钢结构屋盖课程设计计算书 精品.docx

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钢结构屋盖课程设计计算书

姓名：

班级：

土木工程

学号：

指导老师：

2011年6月11日

一、设计说明

1、设计某一检修厂房屋盖，跨度为27m，长度为80m，柱距为6m，三角形屋架，钢材为Q235—B，焊条采用E43型，屋面为压型钢板，屋面坡度i=1：

2.5，屋架铰接于钢筋混凝土柱顶，无吊车，外檐口采用自由排水，采用槽钢檩条，檩条间距为2827.25mm。

2、基本风压为0.4KN/m²,屋面离地面高度为12m，不上人屋面。

雪荷载0.6KN/m²

二、檩条设计

1、檩条采用轻型槽钢檩条

2、屋面材料为压型钢板，屋面坡度为1：

2.5（α=21.80°）檩条跨度为6m，于跨中设置一道拉条，水平檩距2396.4×cos21.80°=2396.4×0.93=2228．65mm，坡向斜距2396.4mm

3、荷载标准值（对水平投影面）

⑴永久荷载：

压型钢板（不保温）自重为0.1KN/m²，檩条（包括拉条和支撑）自重设为0.11KN/m²

⑵可变荷载：

屋面雪荷载ω=0.6KN/m²,基本风压ωo=0.40KN/m²

4、内力计算

⑴永久荷载于屋面活荷载组合

檩条线荷载

pK=（0.21+0.6）×2.229=1.805KN/m

p=（1.2×0.21+1.4×0.6）×2.229=2.434KN/m

pX=psin21.80=2.434×0.37=0.901KN/m

pY=pcos21.80=2.434×0.93=2.264KN/m

弯矩设计值：

MX=pYl2/8=2.264×62/8=10.188KN·m

My=pXl2/32=0.901×62/32=1.014KN·m

⑵永久荷载和风荷载的吸力组合

按《建筑结构荷载规范》GB50009—2001房屋高度为12m取μz=1.0

按《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：

2002附录A，风荷载体型系数为：

1.5㏒A-2.9=-1.211A=2.22865m×6m=13.72m2

垂直于屋面的风荷载标准值ωk=μSμzω0=-1.211×1.0×（1.05×0.4）=-0.509KN/m²

檩条线荷载

pXY=（0.509-0.21×cos21.80）×2.22865

=0.314×2.22865=0.070KN/m

pX=0.21×2.229×sin21.8o=0.174KN/m

pY=1.4×1.211×2.229-0.21×2.229×cos21.80=3.344KN/m

弯矩设计值

MX=pYl2/8=3.344×62/8=15.048KN/m

My=pXl2/8=0.174×62/8=0.783KN/m

⑶截面选择选用

选用轻型槽钢【20W=152.2cm3Wynmax=54.9cm3Wynmin=20.5cm3

IX=152.20cm4ix=8.07cmiy=2.20cm计算截面有孔洞削弱，考虑0.9的折减系数，则净截面模量为：

WNX=0.9×152.2=136.98cm3

Wynmax=0.9×54.9=49.41cm3

Wynmin=0.9×20.5=18.45cm3

⑷屋面能阻止檩条失稳和扭转，截面的塑性发展系数γx=1.05γy=1.20,按公式计算截面a、b点的强度为（见图）

бx=Mx/（γxWNX）+My/（γyWynmin）=15.048×106/（1.05×136.98×103）+0.783×106/（1.2×18.45×103）=139.99<215N/mm2

бy=Mx/（γxWNX）+My/（γyWynmax）=15.048×106/（1.05×136.98×103）+0.783×106/（1.2×49.41×103）=117.83<215N/mm2

⑸挠度计算

因为支撑压型钢板金属板，有积灰的瓦楞铁和石棉等金属面者，容许挠度为L/200

当设置拉条时，只须计算垂直于屋面方向的最大挠度

vy=（5/384）×（3.344×cos21.80×60004）/（206×103×1522×104）=16.7mm

构造要求

λx=600/8.07=74.35<200

λy=300/2.20=136.36<200

故此檩条在平面内外均满足要求

三、屋架设计

⑴屋架结构的几何尺寸如图

檩条支撑于屋架上弦节点。

屋架坡角（上弦与下弦之间的夹角）为α=21.80°檩距=2.229m

⑵支撑布置

《建筑抗震设计规范》（GB50011--2001）支撑布置见图，上弦横向水平支撑设置在房屋两端和伸缩缝处第一开内，并在相应开间屋架跨中设置垂直支撑，其余在开间，屋架下弦跨中设置一通长水平柔性系杆，上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连，故上弦杆在屋架平面外的计算长度等于其节间几何长度，下弦杆在屋架平面外的计算长度为屋架跨度的一半。

⑶荷载标准值

1永久荷载（恒荷载）（对水平投影面）

压型钢板（不保温）0.1KN/m²

檩条自重（不包括拉条支撑）0.1KN/m²

屋架及支撑自重0.15KN/m²

管道条0.05KN/m²

合计0.40KN/m²

2可变荷载（活荷载）（对水平投影面）

㈠雪荷载

基本雪压SO=0.6KN/m²，按《建筑结构荷载规范》（GB50009--2001）表6.2.1考虑积雪全跨均匀分布情况，由于α=21.80°<25°所以μr=1.0雪荷载标准值SK=μrSO=0.6KN/m²

