钢结构课程设计范例(2)

3.1.全跨永久荷载 + 全跨可变荷载

全跨节点永久荷载及可变荷载：

F?(3.6234?1.82)?1.5?6?48.991KN

3.2.全跨永久荷载 + 半跨可变荷载

全跨节点永久荷载：

F1?3.6234?1.5?6?32.611

半跨节点可变荷载：

F2?1.82?1.5?6?16.38KN

3.3.全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载:

全跨节点屋架自重：

F3?0.5184?1.5?6?4.67KN

半跨节点屋面板自重及活荷载：

F4?(1.89?0.7)?1.5?6?23.31KN

1、2为使用节点荷载情况，3为施工阶段荷载情况。 4.内力计算

屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图所示：

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屋架计算简图

由图解法或数解法解得F＝1的屋架各杆件的内力系数（F＝1作用于全跨、左半跨和右半跨）。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表2

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屋 架 构 件 内 力 组 合 表

内力系数（F=1） 杆件名全跨① 左半跨右半称 ② 跨③ 第二种组合 第一种组合 F1×①F1F×① ×F3×①F3×①计算杆件内力（KN） +F2×+F2×﹢F4×﹢F4×② AB 0 0 0 BC、-9.08 -6.83 -2.90 上 CD -14.02 -9.96 -5.24 弦 DE、-15.75 -10.26 -7.08 EF -16.29 -10.80 -7.08 FG GH、HI Ab 4.94 3.80 1.47 下 bc 11.97 8.77 4.12 弦 cd 15.14 10.35 6.18 de 15.12 8.52 8.52 aB -8.98 -6.91 -2.67 Bb 6.93 5.07 2.40 斜 bD -5.45 -3.67 -2.30 腹 Dc 3.68 2.11 2.02 杆 cF -2.42 -0.90 -1.96 Fd 1.07 -0.29 1.75 dR 0.79 2.43 -2.12 RI 1.56 3.20 -2.12 RG 0.70 0.70 0 Aa -0.50 -0.50 0 Cb、-1.00 -1.00 0 竖 Ec -1.50 -1.49 0 杆 Gd -1.00 -1.00 0 HR 0 0 0 Ie 5.杆件设计

（1）上弦杆

整个上弦采用等截面，按GH,HI杆件的最大内力设计，即

N??797.89KN

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第三种组合 ③ 0 -332.75 -523.42 -603.05 -620.60 ② 0 -200.99 -296.66 -311.79 -326.77 ③ 0 -94.83 -160.18 -201.49 -204.02 0 -444.81 -686.83 -771.55 -797.89 0 -444.81 -686.83 -771.55 -797.89 0 -407.96 -620.28 -681.65 -707.98 242.18 586.45 741.86 740.81 -440.06 339.58 -267.24 180.33 -118.64 52.49 38.68 76.41 34.13 -24.50 -48.92 -73.47 -48.99 0 223.52 534.05 663.36 632.62 -406.16 306.07 -238.00 154.62 -93.71 30.25 65.60 103.33 34.11 -24.50 -48.80 -73.46 -48.99 0 179.77 442.52 571.94 600.78 -326.66 256.41 -206.98 145.62 -103.78 57.07 -1.04 24.07 22.73 -16.31 -32.56 -48.91 -32.61 0 111.42 259.58 311.05 268.37 -202.47 150.06 -110.69 66.22 -27.80 -1.64 60.19 81.66 19.40 -13.95 -27.86 -41.81 -27.89 0 49.63 130.47 182.43 224.58 -90.19 75.79 -67.08 53.77 -46.78 36.65 -34.63 -31.03 3.28 -2.34 -4.64 -7.02 -4.67 0 242.18 586.45 741.86 740.81 -440.06 339.58 -267.24 180.33 -118.64 52.49,-1.64 65.60,-34.63 103.33,-31.03 34.13 -24.50 -48.92 -73.47 -48.99 0 上弦杆计算长度：

在屋架平面内，为节间轴线长度，即

在屋架平面外，本屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支持布置和内力变化情况，取loy为支撑点间的距离，即

lox?lo?1508mmloy?6000mm

根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦杆截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。如下图所示。

腹杆最大内力N??440.06KN，由屋架节点板厚度参考可知：中间节点板与垫板厚度取10mm,支座节点板刚度取12mm。

设??70，查Q235钢的稳定系数表，可得??0.751（由双角钢组成的T形和十字形截面均属于b类），则需要的截面积为

N797.89?103A???4941.6mm2

?f0.751?215需要回转半径：

loy60001508ix???21.5mm ， iy???85.7mm

?70?70lox根据需要A，ix，iy查角钢规格表，选用2L180?110?10，肢背间距a=10mm，

02，ix?31.3mm，iy?86.3mm 则： A?568mm按所选角钢进行验算：

?x?lox1508??48.18 ix319 .3 ?y?loyiy?6000 ?69.52<[?]=150, ?y?0.758（b类）

86.3双角钢T型截面绕对称轴(y)轴应按扭曲计算长细比?yz

0.56l0y0.56?600b11??11???33.6, t1.0b11N797.89?103则?yz=?y=69.52，??0.754，?MPa?186.3MPa＜215MPa

?A0.754?5680故所选截面满足要求。

填板每个节间放一块（满足l1范围内不少于两块），尺寸取60mmx130mmx10mm则

间距ld?150.8?75.4cm?40i?40x3.13?125.2cm，取80cm。 2（2）下弦杆

整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的杆计算。

N?741.86KN

，所需截面积lox?3000mm ，loy?23700/2?11850mm（因跨中有通长系杆）为：

N741.86?103A???3450.5mm2

f215选用2L180?110?10，因loy≥lox，故用不等肢角钢，短肢相并，如下图。

A?5680mm2，ix?31.3mm，iy?86.3mm

?x?loy11850lox3000??95.8＜350，?y???137.31＜350 ix31.3iy86.3N741.86?103????130.61MPa?215MPa

A5680故所选截面满足要求。

填板每个节间放一块，尺寸取60mm×130mm×10mm，则 间距ld?300?150cm?80i?80?3.13?250.4cm，取150cm。 210

（3）斜腹杆

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