27米钢屋架设计2米钢屋架设计.doc

钢结构课程设计例题 －、设计资料 某一单层单跨工业长房。厂房总长度为120m，柱距12m，跨度为21m。车间内设有两台中级工作制桥式吊车。该地区冬季最低温度为－20℃。 屋面采用1.5m×12.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。上铺120mm厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。屋面活荷载标准值为0.6kN/㎡，雪荷载标准值为0.5kN/㎡，积灰荷载标准值为0.5kN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。柱头截面为400mm×400mm，所用混凝土强度等级为C20。 根据该地区的温度及荷载性质，钢材采用Q235―A―F，其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接。构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度：Lo=21000－2×150=20700mm，端部高度：h=2000mm（轴线处），h=2015mm（计算跨度处）。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸见图1所示。 图1 屋架形式及几何尺寸 屋架支撑布置见图2所示。 符号说明：GWJ-（钢屋架）；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 屋架支撑布置图 三、荷载与内力计算 1.荷载计算 荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。 永久荷载标准值 放水层（三毡四油上铺小石子） 0.35kN/㎡ 找平层（20mm厚水泥砂浆） 0.02×20=0.40kN/㎡ 保温层（120mm厚泡沫混凝土） 0.04*6=0.24kN/㎡ 预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡ 钢屋架和支撑自重 0.12+0.011×21=0.351kN/㎡ 管道设备自重 0.10 kN/㎡ 总计 2.84kN/㎡ 可变荷载标准值 雪荷载 0.6kN/㎡ 积灰荷载 0.500kN/㎡ 总计 1.10kN/㎡ 永久荷载设计值 1.2×2.84=3.41 kN/㎡（由可变荷载控制） 可变荷载设计值 1.4×1.10=1.54kN/㎡ 2.荷载组合 设计屋架时，应考虑以下三种组合： 组合一 全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦节点荷载 P=(3.41+1.54) ×1.5×12=89.1 kN 组合二 全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦节点荷载 =3.41×1.5×12=61.38 kN =1.54×1.5×12=27.72 kN 组合三 全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载 屋架上弦节点荷载 =0.351×1.2×1.5×12=4.5 kN =(1.4×1.2+0.6×1.4) ×1.5×12=45.36 kN 3.内力计算 本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。 由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。 注：表内负责表示压力；正值表示拉力 图3 屋架接点图 四、杆件截面设计 腹杆最大内力，N=-619.16KN，由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚度取14mm；其余节点板与垫板厚度取12mm。 1.上弦杆 整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，N=-1117.37KN 计算长度： 屋架平面内取节间轴线长度=150.8cm 屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支撑作