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钢结构桁架设计计算报告书.doc
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1、renchunmin一、设计计算资料1. 办公室平面尺寸为18m66m,柱距8m,跨度为32m,柱网采用封闭结合。火灾危险性:戊类,火灾级别:二级,设计使用年限:50年。2. 屋面采用长尺复合屋面板,板厚50mm,檩距不不不大于1800mm。檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢C20070202.5,屋面坡度i=l/20l/8。3. 钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上,柱顶标高9.800m,柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为600mm600mm,所用混凝土强度级别为C30,轴心抗压强度设计值fc14.3N/mm2。抗风柱柱距为6m,上端与屋架上弦用板铰连接。4. 钢材用 Q235-B,焊条用 E43系列型。
2、5. 屋架采用平坡梯形屋架,无天窗,外形尺寸如下图所示。 6. 该办公楼建于苏州大生公司所属区内。7. 屋盖荷载原则值:(l) 屋面活荷载0.50 kN/m2 (2) 基本雪压 s0 0.40 kN/m2 (3) 基本风压 w0 0.45 kN/m2 (4) 复合屋面板自重 0.15 kN/m2 (5) 檩条自重 查型钢表 (6) 屋架及支撑自重0.12+0. 01l kN/m2 8. 运送单元最大尺寸长度为9m,高度为0.55m。二、屋架几何尺寸拟定1.屋架杆件几何长度屋架计算跨度,端部高度取跨中高度为。跨中起拱高度为60mm(L/500)。梯形钢屋架形式和几何尺寸如图1所示。 (虚线为起拱
3、后轮廓)2.檩条、拉条、及撑杆:长尺复合屋面板可以不考虑搭接需要,檩条最大容许间距为1800mm。此外,屋架上弦节点处普通应设檩条。因此,将檩条设立在各上弦结点上,檩距为1502mm,檩条跨度在时,至少在跨中布置一道拉条,跨度不不大于时,宜布置两道。此檩条跨度为9m,可在3分点处分别布置一道拉条,布置如下图:三、屋盖支撑布置1、设立支撑必要性及图示必要性:平面屋架在其自身平面内,由于弦杆与腹杆构成了三角形几何不变铰接体系而具备较大刚度,但在垂直于屋架平面内,不设支撑体系却不能保持其几何不变,当在屋架端部两屋架间未设立垂直支撑时,虽然有檩条和系杆连系,屋架互相间仍是几何可变,在侧向为作用下屋架会
4、倾斜。各支撑作用:1)横向支撑 上弦平面横向支撑能保证上弦杆侧向稳定性,当山墙柱上端支撑于屋架上下弦某些节点上时,横向支撑可传递山墙上纵向水平荷载。2)纵向支撑 与横向支撑一起形成水平刚性盘,增长房屋整体刚度,在车间设有吊车时,在吊车横向制动力作用下使框架起空间作用,可减轻受荷载较大框架所受水平荷载和产生水平变形,有托梁时,可保证托梁侧向稳定。3)垂直支撑 保持屋架侧向几何特性和稳定性,下弦无横向支撑时,作为下弦系杆节点,传递山墙所受纵向风荷载等至屋架柱,保证吊装屋架时稳定和安全。其中SC为上弦支撑、XC为下弦支撑、CC为垂直支撑、GG为刚性系杆、LG为柔性系杆、GWJ为屋架。四、荷载计算1、
5、永久荷载(水平投影面)压型钢板 kN/檩条(0.5kN/m) 查表得到Z25070202.5檩条每米长质量为8.380 kg/m kN/屋架及支撑自重 0.12+0.01L=0.42kN/ 共计 0.628kN/ 2、可变荷载(水平投影面)屋面荷载和雪荷载不会同步浮现,计算时,取较大荷载原则值进行计算。故取屋面活荷载0.5 kN/进行计算。3、风荷载风压高度变化系数为1.025,屋面迎风面体型系数为-0.6,背风面为-0.5,因此负风压原则值(垂直于屋面)为:迎风面:kN/背风面:kN/对轻型钢屋架,当风荷载较大时,风吸力也许不不大于屋面永久荷载,此时屋架弦杆和腹杆中内力均也许变号,必要考虑风
6、荷载组合。但此处风荷载不大于永久荷载,故不考虑风荷载影响。五、屋架杆件内力计算与组合由永久荷载控制荷载组合值为:kN/由可变荷载控制荷载组合值为:kN/故可变荷载效应起控制作用。每个节点负载面积为 压型钢板 0.15013.5=2.025kN檩条(0.5kN/m) 0.05813.5=0.783kN屋架及支撑自重 0.4213.5=5.67kN活荷载取为 0.513.5=6.75kN1、荷载组合考虑如下三种荷载组合(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载(3)全跨屋架、支撑及天窗架自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载组合一:全跨永久荷载+全跨可变荷载:中间节点荷载: kN
