钢结构课程设计参考.docx

钢结构设计

第一节钢屋架课程设计任务书一、设计题目

24m跨钢屋架设计。

二、设计任务

材料选择。

屋架形式及屋架几何尺寸的确定。

屋架及屋盖支撑的布置。

屋架的结构设计。

绘制屋架施工图。三、设计资料

西安某厂一车间长度为72m，跨度24m，柱距6m。内设两台20／5t中级工作制桥式吊车和两台5t锻锤，冬季计算温度为―20C°，设防烈度为8度，近震。屋面采用1．5×6．0m大型屋面板，卷材防水屋面（其具体构造已由建筑设计确定），屋面坡度i=1／10。屋活荷载标准值0．7kN／rn2，雪荷载标准值0．5kN／m2，积灰荷载标准值0．75kN／m2。

第二节钢屋架设计计算一、屋架类型

由于车间内部设有M台5t锻锤，又具有加热设备炉。拟采用钢屋架，钢筋混凝土柱，混凝土采用 C25

（f=12．5N／mm2）。

c

二、钢材及焊条

根据该地区的冬季计算温度和荷载性质，钢材采用

AY3F(甲类顶吹氧气转炉3号沸腾钢)，要求保证抗拉强度，伸长率。屈服强度，冷弯试验及碳、硫、磷含量合格。屋架连接方法采用焊接，焊条选用E43型，手工焊，根据结构的重要性，焊缝质量要求达到一级标准。

三、屋架形式及几何尺寸

因屋面采用预应力混凝土大型屋面板，屋面坡屋

i=1／10，故采用梯形屋架。屋架计算跨度取支柱轴线

间的距离减去300mm。L

0

300=23700mm。

=L ―2×150=24000―

屋架端部高度H0=1990mm（H0与屋架中部高度及

屋面坡度相关，我国常将

取为 ． ～ ． 等较整

0

齐的数值，以利多跨屋架时的屋面构造。当屋架与柱刚

结时，H

0

有足够的大小，亦能较好地传递支座弯矩而不

使端部弦杆产生过大内力）。

L

2屋架中部高度 H=H ＋

2

0

i＝1990 十0.1×

24000

2 =3190mm

屋架的高跨比H／L=3190／24000=l／7．5，在经济范围（1／6～1／10）内，为使屋架上弦只受节点荷载，腹杆体系采用节间为3m的人字形式，1．5×6m屋面板传来的荷载，正好作用在节点上，使之传力更好。

屋架跨中起拱50mm（≈l／500）

几何尺寸如图l所示。

图1

图2

GWJ一屋架；SC一水平支撑；LG一系杆；CC——垂直支撑

四、支撑布置

根据车间长度72m，屋架跨度L=24m荷载情况，以及吊车、锻锤设置情况，布置三道上、下弦横向水平支撑，二道纵向水平支撑，垂直支撑和系杆（如图2）屋脊节点及屋架支座处沿厂房通长设置刚性系杆，屋架下弦沿跨中通长设一道柔性系杆。凡与支撑连接的屋架

（两端和中间共6榀屋架），编号为GWJ—2，其它编号均为GWJ—1。

五、荷载和内力计算

1．荷载计算

屋面活荷载与雪载一般不会同时出现，从前面可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载进行计算。

屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经

验公式p =（0．12＋0．011×跨度）计算，跨度单位为

w

m。

永久荷载标准值：

三毡四油绿豆砂 0．35kN／m2

20厚1：3水泥砂浆找平层0．02×20=0．40kN／m2泡沫混凝土保温层80厚0．08×6=0．48kN／m2大型屋面板（含灌缝）1．40kN／m2

屋架和支撑自重0．12＋0．011×24=0．38kN／m2

管道自重 0．1kN／m2

———————————————————————

∑3．11kN／m2

可变荷载标准值

屋面活载 0．7kN／m2

积灰荷载 0．75kN／m2

———————————————————————

∑1．45kN／m2

以上荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按水平投影面积计算。

永久荷载设计值：1．2×3．11=3．73kN／m2可变荷载设计值：1．4×1．45=2．03kN／m22．荷载组合

设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：

（1）全跨永久荷载十全跨可变荷载屋架上弦节点荷载：

P=（3．73＋2．03）×1．5×6=51．84kN

支座反力：

R =51．84×（1／2×2＋7）=414．72kN

A

=R ˊ（屋架另一端支座）

A

（）全跨永久荷载十半跨可变荷载

屋架上弦节点荷载：P =3．73×1．5×6=33．57kN

半P ＝2．03×1．5×6＝半18．27kN

半

（3）全跨屋架与支撑十半跨屋面板十半跨屋面活

荷载

全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：

P =1．2×0．38×1．5×6=4．10kN

全

作用于半跨的屋面板及活载产生的节点荷载。取屋

面可能出现的活载（即不利活载）

P =（1．2 ×1．4 ＋l