1、.1.設計資料 ： .錯誤!未定義書簽。2.結構形式與布置.錯誤!未定義書簽。3.荷載計算 .錯誤!未定義書簽。4.內力計算 .錯誤!未定義書簽。附件：設計資料1、設計題目 ：單層工業(yè)廠房屋蓋結構 梯形鋼屋架設計2、設計任務及參數(shù)：第五組 ：某地一機械加工車間，長 84m ，跨度 24m ，柱距 6m ，車間內設有兩臺40/10T中級工作制橋式吊車，軌頂標高 18.5m ，柱頂標高27m ，地震設計烈度7 度 。采用梯形鋼屋架，封閉結合 ，1.5×6m 預應力鋼筋混凝土大型屋面板 （ 1.4KN/m 2），上鋪 100mm 厚泡沫混凝土保溫層（容重為 1KN/m 3），三氈四油 （上

2、鋪綠豆砂 ）22上，混凝土強度等級C20，上柱截面400 ×400mm 。鋼材選用Q235B ，焊條采用E43 型。 屋面活荷載標準值0.7KN/m 2 ，積灰荷載標準值0.6KN/m 2，雪荷載及風荷載見下表，7 位同學依次按序號進行選取。活載 KN/m 21234567基本雪壓0.300.750.100.200.450.500.35基本風壓0.350.600.250.550.300.500.453、設計任務分解學生按照下表分派的條件，完成梯形鋼屋架設計的全部相關計算和驗算及構造設計內容。表 -34、設計成果要求在教師指導下 ，能根據(jù)設計任務書的要求，搜集有關資料 ，熟悉并應用有關

3、規(guī)范、標準和圖集 ，獨立完成課程設計任務書（指導書 ）規(guī)定的全部內容。1）需提交完整的設計計算書和梯形鋼屋架施工圖。2）梯形鋼屋架設計要求：經(jīng)濟合理 ，技術先進 ，施工方便 。3）設計計算書要求：計算依據(jù)充分、文理通順 、計算結果正確、書寫工整 、數(shù)字準確 、圖文并茂 ，統(tǒng)一用 A4 紙書寫 （打印）。A 、按步驟設計計算，各設計計算步驟應表達清楚，寫出計算表達式及必要的計算過程，對數(shù)據(jù)的選取應寫明判斷依據(jù) 。B、計算過程中 ，必須配以相應的計算簡圖。C、對計算結果進行復核后，為保證施工質量且方便施工，應按規(guī)范要求對計算結果進行調整并寫明依據(jù)。4）梯形鋼屋架施工圖共兩張，圖紙繪制的要求：布圖合

4、理 ，版面整齊 ，圖線清晰 ，標注規(guī)范 ，符合規(guī)范 /圖集要求 。單層工業(yè)廠房屋蓋結構 梯形鋼屋架設計1.設計資料 ：（ 1）某地一機械加工車間，長 84m ，跨度 24m ，柱距 6m ，車間內設有兩臺40/10T 中級工作制橋式吊車 ，軌頂標高18.5m ，柱頂標高 27m ，地震設計烈度7 度。 采用梯形鋼屋架，封閉結合 ，1.5×6m 預應23（上鋪綠豆砂 ）防水層 （0.4KN/m 2），找平層 2cm 厚（ 0.3KN/m 2 ），卷材屋面 ，屋面坡度 i=1/10 ，屋架簡支于鋼筋混凝土柱上，混凝土強度等級C20 ，上柱截面 400 ×400mm 。鋼材選用

5、Q235B ，焊條采用 E43 型 。屋面22活荷載標準值0.7KN/m，積灰荷載標準值0.6KN/m，雪荷載及風荷載見下表。活載KN/m 21234567基本雪壓0.300.750.100.200.450.500.35.專業(yè) .專注.基本風壓0.350.600.250.550.300.500.45（2）屋架計算跨度l 0240.323.7(m)（ 3 ）跨中及端部高度： 設計為無檁屋蓋方案，采用平坡梯形屋架，端部高度h01900mm 中部高度h3100mm （為 l0 / 7.6 ），屋架跨中起拱 l/ 500 考慮，取 48mm.2.結構形式與布置屋架形式及幾何尺寸如圖所示：圖 1.梯形鋼

