單層鋼結構廠房設計畢業(yè)設計

1、 單層鋼結構廠房設計單層鋼結構廠房設計摘摘 要要 單層工業(yè)廠房是一種廣泛應用于倉庫，廠房宿舍，食堂等配套房屋， 的廠房絕大多數(shù)見于輕工、電子、儀表、通信、醫(yī)藥等行業(yè) ，單層鋼結構廠房具有用途廣泛、建筑簡易、施工期短、經(jīng)久耐用、造價合理等優(yōu)點，隨著我國鋼產量的增大，很多廠房都采用了鋼結構。越來越廣泛的使用亦代表著要求我們建造的工業(yè)廠房設計必須貫徹執(zhí)行國家的有關方針政策，做到技術先進、經(jīng)濟合理、安全適用、確保質量，符合節(jié)約能源和環(huán)境保護的要求。單層廠房在自重上決定了它具有遠勝于其他混凝土結構的抗震能力，但亦由于它構造簡單帶來了結構在抵抗其他荷載上能力的不足。單層廠房的端墻（山墻）受風面積較大，內部

2、空間要求、廠房屋頂面積、荷載等均較大，構造復雜，如何進行有效的荷載效應組合、選取最不利內力組合，作為柱及基礎的設計依據(jù)，將是本文要重點解決的問題。 關鍵詞關鍵詞：建筑簡易；施工期短；經(jīng)久耐用； jingang monolayer steel structre workshop design abstract single-layer workshop is a kind of widely used in warehouse, factory dormitory, canteen and other ancillary buildings, plant most in light indust

3、ry, electronics, instrumentation, communications, medical and other industries, monolayer steel structure workshop has wide application, simple construction, short construction period, durable advantages, reasonable cost, with the increase of steel production in china, many factories have adopted st

4、eel structure. more and more widely used also represents the industrial plant design requirements we built to implement the relevant national policies, to advanced technology, reasonable economy, safety and quality, meet the energy saving and environmental protection requirements. single-layer works

5、hop decided its seismic capacity is far better than other concrete structure in the weight, but also because of its simple structure brought structure in resistance to other load capacity. single-layer workshop end wall (gable) wind area is larger, the internal space requirements, building roof area

6、, loads are large, complex structure, how to effectively of combination of action effects, select the most unfavorable combination of internal forces, design basis as column and foundation, is the key to solve the problem.keys：building simple; the construction period is short; durable; 目目 錄錄1 1 工程概況

7、工程概況 .1 11.1.設計條件 .11.2.結構設計（柱子與基礎圖 1 張，a2 圖紙，打印的計算書一本） .22 2 建筑方案設計說明建筑方案設計說明 .3 32.1.柱網(wǎng)布置 .32.2.屋面材料 .32.3.屋架體系 .32.4.吊車和吊車梁 .32.5.柱的設計 .42.6.基礎設計 .42.7.支撐系統(tǒng) .42.8.維護體系 .42.9.變形縫 .42.10.門窗布置 .53 3 結構方案設計說明結構方案設計說明 .5 53.1.屋架設計 .53.2.排架計算 .53.3.實腹柱設計 .53.4.基礎設計 .64.4.結構設計計算書結構設計計算書.6 64.1.屋面板設計 .64

8、.1.2 荷載統(tǒng)計 .64.1.3 截面選擇 .74.1.4 內力計算 .74.2.屋架設計 .84.2.1 設計資料 .84.2.2 屋架尺寸 .8 4.2.3 支撐布置 .84.2.4 荷載計算 .104.2.5 內力計算 .114.2.6 內力復核 .154.2.7 對比分析 .234.2.8 截面選擇 .235.5.節(jié)點設計節(jié)點設計.31315.1 桿件與節(jié)點板的焊縫計算 .315.2 節(jié)點設計 .326.6.吊車梁設計吊車梁設計.38386.1.設計資料及說明 .386.2.吊車荷載計算 .386.3.吊車梁截面尺寸確定及幾何特征計算 .386.4.梁截面承載力計算 .406.5.梁

9、連接計算 .427.7.橫向排架計算橫向排架計算.43437.1.設計資料 .437.2.結構選型 .437.3.荷載計算 .447.4.排架內力分析 .457.5.內力組合 .497.6.柱截面設計（a 柱） .497.7.下柱配筋計算 .517.8.柱裂縫寬度驗算 .527.9.牛腿設計 .528.8.基礎設計基礎設計.53538.1.設計參數(shù) .538.2.荷載 .538.3.截面確定 .548.4.地基承載力計算 .54 8.5.抗沖切驗算 .558.6.配筋計算 .55結結 論論.5858參考文獻參考文獻.6060謝謝 辭辭.6060附錄附錄.6161 第 1 頁，共 62 頁1 工

