钢结构屋架计算

钢结构屋架计算
⼀、设计资料
天津地区⼀单跨物资仓库,长96⽶,跨度为21⽶,钢筋混泥⼟柱(400×400),柱距6⽶,混凝⼟标号为C30,采⽤⽆檩屋盖体系,梯形钢屋架。屋⾯檐⼝离地⾯⾼度13.5⽶,设计温度⾼于-20℃。
屋⾯坡度i=1:10,采⽤ 1.5m×6.0m预应⼒混凝⼟⼤型屋⾯板,标准值为1.4kN/m2;20厚⽔泥砂浆平层,标准值为
0.4kN/m2;泡沫混凝⼟保温隔热层,标准值为0.3kN/m2;⼋层做法卷材屋⾯防⽔层,标准值为0.35kN/m2 。屋⾯积灰荷载0.45kN/m2,雪荷载为0.40kN/m2,风荷载为0.5kN/m2。屋架铰⽀在钢筋混凝⼟柱上,上柱截⾯为400mm×400mm。其他资料参照相关标准规定。
根据天津地区的计算温度和荷载性质及连接⽅法,钢材选⽤Q235-B。焊条采⽤E43型,⼿⼯焊。
⼆、屋架形式及尺⼨
⽆檩屋盖,i=1/10,采⽤平坡梯形屋架。
屋架计算跨度为L
=L-300=20700mm,
=1990mm,
端部⾼度取H
铝合金箱体+1/2iL=1990+0.1×2100/2=3040mm,
中部⾼度取H=H
屋架杆件⼏何长度见附图1所⽰,屋架跨中起拱42mm(按L/500考虑)。
为使屋架上弦承受节点荷载,配合屋⾯板1.5m的宽度,腹杆体系⼤部分采⽤下弦间长为3.0m的⼈字式,仅在跨中考虑到腹杆的适宜倾⾓,采⽤再分式。
屋架杆件⼏何长度(单位:mm)
三、屋盖⽀撑布置
根据车间长度、屋架跨度和荷载情况,设置四道上、下弦横向⽔平⽀撑。因柱⽹采⽤封闭结合,为统⼀⽀撑规格,⼚房两端的横向⽔平⽀撑设在第⼆柱间。在第⼀柱间的上弦平⾯设置刚性系杆保证安装时上弦杆的稳定,第⼀柱间下弦平⾯也设置刚性系杆以传递⼭墙风荷载。在设置横向⽔平⽀撑的柱间,于屋架跨中和两端共设四道垂直⽀撑。在屋脊节点及⽀座节点处沿⼚房纵向设置通长的刚性系杆,下弦跨中节点处设置⼀道纵向通长的柔性系杆,⽀撑布置见附图2。
1
2
1-1
2-2
CC1CC1
CC1
CC1
XG2XG2XG2
XG2
CC1
XG2
XG2简易过滤器
CC1XG2CC1XG2CC1XG2CC2XG2CC2CC2XG3
XG3
CC2XG1XG3XG3XG1XG1XG3XG3XG1XG1XG3XG3XG1XG1 XG3
XG3
XG1
XG1XG1
XG1
XG1
S C 2S C 1S C 1S C 1S C 1S C 2
S C 2
S C 1S C 1S C 1S C 1S C 2S C 3
S C 4S C 4
S C 3
S C 3
S C 4
S C 4S C 3上弦⽀撑
下弦⽀撑
6006000
6000
竹炭工艺品
6000
6000
600
60070
6000
6000
6006000
6000
6000x12
6000x12
附图2:屋⾯⽀撑布置图(单位:mm )
四、荷载计算与组合
1、荷载计算
永久荷载设计值:
防⽔层(⼋层做法) 0.35kN/㎡×1.2=0.42kN/m 2
平层(20mm 厚⽔泥砂浆) 0.4kN/㎡×1.2=0.48kN/m 2
泡沫混凝⼟保温层 0.35kN/㎡×1.2=0.42kN/m 2
预应⼒混凝⼟⼤型屋⾯板 1.40kN/㎡×1.2=1.68kN/m 2
钢屋架和⽀撑⾃重(0.12+0.011×21)×1.2=0.42kN/㎡
共 3.387kN/㎡
可变荷载设计值:
雪荷载 0.40kN/㎡×1.4=0.56kN/m 2
积灰荷载 0.45kN/㎡×
1.4=0.63kN/m 2
共 1.19kN/㎡
由于屋⾯坡度不⼤,对荷载的影响较⼩,未予考虑。风荷载为吸⼒,重屋盖可不考虑。
2、荷载组合
计算屋架杆内⼒时,应考虑如下三种荷载组合:
使⽤阶段“全跨恒荷载+全跨屋⾯均布活荷载”和“全跨恒荷载+半跨屋⾯均布活荷载”。恒荷载和活荷载引起的节点荷载设计值恒P 及活P 分别为:
恒P =3.18×1.5×6=28.62 kN 活P =1.19×1.5×6=10.71 kN