6、屋架形式和幾何尺寸根據(jù)廠房長度（102m>60m）、 跨度及荷載情況，設置三道上 、下弦橫向水平支撐。因柱網(wǎng)采用封閉結合，廠房兩端的橫向水平支撐設在第一柱間，該水平支撐的規(guī)格與中間柱間支撐的規(guī)格有所不同。在所有柱間的上弦平面設置了剛性與柔性系桿，以保證安裝時上弦桿的穩(wěn)定，在各柱間下弦平面的跨中及端部設置了柔性系桿，以傳遞山墻風荷載。在設置橫向水平支撐的柱間，于屋架跨中和兩端各設一道垂直支撐。梯形鋼屋架支撐布置如圖下圖所示：屋架上弦支撐布置圖屋架下弦支撐布置圖3.荷載計算屋面活荷載與雪荷載不會同時出現(xiàn)，計算時 ，取較大的荷載標準值進行計算。故取屋面活荷載0.7kN/ m2進行計算 。屋面風

7、荷載迎風面背風面111.4(1.0)1.00.35125.88KN / m1.4(0.651.00.35123.82KN / m由于屋面坡度較小 ，對荷載影響小 ，未予考慮 。風荷載對屋面為吸力，重屋架不考慮 。表 1荷載計 算 表荷載名稱標準值 （ kN/ m2 ）設計值 （kN/ m2 ）預應力混凝土大型屋面板1.41.4×1.35 1.89三氈四油防水層 （上鋪綠豆沙 ）0.40.4×1.35 0.54找平層 （厚 2cm ）0.30.3×1.35 0.40510cm 厚泡沫混凝土保溫層1×0.1 0.10.1×1.35 0.35屋架和支

8、撐自重0.12+0.011 ×24=0.3840.384 ×1.35 0.5184永久荷載總和2.6843.6234屋面活荷載0.70.7×1.4 0.98積灰荷載0.60.6×1.4 0.84可變荷載總和1.31.82設計屋架時 ，應考慮以下三種荷載組合：3.1.全跨永久荷載+ 全跨可變荷載全跨節(jié)點永久荷載及可變荷載：.專業(yè) .專注.3.2.全跨永久荷載+ 半跨可變荷載全跨節(jié)點永久荷載：半跨節(jié)點可變荷載：3.3.全跨屋架 （包括支撐 ）自重 + 半跨屋面板自重+ 半跨屋面活荷載:全跨節(jié)點屋架自重：半跨節(jié)點屋面板自重及活荷載：1、2 為使用節(jié)點荷載情況，

9、3 為施工階段荷載情況。4.內力計算屋架在上述三種荷載組合作用下的計算簡圖如圖所示：屋架計算簡圖由圖解法或數(shù)解法解得 F1 的屋架各桿件的內力系數(shù) （ F 1 作用于全跨 、左半跨和右半跨 ）。然后求出各種荷載情況下的內力進行組合 ，計算結果見表 2桿件名稱內力系數(shù) （ F=1 ）屋架構件內力組合表第一種組第二種組合合F×第三種組合計算桿件內力（KN ）全跨左半 跨右半F3×F3×跨 F1× F1×+ F2× + F2×F4 ×F4 ×上AB000000000弦BC、 CD-9.08-6.83-2.90-

10、444.81-407.96-332.75-200.99-94.83-444.81DE、EF-14.02-9.96-5.24-686.83-620.28-523.42-296.66-160.18-686.83FG-15.75-10.26-7.08-771.55-681.65-603.05-311.79-201.49-771.55GH、HI-16.29-10.80-7.08-797.89-707.98-620.60-326.77-204.02-797.89下Ab4.943.801.47242.18223.52179.77111.4249.63242.18弦bc11.978.774.12586.45

11、534.05442.52259.58130.47586.45cd15.1410.356.18741.86663.36571.94311.05182.43741.86de15.128.528.52740.81632.62600.78268.37224.58740.81斜aB-8.98-6.91-2.67-440.06-406.16-326.66-202.47-90.19-440.06腹Bb6.935.072.40339.58306.07256.41150.0675.79339.58桿bD-5.45-3.67-2.30-267.24-238.00-206.98-110.69-67.08-267.2

12、4Dc3.682.112.02180.33154.62145.6266.2253.77180.33cF-2.42-0.90-1.96-118.64-93.71-103.78-27.80-46.78-118.64Fd1.07-0.291.7552.4930.2557.07-1.6436.6552.49,-1.64dR0.792.43-2.1238.6865.60-1.0460.19-34.6365.60,-34.63RI1.563.20-2.1276.41103.3324.0781.66-31.03103.33,-31.03RG0.700.70034.1334.1122.7319.403.283

