课程设计—钢结构（电大）

钢结构课程设计

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梯形屋架设计

1设计资料

梯形屋架，建筑跨度为18m，端部高度为1.99m，跨中高度为2.89m，屋架坡度i=1/10,屋架间距为6m，屋架两端支撑在钢筋混凝土柱上，上柱截面400mm×400mm，混凝土采用C20。屋架上、下弦布置有水平支撑和竖向支撑（如图1-1所示）。

屋面采用1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，120mm厚珍珠岩（r?350kg/m3）的保温层，三毡四油铺绿豆沙防水层，20mm厚水泥砂浆找平层，屋面雪荷载为0.30kN/m2，钢材采用3号钢。

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2设计要求

2.1 屋面雪荷载取值：按分组序号，取用设计资料屋面雪荷载+0.1×分组序号（比如第1组，屋面雪荷载取值为：0.30kN/m2+0.1×1=0.40kN/m2，以此类推）。 2.2 设计中，应绘制出必要的节点详图等图纸。 2.3 其他条件与设计资料相同。

3 荷载计算

3.1 永久荷载

预应力钢筋混凝土大型屋面板： 1.2?1.4?1.68kN/m2 三毡四油防水层及及找平层（20mm）： 1.2?0.76?0.912kN/m2 120mm厚泡沫混凝土保温层： 1.2?0.42?0.504kN/m2 屋架自重和支撑自重按经验公式（跨度l=18m）

Pw?1.2?1.1l?1.2?1.1?18?32kg/m2 1.2?0.32?0.384kN/m2

3.2 可变荷载

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屋面雪荷载： 1.4?0.55?0.77kN/m2

3.3 荷载组合

永久荷载可变荷载为主要荷载组合，屋架上弦节点荷载为：

F??(1.68?0.912?0.504?0.384)?0.77??1.5?6?38.25kN

4 内力计算

桁架杆件的内力，在单位力作用下用图解法求得表4-1。

杆 件 上 弦 杆 B-① C-③ D-④ E-⑥ F-⑦ G-⑨ 下 弦 杆 ②-O ⑤-O ⑧-O ①-② ②-③ ④-⑤ ⑤-⑥ ⑦-⑧ ⑧-⑨ 竖 杆 A-① ③-④ ⑥-⑦ ⑨-⑩ 轴线 1357 1508 1507 1508 1507 1508 2850 3000 3000 2530 2613 2864 3124 3124 3124 1990 2290 2590 2890 单位荷载内力 0 -6.223 -6.223 -8.996 -8.996 -9.105 +3.479 +7.961 +9.270 -6.502 +4.586 +3.381 +1.884 -0.690 -0.463 -0.500 -1.000 -1.000 +0.812 F荷载内力（kN） 0 -238.030 -238.030 -344.097 -344.097 -348.266 +133.072 +304.508 +354.578 -248.702 +175.415 -129.323 +72.063 -26.393 -17.710 -19.125 -38.250 -38.250 +31.059 斜 杆 5 截面选择

5.1 上弦杆截面选择

上弦杆采用相同截面，以最大轴力G-⑨杆来选择：Nmax??348.266kN 在屋架平面内的计算长度lox?150.8cm，屋架平面外的计算长度loy?301.5cm。 选用两个不等肢角钢2L100?80?6，长肢水平。

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截面几何特性（长肢水平双角钢组成T形截面，节点板根据腹杆最大内力选用板厚8mm）：

A?21.274cm2 ix?2.40cm,iy?4.61cm

?x?lox150.8??62.8?150 ?x?0.7922 ix2.40?y?loyiy?150.8?65.4?150 ?y?0.778 4.61N?348266?210.4N/mm2?f?215N/mm2

0.778?2127.4截面验算：

?minA大型屋面板与上弦焊牢，起纵横向水平支撑作用，上弦杆其他节间的长细比和稳定验算均未超过上述值。

5.2 下弦杆截面选择

下弦杆也采用相同截面，以最大轴力⑧-O杆来选择：Nmax??354.578kN 在屋架平面内的计算长度：lox?300cm，屋架平面外的计算长度：loy?300cm。 所需截面面积为：An?N354578?1649.4mm2 f215选择两个不等肢角钢2?90?56?6，长肢水平。

截面几何特点：A?17.114cm2?16.494cm2

300300?189.9?350?y??67.9?350 ix?1.58cm iy?4.42cm?x?1.584.42另两个节点的下弦杆内力较小，但loy?600cm，故须验算其屋架平面外的长细比：

?y?600?135.7?350 4.425.3 支座竖杆截面选择

杆轴力：N??19.125kN

计算长度：lox?loy?199cm，采用两个等肢角钢2?63?5，组成T型截面 截面几何特性：A?12.286cm2ix?1.94cmiy?2.89cm

199199?x??102?150，?x?0.542?y??68.9?150，?y?0.758

1.942.89 4