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1、钢结构课程设计南昌大学建筑工程学院姓名杜巍班级土木 093学号6002109077指导老师：汤海林目录一、设计资料 3二、屋架形式、尺寸的确定 3三、支撑布置4四、荷载计算 5五、内力计算 6六、杆件设计 81. 上弦杆82. 下弦杆103. 端斜杆aB114. 腹杆125. 竖腹杆136. 屋 架杆件 截面选 择 表15七、 节点设计161. 支座节点“a” 162. 下弦跨中节点“d” 193. 屋脊节点“F” 204. 下弦节点“b” 235. 上弦节点“B” 25单层工业厂房屋盖结构梯形钢屋架设计一、设计资料某批车间总长60米，跨度A为18米，柱距为6米，屋面材料为预应力大型 屋面板（
2、1.5X6米，屋面板需保证与上弦3个点焊牢，故上弦平面外计算长度 为3米），屋架形式为梯形钢屋架，并支承于钢筋混凝土柱上，混凝土标号为C25. 钢材为Q235BF,焊条E43型。二、屋架形式、尺寸的确定根据业主需要及屋面排水要求，选用梯形钢屋架,屋架坡度为1/10。屋面材料为预应力大型屋面板，采用无檩屋盖体系。屋架水平布置图如下：XXGXGXXGXXG船X黑X舫XGXGXXGXXGXGXGX屋架计算跨度：l 二 l - 2 x 150 二 18000 - 2 x 150 二 17700mm。0屋架端部高度取：H = 1214mm。0跨中高：H = H +- i = 1214 +17700/2x
3、 0.1 = 2099 沁 2100mm 。02H 21007屋架冋跨比：一=-Ol 17700590屋架跨中起拱f = / /500 = 36mm,取40 mm。为了使屋架节点受荷，配合屋面板1.5m宽，腹杆体系大部分采用下弦节间水平尺寸为3.0m的人字形式，上弦节间水平尺寸为1.5m,屋架几何尺寸如图所示。全跨三、支撑布置根据车间长度、屋架跨度、荷载情况、屋架上弦设置横向水平支撑剂垂直支撑和系杆，使屋盖成为空间刚度很大的稳定体系，如图。其中：上弦屋脊节点处及屋架支座出的系杆为刚性系杆，安装螺栓采用C级，螺杆直径：d=20mm, 螺孔直径：d0=21.5mm。1LIL 1L o XGXGXG
4、XXGXXGXGXGX骷IGAXGXGXXGXXG曲XKG四、荷载计算荷载（一）屋面恒载（标准值）:屋面板自重2.6 kN/m2坡向分布屋架及支撑自重 0.25 kN/m2水平投影分布（二）屋面可变荷载（标准值）坡屋面的屋面可变荷载（雪荷载）0.45 KN/m2，水平投影分布。 风荷载为吸力，不考虑。各屋架满跨与半跨内力系数见内力系如下图。屋面与水平的夹角a=5.71, cosa=0.995屋面板自重2.6/cos5.71=2.61 kN/m2水平投影分布荷载计算表荷载名称标准值（kN/m2）设计值（kN/m2 ）预应力屋面板2.612.61X 1.35 = 3.5235屋架和支撑自重0.25
5、0.25X 1.35 = 0.3375永久何载总和2.863.861屋面可变荷载0.450.45X1.4 = 0.63口变何载总和0.450.63荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合 1、全跨永久荷载 + 全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载：F 二（3.861 + 0.63）x 1.5 x 6 二 40.419KN2、全跨屋架和支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载: 全跨节点屋架和支撑自重：F 二 0.3375 x 1.5 x 6 二 3.0375kN1 半跨节点屋面板自重：F 二 3.5235 x 1.5 x 6 二 31.97kN2五、屋架设计要求1、内力计算本设计采用数值法
6、计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数（单位节 点力分别作用于全跨、半跨），内力计算结果如下表所示。屋架杆件内力组合表杆件名称内力系数（F=1）内力组合值计算杆内力（kN）全跨半跨第一种组合FX第二种组合F X+ F X34上弦AB0.000.000.000.000.00JK0.000.000.000.000.00BC-9.51-6.69-384.48-242.64-384.48IJ-9.51-2.83-384.48-119.30-384.48CD-9.51-6.69-384.48-242.64-384.48HI-9.51-2.83-384.48-119.30-384.48DE-12.95
