21m跨厂房梯形钢屋架设计.doc
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钢结构课程设计
计算书
题目：
21m跨厂房梯形钢屋架设计
姓名：
蒙立强
学号：
359409798
班级：
土木3班
目录
一、设计资料.......................................................
（2）
二、结构形式与支撑布置.............................................
（2）
1.屋架形式及几何尺寸...........................................
（2）
2.屋架支撑布置.................................................（3）
三、荷载计算.......................................................（4）
1.荷载设计值...................................................（4）
2.荷载组合.....................................................（4）
四、内力计算.......................................................（6）
五、杆件设计.......................................................（7）
1.上弦杆.......................................................（7）
2.下弦杆.......................................................（8）
3.斜腹杆“Ba”.................................................（9）
4.竖杆“Gg”...................................................（10）
5.各杆件的截面选择计算..........................................（10）
六、节点设计........................................................（12）
1.下弦节点“c”.................................................（12）
2.上弦节点“B”.................................................（13）
3.屋脊节点“H”.................................................（15）
4.支座节点“a”.................................................（16）
七、屋架施工图......................................................（19）
附节点详图1-6......................................................（20）
一、设计资料
某厂房总长度为90m，跨度为L=21m，屋盖体系为无檩体系，纵向柱距为6m。
1.结构形式:
钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。
柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=L/10，L为
屋架跨度。
地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，不考虑地震设防，屋架下弦
标高为18m，厂房内桥式吊车为2台150/30t（中级工作制），锻锤为2台5t。
2.屋架形式及荷载:
屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图所示。
屋架采用的钢材、焊条为：
用Q345钢，焊条为E50型。
3.屋盖结构及荷载:
无檩体系：
采用1.5m×6.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）。
荷载：
①屋架及支撑自重：
按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架跨度，以m为单
位，q为屋架及支撑自重，以kN/m2为单位；
②屋面活荷载：
施工活荷载标准值为0.7kN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为
S0=0.35kN/m2，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值，
积灰荷载0.8kN/m2。
③屋面各构造层的荷载标准值：
三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.4kN/m2
水泥砂浆找平层0.4kN/m2
保温层0.65kN/m2
一毡二油隔气层0.05kN/m2
水泥砂浆找平层0.3kN/m2
预应力混凝土屋面板1.45kN/m2
二、结构形式与支撑布置
1.屋架形式及几何尺寸如下图1所示：
图1屋架形式及几何尺寸
2.屋架支撑布置如下图2所示：
符号说明：
SC—上弦支撑XC—下弦支撑CC—垂直支撑GG—刚性系杆LG—柔性系杆
图2屋架支撑布置
三、荷载计算
由于屋架的受荷水平投影面积为：
，故按《建筑结构荷
载规范》取屋面活荷载（按上人屋面）标准值为0.7kN/m2，雪荷载为0.35kN/m2，
取屋面活荷载与雪荷载中较大值0.7kN/m2。
屋架沿水平投影面积分布的自重（包括
支撑）按经验公式q=0.12+0.011L计算，L为屋架跨度，以m为单位。
1.荷载设计值
永久荷载设计值：
预应力混凝土屋面板
屋架及支撑自重
三毡四油（上铺绿豆砂）防水层
水泥砂浆找平层
保温层
一毡二油隔汽层
水泥砂浆找平层
合计4.862
可变荷载设计值：
屋面活荷载
积灰荷载
合计2.1
2.荷载组合
设计屋架时，应考虑以下3种荷载组合：
使用阶段荷载情况：
（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载
全跨节点永久荷载及可变荷载：
（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载
全跨节点永久荷载：
半跨节点可变荷载：
施工阶段荷载情况：
（3）全跨屋架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载
全跨节点屋架自重：
半跨节点屋面板自重及活荷载：
屋架在上述3种荷载组合作用下的计算简图如下图3所示：
图3荷载组合作用下的计算简图
四、内力计算
由以下图4得F=1时屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨）
21米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值
21米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值
图4屋架各杆件的内力系数
由屋架各杆件的内力系数求出各种组合荷载情况下的内力，计算结果见下表1：
杆件名称
内力系数（F=1）
第1种组合
第2种组合
第3种组合
计算杆
件内力
（kN）
全跨
左半跨
右半跨
上弦
AB
0.000
0.000
0.000
0
0
0
0
0
0
BC，CD
-7.472
-5.310
-2.162
-468.196
-427.334
-367.837
-172.261
-89.035
-468.196
DE，EF
-11.262
-7.339
-3.923
-705.677
-631.532
-566.97
-242.072
-151.760
-705.677
FG，GH
-12.18
-6.861
-5.319
-763.199
-662.67
-633.526
-233.351
-192.584
-763.199
下弦
ac
4.100
3.010
1.090
256.906
236.305
200.017
97.069
46.308
256.906
ce
9.744
6.663
3.081
610.559
552.328
484.628
217.724
123.023
610.559
eg
11.962
7.326
4.636
749.539
661.919
611.078
244.715
173.596
749.539
gh
11.768
5.884
5.884
737.383
626.175
626.175
205.763
205.763
737.383
斜腹杆
Ba
-7.684
-5.641
-2.043
-481.479
-442.867
-374.865
-181.917
-86.793
-481.479
Bc
5.808
3.960
1.848
363.930
329.002
289.085
129.471
73.634
363.930
Dc
-4.409
-2.633
-1.776
-276.268
-242.702
-226.504
-88.420
-65.763
-276.268
De
2.792
1.222
1.570
174.947
145.274
151.851
44.218
53.418
174.947
Fe
-1.572
-0.047
-1.525
-98.502
-69.679
-97.613
-7.949
-47.024
-98.502
Fg
0.328
-1.039
1.367
20.552
-5.284
40.190
-26.070
37.540
40.190
-26.070
Hg
0.713
1.913
-1.200
44.677
67.357
8.521
53.618
-28.684
67.357
-28.684
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