13、4.13豎Aa-0.50-0.500-24.50-24.50-16.31-13.95-2.34-24.50桿Cb 、-1.00-1.000-48.92-48.80-32.56-27.86-4.64-48.92Ec-1.50-1.490-73.47-73.46-48.91-41.81-7.02-73.47Gd-1.00-1.000-48.99-48.99-32.61-27.89-4.67-48.99HR000000000Ie.專業(yè) .專注.5.桿件設計（1）上弦桿整個上弦采用等截面，按 GH,HI 桿件的最大內力設計，即上弦桿計算長度：在屋架平面內 ，為節(jié)間軸線長度，即在屋架平面外，本屋架為無檁

14、體系，并且認為大型屋面板只起到剛性系桿作用，根據(jù)支持布置和內力變化情況 ，取 l oy 為支撐點間的距離 ，即根據(jù)屋架平面外上弦桿的計算長度，上弦桿截面選用兩個不等肢角鋼，短肢相并 。 如下圖所示 。腹桿最大內力 N440.06KN ，由屋架節(jié)點板厚度參考可知：中間節(jié)點板與墊板厚度取10mm, 支座節(jié)點板剛度取 12mm 。設70 ，查 Q235 鋼的穩(wěn)定系數(shù)表 ，可得0.751 （由雙角鋼組成的T 形和十字形截面均屬于 b類），則需要的截面積為需要回轉半徑 ：i xl ox150821.5mm ， i yloy60007085.7mm70根 據(jù) 需 要 A ， i x， i y查角鋼規(guī)格表，

15、選用 2L180 11010 ， 肢 背 間 距 a=10mm， 則 ：A5680mm2， i x31.3mm ， i y86.3mm按所選角鋼進行驗算：xl ox150848.18i x31.3l oy600069.52<=150,y 0.758 （ b 類）yi y86.3雙角鋼 T 型截面繞對稱軸 (y)軸應按扭曲計算長細比yz則yz =y =69.52 ，0.754 ，N797.89103MPa186.3MPa 215MPaA0.7545680故所選截面滿足要求 。填板每個節(jié)間放一塊（滿足 l 1 范圍內不少于兩塊 ），尺寸取 60mmx130mmx10mm則間距 l d150.

16、875.4cm 40i40x3.13125.2cm ，取 80cm 。2（2）下弦桿整個下弦桿采用同一截面 ，按最大內力所在的桿計算。N741.86KNl ox3000mm ， loy23700 / 2 11850 mm （因跨中有通長系桿 ），所需截面積為 ：選用 2L18011010，因 loy l ox ，故用不等肢角鋼 ，短肢相并 ，如下圖 。.專業(yè) .專注.A 5680mm2， i x31.3mm ， i y 86.3mml ox3000l oy11850x95.8 350 ，yi y137.31 350i x31.386.3故所選截面滿足要求。填板每個節(jié)間放一塊，尺寸取 60mm

17、×130mm ×10mm ，則l300icmdcm803.13250.4間距2，取 150cm。（ 3）斜腹桿 端斜桿 aB：桿件軸力N440.06KN計算長度l oxl oy2448mm因 l oxl oy ，故采用不等肢角鋼 ，長肢相并 ，使 i xi y 。選用 2L125808 ，肢背間距 a=10mm ，則：A3200mm2， i x40.1mm ， i y 32.7mm按所選角鋼進行驗算：xlox244861.05i x40.1yl oy244874.86<=150i y32.7雙角鋼 T 型截面繞對稱軸 (y)軸應按扭曲計算長細比yz1.09b241.0

18、984)81.58則 yz = y （ 1+2 t 2）=73.07 ×（1+20.82yl 0 y244.8故由maxyz81.58 ， b 類，0.678 ，N440.06103MPa202.8MPa 215MPaA0.6783200故所選截面滿足要求 。填板放兩塊 ，尺寸取 60mm ×145mm ×10mm ，則間距 l d244.840i403.27130.8cm ,取 90cm 。381.6cm桿件 dR-RI此桿在 R 節(jié)點處不斷開 ，采用通長桿件 。最大拉力 ： N dR65.60KN ， N RI103.33KN最大壓力 ： N dR34.63K

19、N， NRI31.03KN.專業(yè) .專注.再分式桁架中的斜腹桿，在桁架平面內的計算長度取節(jié)點中心間距l(xiāng) ox2157 mm ，在桁架平面外的計算長度 ：選用 2L 634 ，查角鋼規(guī)格表得A996mm2 ， i x19.6mm，i y29.4mm因x y ，只需求y 。 查表得y0.3486 ，則N3463099.7MPa 215MPay A0.3486 996N10333103.7215拉應力 ：A996MPaMPa所選截面滿足要求。填板放兩塊 ，尺寸取 60mm ×83mm ×10mm ，則間距 l d215.771.9cm40i401.9678.4cm，取 75cm

