18m跨三角形钢桁架课程设计..doc

一、设计题目 18m跨三角形钢桁架 二、设计资料 1、某单层轻型工业厂房，平面尺寸 18m× 90m，柱距 6m，柱高 6m，采用三角形钢屋架， 跨度 18m，屋面坡度 i=1/3, 屋面防水材料为波形彩钢瓦 +50 厚玻纤棉 +钢丝网铝箔，冷弯薄 壁 C 型钢檩条，檩条斜距 1.555m ，支撑布置自行设计，无吊车。采用钢筋混凝土柱，混凝 土强度等级为 C20，钢屋架与柱铰接，柱截面尺寸 400× 600mm；使用温度 -5 摄氏度以上， 地震烈度 8 度，连接方法及荷载性质，按设计规范要求。屋架轴线图及杆件内力图见图。 2、荷载标准值如下： （ 1）、永久荷载（沿屋面分布） 屋面防水结构 +檩条 0.2KN/m 2 钢屋架及支撑等自重 0.35KN/m 2 2）、可变荷载 屋面活荷载（按水平投影） 0.50KN/m 2 基本风压（地面粗糙度为 B 类） 0.80KN/m2 三、要求设计内容 1、屋盖结构布置 2、屋架杆件内力计算和组合 3、选择杆件截面型号，设计节点 4、绘制施工图 四、课题设计正文 （一）屋盖结构布置： 上弦节间长度为两个檩距，有节间荷载。上弦横向水平支撑设置在房屋两端及伸缩缝处的第一开间内，并在相应开间屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间屋架下弦跨中设置一道通长的水平系杆。上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连。上弦杆在屋架平面外的计 算长度等于其节间几何长度； 下弦杆在屋架平面外的计算长度为屋架跨度的 1/2 。具体支撑布置如下图： 檩条兼用 上弦 下弦 屋架支撑布置 1-1剖面图 （二）、屋架杆件内力计算和组合 1、荷载组合：恒载 +活荷载；恒载 +半跨活荷载 2、上弦的集中荷载及节点荷载如下图： 上弦集中荷载 上弦节点荷载 上弦集中荷载及节点荷载表 荷载形式 集中荷载 节点荷载 （设计值） （设计值） 备 注 荷载分类 丿 丿 P /KN P=2 P /KN 恒载 5.84 11.68 P 丿 =1.2 × 0.55 × 1.555 × 3/ √ 10× 6=5.84KN 活荷载 6.20 12.4 P 丿 =1.4 × 0.5 × 1.555 × 3/ √ 10× 6=6.20KN 恒载 +活荷载 12.04 24.08 P 丿=5.84KN+6.20KN=12.04KN 3、上弦节点风荷载设计值如图所示。 1）按照规范可知风荷载体形系数：背风面 -0.5 ；迎风面 -0.5 2）上弦节点风荷载为： 上弦节点风荷载 W=1.4×（ -0.5 ）× 0.8 × 1.556 × 6=-5.228KN 4、内力计算 1）杆件内力及内力组合如下表： 2）上弦杆弯矩计算。 端节间跨中正弯矩为 M1=0.8M0=0.8 × P 丿 l=0.8 （ 1/4 × 12.04kNm× 3/ √ 10× 1.555m） =3.553kNm 中间节间跨中正弯矩和中间节点负弯矩为 M2=0.6M0=0.6 × 1.862kNm=1.1172kNm （三）杆件截面选择、设计节点 （ 1）上弦杆截面 整个上弦不改变截面，按最大内力计算。杆 1 内力 N=-175.6kN ， M1x=1.49kNm， M2x=1.117kNm。选用 2∟ 70× 6,A=16.32cm 2, W1x=38.74cm 3， W2x=14.96cm 3。 i x =2.15cm ，i y =3.11cm 。 长细比 λ x= l 0x 155.5 72.3 [ λ ]=150 i x 2.15 Λy = l 0 y 155.5 50 [ λ ]=150 i y 3.11 b 70 l 0 y =0.58 × 155 .5 t 6 11.7 0.58 × 7 =12.9 b 0.475 b4 0.475 7 4 λ yz = y(1 l 2 t 2 ) 50 (1 2 0.6 2 ) 56.6 0 y 155.5 由 λ x λy 查表得 （ b 类截面）， x 0.736 y 0.825 丿 2 EA 2 206 10 3 N / mm2 16.32 10 2 mm2 N Ex 1.1 2 x 1.1 72.32 577.05kN 塑性系数 x11.05 2 1.2 弯矩作用平面内的稳定性。此端节间弦杆相当于规范中两端支承的杆件，其上作用 有端弯矩和横向荷载并为异号曲率的情况，故取等效弯矩系数 mx 0.85 用跨中最大正弯矩 M x1 1.49kNm 验算，代入公式得 N mx M x1 175.6 103 N 0.85 1.49 106 Nmm x A 1 0. 8 0.736 1632mm 2 1.05 38.74 10 3 mm 3 175.6kN x1W1x N 丿 1 0.8