钢结构课程设计梯形桁架跨度24米.doc
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1、精选资料一、基本资料1.课程设计题目某车间梯形钢屋架结构设计2.设计资料1、车间柱网布置图(L240m),柱距6m。2、屋架支承于钢筋混凝土柱顶(砼等级为C20),采用梯形钢屋架。3、屋面采用1.56m的预应力钢筋混凝土大型屋面板(屋面板不考虑作为支撑用)。3.设计要求1)屋架自重(120+11L)N/m2;2)屋面基本荷载表:荷载类型序号荷载名称重量永久荷载1预应力钢筋混凝土屋面板(包括嵌缝)1.50kN/m22防水层0.38 kN/m23找平层20mm厚0.40 kN/m25支撑重量0.80k N/m2可变荷载1活载0.70kN/m22积灰荷载0.80k N/m22. 依檐口高度:III:
2、H0=2.0m 3. 屋架坡度i:1/114. 厂房跨度L=24m二、屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置本题为无檩屋盖方案,i=1/11,采用梯形屋架。屋架计算跨度为L0=L-300=23700mm,端部高度取H0=2000mm,中部高度取H=3100mm,屋架杆件几何长度见附图1(跨中起拱按L/500考虑)。根据计算温度和荷载性质,钢材选用Q235-B。焊条采用E43型,手工焊。根据车间长度、屋架跨度和荷载情况,设置上、下、弦横向水平支撑、垂直支撑和系杆。屋架支撑布置如图:符号说明:SC:上弦支撑; XC:下弦支撑; CC:垂直支撑GG:刚性系杆; LG:柔性系杆三、荷载和内力计算1、荷载计
3、算:恒荷载预应力混凝土大型屋面板(含灌缝) 1.4KN/m2 防水层 0.35 KN/m2 找平层(20mm厚) 0.4KN/m2支撑重量 0.38 KN/m2管道自重0.1KN/m2保温层(8cm厚) 0.5KN/m2 恒载总和 3.13KN/m2 活荷载 活荷载 0.5KN/m2积灰荷载 0.6KN/m2 荷载总和 1.1KN/m22、荷载组合:永久荷载荷载分项系数:=1.2:;屋面荷载荷载分项系数=1.4;组合系数:=0.7;积灰荷载分项系数:=1.4,=0.91)节点荷载设计值=(3.131.2+1.40.5+1.40.90.6)1.56=46.9KN2)考虑以下三种荷载组合(1)全跨
4、永久荷载+全跨可变荷载(按永久荷载效应控制的组合)全跨节点荷载设计值:=(3.131.2+1.101.4)1.56=47.66KN(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载=3.131.561.2=33.80KN半跨可变荷载:=1.101.561.4=13.86KN(3)全跨屋架包括支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载全跨节点屋架自重设计值:=0.381.21.56=4.10KN半跨节点屋面板自重及活荷载设计值:=(1.41.35+0.51.4)1.56=23.31KN四、内力计算荷载组合(1)计算简图如图3.1,荷载组合(2)计算简图如图3.2,荷载组合(3)计算简图如图3.3.图
5、 3.1 荷载组合(1)图 3.2 荷载组合(2)图 3.3 荷载组合4.3由结构力学求解器先解得F=1的屋架各杆件的内力系数(F=1作用于全跨、走半跨和右半跨)。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合,计算结果见附表1可修改编辑F =47.66 F1=33.80 F2=13.86 F3=4.1 F4=23.31杆件名称内力系数(F=1)第一种组合第二种组合第二种组合杆件计算内力全跨左半跨右半跨FF1+ F2F1+ F2F3+ F4F3+ F4(kN)上弦杆AB000000000BC-9.662-7.135-2.528-460.49-425.47-361.61-205.93-98.54-460.
6、49CD-9.712-7.184-2.528-462.87 -427.84 -363.30 -207.28 -98.75 -462.87 DE-15.35-10.72-4.621-731.58 -667.41 -582.88 -312.82 -170.65 -731.58 EF-7.69-5.38-2.31-366.51 -334.49 -291.94 -156.94 -85.38 -366.51 FG-17.753-11.452-6.3-846.11 -758.78 -687.37 -339.73 -219.64 -846.11 GH-17.779-11.479-6.3-847.35 -76
7、0.03 -688.25 -340.47 -219.75 -847.35 HI-16.796-9.118-7.678-800.50 -694.08 -674.12 -281.40 -247.84 -800.50 下弦杆ab5.634.2453.684268.33 249.13 241.35 122.03 108.96 268.33 bc13.1249.445.512625.49 574.43 519.99 273.85 182.29 625.49 cd16.87911.3687804.45 728.07 667.53 334.19 232.37 804.45 de17.43710.4388.7
8、5831.05 734.04 710.65 314.80 275.45 831.05 斜腹杆aB-9.885-7.452-2.433-471.12 -437.40 -367.83 -214.23 -97.24 -471.12 Bb7.45.3032.097352.68 323.62 279.18 153.95 79.22 352.68 bD-6.265-4.148-2.117-298.59 -269.25 -241.10 -122.38 -75.03 -298.59 Dc4.292.4691.821204.46 179.22 170.24 75.14 60.04 204.46 cF-3.124
9、-1.306-1.818-148.89 -123.69 -130.79 -43.25 -55.19 -148.89 Fd1.6850.0751.60980.31 57.99 79.25 8.66 44.41 80.31 dH0.5822.176-1.59327.74 49.83 -2.41 53.11 -34.75 -34.75 He-1.596-3.0381.442-76.07 -96.05 -33.96 -77.36 27.07 -96.05 竖杆Aa-0.5-0.50-23.83 -23.83 -16.90 -13.71 -2.05 -23.83 Cb-1.006-1.0060-47.9
10、5 -47.95 -34.00 -27.57 -4.12 -47.95 Ec-1.003-1.0030-47.80 -47.80 -33.90 -27.49 -4.11 -47.80 Gd-2.003-2.0030-95.46 -95.46 -67.70 -54.90 -8.21 -95.46 Ie2.1051.1850.919100.32 87.57 83.89 36.25 30.05 100.32 五、截面选择腹杆最大轴力为471.12KN,查表7.4,选用中间节点板厚t=10mm,支座节点板厚t=12mm。1.上弦整个上弦不改变截面,按最大内力计算。Nmax=-847.35KN,lox=
11、150.6cm,loy=300.0cm (l1取两块屋面板宽度)。选用2L14010,A=54.7cm2,=4.34cm,=6.05cm双角钢T型截面绕对称轴(y)轴应按弯扭屈曲计算长细比由于所以由查b类截面的填板每节间放一块(满足范围内不少于两块)2.下弦整个下弦也不改变截面,按最大内力计算。Nmax=831.05KN, ,连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm(de节间),可不考虑螺栓孔的削弱。选用2L18011010,因,故用不等肢角钢,短肢相并,A=56.8cm2,=3.13cm,=8.56cm填板每节间放一块3.腹杆 杆件a-B:NaB=-471.12KN,lox= l
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