钢结构课程设计计算书

'钢结构课程设计计算书一、设计题目：焊接梯形钢屋架设计二、设计概况：屋架计算跨度：l0=21-2*0.15=20.7m跨中端部高度：本设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，取屋架在21m轴线处的端部高度h0=1.99M，屋架的中部高度：h=3.04M。则屋架在20.7M处两端高度为2.005M，屋架跨中起拱按l0/500考虑，取40mm。屋架尺寸及几何形状如下图：21米跨屋架几何尺寸三、荷载计算：屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，计算时，取较大的荷载标准值计算，故取屋面活荷载0.7KN/M进行计算。屋架沿水平投影面积分布的自重，按经验公式gk=0.12+0.011lKN/M^2计算，跨度单位为M。荷载计算如下表荷载名称标准值（KN/m^2）设计值（KN/m^2）预应力混凝土面板1.41.89三毡四油0.40.54找平层0.40.54保温层0.650.450.87750.6075屋架和支撑自重0.3510.474永久荷载总和3.2013.0014.321354.0515屋面活荷载0.70.98可变荷载0.80.61.120.84可变荷载总和1.51.32.11.82设计屋面荷载时，考虑以下三种荷载组合： （1）全跨永久荷载+全跨可变荷载：F=（4.32135+2.1）*1.5*6=57.7952.84KN（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载：F1=4.32135*1.5*6=38.8936.46KNF2=2.1*1.5*6=18.916.38KN（3）全跨屋架自重+半跨屋面自重+半跨屋面活载：F3=0.474*1.5*6=4.266KNF4=(1.89+0.98)*1.5*6=25.83KN其中，（1）（2）为使用节点荷载，（3）为施工阶段荷载。四、内力计算：上述三种荷载组合作用下的计算简图如下。由单位荷载作用下各杆的内力值计算其内力组合： 四、杆件设计：（1）上弦杆：整个上弦杆采用等截面角钢，按最大设计内力的FG杆设计。N=-643.6KN，计算跨度l0x=l0=1.5M，l0y=3*l0=3*1.5M=4.5M。选择两不等肢角钢，断肢相并。腹杆最大内力aB，N=-406.02KN，中间节点板厚度选用12mm，支座节点板厚选用14mm。由于双角钢组成的T形和十字形截面均属于b类截面。取λ=60。查表得，稳定系数φ=0.807，则所需的截面面积为：A=N/(φf)=643.6*100/(0.807*215)=3709查表选取2L140*90*10角钢。回转半径ix=25.6mm，iy=68.4mm。A=4460mm。按所选角钢验算如下：λx=l0x/ix=1500/25.6=58.6<60满足。因为此截面为单轴对称截面构件，绕对称轴应取换算长细比λy。b1/t=140/10=14<0.56*l0y/b1=0.56*4500/140=32.14,故可近似取λyz=λy=l0y/iy=4500/68.4=65.8<[λ]=150。满足要求。由于λyz=λy>λx,故只需求φyz，查表得：φyz=0.776，N/(φyz*A)=643.6*1000/（0.776*4460）=185.96N/