單跨單層廠房鋼屋蓋設計計算書

1、第 PAGE 27 頁 鋼結(jié)構(gòu)課程設計計算書題目：某單跨單層廠房鋼屋蓋設計專業(yè)：土木工程目錄題目 .3設計資料 3屋架形式及幾何尺寸.3支撐布置3檁條設計.4屋架設計.6桿件截面設計.15節(jié)點連接設計.21（一）題目某單跨單層廠房鋼屋蓋設計。（二）設計資料1、鋼材為Q235-B，焊條E43型。2、屋架支承于鋼筋混凝土柱子上，屋架節(jié)點采用焊接方式連接。3、鋼筋混凝土柱高為8m。5、廠房內(nèi)有中級工作制橋式吊車，起重量為Q。6、屋面均布活荷載（不與雪何在同時考慮）為:：輕型屋面取0.30kN/；但計算負荷面積不超過60時，取0.5kN/。7、屋架形式：三角形鋼屋架。7-1長尺壓型鋼板屋面，屋面坡度為

2、i=1/3，槽鋼檁條（坡向間距750850mm）。7-2屋架間距：6m。7-3屋架跨度：15m。7-4基本風壓為0.35 kN/。7-5基本雪壓為0.33 kN/。（三）屋架形式及幾何尺寸采用三角形屋架（芬克式），坡度為i=1/3，計算跨度為21m-0.3m=20.7m?？缰衅鸸盀長/500=21000/500=42mm，H=L/6=3450mm，屋面材料采用壓型鋼板。屋架形式及幾何尺寸如圖所示。（四）支撐布置1、根據(jù)車間長度為72m，而支撐間距不宜大于60m，因此宜在沿長度方向第二柱間起布置上弦橫向支撐，這樣就避免了支撐間距大于60m的問題，一共兩道上下弦橫向支撐。具體布置如圖示。2、跨度為

3、21m18m，應設置2道垂直支撐，但是為了與上下弦的橫向支撐布置在同一柱間，因此只在第二柱間起開始布置垂直支撐，為使支撐交叉桿滿足45度的角度要求，在一個柱間布置兩個交叉桿作為一道垂直支撐。具體布置如圖示。3、屋架上弦不再設置剛性系桿，由檁條兼作剛性系桿，屋架下弦沿跨中和約1/3處設置2道柔性系桿。（五）檁條設計1、荷載匯總屋架自重（包括支撐）估算公式=L=0.0121=0.21 kN/,可變荷載：檁條坡向間距取728mm,可計算得水平間距為700mm，因此可得受荷面積S=0.7286=4.42860，取可變荷載為0.5 kN/，暫不考慮風荷載。假設檁條自重為0.13 kN/,即0.176 k

4、N/m。2、內(nèi)力計算 2-1檁條線荷載 =0.7280.1760.210.50.728=0.71 kN/m，=1.2(0.7280.1760.21)1.40.50.728=0.925 kN/m,=sin18.43=0.292 kN/m，=cos18.43=0.0.878 kN/m。2-2彎矩設計值 =/8=0.878/8=3.951 kN/m， =/8=0.878/8=0.329 kN/m。2-3截面初選及強度驗算=24.79選用【10，自重為0.098 kN/m，小于假設值，加上拉條重量認為與假設值相等，查表得=39.7，=16.8，=7.8，=198，=3.95cm, =1.41cm,由于

5、計算截面有孔眼削弱，考慮0.9的折減系數(shù)，則可得凈截面模量為=35.73，=15.12，=7.02，屋面能阻止檁條失穩(wěn)和扭轉(zhuǎn)，塑性截面發(fā)展系數(shù)=1.05，=1.2截面a點和b點強度為=144.37 Mpa f=215Mpa=123.45Mpa =40mm2-5構(gòu)造要求=6000/39.5=151.960,取為0.3 kN/，與雪荷載相同，因此取屋面活載為0.3 kN/。 b.風荷載：基本風壓為0.35 kN/1-3荷載組合 a.恒載活載 b.恒載半跨活載 c.恒載風載1-4上弦節(jié)點荷載 上弦節(jié)點恒載標準值為P1=0.5460.728=2.39kN下弦節(jié)點恒載標準值為P2=0.360.728=1

6、.33kN假定基本組合由可變荷載效應控制，則上弦節(jié)點荷載設計值為1.22.391.41.33=4.73kN假定基本組合由恒載荷載效應控制，則上弦節(jié)點荷載設計值為1.352.391.40.71.33=3.55kN綜上所述，本工程的屋面荷載組合由可變荷載組合控制上弦節(jié)點恒荷載集中荷載（P表示恒荷載） 上弦節(jié)點活荷載集中荷載（P表示活荷載）上弦集中荷載及節(jié)點荷載匯總表 荷載形式荷載分類集中荷載（設計值）P（kN）節(jié)點荷載（設計值） 3P（kN）備注恒荷載2.7228.166P=1.20.540.76=2.722kN活荷載1.7645.292P=1.40.30.76=1.764kN恒荷載+活荷載4.4