20、。3 桿件 Bb桿件軸力N339.58KN計算長度l ox0.8×2534=2027.2mm ， l oy2534mm選用 2L75 8，查角鋼規(guī)格表得A2300mm2， i x22.8mm ， i y35.0mm所選截面滿足要求 。填板放兩塊 ，尺寸取 60mm ×95mm ×10mm ，則間距 ld253.4cmi802.28cm ，取 80cm 。363.480182.4桿件 bD桿件軸力N267.24KN計算長度l ox0.8×2798=2238.4mm ， l oy2798mm選用 2L75 8，查角鋼規(guī)格表得A2300mm2， i x22.8

21、mm ， i y35.0mml ox2238.498.2150， yl oy2798xi x22.8i y81.8 15034.2x >y ，x 0.567N267240，x A0.567204.9MPa 215MPa2300所選截面滿足要求 。填板放三塊 ，尺寸取 60mm ×95mm ×10mm ，則間距 ld279.8cmi402.28cm ，取 70cm 。470.04091.2.專業(yè) .專注.桿件 Dc桿件軸力N180.33KN計算長度l ox 0.8×2778=2222.4m， l oy2778mm選用 2L758 ，查角鋼規(guī)格表得A2300mm

22、2， i x22.8mm ， i y35.0mml ox2222.497.5350 ，l oy2778xi x22.8yi y79.37 35035.0所選截面滿足要求。填板放兩塊 ，尺寸取 60mm ×95mm ×10mm ，則間距 l d277.892.6cm 80i802.28 182.4cm，取 100cm 。3桿件 cF桿件軸力N118.64KN計算長度l ox0.8×3055=2444m ， l oy 3055mm選用 2L758，查角鋼規(guī)格表得A 2300mm2， i x22.8mm ， i y35.0mml ox2444107.2150 ，l oy

23、3035x22.8yi y89.3 150i x35.0x >y ， x0.449N118640，x A114.9MPa 215MPa0.449 2300所選截面滿足要求。填板放三塊 ，尺寸取 60mm ×95mm ×10mm ，則間距 l305.5cmi402.28cm，取80cm。d76.44091.24桿件 Fd桿件軸力N52.49KN計算長度l ox0.8×3035=2444m， l oy3035mm選用 2L63 4，查角鋼規(guī)格表得A996mm2， i x19.6mm ， i y29.4mml ox2428123.9 350 ， yloy3035x

24、19.6i y100.5 350i x29.4所選截面滿足要求填板放兩塊 ，尺寸取 60mm ×83mm ×10mm ，則間距 ld303.5cmi801.96cm ，取 110cm 。3101.280156.8.專業(yè) .專注.桿件 RG桿件軸力N34.13KN計算長度l ox0.8×1952=1561.6m ， l oy1952 mm選用 2L634 ，查角鋼規(guī)格表得A996mm2， i x19.6mm ， i y29.4mml ox1561.6l oy1952x19.679.7 350 ，yi y64.6 350i x29.4x >y ，0.688 ，N

25、34130xx A0.68849.8MPa 215MPa996所選截面滿足要求填板放兩塊 ，尺寸取 60mm ×83mm ×10mm ，則間距 l d195.265.1cm80i801.96156.8cm，取 70cm 。3（4）豎桿桿件 Aa桿件軸力N24.50KN計算長度l ox0.8×1900=1520m， l oy1900mm由于桿件內力較小 ，按150選擇，需要回轉半徑為i x10.13mm ， i y12.67mm選用 2L564 ，查角鋼規(guī)格表得A878mm2， i x17.3mm ， i y26.7mml ox152087.86150 ，loy19

26、00x17.3yi y69.34 150i x26.7x >y ，x0.636 ，N2450043.87MPa 215MPax A0.636878所選截面滿足要求 。填板放兩塊 ，尺寸取 60mm ×76mm ×12mm ，則ld190.0cmi401.73cm，取 65cm 。間距3桿件 HR桿件軸力N48.99KN計算長度l ox0.8×1406=1124.8m ， l oy1406 mm選用 2L564 ，查角鋼規(guī)格表得.專業(yè) .專注.A878mm2， i x17.3mm ， i y26.7mml ox1124.8150 ，l oy140651.315