7、-8.11-523.32-298.76-523.32GH-12.95-4.83-523.32-193.87-523.32EF-12.95-8.11-523.28-298.76-523.28FG-12.95-4.83-523.28-193.87-523.28下弦ab5.554.06224.45146.65224.45fg5.551.49224.4564.64224.45be11.797.89476.47287.92476.47ef11.793.90476.47160.61476.47ed12.476.24504.04237.24504.04de12.476.24504.04237.24504.0
8、4腹杆Aa-0.50-0.50-20.21-17.51-20.21Kg-0.500.00-20.21-1.52-20.21aB-7.82-5.71-315.92-206.41-315.92gj-7.82-2.10-315.92-90.96-315.92Bb5.283.50213.58128.02213.58Jf5.281.78213.5873.03213.58Cb-1.00-1.00-40.34-34.97-40.34If-1.000.00-40.34-3.03-40.34bD-3.45-1.83-139.53-69.06-139.53fH-3.45-1.62-139.53-62.29-139
9、.53De1.630.2865.7613.9365.76He1.631.3565.7647.9865.76Ee-1.49-1.50-60.27-52.33-60.27Ge-1.490.00-60.27-4.53-60.27Eh0.000.000.000.000.00Gi0.000.000.000.000.00Fh0.502.2420.3373.2773.27Fi0.50-1.7420.33-54.1620.33-54.16he0.502.2420.3373.2773.27ie0.50-1.7420.33-54.1620.33-54.16Fd0.000.000.000.000.002、杆件设计(
10、1)上弦杆整个上弦采用等截面，按 EF、FG 杆件的最大设计内力设计N = 523.28kN上弦杆计算长度：在屋架平面内：为节间轴线长度l二l二3015mm，在屋架平面外：屋面板 ox 0需保证与上弦3个点焊牢，故上弦平面外计算长度l = 3000mmoy腹杆最大内力N = -315.915kN，查表得，中间节点板厚度选用8mm，支座节点板厚度选用 10mm。杆件受到的最大弯矩值：M 二 0.6M 二 0.6(P + P )d/4 二 0.6 x 40.42 x 3.015 x 0.995/4 二 18.19KN - m 选用x 0 1 22L160X14,截面地W = 468cm3,W =
11、181.8cm3,i = 4.92cm,i = 6.92cm(5 = 8mm)1x2 xx y(1)平面内稳定性验算相应的塑性发展系数Y = 1.05, y = 1.2，九x = 3015/49.2 = 61.28，查表得x1x 2申=0.801xN =竺ExJ九 2x= 4258.1KN兀 2 x 2.06 x 105 x 86601.1 x 61.282 x 103上弦杆在弯矩作用平面内，节间正弯矩和支座负弯矩都是最大弯矩，所以分 别利用最大正弯矩和最大负弯矩进行稳定性的验算。用正弯矩：NP M+mxxp A Y W (1 - 0.8N/N)xx1 1 xEx523.28 x 1030.8
12、5 x 18.19 x 106+0.801 x 86601.05 x 468 x 103 x (1 - 0.8 x 523.28/4258.1)=75.44 + 34.96 二 110.4 f 二 215N/mm2对于这种T形截面压弯杆，还应验算截面的另一侧，即P Mmx xy W (1 -1.25 N / N)x22 xEx523.28 x 1030.85 x 18.19 x 10686601.2x 181.8x 103 x (1 -1.25 x523.28/4258.1)=60.42 一 83.38 | = 22.96N/mm2 f = 215N/mm2用负弯矩：NP M+mxxp A y W (1 - 0.8N / N)xx 2 2 xEx523.28x1030.85x18.19x106+0.801 x 86601.2x 181.8x 103 x (1 - 0.8 x 523.28/4258.1)=75.44+78.75=154.19 0.581 /b = 10.9，则双角钢截面的换算长细比为0y入=3.9bl+l 2t2/(18.6b4)/1=3.9X16l+300
