1、- 1 -钢结构课程设计计算书、设计资料某地一机械加工车间，长 84m，跨度 24m，柱距 6m，车间内设有两台35/10T 中级工作制桥式吊车，该地区冬季最低温度为20。轨顶标高16.5m，柱顶标高 25m，地震设计烈度 7 度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.56m 预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m 2） ，上铺 120mm 珍珠岩制品保温层（容重为 1KN/m3） ，二毡三油上铺小石子防水层（0.4KN/m 2） ，找平层2cm 厚（0.4KN/m 2） ，卷材屋面，屋面坡度 i=1/8，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级 C20，上柱截面 400400mm。钢材选用 Q2
2、35B，焊条采用E43 型。屋面活荷载标准值 0.8KN/m2，积灰荷载标准值 0.55KN/m2，雪荷载标准值 0.35 KN/m2，风荷载标准值 0.45 KN/m2。屋架的计算跨度：Lo=24000 2150=23700mm，端部高度：h=1990mm（轴线处） ，h=2009mm （计算跨度处） 。中部高度 H=3490mm。二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸见图 1 所示图 1 梯形钢屋架形式和尺寸屋架支撑布置见图 2 所示。- 2 -上弦支撑布置图下弦支撑布置图垂直支撑 1-1垂直支撑 2-2三、荷载与内力计算1.荷载计算荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。荷载计
3、算表- 3 -荷载名称 荷载标准值 KN/m2 荷载设计值 KN/m2二毡三油上铺小石子 0.4 0.4x1.35=0.54找平层 2cm 厚 0.02x20=0.4 0.4x1.35=0.54120mm 珍珠岩制品保温层 0.12x6=0.72 0.72x1.35=0.972预应力钢筋混凝土大型屋面板 1.4 1.4x1.35=1.89管道设备自重 0.1 0.1x1.35=.135钢屋架和支撑自重 0.12+0.011x24=0.384 0.384x1.35=0.5184永久荷载总和 3.404 4.5954屋面活荷载 0.8 0.8x1.4=1.12积灰荷载 0.55 0.55x0.4=
4、0.77可变荷载总和 1.35 1.89风荷载：风荷载的高度变化系数为 1.25，屋面迎风面对体型系数为-0.6，背风面为-0.5，所以负风压的设计值为迎风面：W1=-1.4x0.6x1.25x0.45=-0.4725 KN/m 2背风面：W2=-1.4x0.5x1.25x0.45=-0.39375 KN/m 2W1 和 W2 垂直于水平面的分力未超过荷载分项系数取 1.0 时的永久荷载，故将拉杆的长细比依然控制在 350 以内。2.荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种组合：组合一 全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦节点荷载 F=（4.5954+1.89) 1.56=58.3686 kN组合二
5、 全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载 =4.59541.56=41.3586 kN1F=1.891.56=17.01 kN2组合三 全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载屋架上弦节点荷载 =0.3841.351.56=4.6656 kN3F=(1.351.4+1.40.8) 1.56=27.09kN4- 4 -3.内力计算屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图：由图解法或数解法解得 F=1 的屋架各杆件的内力系数（ 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，计算结果见下表所示：(a)(b)(C)- 5 -内力系数（F=1） 第二种
6、组合 第三种组合杆件名称 全跨 左半跨右半跨第一种组合FF1F2 F1F2 F3F4 F3F4 计算杆件内力（KN）上弦 ABBC、CDDE、EFFGGH、HI0-8.53-12.93-14.33-14.810-6.39-9.14-9.29-9.770-2.75-4.87-6.48-6.480-497.88-754.71-836.42-864.440-461.48-690.24-750.69-778.710-399.57-617.60-702.89-722.750-212.90-307.93-318.52-333.770-114.30-192.25-242.40-244.640-497.88-
7、754.71-836.42-864.44下弦abbccdde4.6811.1013.8213.593.598.109.407.611.403.865.687.69273.17647.89806.65793.23254.62596.86731.47691.51217.37596.86668.19692.87119.09271.22319.12269.5659.76156.36218.35271.73273.17647.89806.65793.23斜腹杆aBBbbDDccFFddffIGf-8.886.67-5.213.41-2.180.860.961.700.65-6.814.85-3.471.
