万红霞《钢结构》钢结构计算书.docVIP

一、设计资料 天津某车间，屋架跨度为18m，房屋总厂为60m，屋架间距6m，屋面坡度i＝1／10，屋面采用1.5m×6m的钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN／m2），80mm厚泡沫混凝土（0.3KN／m2），20mm厚水泥砂浆（0.3KN／m2），二毡三油铺绿石砂（0.3KN／m2），屋面活荷载0.7KN／m2，雪荷载0.5KN／m2，积灰荷载0.5KN／m2，屋架端高1990mm，两端较之于钢筋混凝土柱上，柱混凝土强度C20。 二、屋架形式和几何尺寸 屋架计算跨度l0＝l－300＝1800－300＝17700mm 屋架端部高度取h0＝1990mm 屋架跨中高度h＝h0＋i×l0／2＝1990＋0.1×17700／2＝2875mm 屋架高跨比l0／h＝2.875／17.7＝1／6.16 为使屋架上弦节点受荷，腹杆采用人字式，上弦节点用平间距取1.5m。 三、屋盖支撑布置 根据车间长度、跨度及荷载情况，设置三道上下弦横向水平支撑。由于房间端部为山墙，第一柱间间距小于6m，因此该厂房两端的横向水平支撑设在第二间柱。设置两道下弦纵向水平支撑。在第一柱间的上弦设置刚性系杆保证安装时上弦的稳定，下弦设置刚性系杆以传递山墙的风荷载。在设置水平支撑的柱间，在屋架跨中及两端，两屋架间共设置三道竖向支撑。屋脊节点及屋架支座处延厂房通长设置刚性系杆，屋架下弦设置一道柔性系杆。屋架支撑的布置如下图： 四、荷载计算 屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大雨雪荷载取屋面活荷载计算。屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（P10＝0.12＋0.011×跨度）计算，跨度单位为米。 荷载： 永久荷载：　　 防水层（二毡三油铺绿石砂）　　　0.3×1.2＝0.36KN／m2 找平层（20厚水泥砂浆）　　　　　0.3×1.2＝0.36KN／m2 保温层（80厚泡沫混凝土）　　　　0.5×1.2＝0.6KN／m2 预应力钢筋混凝土大型屋面板（包括灌缝）　1.4×1.2＝1.68KN／m2 屋架及支撑自重　　　　　（0.12＋0.011×18）×1.2＝0.38KN／m2 恒载总和　　　　　　　　　　∑＝3.38KN／m2 可变荷载： 屋面荷载 0.7×1.4＝0.98KN／m2 积灰荷载 0.5×1.4＝0.7KN／m2 活荷载总和 ∑＝1.68KN／m2 计算荷载时应考虑以下三种荷载组合： 1、全跨永久荷载＋全跨可变荷载 P恒＝3.38×1.5×6＝30.42KN 　P活＝1.68×1.5×6＝15.12KN 2、全跨永久荷载＋半跨可变荷载 P恒＝3.38×1.5×6＝30.42KN 　P活＝1.68×1.5×6＝15.12KN 3、 全跨屋架包括自重＋半跨屋面板自重＋半跨屋面活载 P恒＝0.38×1.5×6＝3.42KN P活＝（1.68＋0.98）×1.5×6＝23.94KN 1、2为使用阶段和在情况，3为施工阶段荷载情况，经过计算，第二种荷载组合所产生的杆件内力，对本题的杆件不起控制作用，所以不列入以下计算中。 五、内力计算 用图解法计算个杆件内力系数，见附表1。 六、杆件设计 上弦杆 整个上弦杆采用等截面，按FG杆件的最大内力设计。 N＝－4KN ＝4N 上弦杆件计算长度： 屋架平面内：为节间轴线尺寸l＝150.8cm 屋架平面外：根据支撑布置和内力变化情况 loy＝2×150.8＝301.6cm 选用两个不等肢角钢，短肢相拼，如上图。 腹杆最大内力N＝－297.37KN 节点板厚选用10mm，支座节点板厚选用12mm. 设λ＝80，属b类截面，查表φ＝0.688。 需要截面面积 A＝N／ φλf＝414420／0.688×215＝2801.6mm2 ix＝loyλ ＝150.8／80＝1.89 iy＝loy／λ＝301.6／80＝3.77 ix，iy 查角钢规范表，选用2L100×80×10，A＝34.33cm2 ix＝2.35，iy＝4.78，两角钢相拼，中间间距a＝10mm 按所选角钢进行验算： λx＝lox／ix＝150.8／2.35＝64.2 λy＝loy／iy＝301.6／4.78＝63.1 满足长细比［λ］＝150的要求 由于λxλy，查得φx＝0.784 σ＝N／φx·A＝414420／0.784×3433＝153.98N／mm2215N／mm2，满足要求 下弦杆 整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的cd 杆进行计算 N＝42KN＝42N lox＝300cm 　loy＝585cm（因跨中有通常系杆） 所需截面面积：A＝N／f＝423980／215＝19.7