24钢结构课程设计计算书跨度为24m.pdf
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1、目 录 1、设计资料.0 1.1 结构形式.1 1.2 屋架形式及选材.1 1.3 荷载标准值(水平投影面计).1 2、支撑布置.2 2.1 桁架形式及几何尺寸布置.2 2.2桁架支撑布置如图.2 3、荷载计算.4 4、内力计算.5 5、杆件设计.8 5.1上弦杆.8 5.2下弦杆.9 5.3端斜杆AB.9 5.4腹杆.11 5.5 竖杆.16 5.6 其余各杆件的截面.16 6、节点设计.20 6.1 下弦节点“C”.20 6.2 上弦节点“B”.21 6.3 屋脊节点“H”.22 6.4 支座节点“A”.23 6.5 下弦中央节点“H”.23 参考文献.27 图纸.27 1 1、设计资料
2、1.1、结构形式 某厂房跨度为 24m,总长 90m,柱距 6m,采用梯形钢屋架、1.56.0m 预应力混凝土大型屋面板,屋架铰支于钢筋混凝土柱上,上柱截面 400400,混凝土强度等级为C25,屋面坡度为10:1i。地区计算温度高于-200C,无侵蚀性介质,地震设防烈度为 7度,屋架下弦标高为 18m;厂房内桥式吊车为 2 台 150/30t(中级工作制),锻锤为 2 台5t。1.2、屋架形式及选材 屋架跨度为 24m,屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。屋架采用的钢材及焊条为:设计方案采用 235 钢,焊条为 E43 型。1.3、荷载标准值(水平投影面计)永久荷载:三毡四油(上铺绿豆砂
3、)防水层 0.4 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2 保温层 0.7 KN/m2 一毡二油隔气层 0.05 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.3 KN/m2 预应力混凝土大型屋面板 1.40 KN/m2 屋架及支撑自重(按经验公式Lq011.012.0计算)0.384 KN/m2 可变荷载:屋面活荷载标准值:0.8 KN/m2 雪荷载标准值:0.5 KN/m2 积灰荷载标准值:0.7 KN/m2 2 2、支撑布置 2.1 桁架形式及几何尺寸布置 如下图 2.1、2.2、2.3 所示 199013502290259028903190260828593119337025352859312
4、9339615091508150AacegIB CDFGHI1500 8=1200015081508 1508150815081508起拱50 图 2.1 24 米跨屋架几何尺寸 图 2.2 24 米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值 2.2桁架支撑布置 桁架形式及几何尺寸在设计任务书中已经给出,桁架支撑布置如图1.1所示。其中考虑到厂房内有桥式吊车 2 台 150/30t(中级工作制),锻锤为 2 台 5t,布置下弦纵向水 3 平支撑。(见下图)桁架支撑布置图 符号说明:SC 上上弦支撑;XC 下弦支撑;CC 垂直支撑;GG 刚性系杆;LG 柔性系杆 桁架及桁架上弦支撑布置桁架及桁架下弦
5、支撑布置垂直支撑 1-1垂直支撑 2-2 4 3、荷载计算 屋面活荷载与雪荷载不会同时出现,从资料可知屋面活荷载大于雪荷载,故取屋面活荷载计算。沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以005.110/110cos/12换算为沿水平投影面分布的荷载。标准永久荷载值:三毡四油防水层:1.0050.4=0.402 kN/m2 水泥砂浆找平层:1.0050.4=0.402 kN/m2 保温层:1.0050.7=0.704 kN/m2 一毡二油隔气层:1.0050.05=0.050 kN/m2 水泥砂浆找平层:1.0050.3=0.302 kN/m2 预应力混凝土大型屋面板:1.0051.40=1.407 kN/
6、m2 屋架及支撑自重:0.12+0.011 24=0.384 kN/m2 共 3.833 kN/m2 可变荷载标准值:屋面活荷载标准值(大于雪荷载):0.8 kN/m2 积灰荷载标准值:0.7 kN/m2 共 1.5 kN/m2 设计桁架时,应考虑以下三种荷载组合:3.1、全跨永久荷载+全跨可变荷载(按永久荷载为主控制的组合)全跨节点永久荷载设计值:F=(1.353.833+1.40.70.8+1.40.90.7)1.56=61.56 kN 荷载组合(1)计算简图如图 4.1,F/2FFFFFFFFF/2FFFFFFFABCDEFGHIabcde 5 表 4.1 桁架杆件内内力组合表 杆件名称
7、 内力系数(F=1)内力组合 计算杆件内力/kN 全跨 左半跨荷载 第一种组合 F 第二种组合 第三种组合 左半跨 右半跨 F1.i+F2.i F1.i+F2.i F3.i+F4 F3.i+F4 上弦杆 AB 0 0 0 0 0 0 0 0 0 BC,CD-8.72-6.25-2.47-536.80 -536.80 DE,EF-13.53-9.04-4.49-832.91 -832.91 FG,GH-15.26-9.17-6.09-939.41 -939.41 HI-14.71-7.38-7.38-905.55 -905.55 下弦杆 ac 4.73 3.48 1.25 269.02 269.