27、0x17.365.02yi y26.7i xx >y ，x0.78 ，N44899071.53MPa 215MPax A0.78878所選截面滿足要求 。填板放三塊 ，尺寸取 60mm ×76mm ×10mm ，則間距 l d140.646.8cm40i401.73 69.2cm，取 50cm 。3桿件 Cb桿件軸力N48.92KN計算長度l ox0.8×2200=1760m， l oy2200mm選用 2L56 4 ，查角鋼規(guī)格表得A878mm2， i x17.3mm ， i y26.7mml ox1760101.7 150 ，loy220080.3150

28、x17.3yi y26.7i xx >y ，0.483，N448920xx A115.5MPa 215MPa0.483 878所選截面滿足要求 。填板放三塊 ，尺寸取 60mm ×76mm ×10mm ，則l d2205540 401.7369.2 , 取 60cm 。間距4桿件 Ec桿件軸力N48.92KN計算長度l ox0.8×2500=2000m， l oy2500mm選用 2L56 4 ，查角鋼規(guī)格表得A878mm2， i x17.3mm ， i y26.7mml ox2000115.6 150 ，l oy220091.24150x17.3yi y2

29、6.7i xx >y ，0.460 ，N448920xx A121.1MPa 215MPa0.460 878所選截面滿足要求。填板放三塊 ，尺寸取 60mm ×76mm ×10mm ，則.專業(yè) .專注.間距 l d25062.5cm40i401.7369.2cm, 取 65cm 。4桿件 Gd桿件軸力N73.47KN計算長度l ox0.8×2800=2240m， l oy2800mm選用 2L634 ，查角鋼規(guī)格表得A996mm2， i x19.6mm ， i y29.4mml ox2240114.3150 ，l oy2800x19.6yi y92.7 15

30、0i x29.4x >y ，x0.468 ，N73470157.6MPa 215MPax A0.468 996所選截面滿足要求 。填板放三塊 ，尺寸取 60mm ×83mm ×10mm ，則l d2807040i401.9678.4 , 取 70cm間距4.專業(yè) .專注. . .表 3屋架桿件截面選擇表名稱桿件編內力 /kN計算長度 /cm截面規(guī)格截面面回轉半徑 /cm長細比容許長細比穩(wěn)定系數(shù)計算應力號積N/ cm2A上弦下弦腹桿GH 、-797.89150.8600.0180 ×110 ×1056.803.138.7148.1868.891500

31、.754186.3HIcd741.863001185.0180 ×110 ×1056.803.138.7195.80136.05350156.77Aa-24.5015219056 ×48.781.732.7487.8669.341500.63643.87aB-440.06244.8244.8125 ×80 ×832.004.013.3561.0573.071500.732187.87Bb339.58202.7253.475×823.002.283.4288.9074.10350147.60Cb-48.92176.0220.056 &#

32、215;48.781.732.74101.780.301500.483115.50bD-267.24223.8279.875 ×823.002.283.4298.281.801500.567204.90Dc180.33222.2277.875 ×823.002.283.4297.581.2035078.40Ec-48.92200.0250.056 ×48.781.732.74115.691.241500.460121.13cF-118.64244.4305.575 ×823.002.283.42107.289.31500.449114.90Fd52.49

33、242.8303.563 ×49.961.963.02123.9100.535052.70Gd-73.47224.0280.063 ×49.961.963.02114.392.71500.468157.60dR65.60215.7420.263 ×49.961.963.02110.1139.11500.34999.70-34.63RI103.3215.7420.263 ×49.961.963.02110.1139.11500.349205.72-31.0RG34.13151.2195.263 ×49.961.963.0279.764.61500

34、.68849.80HR-48.99112.5140.656 ×48.781.732.7465.0251.301500.78071.53Ie00.9 310.0=279.063 ×49.961.963.02142.492.42000.專業(yè) .專注. . .6.節(jié)點設計1.下弦設計（1）下弦節(jié)點 b已知采用用E43 型焊條 ，角焊縫的抗拉 、抗壓和抗剪強度設計值 f fw =160Mpa 。設 “Bb ”桿的肢背和肢尖焊縫h f8mm和 6mm ，則所需的焊縫長度為（按等肢角鋼連接的角焊縫內力分配系數(shù)計算）：肢背：2 333958028164.2，取 180 mm。l w10.78160mm21 33395802695.4mm ，取 100 mm 。肢尖：l w 20.761602mm設 “bD ”桿的肢背和肢尖焊縫h fmm，則所需的焊縫長度為：8和 6肢背：l w12 326724028115.9mm ，取 120 mm 。20.78160肢尖：l w 21 32672402677.6mm ，取 90 mm