钢结构课程设你计计算书.doc
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1、 钢结构课程设计计算书一、 设计题目:焊接梯形钢屋架设计二、 设计概况:屋架计算跨度:l0=21-2*0.15=20.7m跨中端部高度:本设计为无檩屋盖方案,采用平坡梯形屋架,取屋架在21m轴线处的端部高度h0=1.99M,屋架的中部高度:h=3.04M。则 屋架在20.7M处两端高度为2.005M,屋架跨中起拱按l0/500考虑,取40mm。屋架尺寸及几何形状如下图:21米跨屋架几何尺寸三、荷载计算:屋面活荷载与雪荷载不同时考虑,计算时,取较大的荷载标准值计算,故取屋面活荷载0.7KN/M进行计算。屋架沿水平投影面积分布的自重,按经验公式gk=0.12+0.011l KN/M2计算,跨度单位
2、为M。荷载计算如下表荷载名称标准值(KN/m2)设计值(KN/m2)预应力混凝土面板1.41.89三毡四油0.40.54找平层0.40.54保温层0.650.450.87750.6075屋架和支撑自重0.3510.474永久荷载总和3.2013.0014.321354.0515屋面活荷载0.70.98可变荷载0.80.61.120.84可变荷载总和1.51.32.11.82设计屋面荷载时,考虑以下三种荷载组合:(1) 全跨永久荷载+全跨可变荷载:F=(4.32135+2.1)*1.5*6=57.7952.84KN(2) 全跨永久荷载+半跨可变荷载:F1=4.32135*1.5*6=38.893
3、6.46 KN F2=2.1*1.5*6=18.916.38 KN(3) 全跨屋架自重+半跨屋面自重+半跨屋面活载:F3=0.474*1.5*6=4.266 KN F4=(1.89+0.98)*1.5*6=25.83 KN 其中,(1)(2)为使用节点荷载,(3)为施工阶段荷载。四、 内力计算: 上述三种荷载组合作用下的计算简图如下。由单位荷载作用下各杆的内力值计算其内力组合:五、 杆件设计:(1) 上弦杆:整个上弦杆采用等截面角钢,按最大设计内力的FG杆设计。N=-643.6KN,计算跨度l0x=l0=1.5M,l0y=3*l0=3*1.5M=4.5M。 选择两不等肢角钢,断肢相并。 腹杆最
4、大内力aB,N=-406.02KN,中间节点板厚度选用12mm,支座节点板厚选用14mm。由于双角钢组成的T形和十字形截面均属于b类截面。取=60。查表得,稳定系数=0.807,则所需的截面面积为:A=N/(f)=643.6*100/(0.807*215)=3709查表选取 2L140*90*10角钢。回转半径ix=25.6mm,iy=68.4mm。A=4460mm。按所选角钢验算如下:x=l0x/ix=1500/25.6=58.660 满足。因为此截面为单轴对称截面构件,绕对称轴应取换算长细比y。b1/t=140/10=140.56* l0y/b1=0.56*4500/140=32.14,故
5、可近似取yz=y= l0y/ iy=4500/68.4=65.8x,故只需求yz,查表得:yz=0.776,N/(yz*A)=643.6*1000/(0.776*4460)=185.96 N/f=215 N/满足要求。(2) 下弦杆: 整个上弦杆采用等截面角钢,按最大设计内力的FG杆设计。N=632.07KN,计算跨度l0x=l0=3M,l0y=20700/2=10350mm。 所需截面面积:A=N/ f=632.07*1000/215=2939.9 选用2L100*80*10,采用断肢相并,如图:截面特征:ix=23.5mm,iy=48.5mm,A=3440mm。长细比计算:x=l0x/ix
6、=3000/23.5=127.66=350y= l0y/iy=10350/48.5=213.4=350由于 b1/t=100/10=100.56* l0y/b1=0.56*10350/100=57.96,故可近似取yz=y= l0y/ iy=10350/48.5=213.4=350。 满足要求。(3) 端斜杆:杆件轴力N=-406.02KN,计算长度l0x =l0y=2530mm。因为l0x =l0y,故采用不等肢角钢,长肢相并,尽量保证l0x =l0y。A=N/ f=406.02*1000/215=1888.47选用2L100*80*10,截面特征如下:ix=23.5mm,iy=48.5mm
7、,A=3440mm。x=l0x/ix=2530/23.5=107.66=150y= l0y/iy=2530/48.5=70.28=150由于b1/t=100/10=100.56* l0y/b1=0.56*2530/100=14.17,故可近似取yz=y= l0y/ iy=2530/48.5=70.28=150。 查表得,换算长细比yz=0.749,则 N/(yz*A)=406.02*1000/(0.749*3440)=157.6 N/f=215 N/满足要求。(4) 腹杆设计:腹杆设计选材与斜杆类似。杆件最大压应力取N=-406.02KN,最大拉应力N=306.9KN。计算长度l0x =l0y
8、=2530mm。因为l0x =l0y,故采用不等肢角钢,长肢相并,尽量保证l0x =l0y。A=N/ f=406.02*1000/215=1888.47选用2L100*80*10,截面特征如下:ix=23.5mm,iy=48.5mm,A=3440mm。x=l0x/ix=2530/23.5=107.66=150y= l0y/iy=2530/48.5=70.28=150由于b1/t=100/10=100.56* l0y/b1=0.56*2530/100=14.17,故可近似取yz=y= l0y/ iy=2530/48.5=70.28=150。 查表得,换算长细比yz=0.749,则N/(yz*A)
9、=406.02*1000/(0.749*3440)=157.6 N/f=215 N/拉应力: =N/A=306.9*1000/3440=89.2 N/f=215 N/满足要求。(5) 竖杆设计:杆件轴力为N=-52.84KN,计算长度l0x=0.8*l=0.8*2802.25=2241.8mm。l0y=l=2802.25mm。由于杆件内力较小,按=150来选择截面,则需要的回转半径为:ix= l0x/=2241.8/150=14.95mmiy= l0y/=2802.25/150=18.68mm 查表选择2L62*5,所选截面特征如下:ix=19.4mm,iy=30.4mm,A=1228.6mm
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