钢结构计算书概要.docx
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钢结构计算书概要
河南工程学院《钢结构》课程设计
某厂房钢屋架设计
学生姓名：
WQQ
学院：
土木工程学院
专业班级：
土木工程（轨道交通方向）
学号：
201210409104
指导教师：
NYF
2015年12月14日
一、设计资料………………………………………………………………….….……………….…………1
二、屋架形式及几何尺寸……………………………………………………………………….………1
三、屋盖支撑布置……………………………………………………………………………….…………1
四、荷载和内力计算………………………………………………………………...…………….………2
（一）荷载计算……………………………………………………………………….………………2
（二）荷载组合…………………………………………………………………………..…..….……3
（三）内力计算……………………………………………………………………………..….……..3
五、杆件截面计算…………………………………………………………………………………...….…4
（一）上弦FG、GH……………………………………………………………………….……..…4
（二）下弦cd…………………………………………………………………………………..…...…5
（三）端斜杆aB……………………………………………………………………………..…….…6
（四）斜腹杆dH…………………………………………………………………………..…………7
（五）竖杆dG………………………………………………………………………………………….7
六、节点设计………………………………………………………………………...…………….…………9
（一）下弦节点“b”…………………………………………………………………………….….….9
（二）上弦节点“B”……………………………………………………………………………...……10
（三）下弦中央拼接节点“e”………………………………………………………………..……11
（四）屋脊节点“H”…………………………………………………….……..……………..……...12
（五）支座节点“a”……………………………………………………..……………..…………....13七、节点板计算………………………………………………..………………………………………..…..15八、参考文献…………………………………………………………………………………………………16
.
一、设计资料
合肥地区某机械厂车间。
采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。
车间跨度21m，长度156m，柱距6m，厂房高度15.7m。
车间内设有两台150/520kN中级工作制吊车。
设计温度高于-20℃。
采用三毡四油，上铺小石子防水屋面，水泥砂浆找平层，8cm厚泡沫混凝土保温层，1.5m×6.0m预应力混凝土大型屋面板。
屋面积灰荷载0.5kN/m2，屋面活荷载0.35kN/m2，雪荷载为0.7kN/m2，风荷载为0.4kN/m2。
屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm×400mm，混凝土标号为C20。
根据合肥地区的计算温度和荷载性质及连接方法，钢材选用Q235-B。
焊条采用E43型，手工焊。
二、屋架形式及尺寸
无檩屋盖，i＝1/10，采用平坡梯形屋架。
屋架计算跨度为L0＝L-300＝20700mm，
端部高度取H0＝1990mm，
中部高度取H＝H0+1/2iL＝1990+0.1×2100/2＝3040mm，
屋架杆件几何长度见附图1所示，屋架跨中起拱42mm（按L/500考虑）。
为使屋架上弦承受节点荷载，配合屋面板1.5m的宽度，腹杆体系大部分采用下弦间长为3.0m的人字式，仅在跨中考虑到腹杆的适宜倾角，采用再分式。
图1屋架杆件几何长度（单位：
mm）
三、屋盖支撑布置
根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置四道上、下弦横向水平支撑。
因柱网采用封闭结合，为统一支撑规格，厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。
在第一柱间的上弦平面设置刚性系杆保证安装时上弦杆的稳定，第一柱间下弦平面也设置刚性系杆以传递山墙风荷载。
在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端共设四道垂直支撑。
在屋脊节点及支座节点处沿厂房纵向设置通长的刚性系杆，下弦跨中节点处设置一道纵向通长的柔性系杆，支撑布置见附图2。
图中与横向水平支撑连接的屋架编号为GWJ-2，山墙的端屋架编号为GWJ-3，其他屋架编号均为GWJ-1。
图2屋面支撑布置图（单位：
mm）
四、荷载计算与组合
（一）荷载计算
表1荷载计算及汇总表
项次
荷载名称
计算式
标准值kN/m2
备注
1
防水层
（三毛四油上铺小石子）
0.4
沿屋面坡向分布
2
水泥砂浆找平层
（20mm厚）
0.02×20
0.4
沿屋面坡向分布
3
泡沫混凝土保温层
（80mm厚）
0.1
沿屋面坡向分布
4
预应力混凝土大型屋面板（含灌缝）
1.4
沿屋面坡向分布
5
屋架和支撑自重
（0.12+0.011×21）