7、8613.458P=2.722+1.764=4.486kN1-5風荷載設計值因為鋼筋混凝土柱高為8m，故取風壓高度變化系數(shù)為=1上弦節(jié)點風荷載計算簡圖風載體形系數(shù)背風面= 0.5 迎風面=0.328 坡度i=1/3 即=計算主要承重結(jié)構(gòu) 迎風面W1=1.40.32810.35=0.161 kN/ 方向垂直屋面，為風吸力；迎風面W2=1.40.510.35=0.245 kN/ 方向垂直屋面，為風吸力。W1與W2垂直于水平面，分力均小于永久荷載（荷載分項系數(shù)取1.2）所以永久荷載與風荷載聯(lián)合作用不致使桿件內(nèi)力變號，因此，風荷載影響可不考慮。1-6屋架上弦在檁條處集中荷載設計值為Q=（1.20.54

8、1.40.35）0.7006=4.486kN2、內(nèi)力計算與內(nèi)力組合 上弦桿因有節(jié)間荷載故為壓彎桿件，將軸力與彎矩的計算分開進行，計算桿件軸力時，取屋架上弦節(jié)點處集中荷載為3Q，將3Q乘以內(nèi)力圖中的內(nèi)力系數(shù)即得各桿件的軸力。跨度中央每側(cè)各兩根腹桿按照壓桿控制其長細比，因此可不考慮半跨荷載作用的情況，只計算全跨滿載時的桿件內(nèi)力。2-1軸力計算 將以上結(jié)果與結(jié)構(gòu)力學求解器的結(jié)果進行對照，誤差較小，故可視為計算正確。標題:三角形鋼屋架內(nèi)力計算內(nèi)力計算桿端內(nèi)力值 ( 乘子 = 1) 桿端 1 桿端 2單元碼 軸力 剪力 彎矩 軸力 剪力 彎矩 1 -44.0164487 0.78298482 -0.00

9、000000 -44.0164487 0.78298482 569.483545 2 -43.6162992 0.01491336 569.483545 -43.6162992 0.01491336 580.330386 3 -43.0905972 -0.79789818 580.330386 -43.0905972 -0.79789818 0.00000000 4 -42.9415526 1.04114021 0.00000000 -42.9415526 1.04114021 757.246116 5 -43.0160749 -0.09077537 757.246116 -43.016074

10、9 -0.09077537 691.223023 6 -42.6100565 -0.95036484 691.223023 -42.6100565 -0.95036484 0.00000000 7 -35.4191026 0.98220771 -0.00000000 -35.4191026 0.98220771 714.383104 8 -35.2131590 -0.03268682 714.383104 -35.2131590 -0.03268682 690.609202 9 -34.6135064 -0.94952089 690.609202 -34.6135064 -0.94952089

11、 0.00000000 10 -41.2148302 0.95821255 -0.00000000 -41.2148302 0.95821255 696.930850 11 -40.8152524 -0.01235528 696.930850 -40.8152524 -0.01235528 687.944559 12 -40.4412679 -0.94585727 687.944559 -40.4412679 -0.94585727 0.00000000 13 -39.7887136 0.97013545 0.00000000 -39.7887136 0.97013545 705.602665

12、 14 -39.6148038 -0.02245903 705.602665 -39.6148038 -0.02245903 689.267675 15 -39.3369184 -0.94767642 689.267675 -39.3369184 -0.94767642 0.00000000 16 -39.0679324 0.84530558 0.00000000 -39.0679324 0.84530558 614.810921 17 -39.2146543 0.09797009 614.810921 -39.2146543 0.09797009 686.066904 18 -39.8989

13、111 -0.94327567 686.066904 -39.8989111 -0.94327567 0.00000000 19 -40.1309956 0.81208461 -0.00000000 -40.1309956 0.81208461 590.648515 20 -40.6151777 0.05369551 590.648515 -40.6151777 0.05369551 629.702540 21 -41.0983329 -0.86578012 629.702540 -41.0983329 -0.86578012 -0.00000000 22 -34.5299290 0.9051

14、0132 -0.00000000 -34.5299290 0.90510132 658.301789 23 -35.4132337 0.04022665 658.301789 -35.4132337 0.04022665 687.559592 24 -35.2244599 -0.94532797 687.559592 -35.2244599 -0.94532797 0.00000000 25 -42.4045497 0.98220771 -0.00000000 -42.4045497 0.98220771 714.383104 26 -42.6159254 -0.03268682 714.38

