钢结构课程设计梯形钢屋架计算书(DOC)

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1、某工厂车间，采用梯形钢屋架无檩屋盖方案，厂房跨度取27m，长度为102m，柱距6m。采用1.5m×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，保温层、找平层及防水层自重标准值为1.3kN/m2。屋面活荷载标准值为0.5kN/m2，雪荷载标准值0.5kN/m2，积灰荷载标准值为0.6kN/m2，轴线处屋架端高为1.90m，屋面坡度为i=1/12，屋架铰接支承在钢筋混凝土柱上，上柱截面400mm×400mm，混凝土标号为C25。钢材采用Q235B级，焊条采用E43型。

2、屋架计算跨度：

Lo=27m－2×0.15m=26.7m

3、跨中及端部高度：

端部高度：h′=1900mm（端部轴线处），h=1915mm（端部计算处）。屋架中间高度h=3025mm。二、结构形式与布置

屋架形式及几何尺寸如图一所示:

2、荷载组合

设计桁架时，应考虑以下三种组合：

①全跨永久荷载+全跨可变荷载(按永久荷载为主控制的组合)：全跨节点荷载设计值：F=(1.35×3.12+1.4×0.7×0.5+1.4×0.9×0.6)×1.5×6=49.122kN

图三桁架计算简图

本设计采用程序计算结构在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表一。内力系数（F=1）杆件名称第一种组左半跨右半跨合F×①全跨①②③其次种组合F1×①+F2×②F1×①+F2×③第三种组合计算杆件

F3×①F3×①内力（KN)+F4×②+F4×③AB00000上BC，CD-10.82-8.15-2.67-531.50-551.36弦DE，EF-17.85-12.87-4.98-876.83-899.63

1

0000-456.42-227.16-109.78-551.36-762.94-362.43-193.42-899.63FG，GH-21.55-14.66-6.89HJ-22.72-14.23-8.49IJ，JK-23.2-14.72-8.48ab5.994.591.4bc14.7710.893.88下cd19.9914.035.96弦de22.3414.647.721.8612.049.82efaB-11.23-8.6-2.638.996.622.37BbbD-7.71-5.37-2.345.853.742.11DccF-4.59-2.52-2.073.11.211.89Fd斜dH-1.92-0.07-1.85腹0.67-1.021.69He杆eggKgIAaCbEc竖Gd杆JgIeKf1.181.910.67-1058.58-1070.90-936.29-418.75-252.32-1070.90-1116.05-1107.80-1008.36-415.23-292.28-1116.05-1139.63-1134.49-1026.38-428.05-294.39-1139.63294.24306.59251.32127.4359.10306.59725.53748.57627.12305.05154.89748.57981.951000.85861.04397.67224.811000.851097.391100.50980.27422.16273.511100.501073.811037.26998.80364.14316.581073.81-551.64-574.70-471.27-238.79-110.91-574.7441.61455.48381.85185.4994.46455.48-378.73-385.31-332.81-152.50-87.59-385.31287.36286.56258.32108.5473.63287.36-225.47-217.66-209.86-76.29-66.65-225.47152.28138.48150.2640.9855.55152.28-94.31-74.00-104.83-10.83-48.96-104.8354.6832.917.7354.68-18.5939.46-18.59100.523.22-2.0457.96100.529.3974.71-37.96-37.96140.843.95-2.0493.82140.8437.0693.89-34.41-34.410.67032.9137.0125.4017.613.2637.01-27.62-55.23-55.23-55.23-82.850-0.5-0.50-24.56-27.62-18.95-13.14-2.43-1-10-49.12-55.23-37.91-26.28-4.86-1-10-49.12-55.23-37.91-26.28-4.86-1-10-49.12-55.23-37.91-26.28-4.86-1.5-1.50-73.68-82.85-56.86-39.42-7.2900000000四、杆件截面设计1、上弦杆：

整个上弦杆采用相等截面，按最大设计内力IJ、JK计算，根据表得：N=-1139.63KN，屋架平面内计算长度为节间轴线长度，即：lox=1355mm,本屋架为无檩体系，认为大型屋面板只起刚性系杆作用，不起支撑作用，根据支撑布置和内力变化状况，取屋架平面外计算长度loy为支撑点间的距离，即：

loy=3lox=4065mm。根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，如图四所示：

图四上弦杆

2

腹杆最大内力N=-574.7KN，查表可知，中间节点板厚度取12mm，支座节点板厚度取14mm。设?=60，根据《规范》由双边角钢组成的T行和十字形截面均属于b类，查Q235钢轴心受力稳定系数表，?=0.807，