0.35
沿水平分布
恒载总和
2.65
6
屋面均布活荷载
0.35
沿水平面分布，计算中取二者中的较大值
7
雪荷载
0.7
8
积灰荷载
0.5
可变荷载总和
1.2
注：
由于屋面坡度不大，对荷载的影响较小，未予考虑。
风荷载为吸力，重屋盖可不考虑。
（二）荷载组合
因恒载远大与可变荷载，组合按永久荷载效应控制的组合其中：
永久荷载荷载分项系数=1.35；活荷载分项系数；
组合值系数，雪荷载；积灰荷载，。
计算屋架杆内力时，应考虑如下三种荷载组合：
使用阶段“全跨恒荷载+全跨屋面均布活荷载”和“全跨恒荷载+半跨屋面均布活荷载”。
恒荷载和活荷载引起的节点荷载设计值及分别为：
＝（1.35×2.65）×1.5×6＝32.20kN
＝（）×1.5×6＝11.84kN
施工阶段“屋架及支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载”。
这时只有屋架及支撑自重是分布于全跨的恒荷载，而屋面板自重及施工荷载（取屋面活荷载数值）即可能出现在左半跨，也可能出现在右半跨，取决于屋面板的安装顺序。
当从屋架两端对称安装屋面板时，则不必考虑此种荷载组合。
施工阶段恒荷载和活荷载引起的节点荷载设计值和分别为：
＝（0.35×1.35）×1.5×6＝4.25kN
＝（1.4×1.35+0.7×1.4×0.7）×1.5×6＝23.18kN
（三）内力计算
采用图解法计算屋架在左半跨单位集中荷载作用下的杆力系数。
根据算得的节点荷载和杆力系数，进行杆件内力组合并求出各杆的最不利内力。
图3屋面支撑布置图（单位：
mm）
表2杆力组合表
杆件名称
杆力系数
内力值
计算杆内力
组合项目
P＝1
使用阶段
施工阶段
P恒×3
P活×1
P活×2
P恒×3
P活×1
P活×2
在左半跨
在右半跨
全跨
全跨恒载
在左半跨
在右半跨
全跨恒载
在左半跨
在右半跨
1
2
3
4
5
6
7
8
9
上弦
AB
-0.02
-0.01
-0.03
-0.96
-0.24
-0.12
-0.13
-0.46
-0.23
-1.32
4+5+6
BC
-5.33
-2.17
-7.5
-241.50
-63.11
-25.69
-31.88
-123.55
-50.30
-330.3
4+5+6
CD
-5.33
-2.17
-7.5
-241.50
-63.11
-25.69
-31.88
-123.55
-50.30
-330.3
4+5+6
DE
-7.35
-3.94
-11.29
-363.54
-87.02
-46.65
-47.98
-170.37
-91.33
-497.21
4+5+6
EF
-7.35
-3.94
-11.29
-363.54
-87.02
-46.65
-47.98
-170.37
-91.33
-497.21
4+5+6
FG
-6.86
-5.32
-12.18
-392.20
-81.22
-62.99
-51.77
-159.01
-123.32
-536.41
4+5+6
GH
-6.86
-5.32
-12.18
-392.20
-81.22
-62.99
-51.77
-159.01
-123.32
-536.41
4+5+6
下弦
ab
3.02
1.09
4.11
132.34
35.76
12.91
17.47
70.00
25.27
181.01
4+5+6
bc
6.68
3.09
9.77
314.59
79.09
36.59
41.52
154.84
71.63
430.27
4+5+6
cd
7.33
4.64
11.97
385.43
86.79
54.94
50.87
169.91
107.56
527.16
4+5+6
de
5.89
5.88
11.77
378.99
69.74
69.62
50.02
136.53
136.30
518.35
4+5+6
斜杆
aB
-5.62
-2.03
-7.65
-246.33
-66.54
-24.04
-32.51
-130.27
-47.06
-336.91
4+5+6
Bb
3.93
1.84
5.77
185.79
46.53
21.79
24.52
91.10
42.65
254.11
4+5+6
bD
-2.62
-1.77
-4.39
-141.36
-31.02
-20.96
-18.66
-60.73
-41.03
-193.34
4+5+6
Dc
1.19
1.56
2.75
88.55
14.09
18.47
11.69
27.58
36.16
121.11
4+5+6
cF
-0.05
-1.51
-1.56
-50.23
-0.59
-17.88
-6.63
-1.16
-35.00
-68.7
4+5+6
Fd
-1.06
1.35
0.29
9.34
-12.55
15.98
1.23
-24.57
31.29
-23.34
32.52
7+87+9
dH
2.11
-1.33
0.78
25.12
24.98
-15.75
3.32
48.91
-30.83
52.23
-27.51
7+87+9
竖杆
Aa
-0.53
-0.01
-0.54
-17.39
-6.28
-0.12
-2.30
-12.29
-0.23
-23.79
4+5+6
Cb
-0.99
0
-0.99
-31.88
-11.72
0.00
-4.21
-22.95
0.00
-43.6
4+5+6
Ec
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