钢结构设计原理课程设计--钢屋架.doc

钢结构设计原理课程设计 ――钢屋架 土木工程专业本科 指导教师： 戚超龙 班 级： 06级土木二班 学生姓名： 高文军 学生学号： 200615240256 设计时间： 二00九年二月 临沂师范学院工程学院建筑工程系 钢结构设计原理教学组 一 由设计任务书可知： 厂房总长为96m，柱距6m，跨度为24m，屋架端部高度为2m，车间内设有两台中级工作制吊车，该地区冬季最低温度为-22℃。暂不考虑地震设防。 屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:15。卷材防水层面（上铺120mm泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层）。屋面活荷载标准值为0.35KN/㎡，雪荷载标准值为0.3KN/㎡，风标准值为0.45KN/㎡，积灰荷载标准值为0.5KN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，钢屋架铰支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C25. 二 选材： 根据该地区温度及荷载性质，钢材采用Q235-C。其设计强度为215KN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接，构件采用钢板及热轧钢筋，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度L。=24000-2×150=23700，端部高度：h=2000mm(轴线处)，h=2150(计算跨度处)。 三 结构形式与布置： 屋架形式及几何尺寸见图一所示： 屋架支撑布置见图二所示： 四 荷载与内力计算： 1，荷载计算： 活荷载于雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。 永久荷载标准值： 防水层（三毡四油上铺小石子） 0.35KN/㎡ 找平层（20mm厚水泥砂浆） 0.02×20=0.40 KN/㎡ 保温层（120mm厚泡沫混凝土） 0.12×6=0.72 KN/㎡ 预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/㎡ 钢屋架和支撑自重 0.12+0.011×24=0.384 KN/㎡ 管道自重 0.1 KN/㎡ 总计：3.354 KN/㎡ 可变荷载标准值： 雪荷载＜屋面活荷载（取两者较大值）0.35KN/㎡ 积灰荷载0.5KN/㎡ 风荷载：查表可知迎风坡面体形系数为-0.6，背风坡面为-0.5，即当屋面夹角（3.8°）小于15°时，风载为吸力，起卸载作用，一般不予考虑。 总计：0.85 KN/㎡ 永久荷载设计值 1.2×3.354 KN/㎡=4.0248KN/㎡ 可变荷载设计值 1.4×0.85 KN/㎡=1.19KN/㎡ 2，荷载组合： 设计屋架时应考虑以下三种组合： 组合一 全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦荷载P=(4.0248KN/㎡+1.19KN/㎡) ×1.5×6=46.9332KN 组合二 全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦荷载P1=4.0248KN/㎡×1.5×6=36.22KN P2=1.19KN/㎡×1.5×6=10.71KN 组合三 全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板自重+半跨屋面活荷载 屋架上弦荷载P3=0.384KN/㎡×1.2×1.5×6=4.15KN P4=(1.4×1.2+0.35×1.4)×1.5×6=19.53KN 3,内力计算： 首先求出杆件内力系数，即单位荷载作用下的杆件内力，荷载布置如图3所示。 经计算得表一，表一列出了各个杆件的内力系数和杆件内力值，由表中的三种组合可见：组 合一，对杆件计算起主要控制作用；组合三可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号，在施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板则可避免内力变号。 表一 屋架杆件内力组合表 杆件 名称 全跨1 左半跨2 右半跨3 P*1 P1*1+ P2*2 P1*1+ P2*3 P3*1+ P4*2 P3*1+ P4*3 计算内力（KN） 上弦 AB 0 0 0 0 0 0 0 0 0. BCD -9.82 -7.06 -2.76 -460.884 -431.293 -385.24 -178.6348 -94.6558 -460.88 DE -15.89 -10.78 -5.11 -745.769 -690.9896 -630.2639 -276.4769 -165.7418 -745.77 EFG -16.49 -11.37 -5.12 -773.928 -719.0405 -652.103 -290.4896 -168.4271 -773.93 GHIJ -17.58 -9.68 -7.91 -825.086 -740.4204 -721.4637 -262.00