15、3104 -42.6159254 -0.03268682 690.609202 27 -43.1441176 -0.94952089 690.609202 -43.1441176 -0.94952089 -0.00000000 28 -43.0881069 0.84530558 0.00000000 -43.0881069 0.84530558 614.810921 29 -44.0164487 0.09797009 614.810921 -44.0164487 0.09797009 686.066904 30 -44.4165983 -0.94327567 686.066904 -44.41

16、65983 -0.94327567 -0.00000000 31 9.75418833 0.00000000 -0.00000000 9.75418833 0.00000000 -0.00000000 32 5.27047313 -0.00000000 -0.00000000 5.27047313 -0.00000000 0.00000000 33 -8.67679565 0.00000000 -0.00000000 -8.67679565 0.00000000 0.00000000 34 -8.67679565 -0.00000000 -0.00000000 -8.67679565 -0.0

17、0000000 0.00000000 35 5.04637892 0.00000000 -0.00000000 5.04637892 0.00000000 -0.00000000 36 9.47771619 -0.00000000 0.00000000 9.47771619 -0.00000000 0.00000000 37 -2.84670191 0.00000000 -0.00000000 -2.84670191 0.00000000 0.00000000 38 4.45043734 -0.00000000 0.00000000 4.45043734 -0.00000000 -0.0000

18、0000 39 -5.11956521 -0.00000000 0.00000000 -5.11956521 -0.00000000 -0.00000000 40 4.66952028 -0.00000000 0.00000000 4.66952028 -0.00000000 -0.00000000 41 18.6060582 0.00000000 -0.00000000 18.6060582 0.00000000 0.00000000 42 13.9560485 0.00000000 0.00000000 13.9560485 0.00000000 0.00000000 43 -5.1077

19、1002 -0.00000000 0.00000000 -5.10771002 -0.00000000 -0.00000000 44 0.00375040 0.00000000 -0.00000000 0.00375040 0.00000000 0.00000000 45 -4.92927927 -0.00000000 0.00000000 -4.92927927 -0.00000000 -0.00000000 46 -5.18012139 0.00000000 -0.00000000 -5.18012139 0.00000000 0.00000000 47 4.44389620 -0.000

20、00000 0.00000000 4.44389620 -0.00000000 -0.00000000 48 -2.79503655 0.00000000 -0.00000000 -2.79503655 0.00000000 0.00000000 49 13.5997942 0.00000000 -0.00000000 13.5997942 0.00000000 0.00000000 50 17.9444367 0.00000000 -0.00000000 17.9444367 0.00000000 0.00000000 51 4.26336045 -0.00000000 0.00000000

21、 4.26336045 -0.00000000 -0.00000000 52 -2.76766730 0.00000000 -0.00000000 -2.76766730 0.00000000 0.00000000 53 -2.87677472 -0.00000000 0.00000000 -2.87677472 -0.00000000 -0.000000002-2彎矩計算 端部第一節(jié)間跨度1/3處正彎矩為0.8=0.83.10=2.48其他節(jié)間跨中1/3處正彎矩以及節(jié)點處的負彎矩為0.6=0.63.10=1.86（七）桿件截面設計選擇原則，一般情況下桿件截面的最小厚度為5mm，角鋼桿件或者T

22、型鋼的懸伸肢寬不得小于45mm，由表查得桁架節(jié)點板的厚度取8mm。1、上弦桿計算長度 上弦桿不改變截面，按照最大內(nèi)力設計=191.55kN =2.48 =1.86選用截面，其截面幾何特征為截面面積 A=21.274（）截面抵抗矩 回轉(zhuǎn)半徑 長細比 屬于b類截面 取 查表即得歐拉力穩(wěn)定系數(shù) a.平面內(nèi)穩(wěn)定性計算此端節(jié)點弦桿相當于兩端支撐桿件，其上作用有段彎矩和橫向荷載并為異號曲率的情況，故取等效彎矩系數(shù)。用跨中最大正彎矩驗算 =對于這種組合T形截面桿件，在彎矩效應較大時，可能在較小的翼緣一側(cè)因受拉塑性區(qū)的發(fā)展而導致桿件失穩(wěn)，因此，還應驗算截面的另一側(cè)顯然另一側(cè)不控制平面內(nèi)失穩(wěn)，故平面內(nèi)穩(wěn)定得以保

