整理24m梯形钢屋架.docx
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整理24m梯形钢屋架
中南大学钢结构基本原理课程设计任务书
学院：
土木工程学院
专业班级：
土木工程1203
姓名：
****
学号：
********
指导老师：
****
第一篇设计资料
1.某单层单跨工业厂房，跨度24m，长度102m。
2.厂房柱距6m，钢筋混凝土柱，混凝土强度C20，上柱截面尺寸400×400mm，钢屋架支承在柱顶。
3.吊车一台50T，一台20T，中级工作制桥式吊车（软钩），吊车平台标高12 .000m。
4.荷载标准值：
（1）永久荷载
屋面材料自重：
0.7kN/m2
屋架（包括支撑）自重0.12+0.011L=0.384kN/m2
（2）可变荷载
屋面活载标准值0.5kN/m2
雪荷载标准值0.5kN/m2
积灰荷载标准值0.45kN/m2
5.屋架结构形式、计算跨度及几何尺寸见图1（屋面坡度1:
10）。
图1梯形屋架示意图（单位：
mm）
6.钢材选用Q235钢，角钢、钢板各种规格齐全，有各种类型的焊条和C级螺栓可供选用。
7.钢屋架的制造、运输和安装条件：
在金属结构厂制造，运往工地安装，最大运输长度16m，运输高度3.85m，工地有足够的起重安装设备。
第二篇设计计算
一、屋架支撑系统的设置
屋架支撑的种类有横向支撑、纵向支撑、垂直支撑和系杆。
在本设计中，屋架支撑系统设计如下：
1.1厂房柱距6m,屋架间距取为6米。
1.2在房屋两端第一个柱间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。
房屋长度较大，为102m，其两端横向支撑间距超过了60m，为增加屋盖的刚性，在长度方向正中间的柱间加设一道横向支撑。
1.3房屋是厂房，且厂房内有吊车，高度较高，对房屋整体刚度的要求较高，设置纵向支撑，对梯形屋架，纵向支撑设置在屋架的下弦平面。
1.4在屋架中和两端各布置一道垂直支撑。
垂直支撑的形式根据高度与柱距的比值确定。
在此屋架结构中，h/l=3085/6000=0.51，故取如下图垂直支撑形式：
垂直支撑图样
1.5在屋架上弦平面，屋架跨中和两端各布置一道通长的刚性系杆，其他结点设通长的柔性系杆；下弦平面，仅在跨中和两端布置通长的柔性系杆。
屋架支撑系统设置如图2所示。
梯形屋架支撑布置图
1—垂直支撑；2—系杆；3—上弦横向支撑；4—下弦横向支撑；5—下弦纵向支撑
二、杆件内力的计算
先定出屋架所有杆件的尺寸，画出屋架示意图如图3：
屋架几何尺寸图
2.1荷载计算
恒载设计值=恒载标准值1.2
活载设计值=活载标准值1.4
（1）永久荷载设计值
屋面材料自重：
0.7×1.2=0.84kN/m2
屋架（包括支撑）自重
合计
（2）可变荷载设计值
由于积雪时人不大可能大量拥上屋面等原因，对屋面均布可变荷载和雪荷载，只取其较大者。
屋面活载：
雪荷载：
积灰荷载：
合计
2.2荷载组合
设计屋架时应考虑三种组合：
使用阶段
a.全跨永久荷载+全跨可变荷载
结点荷载设计值：
a种荷载组合屋架受力图
b.全跨永久荷载+半跨可变荷载
节点荷载设计值：
b种荷载组合屋架受力图
施工阶段
c.全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板+半跨活载
节点荷载设计值：
c种荷载组合屋架受力图
2.3内力计算
实际采用pf程序计算杆件在单位节点作用下各杆件的内力系数，见下表（全跨和左半跨相关数据见附录）。
由表内三种组合可见：
组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合二和组合三，可能引起跨中几根斜腹杆发生内力变号。
如果施工过程中，在屋架两侧对称均与铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。
杆件及节点编号：
节点编号示意图
屋架节点编号，如下图所示：
节点编号图示
根据电算所得各荷载组合下杆件内力系数，即可求得其对应控制内力，结果见下表：
屋架杆件内力组合表
杆件名称
内力系数（P=1）
第一种组合
第二种组合
第三种组合
计算内力
全跨
左半跨
右半跨
P=23.6772kN
P1=11.7072kN
P3=4.1472kN
P2=11.97kN
P2=19.53kN
P×①
P1×①＋P2×②
P1×①＋P2×③
P1×①＋P2×②
P1×③＋P2×③
①
②
③
KN
KN
KN
KN
KN
KN
上弦杆
AB
0
0
0
0
0
0
0
0
0
BC
-8.72
-6.25
-2.47
-206.465
-176.899
-131.653
-158.226
-84.403
-206.465
CD
-8.72
-6..25
-2.47
-206.465
-176.899
-131.653
-158.226
-84.403
-206.465
DE
-13.53
-9.04
-4.49
-320.353
-264.347
-187.964
-232.663
-143.801
-320.353
EF
-13.53
-9.04
-4.49
-320.353
-264.347
-187.964
-232.663
-143.801
-320.353
FG
-15.26
-9.17
-6.09
-361.314
-288.417
-251.549
-242.376
