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钢结构课程设计
一.设计资料
某工业厂房,长度120m,屋架间距6m,屋面采用1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板。20mm厚水混砂浆找平层,三毡四油防水层,屋面坡度1/10。屋架两端铰支于钢筋混凝土柱上,上柱截面400×400,混凝土C30,屋架跨度、保温层荷载标准值和屋面积灰荷载标准值按指定的数据进行计算。
1、屋架跨度 : 24m
2、屋架采用的钢材及焊条为:钢,焊条为型,手工焊。
二.屋架几何尺寸
三.荷载计算
永久荷载:
三毡四油(上铺绿豆砂)防水层 0.4 kN/m2
水泥砂浆找平层 0.4 kN/m2
保温层 0.6 kN/m2(按分组表确定)
一毡二油隔气层 0.05 kN/m2
水泥砂浆找平层 0.3 kN/m2
预应力混凝土大型屋面板 1.4 kN/m2
屋架及支撑自重:按经验公式计算: 0.384KN/m2
悬挂管道: 0.15 kN/m2
永久荷载总和: 3.684kN/m2
(2)可变荷载:
屋面活荷载标准值: 0.7kN/m2
雪荷载标准值: 0.35kN/m2
积灰荷载标准值: 0.9 kN/m2(按分组表确定)
可变荷载总和: 1.95kN/m2
荷载组合:
一般不考虑全跨荷载,只计算全跨满载时杆件的内力。
节点荷载设计值:
按可变荷载效应控制的组合:
其中,永久荷载,荷载分项系数Q1=1.2;
屋面活荷载,荷载分项系数Q1=1.4;
组合系数1=0.7;
积灰荷载,Q2=1.4,2=0.9.
按永久荷载效应控制的组合:
Fd=(1.35*3.684+1.4*0.5*0.7+1.4*0.9*0.6)*1.5*6=56.0kN
其中,永久荷载,荷载分项系数G=1.35;
屋面活荷载,荷载分项系数Q1=1.4;
组合系数1=0.7;
积灰荷载,Q2=1.4,2=0.9.
故节点荷载取为56.0kN,支座反力为Rd=8 Fd =448kN.
内力计算
用图解法可解出全跨荷载作用下屋架的内力。其内力设计值见图。
内力图:压力为负,拉力为正
四.截面选择
腹杆最大内力为496.72kN,选用中间节点板厚度为t=10mm,支座节点板厚度12mm。
上弦
整个上弦不改变截面,按最大内力计算:
Nmax=-854.56kN,
计算长度 屋架平面内取节间轴线长度 ,
屋架平面外根据支撑和选用2∟,A = 60.2 c㎡ , ix = 2.85cm , iy = 5.11cm。
,
满足长细比:的要求。
双角钢T型截面绕对称轴(y)轴按弯扭曲计算长细比
故按(4.15)计算
故由,按b类查表得
截面尺寸满足要求。
填板每个节间放一块(满足l1范围内不少于两块),
la=75.4cm<40i=40*2.85=114cm。
(2)下弦
下弦也不改变截面,按最大内力计算。
,不考虑螺栓孔削弱。
选用2∟140×90×10(短肢相并),A=44.6,cm,cm
==117
==335<
截面尺寸满足要求。
填板每个节间放一块,l1=150cm<80i=80*4.47=354.8cm。
(3)斜腹杆
(1)杆件B-a:N=-496.72kN,
选用2∟125×80×10(长肢相连),A=39.4,cm,cm
==112,
==64﹤
双角钢T型截面绕对称轴(y)轴按弯扭曲计算长细比
故按(4.17)计算
故由,按b类查表得
截面尺寸满足要求。
填板放两块,la=63.4cm<40i=40*3.98=159.2cm。
(2)杆件E-e: N=-56.0kN,按选择截面。
根据条件限制(与垂直支撑相连的竖杆截面则不宜小于2L63×5)选择截面为2∟
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