中南大学钢结构优秀课程设计.doc

第2章设计计算书
屋架支撑系统设置
一、拟订尺寸………………………………………………………………………4
二、桩在承台底面部署………………………………………………………5
三、承台底面形心处位移计算………………………………………………6
四、墩身弹性水平位移δ计算……………………………………………10
五、桩基检算………………………………………………………………………12
六、配筋计算………………………………………………………………………14
第3章电算结果
一、原始输入数据………………………………………………………………17
二、电算输出结果………………………………………………………………18
三、手算电算结果对照表………………………………………………………21
附录1：设计说明书一份
附录2：桩基础部署及桩身钢筋结构图一张

第一篇设计资料
1.某单层单跨工业厂房，跨度24m，长度102m。
2.厂房柱距6m，钢筋混凝土柱，混凝土强度C20，上柱截面尺寸400×400mm，钢屋架支承在柱顶。
吊车一台50T，一台20T，中级工作制桥式吊车（软钩），吊车平台标高12.000m。
4.荷载标准值：
(1)永久荷载
三毡四油（上铺绿豆沙）防水层0.4kN/m2
水泥砂浆找平层0.3kN/m2
保温层0.6kN/m2
一毡二油隔气层0.05kN/m2
预应力混凝土大型屋面板1.4kN/m2
屋架（包含支撑）自重 0.12+0.011L=0.384kN/m2
(2)可变荷载
屋面活载标准值0.7kN/m2
雪荷载标准值0.35kN/m2
积灰荷载标准值0.3kN/m2
屋架结构形式、计算跨度及几何尺寸见图1(屋面坡度1:10)。
图1梯形屋架示意图(单位：mm)
6.钢材选择Q235钢，角钢、钢板多种规格齐全，有多种类型焊条和C级螺栓可供选择。
7.钢屋架制造、运输和安装条件：在金属结构厂制造，运往工地安装，最大运输长度16m，运输高度3.85m，工地有足够起重安装设备。

第二篇设计计算
屋架支撑系统设置
屋架支撑种类有横向支撑、纵向支撑、垂直支撑和系杆。在本设计中，屋架支撑系统设计以下：
1.1厂房柱距6m,屋架间距取为6米。
1.2在房屋两端第一个柱间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。房屋长度较大，为102m，其两端横向支撑间距超出了60m，为增加屋盖刚性，在长度方向正中间柱间加设一道横向支撑。
1.3房屋是厂房，且厂房内有吊车，高度较高，对房屋整体刚度要求较高，设置纵向支撑，对梯形屋架，纵向支撑设置在屋架下弦平面。
1.4在屋架中和两端各部署一道垂直支撑。垂直支撑形式依据高度和柱距比值确定。在此屋架结构中，h/l=3085/6000=0.51，故取以下图垂直支撑形式：

垂直支撑图样
1.5在屋架上弦平面，屋架跨中和两端各部署一道通长刚性系杆，其它结点设通长柔性系杆；下弦平面，仅在跨中和两端部署通长柔性系杆。
屋架支撑系统设置图2所表示。

梯形屋架支撑部署图
1—垂直支撑；2—系杆；3—上弦横向支撑；4—下弦横向支撑；5—下弦纵向支撑
二、杆件内力计算
先定出屋架全部杆件尺寸，画出屋架示意图图3：

屋架几何尺寸图
2.1荷载计算
恒载设计值=恒载标准值1.2
活载设计值=活载标准值1.4
(1)永久荷载设计值
三毡四油（上铺绿豆沙）防水层
水泥砂浆找平层
保温层
一毡二油隔气层
预应力混凝土大型屋面板
屋架（包含支撑）自重
累计
(2)可变荷载设计值
因为积雪时人不大可能大量拥上屋面等原因，对屋面均布可变荷载和雪荷载，只取其较大者。
屋面活载：
雪荷载：
积灰荷载：
累计
2.2荷载组合
设计屋架时应考虑三种组合：
使用阶段
a.全跨永久荷载+全跨可变荷载

结点荷载设计值：

a种荷载组合屋架受力图
b.全跨永久荷载+半跨可变荷载
节点荷载设计值：

b种荷载组合屋架受力图
施工阶段
c.全跨屋架（包含支撑）自重+半跨屋面板+半跨活载
节点荷载设计值：

c种荷载组合屋架受力图
2.3内力计算
实际采取pf程序计算杆件在单位节点作用下各杆件内力系数，见下表（全跨和左半跨相关数据见附录）。由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算关键起控制作用；组合二和组合三，可能引发跨中几根斜腹杆发生内力变号。假如施工过程中，在屋架两侧对称均和铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。
杆件及节点编号：

节点编号示意图
屋架节点编号，以下图所表示：

节点编号图示
依据电算所得各荷载组合下杆件内力系数，即可求得其对应控制内力，结果见下表：
屋架杆件内力组合表杆件名称内力系数（P=1）第一个组合第二种组合第三种组合计算内力全跨左半跨右半跨P=46.4472kNP1=46.4472kNP1=31.8