钢结构桁架设计计算报告书

renchunmin一、设计计算资料1.办公室平面尺寸为18m×66m，柱距8m，跨度为32m，柱网采用封闭结合。火灾危险性：戊类，火灾级别：二级，设计使用年限：50年。2.屋面采用长尺复合屋面板，板厚50mm，檩距不不不大于1800mm。檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢C200×70×20×2.5，屋面坡度i=l/20～l/8。3.钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，柱顶标高9.800m，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为600mm×600mm，所用混凝土强度级别为C30，轴心抗压强度设计值fc＝14.3N/mm。抗风柱柱距为6m，上端与屋架上弦用板铰连接。4.钢材用Q235-B，焊条用E43系列型。5.屋架采用平坡梯形屋架，无天窗，外形尺寸如下图所示。1/2015002150属区内。14850150006.该办公楼建于苏州大生公司所7.屋盖荷载原则值：(l)屋面活荷载0.50kN/m(2)基本雪压s00.40kN/m(3)基本风压w00.45kN/m(4)复合屋面板自重0.15kN/m(5)檩条自重查型钢表(6)屋架及支撑自重0.12+0.01lkN/m8.运送单元最大尺寸长度为9m，高度为0.55m。22222二、屋架几何尺寸拟定1.屋架杆件几何长度屋架计算跨度l0L3001800030017700mm，端部高度取H01500mm跨中高度为HH0i17700L15001942.5mm,取H1943mm。跨中起拱高度为222060mm（L/500）。梯形钢屋架形式和几何尺寸如图1所示。AB1352C15023000D1502E15023000F1502201G1502H1501I2573J1502K150215022168269715682223171823361868245415001501485015000图1梯形屋架形式和几何尺寸（虚线为起拱后轮廓）2.檩条、拉条、及撑杆：长尺复合屋面板可以不考虑搭接需要，檩条最大容许间距为1800mm。此外，屋架上弦节点处普通应设檩条。因此，将檩条设立在各上弦结点上，檩距为1502mm，檩条跨度在4~6m时，至少在跨中布置一道拉条，跨度不不大于6m时，宜布置两道。此檩条跨度为9m，可在3分点处分别布置一道拉条，布置如下图：60ab1350df300020182573h3000j1500k2243601820245352325224三、屋盖支撑布置1、设立支撑必要性及图示必要性：平面屋架在其自身平面内，由于弦杆与腹杆构成了三角形几何不变铰接体系而具备较大刚度，但在垂直于屋架平面内，不设支撑体系却不能保持其几何不变，当在屋架端部两屋架间未设立垂直支撑时，虽然有檩条和系杆连系，屋架互相间仍是几何可变，在侧向为作用下屋架会倾斜。各支撑作用：1）横向支撑上弦平面横向支撑能保证上弦杆侧向稳定性，当山墙柱上端支撑于屋架上下弦某些节点上时，横向支撑可传递山墙上纵向水平荷载。2）纵向支撑与横向支撑一起形成水平刚性盘，增长房屋整体刚度，在车间设有吊车时，在吊车横向制动力作用下使框架起空间作用，可减轻受荷载较大框架所受水平荷载和产生水平变形，有托梁时，可保证托梁侧向稳定。3）垂直支撑保持屋架侧向几何特性和稳定性，下弦无横向支撑时，作为下弦系杆节点，传递山墙所受纵向风荷载等至屋架柱，保证吊装屋架时稳定和安全。9000CC1SC114*9000GG1LG2LG2LG2GG2LG2LG2GWJ-1GWJ-1GWJ-29000CC3LG3LG3LG3CC4LG3LG3GG1LG2LG2LG2GG2LG2LG2GWJ-1GWJ-2GWJ-1GG1LG2LG2LG2GG2LG2LG2LG2GG1SC3CC3LG3LG3LG3CC4LG3LG3GWJ-2GG1LG2LG2LG2GG2LG2LG2LG2GG1GWJ-2CC1LG1LG1LG1CC2LG1LG1LG1CC1GWJ-2SC1SC2SC2SC2SC2SC1LG1SC1LG1GWJ-2SC1SC2SC2SC2SC2LG1CC2LG1LG1LG1CC143504500300030003000300045004350GWJ-2SC3SC4SC4SC4SC4SC3SC11297001LG2GG1LG3CC3LG3CC3LG2GG1SC12SC3SC12桁架上弦支撑布置图9000CC1LG4LG4CC314*9000CC3LG3LG3LG3CC4LG3LG3LG5LG5LG4LG49000CC1LG1LG1LG1CC2LG1LG1LG1LG3LG3LG3CC4LG3LG3LG1LG1CC2LG1LG1LG5LG543504500300030003000300045004350XC1XC1XC3GWJ-2XC1XC2XC2XC2XC2XC3GWJ-2XC1XC2XC2XC2XC2GWJ-2XC3XC4XC4XC4XC4XC1XC1GWJ-1GWJ-1GWJ-1GWJ-2GWJ-2GWJ-2GWJ-1LG1CC1LG3CC3LG3CC3GWJ-2LG1CC1XC1LG4LG4XC3LG4LG4桁架下弦支撑布置图LG5LG5垂直支撑1-1LG4LG4垂直支撑2-21500CC1GG1~CC3~GG1CC12243CC2GG2~CC4~GG2CC2XC129700其中SC为上弦支撑、XC为下弦支撑、CC为垂直支撑、GG为刚性系杆、LG为柔性系杆、GWJ为屋架。四、荷载计算1、永久荷载（水平投影面）压型钢板0.154010.150kN/㎡20檩条（0.5kN/m）查表得到Z250×70×20×2.5檩条每米长质量为8.380kg/m屋架及支撑自重0.12+0.01L=0.42kN/㎡8.83809.80.058kN/㎡1.51000共计0.628kN/㎡2、可变荷载（水平投影面）屋面荷载和雪荷载不会同步浮现，计算时，取较大荷载原则值进行计算。