8、02 ce 11.53 8.0 3.53 709.79 709.79 eg 14.65 9.34 5.31 901.85 901.85 gi 15.17 8.44 6.73 933.87 933.87 斜腹杆 aB-8.87-6.53-2.34-546.64 -546.64 Bc 6.88 4.76 2.12 423.53 423.53 cD-5.44-3.14-2.03-334.89 -334.89 De 3.70 1.90 1.80 227.77 227.77 eF-2.46 0.71-1.75-151.44 -151.44 Fg 1.11-0.45 1.56 68.33 68.33 gH
9、 0.02 1.55-1.53 1.23 1.23 Hi-1.08-2.47 1.39-66.48 -66.48 竖杆 Aa-0.500-0.500 0.000-30.78 -30.78 Cc-1.000-1.000 0.000-61.56 -61.56 Ee-1.000-1.000 0.000-61.56 -61.56 6 Gg-1.000-1.000 0.000-61.56 -61.56 Ii 0 0 0.97 0 0 0 0 7 5、杆件设计 5.1上弦杆 整个上弦架采用等截面,按 FG、GH 杆件之最大设计内力设计。N=939410 N(受压)上弦杆计算长度:在桁架平面内,为节间轴线长
10、度:cmlox8.150 在桁架平面外,根据支承布置及内力变化情况,取:cmcmloy4.4528.1503 因为oxoyll3,故截面宜采用两个不等肢角钢,短肢相并(图5.1)腹杆 aB 最大内力N=546.04kN,查表 9.6.4,中间节点版厚度选用 12mm,支座节点板厚度用14mm。设=60 查附录 4 得807.0。需要截面积:225414/215807.0939410mmmmNNfNA 需要的回转半径:2.51c608cm.150mlioxx mcmlioyyc54.7604.452 根据需要的 A,ix,iy 查角钢规格表(附录 8),选用121001602L,211.60cm
11、A,cmix82.2,cmiy82.7,11.1312/160/1cmcmtb,按所选角钢进行验算:48.532.82cm8cm.150 xoxxil 94.18c160/c541456.0/56.011.13/11mmbltboy 15060yyz 满足长细比 150的要求。截面在 x 和 y 平面内皆属 b 类,由于xyz ,只要求 y,查表得807.0y。8 222y/215/66.1936011807.0394109mmNmmNmmNAN 所需截面合适 5.2下弦杆 整个下弦杆采用同一截面,按 gi杆最大设计值计算。NkNNeg93387087.339 cmlox300,根据桁架下弦支
12、撑布置情况,得cmloy1185 所需截面积:22243.434343/215338709cmmmmmNNfNAreq 根据所需截面积查表选用101001602L,不等肢角钢,短肢相并(图 5.2)。2283.3063.50cmcmA,cmix85.2,cmiy78.7 35031.15278.7/1185/cmcmilyoyoy 考虑下弦杆有 221.5mm 的栓孔削弱,下弦净截面面积:2224633105.2125063mmmmmmA 222/215/57.2014633933870mmNmmNmmNAN 所需截面适合。5.3端斜杆 aB 杆件轴力:受压)(54604004.546NkNN
13、 计算长度cmlloyox5.253。因为lloyox,故采用不等边角钢,长肢相并,使iiyx。设 9=80,查附录 4 得,668.0 2289.3801/215668.0546040mmmmNNfNA 需要的回转半径:mliixyxc16.380253 根据需要的A,ix,iy查角钢规格表,选用 2L1409010,(图 5.3)2522.44cmA ,cmix47.4,cmiy74.3,910902tb。71.5647.45.253cmcmilxoxx 52.1390253548.048.0922mmmmtblboy 15032.75)09.11(4.37253509.112222442
14、24210253590cmcmcmtlbmmmmoyyyz 又718.0,yxyz只求 222/215/81.1702.4452718.0546040mmNmmNmmNANy 所选截面合适。图5.3 aB杆截面图 10 5.4腹杆 5.4.1 Bc 杆 杆件轴力:NkNN42353053.423 所需截面积:222c70.1991.1969/215423530mmmmmNNfNAn 杆件计算长度:cmcmlox64.2088.2608.0,cmloy8.260 选用 2L758 等边角钢(图 5.4.1),201.23cmA,cmix28.2,cmiy57.3 51.9128.264.208x
