学士某24米跨钢结构厂房课程设计汇本Word文档格式.docx
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图二:
24m跨屋架全跨单位荷载作用下各杆的力值
图三:
24m跨屋架半跨单位荷载作用下各杆的力值
三、荷载与力计算
1.荷载计算
永久荷载标准值:
二毡三油(上铺绿豆砂)防水层0.4KN/m2
_________________________________________________________________
总计:
3.684KN/m2
可变荷载标准值:
笔下文学.ikdzs.
雪荷载0.7KN/m2大于屋面活荷载标准值0.5KN/m2,取0.7KN/m2
_______________________________________________________________
总计1.0KN/m2
永久荷载设计值:
1.35×
3.684=4.973KN/m2
可变荷载设计值:
1.4×
1.0=1.4KN/m2
2.荷载组合
设计屋架时,应考虑如下三种荷载组合:
(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载
屋架上弦节点荷载F=(4.973+1.4)×
1.5×
6=57.361KN
(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载
屋架上弦节点荷载F1=4.973×
6=44.757KN
F2=1.4×
6=12.6KN
(3)全跨屋架和支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载
屋架上弦节点荷载F3=0.384×
6=4.667KN
F4=(1.4×
1.35+1.4×
0.7)×
6=25.83KN
3.力计算
本设计采用图解法计算杆件在单位节点力作用下各杆件的力系数。
表一:
屋架杆件力组合表
杆件名称
力系数(F=1)
第一种组合F×
①
第二种组合
第三种组合
计算杆件力/KN
全跨①
左半全跨②
右半全跨③
F1×
①+F2×
②
③
F3×
①+F4×
AB
0.00
0.000
上弦
BCD
-8.72
-6.25
-4.27
-500.19
-469.031
-444.08
-202.13
-150.93
-500.188
DEF
-13.53
-9.04
-4.49
-776.09
-719.466
-662.136
-296.65
-179.03
776.094
FGH
-15.26
-9.17
-6.09
-875.33
-798.534
-759.726
-308.08
-228.42
-875.329
HI
-14.71
-7.38
-843.78
-751.363
-259.28
-259.17
下弦
AC
4.73
3.84
1.25
271.318
260.0846
227.450
121.262
54.3293
271.317
CE
11.53
8
3.53
661.372
616.8482
560.526
260.451
144.91
EG
14.65
9.34
5.31
840.339
773.3741
722.596
309.624
205.426
840.338
GI
15.17
8.44
6.73
870.166
785.3077
763.7617
288.804
244.528
斜腹杆
-8.87
-6.53
-2.34
-508.79
-479.273
-426.47
-210.07
-101.78
-508.792
BC
6.88
4.76
2.12
394.644
367.9042
334.640
155.06
86.8204
CD
-5.44
-3.14
-2.3
-312.04
-283.042
-272.45
-106.49
-84.759
-312.044
DE
3.7
1.9
1.8
212.236
189.5409
188.280
66.3449
63.736
EF
-2.46
-0.71
-1.75
-141.11
-119.048
-132.15
-29.82
-56.666
-141.108
FG
1.11
-0.45
1.56
63.6707
44.01027
69.3362
-6.4431
45.4674
69.336
-6.443
GH
0.02
1.55
-1.53
1.14722
20.42514
-18.382
40.1298
-39.427
40.13
-39.426
-1.08
-2.47
1.69
-61.95
-79.4596
-27.043
-68.84
38.6199
-79.56
38.62
竖杆
AA
-0.5
-28.681
-28.6785
-22.378
-15.249
-2.33
-28.68
CC
-1
-57.361
-57.357
-44.757
-30.497
-4.66
-57.36
EE
GG
II
1.94
0.97
71.28
111.28
57.32
-48.45
四、杆件截面设计
腹杆最大力-508.79kN,查表得,中间节点板厚度选用10mm,支座节点板厚度选用12mm。
1.上弦杆(FGH杆)
整个上弦不改变截面,按最大力-875.329KN(受压)计算。
上弦杆件计算长度:
在屋架平面,为节间轴线长度lox=1508mm;
在屋架平面外,根据支撑布置(上弦支撑点设在坚杆上端点)和力变化情况取loy=2×
1508=3016mm,因为loy=2lox,故截面宜选用两个不等肢角钢,短肢相并。
假定λ=60,按Q345钢,轴心受压构件属于b类截面,查附表4.2得=0.734
需要截面面积A==875.329×
/(0.734×
310)=3831.26mm2
需要的回转半径为:
ix==1508/60=25.13mmiy==3016/60=75.4mm
根据A、ix、iy查不等肢角钢规格表,选用2L140×
90×
10,A=4460mm2,=25.6mm,=75.4mm.按所选角钢进行验算:
λx==1508/25.6=58.91<[λ]=150
λy==3016/75.4=60<[λ]=150(满足要求)
由于λx〈λy,只需求查附表4.2用插法得=0.743
σ==875.329×
/(0.743×
4460)=280.2N/mm2<310N/mm2故满足要求。
2.下弦杆
整个下弦也不改变截面,按最大力870.16KN(受拉)计算。
按下弦支撑布置(支撑点在两端坚杆和中轴坚杆下端点)情况:
Lox=3000mm,Loy=12000mm计算下弦截面净面积:
An==870.16×
/310=2806.87mm2需要的回转半径为:
ix==3000/250=12mmiy==12000/250=48mm,选用2L100×
63×
10(短肢相并)
A=3100mm2,ix=17.5mmiy=50.2mm.λx==3000/17.5=171.4<
[λ]=250;
λy==12000/50.2=239.0<
[λ]=250.
σ==870.16×
/3100=297.8N/mm2<310N/mm2满足要求。
3.端斜杆(aB)
杆件轴力N=508.79KN(受压),计算长度==2535mm,采用不等肢角钢,长肢相并。
选2L140×
10,A=4460mm2,,ix=25.6mmiy=67.7mm。
<λx==2535/25.6=99<
[λ]=150,min=x=0.437
σ==508.79×
/(0.437×
4460)=261.12N/mm2<310N/mm2,故满足要求。
4.斜腹杆
①杆Hi
1.杆件力:
N=-79.56或38.62选择力大值进行计算。
计算长度=0.8=0.8×
3370=2696mm,==3370mm,
按[]=150选,需要的回转半径为:
ix==2696/150=18.0mmiy==3370/150=22.5mm,
选2L63×
5,A=1228mm2,,ix=19.4mmiy=29.6mm
λx==2696/19.4=139.0<
[λ]=150,λy==3370/29.6=113.9<
[λ]=150
min=x=0.253,=79.56×
/(0.253×
1228)=256.08N/mm2〈310N/mm2
(满足要求)
②杆gH
杆件力:
Ngh=40.13或-39.426选择较大力计算
3396=2716.8mm,==3396mm,
ix==2716.8/150=18.1mmiy==3396/150=22.6mm,选2L63×
5,A=1228mm2,,ix=19.4mmiy=29.6mm。
λx==2716.8/19.4=140.0<
[λ]=150,λy==3396/29.6=114.7<
min=x=0.250,σ==39.43×
/(0.250