8、92-0.73-0.412.463.200.65-2.662.34-2.231.93-1.871.64-1.93-1.93-0.00-518.31389.32-304.10199.04-127.2450.2056.0399.2337.94-483.10358.36-274.50173.69-102.5828.5981.55124.7437.94-412.51315.67-255.11173.86-121.9763.466.8737.4826.88-225.91162.51-118.3169.48-29.95-7.0971.1294.6220.64-113.4994.51-84.7268.19-
9、60.8348.44-47.80-44.353.03-518.31389.32-304.10199.04-127.2763.46,-7.0981.55,-47.8124.74,-44.3537.94竖杆AaCbEcGdHfIe-0.50-1.00-1.00-1.50-1.000.00-0.50-1.00-1.00-1.50-1.000.00-0.000.000.000.000.000.00-29.18-58.37-58.37-87.55-58.370.00-29.18-58.37-58.37-87.55-58.370.00-20.68-41.36-41.36-62.04-41.360.00-1
10、5.88-31.76-31.76-47.63-31.760.00-2.33-4.67-467-7.00-4.670.00-29.18-58.37-58.37-87.55-58.370.00注：正值表示压力，负值表示拉力四、杆件截面设计腹杆最大内力，N=-518.31KN 由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板厚度取 14mm；中间节点板厚度取 12mm。1.上弦杆整个上弦杆采用相同一截面，按 GH、HI 杆件最大内力计算， N=-864.44KN，上弦杆计算长度：在屋架平面内：为节间轴线长度，即 Oxl=1512mm在屋架平面外：本屋架为无檩条体系，并认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支撑布
11、置和内力变化情况，取 Oyl=3000mm.- 6 -因为 2 Oxl y，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，见下图。2 L 160100 10上弦截面设 =60，查轴心受力稳定系数表， =0.807需要截面积 *A = = =4982 2mfN.2158074.63需要回转半径 xi= =25.2mmol*yi= =50mm 603oxl根据需要的 *A、 xi、*y查角钢型钢表，初选 2 L 160100 10，A=50602m， =2.85cm ， =7.78m。xii按所选角钢进行验算 x= = =53.1 =150oil85.21y= = =38.6=150oil7.30由于
12、5.106/35.0/6.1/6/ 11 bltboy则： =15074.)7.2(.73).52(7.3 424tltoyyz由于 ，只需求出 ，查轴心受力稳定系数表， 0.8033yxyzyzyz- 7 -=212.7N/ 2m x，故用不等肢角钢，短肢相并，见下图2 L14090 10下弦截面A=4460 2m， =2.56cm， =6.85cm。xiyix= =117.2 =350oil56.30y= 173.0 =350 8.1oil=180.9N/ 2m215 N/ 2所选截面满足要求。46053AN填板放一块， =150cm80 xi=802.56=204.8cma3. 端斜杆
13、aB- 8 -杆件轴力：N=-518.31KN计算长度： Oxl y=2562mm因为 xl y，故采用不等肢角钢，长肢相并，使 xi y。选用 2 L14090 10，2 L14090 10端斜杆截面A4460 2m， xi4.47cm， yi3.73cmx= 57.347.56oily= =68.73.2oil由于 =13.79/2.5648.0/.571/9bltboy.7).129(.68)0.( 224tlboyyz故由 按 b 类查表 =0.710yz164N/ 2m215 N/ 2 所选截面满足要求。46071.358ANx填板放两块， =120cm40 xi=403.73=14
14、9.2 cma4. 斜杆 Bb已知 N=389.32kN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度 Oxl=0.8l=0.82644=2115.2mm屋架平面外根据支撑布置取 y=2644mm- 9 -选用 2 L1006，见图A=2386 2m， =3.10cm， =4.51cm。xiyi=163.1N/ 2m215 N/ 238610.9ANx= =68.2 =350oil.52y= 58.6 =350 1.46oil=163.2N/ 2m215 N/ 2 所选截面满足要求。23860.9AN填板放两块， =60cm 80 xi=803.10=248cma5. 斜杆 bD已知 N=-304.10
15、kN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度 Oxl=0.8l=0.82966=2372.8mm屋架平面外根据支撑布置取 y=2966mm选用 2 L1006，见图A=2386 2m， =3.10cm， =4.51cm。xiyi- 10 -=128.4N/ 2m215 N/ 2238610.4ANx= =76.5 =150oil.7y= 65.8 =150 51.4629oil查轴心受力稳定系数表， 0.7105x=179.4N/ 2m215 N/ 2 所选截面满足要求。23867105.ANx填板放两块， =60cm 40 xi=403.10=124cma6. 斜杆 Dc已知 N=199.04kN计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度 Oxl=0.8l=0.82956=2364.8mm屋架平面外根据支撑布置取 y=2956mm选用 2 L705，见图A=1376 2m， =2.16cm， =3.31cm。xiyi=144.6N/ 2m215 N/ 2137604.9ANx= =109.5 =350oil.28y= 89.3 =350 31.695oil