15、oxxil 05.7357.38.260yoyyil 满足长细比 350的要求。222/215/06.1842301423530mmNmmNmmNAN 满足要求。5.4.2 cD 杆 杆件轴力:受压)(33489089.334NkNN 计算长度:cmcmlox72.2289.2858.0 cmloy9.285 设=100 查附录 4 得555.0 所需的 2254.2806/215555.0334890mmmmNNfNAn cm29.2100228.72oxxli,cm86.2100285.9oyyli 选用 2L7510(图 5.4.2),225.28cmA,cmix26.2,cmiy61.
16、3 15020.1012.26228.72xoxxil 图杆截面图 11 图5.4.3 De杆截面图11.2275/285958.0/58.05.710/75/mmmmbltboy 15065.80)102859/75475.01()1.36/2859()/475.01(2242204tlbyyyz 由于yzx,只求20.101x,查附录 4,得547.0 x 222/215/52.2062825547.0334890mmNmmNmmNANx 所选截面满足。5.4.3 De 杆 杆件轴力:NkNN22777077.227 所需截面积:222c59.1039.1059/215227770mmmm
17、mNNfNAn 杆计算长度:cmcmlox72.2289.2858.0 cmloy9.285 选用 2L506 等边角钢,(图 5.4.3)238.11cmA,cmix51.1,cmiy56.2 47.15151.172.228xoxxil 68.11156.29.285yoyyil 满足长细比 350的要求。图5.4.2 Dc杆截面图 12 222/215/08.2001138227770mmNmmNmmNAN 所选截面满足。5.4.4 eF杆(受压)NkNN514401-51.441-max 计算长度:cmcmlox32.2509.3128.0,cmloy9.312 设=100 查附录 4
18、 得555.0 所需的 cm50.2100250.32oxxlicm13.3100312.9oyyli 2214.1269/215555.0151440mmmmNNfNAn 选用 2L755 等边角钢(见图 5.4.4),282.14cmA,cmix32.2,cmiy50.3 15090.1072.32250.32xoxxil,20.24m75/m312958.0/58.0155/75/mmbltboy15089.94)53129/75475.01()0.35/3129()/475.01(2242204tlbyyyz 由于yzx,只求9.107x,查附录 4,得587.0 x,222/215/
19、08.2741482587.0151440mmNmmNmmNANx 所选截面满足。13 5.4.5 Fg 杆 杆件轴力 N=68.33 计算长度:cmcmlox52.2499.3118.0 cmloy9.311 内力较小,按 150选择,需要的回转半径为:cm66.1150249.52cmoxxli,cm08.2150311.9cmoyyli 查型钢表,选截面xi和yi较上述计算的xi和yi略大些。选用 2L635(图 5.4.5),2286.12cmA,cmix94.1,cmiy04.3 15062.1281.94249.52xoxxil 72.28m63/m311958.0/58.06.1
20、25/63/mmbltboy15075.105)53119/63475.01()4.30/3119()/475.01(2242204tlbyyyz 由于yzx,只求62.128x,查附录 4,得519.0 x 拉应力:222/215/62.556.122868330mmNmmNmmNAN 所选截面满足。5.4.6 gH 杆 杆件轴力 N=1.23 计算长度:cmcmlox2.2716.3398.0 cmloy6.339 内力较小,按 150选择,需要的回转半径为:cm80.1150271.2cmoxxli,cm26.2150339.6cmoyyli 图杆截面图图杆 截 面 图 14 查型钢表,
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