钢结构屋架课程设计跨度21m长102m坡度.doc

1、设计资料
1、已知条件为:梯形钢屋架跨度21m,长度102m,柱距6m。该车间内设有两台200/50 kN中级工作制吊车, m。冬季最低温度为-20℃,地震设计烈度为7度,。×6m预应力混凝土大型屋面板,80mm厚泡沫混凝土保温层,卷材屋面,屋面坡度i=1/10。 kN/m2, kN/m2, kN/m2, kN/m2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上,上柱截面为400 mm×400 mm,混凝土标号为C20。钢材采用Q235B级,焊条采用E43型。
2、屋架计算跨度:l0 = 21m - 2× = m
3、跨中及端部高度:该屋架为无檩体系屋盖方案,屋面材料为大型屋面板,故采用平坡梯形屋架;由于L<24m,不考虑起拱,端部高度取H0=1990mm,屋架的中间高度h = (约l0/)。
2、结构形式与布置
屋架几何尺寸如图(1)所示。

图(1):21米跨钢屋架型式和几何尺寸
根据厂房长度(102m>60m)、跨度及荷载情况,设置三道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合,厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间,该水平支撑的规格与中间支撑的规格有所不同。在上弦平面设置了刚性系杆与柔性系杆,以保证安装时上弦杆的稳定,在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆,以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间,于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图(2)所示。


SC-上弦支撑;XC--垂直支撑;GG-刚性系杆;LG-柔性系杆
图(2) 梯形钢屋架支撑布置


3、荷载计算
屋面活荷载与雪荷载不会同时出现,计算时,取较大的荷载标准值进行计算。因此, kN/㎡进行计算。屋架沿水平投影面积分布的自重(包括支撑)按经验公式gк= ( +×l)kN/㎡计算,跨度单位为米(m)。荷载计算详见表(1)。
荷载名称
标准值(kN/㎡)
设计值(kN/㎡)
永久荷载
预应力混凝土大型屋面板

× =
三毡四油防水层

× =
找平层(厚20mm)
×20 =
× =
80mm厚泡沫混凝土保温层
×6 =
× =
屋架和支撑自重
+×21 =
× =
永久荷载总和


可变荷载
屋面活荷载

× =
积灰荷载

× =
可变荷载总和


表(1) 荷载计算
设计屋架时,应考虑以下三种荷载组合,在组合时,偏于安全不考虑屋面活荷载和积灰荷载的组合值系数。
全跨节点永久荷载+全跨可变荷载。全跨节点永久荷载及全跨可变荷载为
F = ( + )××6 = kN
全跨节点永久荷载+半跨节点可变荷载。
全跨节点永久荷载为
F1 = ××6 = kN
半跨节点可变荷载为
F2 = ××6 = kN
全跨节点屋架(包括支撑)自重+半跨节点屋面板自重+半跨屋面活荷载。
全跨节点屋架自重为
F3 = ××6 = kN
半跨节点屋面板自重及活荷载为
F4 = (+)××6 = kN
上述计算中,(1)、(2)为使用阶段荷载情况,(3)为施工阶段荷载情况。
4、屋架杆件内力计算
。

由图解法或数解法解得F=1的屋架各杆件的内力组合系数(F=1作用于全跨、左半跨和右半跨),然后求出各种荷载情况下的内力进行组合,计算结果如表(2)所示。
杆件
名称
杆内力系数(F=1)
第一种组合
第二种组合
第三种组合
计算杆件内力F(kN)
全跨①
左半跨②
右半跨③
F×①
F1×①+F2×②
F1×①+F2×③
F3×①+F4×②
F3×①+F4×③
上弦杆
AB









BD
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