施⼯阶段“屋架及⽀撑⾃重+半跨屋⾯板⾃重+半跨屋⾯活荷载”。这时只有屋架及⽀撑⾃重是分布于全跨的恒荷载,⽽屋⾯板⾃重及施⼯荷载(取屋⾯活荷载数值)即可能出现在左半跨,也可能出现在右半跨,取决于屋⾯板的安装顺序。当从屋架两端对称安装屋⾯板时,则不必考虑此种荷载组合。施⼯阶段恒荷载和
活荷载引起的节点荷载设计值'恒P 和'活P 分别为:
'
P =0.42×1.5×6=3.78 kN '
P =(1.68+0.63)×1.5×6=20.79 kN
五、内⼒计算
采⽤图解法计算屋架在左半跨单位集中荷载作⽤下的杆⼒系数。根据算得的节点荷载和杆⼒系数,进⾏杆件内⼒组合并求出各杆的最不利内⼒。
杆⼒组合表
杆件
名称
杆⼒系数内⼒值
计算杆内⼒组合项⽬
P =1
使⽤阶段
施⼯阶段
P 恒×3 P 活×1 P 活×2 P 恒×
3
P 活×1 P 活×2 在左半跨在右
半跨全跨
全跨恒载在左半跨在右半跨全跨恒载在左半跨在右半跨 1
2
3
4
环保柴火灶5
6
7
8
9
上弦 AB -0.02 -0.01 -0.03 -0.86
-0.21
-0.11 -0.11 -0.42
-0.21
-1.18 4+5+6
BC -5.33 -2.17 -7.5 -214.65 -57.08 -23.24 -28.35 -110.81 -45.11 -294.98 4+5+6
tmch
CD
-5.33 -2.17
-7.5
-214.65 -57.08 -23.24 -28.35 -110.81 -45.11 -294.98 4+5+6
DE
-7.35 -3.94 -11.29 -323.12 -78.72 -42.20 -42.68 -152.81 -81.91 -444.04 4+5+6
EF -7.35 -3.94 -11.29 -323.12 -78.72 -42.20 -42.68 -152.81 -81.91 -444.04 4+5+6
FG -6.86 -5.32 -12.18 -348.59 -73.47 -56.98 -46.04 -142.62 -110.60 -479.04 4+5+6 GH -6.86 -5.32 -12.18 -348.59 -73.47 -56.98 -46.04 -142.62 -110.60 -479.04 4+5+6
下弦 ab 3.02 1.09 4.11 117.63 32.34 11.67 15.54 62.79
22.66
161.65 4+5+6
bc 6.68 3.09 9.77 279.62 71.54 33.09 36.93 138.88 64.24 384.25 4+5+6
cd
7.33 4.64 11.97 342.58 78.50 49.69 45.25 152.39 96.47
470.78 4+5+6
de 5.89 5.88 11.77 336.86 63.08 62.97 44.49 122.45 122.25 462.91 4+5+6 斜
aB -5.62 -2.03 -7.65 -218.94 -60.19 -21.74 -28.92 -116.84 -42.20 -300.87 4+5+6
Bb 3.93 1.84 5.77 165.14 42.09 19.71 21.81 81.70 38.25 226.93 4+5+6
bD -2.62 -1.77 -4.39 -125.64 -28.06 -18.96 -16.59 -54.47 -36.80 -172.66 4+5+6 Dc 1.19
1.56
2.75
78.71
12.74
16.71 10.40 24.74
32.43
108.16 4+5+6 cF -0.05 -1.51 -1.56 -44.65 -0.54 -16.17 -5.90 -1.04 -31.39 -61.35 4+5+6 Fd
-1.06 1.35压电陶瓷超声换能器
0.29
8.30 -11.35 14.46
1.10 -2
2.04 28.07
-20.94 29.17 7+8 7+9 dH 2.11 -1.33 0.78 22.32
22.60 -14.24 2.95
43.87 -27.65

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