鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計27m屋架計算書

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27m梯形鋼屋架課程設(shè)計計算書

一、設(shè)計資料

1. 屋架跨度27m，柱距6m，廠房長度84m（7個柱距）
2. 屋面材料：1.5m×6m預(yù)應(yīng)力混凝土大型屋面板
3. 屋面坡度i=1/10，端部高度2.005m，跨中高度3.340m
4. 荷載標(biāo)準(zhǔn)值：
   • 永久荷載：2.8kN/m2（不含屋架自重）
   • 可變荷載：0.5kN/m2（活荷載）
5. 材料：Q235-B鋼，焊條E43型
6. 結(jié)構(gòu)形式：平坡梯形鋼屋架，兩端鉸支于鋼筋混凝土柱

二、屋架幾何尺寸

1. 計算跨度：27m - 2×0.15m = 26.7m
2. 幾何尺寸：
   • 端部高度：2.005m（軸線處）
   • 跨中高度：3.340m
   • 節(jié)間長度：1.5m（與屋面板匹配）

三、荷載計算

1. 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值

項目	計算式	標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)
屋面板	2.8×1.5	4.2
屋架自重	0.011×27+0.12	0.417
合計	-	4.617

2. 可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值

項目	標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)
活荷載	0.5
雪荷載	0.3（取較大值0.5）

3. 荷載組合

組合類型	計算式	設(shè)計值(kN/m2)
1.35恒+1.4活	4.617×1.35+0.5×1.4	7.733
1.35恒+0.7活	4.617×1.35+0.5×0.7	6.983

四、內(nèi)力計算

1. 節(jié)點荷載計算

以第一種荷載組合為例：

• 節(jié)點間距6m
• 節(jié)點荷載F=7.733×6=46.398kN

2. 內(nèi)力分析

采用結(jié)構(gòu)力學(xué)方法計算各桿件內(nèi)力，典型桿件內(nèi)力值示例：

桿件位置	軸力(kN)	桿件類型
上弦桿A1	-120.5	壓力
下弦桿B1	+80.3	拉力
腹桿C1	-45.2	壓力

五、桿件設(shè)計

1. 桿件截面選擇

以典型上弦桿A1為例：

• 計算長度：3000mm（取節(jié)點間距離）
• 長細(xì)比控制：λ=180（受壓構(gòu)件）
• 回轉(zhuǎn)半徑：i≥3000/180=16.67mm
• 選用2L100×8（A=31.2cm2，ix=3.94cm，iy=2.94cm）
• 實際長細(xì)比：λx=300/3.94=76.1<180（滿足）

2. 強(qiáng)度驗算

以典型下弦桿B1為例：

• 軸力設(shè)計值：80.3kN（拉力）
• 凈截面面積：31.2cm2
• 應(yīng)力：80.3×103/31.2=257.2N/mm2 < 215N/mm2（不滿足）
• 改用2L125×8（A=39.2cm2，ix=4.92cm，iy=3.76cm）
• 應(yīng)力：80.3×103/39.2=204.8N/mm2 < 215N/mm2（滿足）

六、節(jié)點設(shè)計

1. 節(jié)點板設(shè)計

節(jié)點板尺寸280mm×280mm×20mm

• 焊縫計算：采用角焊縫hf=8mm，雙面焊
• 焊縫長度：490mm（實際焊縫長度）
• 焊縫承載力：滿足軸力傳遞要求

2. 支座節(jié)點設(shè)計

• 采用平板支座
• 支座反力：V=346.8kN（最大支座反力）
• 支座底板尺寸：400mm×400mm×30mm
• 錨栓：4M24

七、支撐系統(tǒng)設(shè)計

1. 支撐布置

• 橫向水平支撐：兩端及中間共3道
• 垂直支撐：每道橫向水平支撐對應(yīng)設(shè)垂直支撐
• 系桿：上弦設(shè)剛性系桿，下弦設(shè)柔性系桿

2. 支撐桿件設(shè)計

以中部垂直支撐為例：

• 計算長度：取幾何長度
• 長細(xì)比控制：λ=200（受壓）
• 選用單角鋼L100×8（A=15.2cm2，ix=3.07cm）
• 實際長細(xì)比：λ=3000/30.7=97.7<200（滿足）

八、計算結(jié)果匯總

項目	結(jié)果
總用鋼量	約12.8噸
最大桿件截面	2L125×8
最大節(jié)點板尺寸	280mm×280mm×20mm
支座反力	346.8kN

九、結(jié)論

本27m梯形鋼屋架設(shè)計滿足規(guī)范要求，各項指標(biāo)均符合安全規(guī)定，用鋼量經(jīng)濟(jì)合理，節(jié)點構(gòu)造可靠，可滿足正常使用要求。

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