㈡风荷载

基本风压ω0=0.4KN/m²

⑷荷载组合

1恒荷载+活（或雪）荷载

2恒荷载+半跨活（或雪）荷载

3恒荷载+风荷载

4屋架、檩条自重+半跨（屋面板+0.3KN/m²安装荷载）

⑸上弦的集中恒荷载及节点荷载

由檩条传给屋架上限的集中恒荷载和上弦节点恒荷载见图

由檩条传给屋架上限的集中活荷载和上弦节点活荷载见图

具体计算过程如下；

1全跨屋面恒荷载作用下，，

上弦集中恒荷载标准值P1、=0.40×6×2.229×3/101/2=5.08KN

上弦节点恒荷载P1=P1、=5.08KN

2全跨雪荷载作用下P2、=0.60×6×2.229×3/101/2=7.61KN

上弦节点雪荷载：

P2=P2、=7.61KN

假定基本组合由可变荷载效应控制，则上弦节点荷载设计值为1.2×5.08+1.4×7.61KN=16.75KN若基本荷载组合由永久荷载效应控制，则上弦节点荷载设计值为1.35×5.08+1.4×7.61=17.512KN

综上可知，本工程屋面荷载组合效应由可变荷载效应控制。

3风荷载标准值

风荷载体型系数：

背风面μs=-0.5

迎风面μs=-0.47≈-0.5

风压高度变化系数μz（本设计地面粗糙度为B类）屋架下弦标高12.0mH=12+5.08/2=14.54m坡度i=1/2.5α=21.80°风压高度变化系数μz=1.02≈1.0ßz=1.0

计算主要承重结构：

ωk=ßzμsμzω0

背风面：

ωk=1.0×（-0.5）×1.0×0.4=0.2KN/m²（垂直于屋面）

迎风面：

ωk=1.0×（-0.5）×1.0×0.4=0.2KN/m²（垂直于屋面）

由檩条传给屋架上弦的集中风荷载标准值P3、=ω1、=-0.2×2.229×6=-2.652KN上弦节点风荷载标准值P3=ω1=P3、=-2.625KN

⑹内力计算

内力组合见表

杆件名称

杆件编号

全跨荷载

半跨荷载

风荷载

内力组合

最不利内力

内力系数

恒载标准

值1P1K=

5.08（计支撑自重）

恒载标准

值2

P1K=

3.17（不计支撑自重）

活载标准值P2K=7.61

内力系数

半跨活（或雪）荷载内力标准值SK=

7.61

内力系数

风荷载内力标准值

P3K=

-2.675

1.2

恒2+

1.4活

1.2恒2+1.4半跨活

1.0恒2+

1.4风

上弦

1-2

-17.39

-88.34

-55.13

-132.34

-12.55

-95.51

16.50

-44.14

-251.43

-199.87

-116.93

-251.43

2-3

-16.13

-81.94

-51.13

-122.75

-11.35

-86.37

15.55

-41.60

-233.21

-182.27

-109.37

-233.21

3-4

-16.76

-85.14

-53.13

-127.54

-12.10

-92.08

16.50

-44.14

-242.31

-192.67

-114.93

-242.31

4-5

-16.44

-83.52

-52.11

-125.11

-11.65

-88.66

16.50

-44.14

-237.69

-186.66

-113.91

-237.69

5-6

-15.18

-77.11

-48.12

-115.52

-10.40

-79.14

15.55

-41.60

-219.47

-168.54

-106.36

-219.47

6-7

-15.8

-80.26

-50.09

-120.24

-11.05

-84.09

16.30

-43.60

-228.44

-177.83

-111.13

-228.44

下弦

1-8

16.50

83.82

52.31

125.57

12.00

91.32

-17.30

46.28

238.57

190.62

117.10

238.57

8-9

13.50

68.58

42.80

102.74

9.05

68.87

-14.30

38.25

195.20

147.78

96.35

195.20

9-10

9.00

45.72

28.53

68.49

4.55

34.63

-9.43

25.23

130.12

82.72

63.85

130.12

腹杆

2-8

-1.34

-6.81

-4.24

-10.20

-1.34

-10.20

1.35

-3.61

-19.37

-19.37

-9.29

-19.37

3-8

-1.34

-6.81

-4.24

-10.20

-1.34

-10.20

1.35

-3.61

-19.37

-19.37

-9.29

-19.37

4-8

3.00

15.24

9.51

22.83

3.00

22.83

-3.11

8.32

43.37

43.37

21.16

43.37

4-9

-2.85

-14.48

-9.03

-21.69

-2.85

-21.69

3.05

-8.16

-41.20

-41.20

-20.45

-41.20

4-11

3.00

15.24

9.51

22.83

3.00

22.83

-3.11

8.32

43.37

43.37

21.16

43.37

5-11

-1.34

-6.81

-4.24

-10.20

-1.34

-10.20

1.35

-3.61

-19.37

-19.37

-9.29

-19.37

6-11

-