N1139.63?103则需要截面积：A???6568.3mm2

?f0.807?215lox135.5cmloy406.5?2.26cm，iy??需要回转半径ix???6.78cm

?60?60根据A、ix、iy查角钢规格表，初选用2∟180×110×12，肢背间距a=12mm，该截面特性如下：

A=67.42cm2，ix=3.10cm，iy=8.75cm。b1/t?180/12?15按所选角钢进行验算：

l135.5?x?ox??43.71＜[?]=150

ix3.10∵b1/t?180/12?15＞0.56loy/b1?0.56?4065/180?12.65

loyt2b118040652?122∴?yz?3.7(1?)?3.7??(1?)44t1252.7?18052.7b1=57.89＜????150

截面在x和y平面皆属b类，由于?yz??x，只需求出?y，查轴心受压杆稳定系数表得?y＝0.819,则有:??2N1139630??206.45＜215Nmm2?yA0.819?6740所需截面适合。2、下弦杆:

整个下弦杆采用同一截面，按最大设计值计算，根据表得杆de内力最大N=1100.50KN。计算长度又有:lox=2700mm,loy=26700/2=13350mm。

N1100500??5118.60mm2?51.19cm2，选用f2152∟160?100?12，采用短肢相并，如图五所示：

需要截面面积A?图五下弦杆

22该截面特性如下：A=6011mm>5118.60mm，ix=28.2mm，iy=78.2mm。

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lox300??106.38?????350ix2.82l1335?y?oy??170.72?????350

iy7.82N1100500?183.08MPa?215MPa???A6011满足要求。3、端斜杆aB：

已知杆件轴力N＝-574.70kN，lox?loy＝2390mm。由于lox?loy，故采用不等肢角钢，长肢相并，使ix≈iy，选用角钢2∟125?80?10，如图六所示：

长细比计算：?x?图六端斜杆则其截面特性如下：

2A＝3942mm，ix＝39.8mm，iy＝33.9mm

loy2390lox2390??60.05，?y?对该截面验算如下：?x???70.50ix39.8iy33.9又由于：b2/t?80/10?8?0.48?2390/80?14.344?4?1.09b2??1.09?90??79.33?????1501?所以：取?yz??y?1?22??70.50??22????l0yt??2390?10??由于：?yz??x，只需求?y，查轴心受压杆稳定系数表得?yz=0.692，于是有：

N574.70?10322????210.68N/mm<f?215N/mm

?yA0.692?3942所需截面适合。4、腹杆eg-gK：

此杆在g节点处不断开，采用通长杆件。

最大拉力：NgK?140.84kN，Neg?100.52kN；最大压力：NgK?34.41kN，Neg?37.96kN；

再分式桁架中的斜腹杆，在桁架平面内的计算长度取节间中心间距：lox=2027mm在桁架平面外的计算长度：

N34.41loy?l1(0.75?0.252)?4055?(0.75?0.25?)?3960mm

N137.96选用2∟100?10，如图七所示。

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图七腹杆eg-gK

2查角钢规格表得:A=3852mm，ix=30.5mm，iy=46.0mm。对此截面验算如下：

llox2027oy3960??86.09?????150?x???66.46?????150，??yi46.0ix30.5y又由于：b/t?100/10?10?0.58loy/b?0.58?3960/100?22.97

?0.475b4??0.475?1004?所以取：?yz??y?1?22??86.09???1?39602?102???88.70?????150??lt??oy??由于：?yz??x只需求?yz，查表得?yz=0.630，于是有：

N379600??156MPa?215MPa，满足要求。?yA0.630?3852N140840?36.56MPa?215MPa，满足要求。拉应力：???A38525.竖杆Ie：

该杆件N＝-82.85KN，l0x?0.8l＝0.8?2801＝2241mm，loy?l?2801mm压应力：??由于杆件内力较小，按?=[?]=150选择，需要的回转半径为：

ll22412801?14.9mm，iy?oy?