积为：选择不等肢角钢，短肢相并，的截面系数为，.(1) 强度验算：满足要求（2）刚度验算： 满足要求3、斜杆截面设计1）支座斜杆aB截面设计支座斜杆受压 计算长度：平面内，平面外假设，则，所需的截面面积为：， 选择不等肢角钢，长肢相并，的截面系数为，.（1）强度验算：满足要求（2）刚度验算： 满足要求（3）整体稳定验算：由查表得 满足要求2）斜腹杆截面设计cD，支座斜杆受压 计算长度：平面内，平面外假设，则，所需的截面面积为：，选择等肢角钢，的截面系数为，.（1）强度验算：满足要求（2）刚度验算： 满足要求（3）整体
12、稳定验算：由查表得 满足要求4、竖杆截面设计1）支座竖杆Aa, 受压计算长度：平面内、平面外 ，内力较小，假设，则，所需的截面面积为：， 选择等肢角钢相并，的截面系数为，.（1）强度验算：满足要求（2）刚度验算： 满足要求（3）整体稳定验算：由查表得 满足要求2）中间竖杆cC,受压 计算长度：平面内，平面外假设，则，所需的截面面积为：，.选择等肢角钢相并，的截面系数为，.（1）强度验算：满足要求（2）刚度验算： 满足要求（3）整体稳定验算：由查表得 满足要求3)竖杆Kk选择等肢角钢组合成十字截面，的截面系数为，.5、填板的截面设计为使两个拼接角钢整体作用，两角钢相并肢之间焊上填板。填板的厚度应等于节点板厚度6mm,宽度取60mm，长度比角钢肢宽20-30mm,以方便角钢焊接。填板间距在受压杆件中不大于40i，受拉杆件中不大于80i（i为一个角钢的最小回转半径）。十字形截面则由角钢肢尖两侧各缩进1015mm。杆件截面选择表 压杆： 拉杆：杆件内力设计值/KN几何长度/mm计算长度/mm截面形式及规格截面面积A/回转半径/mm长细比稳定系数应力设计值
