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1、钢结构课程设计一、设计资料（一）、课程设计题目30m跨梯形钢桁架（二八设计资料1、某单层轻型工业厂房，平面尺寸30mX90m,采用钢屋架，简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为C20o屋面板采用L5X6米预应力钢筋混凝土大型屋面板；16Omm膨胀珍珠岩保温层；卷材屋面（三毡四油），屋面坡度i=l10,0钢材采用Q235B（设计强度为215MPa）,C（含碳量）0.2%,硫、磷含量及格，满足六项保证。焊条采用E4303（设计强度为160MPa）,手工焊，焊缝质量达到一级标准。螺栓采用Q235B,M20,孔径为21.5mm。支座锚栓用Q235B,M24,孔径为25mm。屋架计算跨度为：0=/-21
2、50=3（XXX）3（X）=297（X）三?屋架端部高度为：Ho=O07L=2100mm（在L和1.825m1018范围内）；屋架跨中高度为：H=o+.i5=3600mm;屋架跨中起拱为：V=%oo=60mm桁架形式及几何尺寸如下图1所示。桁架支撑布置如下图2所示。 一 一 O1661661CQG61661CO&LG2出LG2LQgL6，LG2L02葭G612G62G6，2L6iLGlL62L&LBL62LG2L62L612661661661GSI(1L4Lfi4像睁l4CCIlf3taLSS域下MOICCI-031CCI木/10-1-0IVlVIM*1-1EClXGE2KCK4XC2LQE)
3、anX.辆t支锻一2W：SC-上弦支弹XC-下强支*CC垂直支并GG-WMfiLG三02桁蚊*梓二、荷载标准值及荷载计算2.1荷载标准值永久荷载（沿屋面分布）：预应力混凝土大型屋面板膨胀珍珠0.160x15=2.4（如V/m2卷材屋面（三毡四油）找平层（20mm0.0220=0.40W/加.4GkNInr岩保温层OAOkNZm2水泥砂浆）：桁架和支撑自重经验公式P=O.12+0.0Ilx跨度可变荷载:屋面活荷载（按水平面投影）050kN / 而积灰荷载2.2荷载计算永久荷载（沿屋面分布）:预应力 混凝土 大型屋1.401.35 = 1.89)WVm2膨 胀 珍 珠2.401.35 = 3.24
4、foV/An2卷 材 屋 面 (0.40 1.35 = 0.54foV/An2找 平 层 (20mm岩 保 温三 毡 四 油水 泥砂浆板层)0.401.35=0.54fcV/w2桁架和支撑自重(0.120.01130)1.35=0.6075AN/m2共：6.S115kNm2可变荷载：屋面活荷载(按水平面投影)0.50l.4=0.7(RN/机2积灰荷载2.50x1.4=3.5OfaV/机2共：4.20kNm22.3设计桁架应考虑以下三种组合：2.3.1使用阶段荷载情况1、全跨永久荷载+全跨可变荷载F=(6.8175+4.20)l.56=99.16fcV/2、全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久
5、荷载：F1=6.8175L56=61.36半跨节点可变荷载：F?=4.20x1.5x6=37.80出2.3.2施工阶段荷载情况全跨桁架及支撑自重+半跨屋面板自重+半跨可变荷载全跨桁架及支撑自重：F3=(0.120.01130)1.21.56=4.86V半跨节点屋面板自重及活荷载：F4=(1.41.2+0.501.4)1.56=21.422V三、内力计算桁架在上述三种荷载组合作用下的计算简图见下图3o由力学求解器解得F=I的桁架各杆件的内力系数（F=I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，计算结果见表1。表1桁架杆件内力组合表杆件名称内力系数(F=I)第一种组合F义
6、第二种组合第三种组合计算杆件内力(kN)全跨左半右半6X+F2XKX+F?义KX+KX尸3乂+乙X口弦:AB0.000.000.000.000.000.000.000.000.00BC、CD-10.76-8.09-3.27-1066.96-966.04-783.84-225.58-122.34-1066.96DE、EF-17.40-12.53-5.96-1725.38-1541.30-1292.95-352.96-212.23-1725.38FG、GH-20.67-14.05-8.10-2049.64-1799.40-1574.49-401.41-273.96-2049.64HI-21.51-
7、13.47-9.85-2132.93-1829.02-1692.18-393.07-315.53-2132.93IJ、JK-21.96-13.92-9.85-2177.55-1873.64-1719.80-404.89-317.71-2177.55下弦ab5.734.391.65568.19517.53413.96121.8863.19568.19be14.5010.694.671437.821293.801066.25299.45170.51437.82cd19.2913.537.051912.801695.071450.12383.56244.761912.80de21.2413.928.
