1、钢结构设计计算书姓 名： 班 级： 学 号： 指导教师： 1一、设计资料：1.结构形式: 某厂房总长度 108m，跨度为 24m，纵向柱距 6m，厂房建筑采用封闭结合。采用钢筋混凝土柱,梯形钢屋架，柱的混凝土强度等级为 C30，上柱截面 400mm400mm，屋面坡度 i=1/10。地区计算温度高于-20 0C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为 8 度，屋架下弦标高为 18m；厂房内桥式吊车为 2 台50/10t（中级工作制） ，锻锤为 2 台 5t。2. 屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载 P=1.0 作用下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材为 Q345A 钢，焊条为 E
2、50 型。3.屋盖结构及荷载标准值（水平投影面计）无檩体系：采用 1.56.0m 预应力混凝土屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上。荷载： 屋架及支撑自重：按经验公式 q=0.12+0.011L，L 为屋架跨度，以 m 为单位，q 为屋架及支撑自重，以可 kN/m2为单位； 屋面活荷载：施工活荷载标准值为 0.7kN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为 S0=0.35kN/m2，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值。积灰荷载标准值：0.5kN/m 2。 屋面各构造层的荷载标 准值：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.40kN/m 2水泥砂浆找平层 0.50kN/m 2保温层 0.80kN/m
3、 2一毡二油隔气层 0.05kN/m 2水泥砂浆找平层 0.40kN/m 2预应力混凝土屋面板 1.50kN/m 2 桁架计算跨度：m024.1523.7l2跨中及端部高度：桁架的中间高度： m3.490h在 23.7m 的两端高度： m25在 30m 轴线处的端部高度： m01.桁架跨中起拱 50mm二、结构形式与布置图：桁架形式及几何尺寸如图 1 所示：图 1 桁架形式及几何尺寸桁架支撑布置图如图 2 所示：3图 243、荷载计算1、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 换算为沿水平投影面分布的荷载。桁
4、架沿水21/cos01/.05平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（ 支撑）2.1WP计算，跨度单位 m。永久荷载标准值：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 1.0050.4 kN/m 2=0.402kN/m2水泥砂浆找平层 1.0050.5 kN/m 2=0.503kN/m2保温层 1.0050.8 kN/m 2=0.804kN/m2一毡二油隔气层 1.0050.05 kN/m 2=0.050kN/m2水泥砂浆找平层 1.0050.4 kN/m 2=0.402kN/m2预应力混凝土屋面板 1.0051.5 kN/m 2=1.508 kN/m2桁架和支撑自重 0.12 KN/m2+0.011
5、24 kN/m2=0.384 kN/m2总计：4.053kN/m 2可变荷载标准值：屋面活荷载 0.7kN/m 2积灰荷载 0.5kN/m 2 2、荷载组合：设计桁架时，应考虑以下三种荷载组合：（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）全跨节点荷载设计值：F=（1.354.053kN/+1.4 0.70.7 kN/+1.40.90.5 kN/） 1.5m6m=61.09kN5(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载设计值：对结构不利时：F1.1=1.354.053 kN/ 1.5m6m=49.24kN (按永久荷载为主的组合)F1.2=1.24.053 kN/ 1.5
6、m6m=43.77kN (按可变荷载为主的组合)对结构有利时：F1.3=1.04.053 kN/ 1.5m6m=36.48kN半跨节点可变荷载设计值：F2.1=1.4（0.7 0.7 kN/+0.9 0.5 kN/）1.5m6m=11.84kN (按永久荷载为主的组合)F2.2=1.4（0.7+0.9 0.5）kN/ 1.5m6m=14.49kN (按可变荷载为主的组合)(3)全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载(按可变荷载为主的组合)全跨节点屋架自重设计值：对结构不利时：F3.1=1.20.384 kN/ 1.5m6m=4.15kN对结构有利时：F3.2=1.00.384 kN/