-182.224
-361.314
GH
-15.26
-9.17
-6.09
-361.314
-288.417
-251.549
-242.376
-182.224
-361.314
HI
-14.76
-7.38
-7.38
-349.475
-261.137
-261.137
-205.344
-205.344
-349.475
下弦杆
ac
4.73
3.48
1.25
111.993
97.031
70.338
87.581
44.029
111.993
ce
11.53
8.00
3.53
272.998
230.774
177.238
204.057
116.758
272.998
eg
14.65
9.34
5.31
344.740
283.310
234.018
243.167
164.461
344.740
gi
15.17
8.44
6.73
359.183
278.625
258.156
227.746
194.350
359.183
斜腹杆
aB
-8.87
-6.53
-2.34
-210.017
-182.007
-131.853
-164.317
-82.486
-210.017
Bc
6.88
4.76
2.12
162.889
137.523
105.922
121.496
69.936
162.889
cD
-5.44
-3.14
-2.30
-128.804
-101.273
-91.218
7.作出评价结论-83.885
（2）评价方法的适当性；-67.480
环境敏感区，是指依法设立的各级各类自然、文化保护地，以及对建设项目的某类污染因子或者生态影响因子特别敏感的区域。
-128.804
De
3.70
（4）预防或者减轻不良环境影响的对策和措施的合理性和有效性；1.90
3.评估环境影响的价值（最重要的一步）：
采用环境经济学的环境经济损益分析方法，对量化后的环境功能损害后果进行货币化估价，即对建设项目的环境费用或环境效益进行估价。
1.80
87.606
3.规划环境影响报告书的审查效力66.060
64.863
52.452
（2）安全验收评价。
50.497
[答疑编号502334050102]87.606
（1）生产力变动法eF
（二）安全评价的基本原则-2.46
0.71
-1.75
-58.246
-20.301
-49.747
3.664
-44.380
-58.246
Fg
1.11
-0.45
1.56
26.282
7.608
31.668
-4.185
35.070
35.070
gH
0.02
1.55
-1.53
0.474
18.788
-18.075
30.354
-29.798
30.354
Hi
-1.08
-2.47
1.39
-25.571
-42.210
-3.995
-52.718
22.668
-52.718
竖腹杆
Aa
-0.5
-0.5
0
-11.839
-11.839
-5.854
-11.839
-2.074
-11.839
Cc
-1.0
-1.0
0
-23.6772
-23.6772
-11.7072
-23.677
-4.1472
-23.6772
Ee
-1.0
-1.0
0
-23.6772
-23.6772
-11.7072
-23.677
-4.1472
-23.6772
Gg
-1.0
-1.0
0
-23.6772
-23.6772
-11.97
-23.6772
-4.1472
-23.6772
Ii
1.94
0.97
0.97
45.934
34.323
34.323
26.990
26.990
45.934
屋架杆件内力组合表
三、杆件截面设计
3.1、节点板厚选择
支座斜杆最大内力设计值N=-210.017KN，查《钢结构原理与设计》课本表9.1：
选取中间节点板厚t=8mm，支座结点板厚t=10mm。
3.2、上弦杆（压弯构件）
整个上弦杆采用同一截面，免去不同截面杆件间的拼接。
截面按受力最大的部位F-G-H节间选用，最大内力为：
计算长度：
屋架平面内取节间轴线长度=150.75㎝.屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面能起到一定的支撑作用，取上弦横向水平支撑的节间长度=301.5㎝。
由于2=，故选用两个不等肢角钢，且短肢并联。
设=80，查轴心受力稳定系数表，=0.688
则需要截面特性为：
查附表2.1得：
选用2∠100×80×8（短肢相并）。
截面特性为：
则：
由cm查附表1.20得，
故
3.3下弦杆（轴心受拉构件）
整个下弦杆采用等截面。
截面按受力最大的部位g-i节间
选用，最大内力为：
计算长度：
，=23700/2=11850mm（因下弦有纵向支撑和系杆）
截面选择：
根据所需截面特性，查附表2.1选用2∠80×50×8不等边角
钢，且短肢相连。
截面特性为:
截面验算：
故下弦杆满足要求。
3.4腹杆（轴心受力构件）
（1）端斜杆aB
计算内力：
N=-210.017KN
计算长度：
由于=，故选用两个不等肢角钢，且长肢并联，使
截面选择：
选取2∠100×63×8
截面特性：
截面验算：
查附表1.20得：
故端斜杆aB符合要求。
（2）斜腹杆Bc
计算内力：
N=162.889KN
计算长度：
截面选择：
需要截面积
选取2∠56×4，截面特性：
截面验算：
（3）斜腹杆cD
计算内力：
N=-128.804KN
计算长度：
截面选择：
设
升级会员 