学士某24米跨钢结构厂房课程设计汇本.docx

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学士某24米跨钢结构厂房课程设计汇本

一、设计资料

1.结构形式

某厂房跨度为24m，总长120m，柱距6m，采用梯形钢屋架、1.5×6.0m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400×400，混凝土强度等级为C20，屋面坡度为i=1：

10。

2.屋架形式及选材

屋架跨度为24m，屋架形式、几何尺寸及力系数如附图所示。

屋架采用钢材及焊条为：

钢材选用Q345钢，焊条采用E50型。

3.荷载标准值（水平投影面计）

①永久荷载：

二毡三油防水层0.4KN/m2

保温层1.0KN/m2

水泥砂浆找平层0.4KN/m2

预应力混凝土大型屋面板1.4KN/m2

屋架及支撑自重（按经验公式q=0.12+0.011L计算）0.384KN/m2

悬挂管道0.1KN/m2

②可变荷载

屋面活荷载标准值0.5KN/m2

雪荷载标准值0.7KN/m2

积灰荷载标准值0.3KN/m2

4.屋架的计算跨度：

Lo=24000－2×150=23700mm，

端部高度：

h=2005mm（轴线处），

h=2990mm（计算跨度处）。

起拱h=50mm

二、结构形式与布置图

屋架支撑布置图如下图所示

图一：

24m跨屋架（几何尺寸）

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

水泥砂浆找平层0.4KN/m2

保温层1.0KN/m2

预应力混凝土大型屋面板1.4KN/m2

屋架及支撑自重（按经验公式q=0.12+0.011L计算）0.384KN/m2

悬挂管道0.1KN/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

积灰荷载标准值0.3KN/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=4.973×1.5×6=44.757KN

F2=1.4×1.5×6=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=0.384×1.35×1.5×6=4.667KN

F4=（1.4×1.35+1.4×0.7）×1.5×6=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

F1×①+F2×③

F3×①+F4×②

F3×①+F4×③

AB

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

0.00

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

-7.38

-843.78

-751.363

-751.363

-259.28

-259.17

-843.78

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

661.372

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

870.166

斜腹杆

AB

-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

394.644

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

212.236

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

HI

-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

-0.5

0

-28.681

-28.6785

-22.378

-15.249

-2.33

-28.68

CC

-1

-1

0

-57.361

-57.357

-44.757

-30.497

-4.66

-57.36

EE

-1

-1

0

-57.361

-57.357

-44.757

-30.497

-4.66

-57.36

GG

-1

-1

0

-57.361

-57.357

-44.757

-30.497

-4.66

-57.36

II

1.94

0.97

0.97

71.28

111.28

71.28

57.32

-48.45

111.28

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2L140×90×10，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

计算长度=0.8=0.8×3396=2716.8mm，==3396mm，

按[]=150选，需要的回转半径为：

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<[λ]=150

min=x=0.250，σ==39.43×/（0.250