7、 1.5m6m=3.46kN半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：F4=（1.21.5 kN/+1.4 0.7 kN/） 1.56=25.02kN（1）、（2）为使用阶段荷载情况，（3 ）为施工阶段荷载情况。单位力作用下的计算详图见图 3。6图3 单位力作用下计算详图四、内力计算由电算先解得F=1的桁架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨）见图4。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表1.7（a）(b)图4 桁架各杆件的内力系数表 1 桁架杆件内力组合表 内力系数(F=1) 第二种组合 第三种组合杆件名称 全跨左半跨右半跨第一种组 合FF1，i +F2，i F1，i +F
8、2，i F3，i +F4F3，i +F4计算杆件内力/KNAB 0 0 0 0 0 0 0 0 0BC、CD-8.72 -6.25 -2.47-532.70 -532.70上弦DE、 EF -13.53 -9.04 -4.49 -826.55 -826.558FG、GH-15.26 -9.17 -6.09-932.23 -932.23HI -14.71 -7.38 -7.38 -898.63 -898.63ac 4.73 3.48 1.25 288.96 288.96ce 11.53 8.00 3.53 704.37 704.37eg 14.65 9.34 5.31 894.97 894.97
9、下弦gi 15.17 8.44 6.73 926.74 926.74aB -8.87 -6.53 -2.34 -541.87 -541.87Bc 6.88 4.76 2.12 420.30 420.30cD -5.44 -3.41 -2.03 -332.33 -332.33De 3.7 1.90 1.80 226.03 226.03eF -2.46 -0.71 -1.75-150.28 -129.54(F1，1 , F2,1)-141.85(F1，1 , F2,1)-27.97(F3，1 , F4)-53.99(F3，1 , F4)-150.28Fg 1.11 -0.45 1.5667.81
10、49.33(F1，1 , F2,1)73.36 (F1，1 , F2,1)-7.42 (F3，2 , F4)43.64 (F3，1 , F4)-7.4273.36gH 0.02 1.55 -1.531.22 23.33(F1，2, F2,2)-21.44(F1，3, F2,2)38.86(F3，1 , F4)-38.21(F3，2 , F4)-38.2138.86斜腹杆Hi -1.08 -2.47 1.39-65.98 -83.06(F1，2 , F2,2)-36.72 (F1，1 , F2,1)-66.28(F3，1 , F4)31.04(F3，2 , F4)-83.0631.04Aa -0
11、.50 -0.50 0 -30.55 -30.55Cc -1.00 -1.00 0 -61.09 -61.09Ee -1.00 -1.00 0 -61.09 -61.09Gg -1.00 -1.00 0 -61.09 -61.09竖杆Ii 1.94 0.97 0.97 118.51 118.51注：9F=61.09kN；F 1.1=49.24kN；F 1.2=43.77kN；F 1.3=36.48kN；F 2.1=11.84kN；F 2.2=14.49kN；F 3.1=4.15kN；F3.2=3.46kN；F 4=25.02kN。四、杆件设计1、上弦杆整个上弦杆采用等截面，按FG、GH杆之最大
12、设计内力设计。N=932.23 kN。 上弦杆计算长度：在桁架平面内，为节间轴线长度： cmlox8.150在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，取： cmloy 6.3018.152因为 ，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并(图5)。oxyl2腹杆最大内力N=541.87kN，查表9.6.4，节点板厚度选用12mm，支座节点板厚度用14mm。设=60，查附录4得 0.87需要截面积： 32292.176087/NNAmf需要回转半径：， cmliox51.260.1 cmlioy03.56.31根据需要的A、 、 查角钢型钢规格表(附录8)，选xiy2L1409010，A=4452 ， =2.56cm、 =6.85cm， b1/t=140/10=14,按所选角钢进行验算：2xiyi， 91.586.10cmilxo 30.64.0385oylcmi因为 .240/36./4/101 bltby所以 1503.5417.57.527.3411 ttoyz满足允许长细比的要求。截面在x和y平面皆属b类，由于 ，只需求 。查附录得 。xyzx0.743x
