2022年钢屋架计算例题 .pdf
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1、1 钢 屋 架 设 计 计 算一、设计资料屋面采用梯形钢屋架、预应力钢筋混凝土屋面板。钢屋架两端支撑于钢筋混凝土柱上砼等级C20 。钢屋架材料为Q235 钢,焊条采用E43 型,手工焊接。该厂房横向跨度为24m ,房屋长度为240m,柱距屋架间距为6m ,房屋檐口高为,屋面坡度为1/12 。二、屋架布置及几何尺寸屋架几何尺寸图屋架计算跨度=24000-300=23700mm 。屋架端部高度H0=2000mm 。二、支撑布置名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 2
2、0 页 - - - - - - - - - 2 三、荷载计算1、 荷载永久荷载预应力钢筋混凝土屋面板包括嵌缝 1500N/m2 =1.5 KN/m2 屋架自重120+1124=0.384 KN/m2防水层 380N/m2 =0.38 KN/m2找平层 2cm厚 400N/m2 =0.40 KN/m2保温层 970N/m2 KN/m2支撑自重 80N/m2 =0.08 KN/m2 小计 KN/m2 可变荷载活载 700N/m2=0.70 KN/m2以上荷载计算中,因屋面坡度较小,风荷载对屋面为吸力,对重屋盖可不考虑,所以各荷载均按水平投影面积计算。永久荷载设计值:3.714=kN/m2可变荷载设
3、计值:0.7=kN/m2 2、荷载组合设计屋架时,应考虑以下三种荷载组合:(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载:P=+ 6=kN 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 20 页 - - - - - - - - - 3 (2)全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载:P1=6=kN P2= 6=kN (3)全跨屋架与支撑+半跨屋面板 +半跨屋面活荷载全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载:P30.3848 6=kN 作用于半跨的屋面板及活载产生的节点荷载:
4、取屋面可能出现的活载P41.5 0.7 6=kN 以上 1 ,2为使用阶段荷载组合;3 为施工阶段荷载组合。四、内力计算按力学求解器计算杆件内力,然后乘以实际的节点荷载,屋架要上述第一种荷载组合作用下,屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆内力均到达最大值,在第二和第三种荷载作用下,靠跨中的斜腹杆的内力可能到达最大或发生变号,因此,在全跨荷载作用下所有杆件的内力均应计算,而在半跨荷载作用下,仅需计算近跨中的斜腹杆内力,取其中不利内力正、负最大值作为屋架的依据。具体计算见图屋架各杆内力组合见表。全跨荷载布置图全跨荷载内力图左半跨荷载布置图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -
5、- - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 20 页 - - - - - - - - - 4 左半跨荷载内力图右半跨荷载布置图右半跨荷载内力图内力计算表表 1 杆 件名 称杆内力系数全跨永久荷载 +全跨可变荷载P=kN N=P 全跨永久荷载 +半跨可变荷载P1=kN P2=kN N 左=P1 +P2 N 右=P1 +P2 全跨屋架支撑 +半跨屋面板 +半跨可变荷载P3=kN P4=kN N 左=P3 +P4 N 右=P3 +P4 计算内力KN P=1 在左半跨在右半跨全跨上弦杆10-11 0 0 0 0 0 0 0 11-13
6、13-15 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页,共 20 页 - - - - - - - - - 5 15-17 17-18 下弦杆1-2 5 2-3 3-4 4-5 斜腹杆1-11 5 11-2 2-13 13-3 9 3-15 - 15-4 4-17 17-5 竖杆1-10 0 2-12 0 3-14 0 4-16 0 5-18 五、杆件截面设计1、上弦杆截面计算整个上弦杆采用同一截面,按最大内力计算N = kN压力,查钢结构设计手册 ,节点板厚度选用 12m
7、m,支座节点板厚度选用14mm。计算长度屋架平面内取节间轴线长度cmlx5.1500屋架平面外根据支撑和内力变化取cmly0 .3015.15020因为yxll002,故截面宜选用两个不等肢角钢,且短肢相并。如图1 所示。图 1 上弦截面设60,查轴心受压构件的稳定系数表807.0需要截面积233967215807. 01025.688mmfNA需要回转半径yyxx12 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 20 页 - - - - - - - - - 6 cm
8、lixx51.26015080cmliyy03.56030160根据需要的A 、 ix、iy ,查角钢型钢表,选用210100160,A = c, ix = 2.85 cm , iy = cm。按所选角钢进行验算5385.25.1500 xxxil,3978.70.3010yyyil满足长细比:150的要求。由于yx只需求出xmin,查轴心受压构件的稳定系数表,842. 0 x223/215/1625060842. 01025.688mmNfmmNANx所选截面合适。2、下弦杆截面计算整个杆件采用同一截面,按最大内力计算,N=kN 拉力计算长度屋架平面内取节间轴线长度cmlx3000屋架平面外
9、根据支撑布置取cmly6000计算需要净截面面积2331662151067.680mmfNAn选用 2160100 10短肢相并,见图 2 所示, A =50.60 c , ix = cm , iy =cm 按所选角钢进行截面验算,取AAn。图 2 下弦截面35010585.23000 xxil3507778. 76000yyil223/215/13550601067.680mmNfmmNAN所选截面满足要求。3、斜杆截面计算 斜杆 1-1112xxyy名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - -
10、 - - - 第 6 页,共 20 页 - - - - - - - - - 7 N = -kN(压力 ),l0 x = l0y = l =251.6 cm因为 l0 x = l0y,故采用不等肢角钢,长肢相并,使ix = iy选用 2140 90 10,见图 3 所示, A = c, ix = cm , iy = cm图 3 斜杆 1-11 截面1509856.26 .2510 xxxil属于 b 类截面1503784.66.2510yyyil属于 b 类截面满足长细比:150的要求。由于yx只需求出xmin,查轴心受压构件的稳定系数表,568. 0 x223/215/1574460568.
