本報(bào)告主要介紹了鋼結(jié)構(gòu)屋架結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì),,包括適用范圍,、梯形屋架的設(shè)計(jì)原理與步驟,。明確了適用范圍,,適用于工業(yè)建筑中的鋼架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。詳細(xì)介紹了梯形屋架的設(shè)計(jì)原理,,包括受力分析,、計(jì)算方法和構(gòu)造要求。通過(guò)實(shí)例展示了梯形屋架的設(shè)計(jì)與應(yīng)用過(guò)程,,為后續(xù)的設(shè)計(jì)實(shí)踐提供了參考,。
以下是一份鋼結(jié)構(gòu)屋架結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)報(bào)告的示例:
一、設(shè)計(jì)資料
- 建筑概況
- 本設(shè)計(jì)考慮廠房屋架,,屋架跨度為[具體跨度]m,,屋架間距[間距]m,柱高[柱高]m,。例如,,參考[3]中的設(shè)計(jì)資料,,廠房屋架跨度18m,屋架間距6m,,柱高4.5m是一種可能的情況,。
- 屋面坡度為[坡度值],如[3]中的屋面坡度1/3,。
- 荷載情況
- 永久荷載:包括屋架自重,、屋面材料重量等。屋架沿水平投影面積分布的自重,,可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算(其中為跨度,,單位為),這一公式可參考[2],。
- 可變荷載
- 屋面活荷載與雪荷載:屋面活荷載和雪荷載不同時(shí)考慮,,取較大值計(jì)算。如[2]中取屋面活荷載進(jìn)行計(jì)算,,[3]中雪荷載為,,則根據(jù)實(shí)際情況選擇較大值。
- 風(fēng)荷載:基本風(fēng)壓為[具體風(fēng)壓值] ,,如[1]中基本風(fēng)壓為,,[3]中基本風(fēng)壓為。
二,、屋架形式選擇
- 三角形屋架
- 特點(diǎn)
- 三角形屋架適用于中小跨度的建筑,。它的外形與屋面排水坡度相適應(yīng),屋面材料可直接鋪設(shè)在屋架上弦上,。
- 從力學(xué)性能上看,,三角形屋架在節(jié)點(diǎn)荷載作用下,桿件內(nèi)力主要為軸力,,上弦桿受壓,,下弦桿受拉。
- 適用范圍
- 當(dāng)屋面坡度較大時(shí),,如[1]中的屋面坡度,,三角形屋架是較為合適的選擇。
- 特點(diǎn)
- 梯形屋架
- 特點(diǎn)
- 梯形屋架的外形比較接近于彎矩圖,,受力性能較好,。它的端部高度相對(duì)較大,便于設(shè)置天溝等構(gòu)造,。
- 梯形屋架適用于較大跨度的建筑,,例如在[2]中的跨的屋架設(shè)計(jì)采用了梯形屋架。
- 適用范圍
- 在無(wú)檁屋蓋方案中,,梯形屋架能夠較好地發(fā)揮其結(jié)構(gòu)性能,。
- 特點(diǎn)
三,、幾何尺寸計(jì)算
- 三角形屋架
- 若采用芬克式三角形屋架(參考[1]),根據(jù)屋面材料的排水需求及跨度參數(shù)確定幾何尺寸,。
- 已知單跨屋架結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)度為[總長(zhǎng)度]m,,跨度為[跨度]m,柱距為[柱距]m,,例如[1]中的單跨屋架結(jié)構(gòu)總長(zhǎng)度為36m,,跨度為18m,柱距為6m,。
- 根據(jù)屋面坡度計(jì)算上弦桿和下弦桿的水平投影長(zhǎng)度等幾何關(guān)系,。
- 梯形屋架
- 以[2]中的設(shè)計(jì)為例,屋架計(jì)算跨度,,跨中端部高度根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定,,如本設(shè)計(jì)為無(wú)檁屋蓋方案,取屋架在軸線處的端部高度,,屋架的中部高度,。
四、荷載計(jì)算
- 節(jié)點(diǎn)荷載計(jì)算
- 根據(jù)屋面材料重量,、屋架自重等永久荷載以及屋面活荷載(或雪荷載)計(jì)算節(jié)點(diǎn)荷載,。
- 對(duì)于永久荷載,計(jì)算屋面材料單位面積重量乘以屋面覆蓋面積分配到節(jié)點(diǎn)上的荷載,,再加上屋架自重分配到節(jié)點(diǎn)的荷載,。
- 可變荷載則按照相應(yīng)的荷載規(guī)范取值,如屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值乘以屋面覆蓋面積分配到節(jié)點(diǎn)上的荷載,。
- 荷載組合
- 按照荷載規(guī)范要求,,考慮以下幾種荷載組合:
- 全跨永久荷載+全跨可變荷載(不包括風(fēng)荷載),荷載分項(xiàng)系數(shù)取,,(參考[1]),。
- 其他可能的荷載組合,如考慮風(fēng)荷載的組合等,,根據(jù)具體的設(shè)計(jì)要求和建筑所在地區(qū)的風(fēng)荷載情況確定,。
- 按照荷載規(guī)范要求,,考慮以下幾種荷載組合:
五、內(nèi)力計(jì)算
- 計(jì)算方法
- 采用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法,,如節(jié)點(diǎn)法或截面法計(jì)算屋架桿件內(nèi)力。
- 在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)普及的今天,,也可以利用結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算,,以提高計(jì)算效率和準(zhǔn)確性。
- 內(nèi)力計(jì)算結(jié)果
- 列出在不同荷載組合下各桿件的內(nèi)力值,,例如在全跨永久荷載+全跨可變荷載組合下,,上弦桿,、下弦桿、腹桿等桿件的內(nèi)力值(拉為正,,壓為負(fù)),。
六、桿件設(shè)計(jì)
- 上弦桿設(shè)計(jì)
- 截面選擇
- 根據(jù)上弦桿的內(nèi)力大小,、計(jì)算長(zhǎng)度等因素選擇合適的截面形式,,如等截面角鋼。例如[2]中整個(gè)上弦桿采用等截面角鋼,,按最大設(shè)計(jì)內(nèi)力的桿設(shè)計(jì),,。
- 強(qiáng)度和穩(wěn)定性驗(yàn)算
- 計(jì)算上弦桿的長(zhǎng)細(xì)比,,如,,,其中,、為計(jì)算長(zhǎng)度,,、為回轉(zhuǎn)半徑,。
- 根據(jù)長(zhǎng)細(xì)比查穩(wěn)定系數(shù),,然后驗(yàn)算強(qiáng)度(其中
- 截面選擇