故取屋面活荷载0.5kN/㎡进行计算。3、风荷载风压高度变化系数为1.025，屋面迎风面体型系数为-0.6，背风面为-0.5，因此负风压原则值（垂直于屋面）为：迎风面：w1.00.61.0250.450.27675kN/㎡背风面：w1.00.51.0250.450..230625kN/㎡12对轻型钢屋架，当风荷载较大时，风吸力也许不不大于屋面永久荷载，此时屋架弦杆和腹杆中内力均也许变号，必要考虑风荷载组合。但此处风荷载不大于永久荷载，故不考虑风荷载影响。五、屋架杆件内力计算与组合由永久荷载控制荷载组合值为：1.350.6280.71.40.501.3378kN/㎡由可变荷载控制荷载组合值为：1.20.6281.40.501.4536kN/㎡故可变荷载效应起控制作用。每个节点负载面积为91.513.5㎡①压型钢板0.150×13.5=2.025kN②檩条（0.5kN/m）0.058×13.5=0.783kN③屋架及支撑自重0.42×13.5=5.67kN④活荷载取为0.5×13.5=6.75kN1、荷载组合考虑如下三种荷载组合（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载（3）全跨屋架、支撑及天窗架自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载组合一:全跨永久荷载+全跨可变荷载：中间节点荷载：P中=1.2(①②③)1.4④19.62kNP端部节点荷载：P端=中9.81kN219.6219.6219.6219.6219.6219.6219.6219.6219.6219.6219.6219.6219.6219.6219.6219.629.8119.6219.6219.629.81内力组合1组合二:全跨永久荷载+半跨可变荷载：（假设半跨可变荷载在左边半跨）左中结点荷载P左中=1.2(①②③)1.4④19.62kN左端结点荷载P左端=P左中9.81kN2右中结点荷载P右中=1.2(①②③)10.17kN右端结点荷载P右端=正中结点荷载P正中=P右中5.09kN219.6210.1714.90kN219.6210.1710.1710.1710.1719.6219.6219.6219.6210.1714.9019.6210.1710.1710.1710.179.8119.6219.6219.625.09内力组合2组合三:全跨屋架及支撑自重+半跨屋面构造材料+半跨施工荷载：（假设半跨屋面构造材料+半跨施工荷载在左半跨）左中结点荷载P左中=1.2(①②③)1.4④19.62kN左端结点荷载P左端=P左中9.81kN2右中结点荷载P右中=1.2③6.80kNP右中3.40kN右端结点荷载P右端=2正中结点荷载P正中=19.626.8013.21kN219.626.806.806.806.8019.6219.6219.6219.626.8013.2119.626.806.806.806.809.8119.6219.6219.623.40内力组合32、由构造力学求解器求得各杆内力杆件abbddffhhjjkABBCCDDEEFFGGHHIIJJKAaBbDdFfHhJjKkAbCbCd组合一（kN）0305.41509.65621.77661.58643.58-160.68-160.68-421.08-421.08-576.56-576.56-650.52-650.52-659.88-659.88-196.2-19.56-19.62-19.62-19.62-19.620239.89-214.95170.79组合二（kN）在左在右00264.8198.92433.28340.56515.15428.93529.05475.48488.6488.6-140.5-103.47-140.5-103.47-361.73-277.62-361.73-277.62-484.34-391.09-484.34-391.09-530.31-457.43-530.31-457.43-515.56-486.4-515.56-486.4-172.79-125.12-19.57-10.13-19.62-10.17-19.62-10.17-19.62-10.17-19.62-10.1700209.76154.48-184.62-141.76143.1116.21组合三(kN)内力设计值（kN）在左在右000250.32160.94305.41406.03280.26509.65477.12360.15621.77481.77409.1661.58433.32433.32643.58-133.3-83.07-160.68-133.3-83.07-160.68-340.56-226.45-421.08-340.56-226.45-421.08-451.44-324.94-576.56-451.44-324.94-576.56-487.43-388.55-650.52-487.43-388.55-650.52-464.07-424.51-659.88-464.07-424.51-659.88-164.44-99.76-196.2-19.57-6.77-19.57-19.62-6.8-19.62-19.62-6.8-19.62-19.62-6.8-19.62-19.62-6.8-19.62000199.01124.02239.89-173.8-115.65-214.95133.2296.75170.79下弦杆上弦杆竖杆斜杆Ed-138.86Ef103.15Gf-75.17Gh45.71Ih-20.38Ij-4.33Kj27.84-112.2-98.64-102.69-84.29-138.8678.6477.9969.8969.01103.86-51.41-62.72-42.94-58.28-75.1723.7245.6915.8845.6845.711.03-31.988.67-36.128.67-36.12-24.2717.69-31.