8、972106.161829.461642.35401.39295.362106.16ef20.4411.2511.252026.831679.451679.45340.31340.312026.83斜腹杆aB-11.09-8.49-3.18-1099.68-1001.40-800.69-235.75-122.01-1099.68Bb8.936.572.89885.50796.29657.19184.13105.3885.50bD-7.45-5.18-2.78-738.74-652.94-562.22-147.16-95.75-738.74Dc5.523.502.47547.36471.0143
9、2.07101.8079.73547.36cF-4.24-2.28-2.41-420.44-346.35-351.26-69.44-72.23-420.44Fd2.740.972.16271.70204.79249.7734.0959.58271.70dH-1.580.15-2.12-156.67-91.28-177.08-4.47-53.09-156.67He0.38-1.201.9237.68-22.0495.89-23.8642.9795.89eg1.503.35-2.27148.74218.676.2379.05-41.33218.67g2.204.06-2.27218.15288.4
10、649.1997.66-37.93288.46gi0.630.630.0062.4762.4738.6616.563.0662.47竖杆Aa-0.50-0.500.00-49.58-49.58-30.68-13.14-2.43-49.58Cb、Ec-1.00-1.000.00-99.16-99.16-61.36-26.28-4.86-99.16Gd-1.00-1.000.00-99.16-99.16-61.36-26.28-4.86-99.16Ie-1.50-1.500.00-148.74-148.74-92.04-39.42-7.29-148.74Jg-1.00-1.000.00-99.16
11、-99.16-61.36-26.28-4.86-99.16Kf0.000.000.000.000.000.000.000.000.00注：F=99.16kN；F1=61.36kN;F2=37.80kN;F3=4.86kN;F4=21.42kN四、杆件设计4.1上弦杆整个上弦杆采用等截面，按最大设计内力的IJ、JK杆设计,根据表2,有N=-2177.55kN0上弦杆计算长度：在桁架平面内：为节间轴线长度，即：（w=o=15O8m%在桁架平面外：根据支撑布置和内力变化情况，取loy=31508=4524三根据屋架平面处上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并，如下图4所示。R4上弦痂
12、腹杆最大内力N=T099.68kN,查表得，节点板厚度选用16mm,支座节点板厚度用ISmrno设入=60,双角钢组成的T形和十字形截面均属于b类,查Q235钢的稳定系数表，可得0=0.807。根据稳定性公式，需要的截面面积为:N2177550SUuC2A=12550加f0.807x215需要回转半径为:i4L=空=25.13加*604=受丝=75407?)60根据需要Am3查角钢规格表，选用2L200X125X18。该截面特性如下:A=Ill(X)m2,ix-34.9mm,iy=97Amm按所选角钢进行验算如下:翳62一十黑5满足长细比刃=150截面在X和y平面皆属于b类截面，由于入y入X,只需要求6。查表得%=0872工=217755。=214.97WyA0.872x11100所需截面合适。4.2下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的de杆计算，根据表2,有N=2106.16kNo又有：Iox=3000mm,oy29700= 14850机机所需截面积为:J=生2=97
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