23、證。b.平面外穩(wěn)定性驗算關(guān)于梁的整體穩(wěn)定性系數(shù)，由于，因所考慮構(gòu)件內(nèi)有端彎矩和橫向荷載同時作用，且使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率，因此取用跨中最大正彎矩根據(jù)支撐布置情況，可知上弦節(jié)點處均有側(cè)向支撐得以保證其不發(fā)生平面外失穩(wěn)，課不必驗算節(jié)點處的平面外穩(wěn)定，只需要驗算其強度。c.強度驗算上弦桿節(jié)點“2”處的彎矩較大，且又比較小，因此按照截面上無翼緣一邊的強度進行驗算。2、下弦桿下弦桿不改變截面，按照最大內(nèi)力設計，取=181.683kN，計算長度 選用截面 截面幾何特征： 截面面積： 回轉(zhuǎn)半徑： 長細比： 強度驗算： 3、腹桿 節(jié)點板的厚度取6mm。a.桿件2-7，5-9：截面選擇 兩根桿的內(nèi)力相同，計算長度基

24、本相同，選取同一種截面L454，其截面幾何特性為截面面積： 回轉(zhuǎn)半徑： 長細比： 屬于b類截面因此取，查表可得當計算截面連接的是單角鋼桿件時，鋼材的強度設計值應進行折減，其中，按照軸心受力構(gòu)件計算強度時，強度折減系數(shù)為0.85。強度驗算： b.桿件4-9，3-7：截面選擇 兩根桿的內(nèi)力相同，計算長度基本相同，選取同一種截面2L454，其截面幾何特性為截面面積： 回轉(zhuǎn)半徑： 長細比： 屬于b類截面因此取，查表可得強度驗算： c.桿件4-8，3-8：截面選擇取最大內(nèi)力N= 兩根桿的內(nèi)力基本相同，計算長度基本相同，選取同一種截面2L454，其截面幾何特性為截面面積： 回轉(zhuǎn)半徑： 長細比： 屬于b類截

25、面因此取，查表可得強度驗算： d.桿件6-9：截面選擇內(nèi)力為N=78.51kN 選取截面2L506，其截面幾何特性為截面面積： 回轉(zhuǎn)半徑： 長細比： 屬于b類截面因此取，查表可得強度驗算： e.桿件8-9：截面選擇內(nèi)力為N=53.32kN 選取截面2L506，其截面幾何特性為截面面積： 回轉(zhuǎn)半徑： 長細比： 屬于b類截面因此取，查表可得強度驗算： f.桿件6-10：截面選擇連接垂直支撐的豎向腹桿，其計算長度=0.93450=3105mm，查看鋼結(jié)構(gòu)設計手冊中表19-8可知，選擇2L505十字形相連即符合要求，可不必再進行驗算。 將所選擇截面的桿件布置總結(jié)在下表中桿件截面選擇表桿件內(nèi)力kN截面規(guī)

26、格截面積計算長度mm回轉(zhuǎn)半徑cm長細比容許長細比穩(wěn)定系數(shù)應力Mpa名稱編號上弦桿節(jié)點1-5-191.6等邊雙肢90621.274218521852.793.9878.366.71500.770.887154.76下弦桿節(jié)點6-8181.7不等邊雙肢10080621.2744600103502.44.61191.7224.535085.4腹桿2-75-9-12.79等邊單肢4542.5695827281.42.1441.662.21500.79660.48桿件4-93-720.23等邊雙肢4545.318184023001.42.14131.4111.93500.38199.84桿件3-84-8

27、-22.34等邊雙肢4545.318169621201.42.14121.1103.81500.43197.47桿件6-978.51等邊雙肢50611.38184023001.522.4121.197.3350159.75桿件8-953.32等邊雙肢50611.38276034501.522.4181.6144.8350212.08桿件6-100等邊十字交叉5059.609（八）連接節(jié)點設計1、一般桿件連接焊接焊縫設計構(gòu)造要求：焊縫最小尺寸為，這里，我們?nèi)=8mm6， ，因此取。桿件1-2所需焊縫長度：肢背：肢尖：桿件2-3所需焊縫長度：肢背：肢尖：桿件3-4所需焊縫長度：肢背：肢尖：桿件4-5所需焊縫長度：肢背：肢尖：桿件5-6所需焊縫長度：肢背：肢尖：桿件6-10所需焊縫長度：桿件內(nèi)力，因此焊縫長度只需要符合構(gòu)造要求，取。桿件1-7所需焊縫長度：肢背：肢尖：桿件7-8所需焊縫長度：肢背：肢尖：桿件8-10所需焊縫長度：肢背：肢尖：桿件8-9所需焊縫長度：肢背：肢尖：雙角鋼桿件的填板設置：由雙角鋼組成的T字形或十字形截面桿件是按照實腹式桿件進行計算的。為了保證兩個角