11、01097.396mmNfmmNANx所选截面合适。 斜杆 11-2N = kN拉力, l0 x = l = 208.1cm, l0y = l =260.1 cm 计算需要净截面面积2314492151050.311mmfNAn选用 263 8,见图 4 所示, A = c, ix = cm , iy = 3.10 cm图 4 斜杆 11-2 截面验算:xxyy12xxyy12名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 20 页 - - - - - - - - - 8
12、 35011090.11.2080 xxxil3508410.31.2600yyyil223/215/16419021050.311mmNfmmNAN所选截面满足要求。3斜杆 2-13N =kN (压力 ),l0 x =2247mm l0y = l =2809mm选用 280 7,见图 5 所示, A =mm2 , ix =cm , iy = 3.75cm图 5 斜杆 2-13 截面1509146.27 .2240 xxxil属于 b 类截面1507575.39.2800yyyil属于 b 类截面满足长细比:150的要求。由于yx只需求出xmin,查轴心受压构件的稳定系数表,614. 0 x2
13、23/215/1832172614. 01097.243mmNfmmNANx所选截面合适。4斜杆 13-3 .N =kN拉力, l0 x = l = 224.7cm, l0y = l =280.9 cm 计算需要净截面面积237722151093.165mmfNAn选用 256 5,见图 6 所示, A = c, ix = cm , iy = cmxxyy12名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页,共 20 页 - - - - - - - - - 9 图 6 斜杆 1
14、3-3 截面验算:35013172.17.2240 xxxil35010177.29.2800yyyil223/215/15310821093.165mmNfmmNAN所选截面满足要求。5斜杆 3-15N =kN (压力 ),l0 x =cm l0y = l =cm选用 280 7,见图 7 所示, A =c, ix = cm , iy = cm图 7 斜杆 3-15 截面1509846.28 .2410 xxxil属于 b 类截面1508175.33.3020yyyil属于 b 类截面满足长细比:150的要求。由于yx只需求出xmin,查轴心受压构件的稳定系数表,568.0 x223/215
15、/1532172568. 01028.118mmNfmmNANx所选截面合适。6斜杆 15-4N kN拉力,l0 x = l = 2418mm, l0y = l =3023cm xxyy12xxyy12名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页,共 20 页 - - - - - - - - - 10 计算需要净截面面积233212151039.68mmfNAn选用 256 5,见图 8 所示, A = 2c, ix = cm , iy = cm图 8 斜杆 15-4 截面
16、验算:35014172.18.2410 xxxil35010977.23 .3020yyyil223/215/6310821039.68mmNfmmNAN所选截面满足要求。7斜杆 4-17N =kN 拉力,l0 x =m l0y = l =m232342151027.50mmfNAn选用 256 5,见图 9 所示, A =10.82 c, ix =4cm , iy =cm图 9 斜杆 4-17 截面35015172.15.2590 xxxil35011777.23.3240yyyil满足长细比:350的要求。xxyy12xxyy12名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -
17、 - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页,共 20 页 - - - - - - - - - 11 223/215/4710821027.50mmNfmmNAN所选截面合适。8斜杆 17-5N =kN (压力 ),l0 x =m l0y = l =m 选用 263 6,见图 10 所示, A =c, ix = cm , iy = cm图 10 斜杆 17-5 截面验算15013593.15.2590 xxxil15010606.33 .3240yyyil由于yx只需求出xmin,查轴心受压构件的稳定系数表,365. 0 x223
18、/215/1521458365. 01011.81mmNfmmNANx所选截面合适。4、竖杆截面计算1边竖杆 1-10 N =kN (压力 ),,l0 x = l0y =l=cm 选用 263 10, ,A =23.32 c, ix = cm , iy = cm15010688. 125.2010 xxxil属于 b 类截面1506607. 325.2010yyyil属于 b 类截面满足长细比:150的要求。由于yx只需求出xmin,查轴心受压构件的稳定系数表,517. 0 x223/215/202332517. 01096.23mmNfmmNANxxxyy12名师资料总结 - - -精品资料
19、欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页,共 20 页 - - - - - - - - - 12 所选截面合适。2竖杆 2-12 N =kN (压力 ),,l0 x =1800mm l0y =2250mm 选用 263 10, A =23.32 c, ix = cm , iy = cm1509688.11800 xxxil属于 b 类截面1507307.32250yyyil属于 b 类截面满足长细比:150的要求。由于yx只需求出xmin,查轴心受压构件的稳定系数表,581. 0 x223/215/
20、352332581. 01092.47mmNfmmNANx所选截面合适。3竖杆 3-14 N =kN (压力 ),l0 x =2000mm l0y =2500mm 选用 263 10, A =23.32 c, ix = cm , iy = cm15010688. 12000 xxxil属于 b 类截面1508107.32500yyyil属于 b 类截面满足长细比:150的要求。由于yx只需求出xmin,查轴心受压构件的稳定系数表,517. 0 x223/215/402332517. 01092.47mmNfmmNANx所选截面合适。4竖杆 4-16 N =-kN (压力 ), l0 x =22
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