7、 端部节点荷载: kN组合二:全跨永久荷载+半跨可变荷载:(假设半跨可变荷载在左边半跨)左中结点荷载kN左端结点荷载kN右中结点荷载kN右端结点荷载kN正中结点荷载kN组合三:全跨屋架及支撑自重+半跨屋面构造材料+半跨施工荷载:(假设半跨屋面构造材料+半跨施工荷载在左半跨)左中结点荷载kN左端结点荷载kN右中结点荷载kN右端结点荷载kN正中结点荷载kN2、由构造力学求解器求得各杆内力杆件组合一(kN)组合二(kN)组合三(kN)内力设计值(kN)在左在右在左在右下弦杆ab000000bd305.41264.8198.92250.32160.94305.41df509.65433.28340.5
8、6406.03280.26509.65fh621.77515.15428.93477.12360.15621.77hj661.58529.05475.48481.77409.1661.58jk643.58488.6488.6433.32433.32643.58上弦杆AB-160.68-140.5-103.47-133.3-83.07-160.68BC-160.68-140.5-103.47-133.3-83.07-160.68CD-421.08-361.73-277.62-340.56-226.45-421.08DE-421.08-361.73-277.62-340.56-226.45-421
9、.08EF-576.56-484.34-391.09-451.44-324.94-576.56FG-576.56-484.34-391.09-451.44-324.94-576.56GH-650.52-530.31-457.43-487.43-388.55-650.52HI-650.52-530.31-457.43-487.43-388.55-650.52IJ-659.88-515.56-486.4-464.07-424.51-659.88JK-659.88-515.56-486.4-464.07-424.51-659.88竖杆Aa-196.2-172.79-125.12-164.44-99.
10、76-196.2Bb-19.56-19.57-10.13-19.57-6.77-19.57Dd-19.62-19.62-10.17-19.62-6.8-19.62Ff-19.62-19.62-10.17-19.62-6.8-19.62Hh-19.62-19.62-10.17-19.62-6.8-19.62Jj-19.62-19.62-10.17-19.62-6.8-19.62Kk000000斜杆Ab239.89209.76154.48199.01124.02239.89Cb-214.95-184.62-141.76-173.8-115.65-214.95Cd170.79143.1116.211
11、33.2296.75170.79Ed-138.86-112.2-98.64-102.69-84.29-138.86Ef103.1578.6477.9969.8969.01103.86Gf-75.17-51.41-62.72-42.94-58.28-75.17Gh45.7123.7245.6915.8845.6845.71Ih-20.381.03-31.988.67-36.128.67 -36.12Ij-4.33-24.2717.69-31.3825.5425.54 -31.38Kj27.8447.33-5.0654.28-16.7954.28 -16.79将上表中每根杆件内力最大值选出,即得到
12、最不利内力组合,如下图:六屋架节点板厚度,杆件截面选取和填板设立。1.屋架节点板厚度拟定一种桁架所有节点板厚宜相等(支座节点板比其她节点板厚2mm),依照受力最大杆件来拟定,所有腹杆中, 杆内力最大,为181kN239.89KN300KN,查表得:屋架中间节点板厚度取8mm,支座节点板厚度取10mm。2.杆件截面选取上弦杆上弦杆IJ和JK所受轴力最大,为受压杆,内力设计值为。规范规定弦杠在桁架平面内计算长度均取 故上弦杠平面外侧向支承点间距为节间长度3倍,故上弦截面选用两不等肢角钢短肢相并,设, ,有: 且节点板厚为8mm,试选截面, 短肢相并其截面几何特性: , ,截面验算:,对短肢相并不等
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