10、程概況工程概況1. .1. . 設計條件設計條件 任務該車間由原材料工段、加工段、半成品段到組裝成品工段組成，要求有良好的采光和通風條件。其類型可分為：單層單跨工業(yè)廠房畢業(yè)設計類型跨度 l(m)12151821結構類型吊車噸位 q（t）1016/3.21016/3.21016/3.21016/3.28.712345678規(guī)定標高（m）9.312345678鋼筋砼柱排架結構實腹鋼柱排架結構 柱間可采用 6m，車間建筑面積約為 10001600，車間內設一臺橋式吊車，南北側兩端設出入側門，東西兩側設主要材料成品出入大門，按通行 15 噸載重汽車考慮，此外，車間內設置兩個辦公室，兩個休息室，男女廁所

11、及兩個小型零件倉庫，并在出入口處設置清水槽。 工藝，設備基礎，設備管道照明暫不進行具體設計。資料：1、建筑地點：廣州花都、廣州番禺、佛山 2、抗震 6 度設防3、工程地質條件：地下水位低于地面 4m，地基承載力標準值 k=100kpa（在標高-1.750m 處）4、風壓：0.25kn/ 5、雪壓：0.40 kn/6、主導風向：全年東北風，夏季東南風 7、荷載的標準值數(shù)據(jù)鋼筋砼重度 25 kn/m水泥砂漿重度 20 kn/m磚墻重度 18 kn/m鋼門窗重度 0.4 kn/鋼軌及墊等重 0.6 kn/二氈三油防水層 0.35 kn/（沿斜面方向）找平層自重 0.40 kn/（沿斜面方向） 第 2

12、 頁，共 62 頁屋面活荷載（不上人） 0.5 kn/（沿斜面方向）屋面積灰荷載 0.5 kn/（沿斜面方向）設計內容與要求 1、建筑設計（平、立、剖面圖 3 張，使用 a2 圖紙）（1）車間平面圖標明定位軸線及編號：柱子、墻體、門窗及編號剖面的剖切位置，辦公室及輔助用房的布置，散水、尺寸、圖名、比例及廠房方位。（2）車間橫剖面圖標明定位軸線及編號，承重及維護結構形式，標高（室內設計地面、柱頂、門窗洞口、檐口、屋脊、屋架下弦）室內地面做法、詳圖索引、圖號比例。（3）車間立面圖會出正面、側面圖各一個，要求表示出門窗的形式，開啟方式，踢腳處理，落水管位置，屋面爬梯，詳圖索引，圖號及比例。（4）節(jié)點

13、詳圖（圖 23 張，a2 圖紙）要求標明節(jié)點構造，材料、尺寸，說明做法。包括墻柱連接、天溝構造、柱與屋架連接、抗風柱和屋架連接等。1. .2. . 結構設計（柱子與基礎圖結構設計（柱子與基礎圖 1 張，張，a2 圖紙，打印的計算書一本）圖紙，打印的計算書一本） （1）結構計算在上述設計結構方案基礎上，按排架受力特點進行排架內力計算、承重柱及基礎進行計算，并進行構造設計，繪出結構圖，內容包括：a、計算簡圖及初擬柱截面尺寸。b、屋蓋結構與支撐結構系統(tǒng)布置，按標準圖選用。c、鉸接排架內力計算及組合。d、柱強度核算及配筋計算。e、牛腿幾何尺寸確定，承載力及配筋計算。f、鋼筋砼階形平板基礎選定及配筋計算

14、。g、計算書整理，編寫包括設計說明、計算說明及計算過程的計算書一冊。 （2）結構施工圖紙（圖 1 張，a2 圖紙）a、排架柱、牛腿施工圖（模板圖及配筋圖） 。b、基礎施工圖（平面布置及配筋圖） 。 第 3 頁，共 62 頁2 建筑方案設計說明建筑方案設計說明2. .1. . 柱網(wǎng)布置柱網(wǎng)布置 根據(jù)設計任務書基本數(shù)據(jù)，布置柱網(wǎng)，柱網(wǎng)應滿足以下的要求：（1）符合國家規(guī)范廠房建筑模數(shù)協(xié)調標準 ；（2）滿足生產工藝的要求，柱的位置應與地上、地下的生產設備后工藝流程相配合，還應考慮生產發(fā)展和工藝設備更新問題；（3）滿足結構要求，為保證車間的正常使用，有利于吊車運行，使廠房具有必要的橫向剛度，盡可能將柱布

15、置在統(tǒng)一的橫向軸線上；（4）符合經(jīng)濟合理的要求，柱的縱向間距同時也是縱向構件的跨度，它的大小對構件的重量影響很大，廠房的柱距增大，可使柱的數(shù)量減少、總重量隨之減少，同時也可減少柱基礎的工程量；（5）符合柱距規(guī)定要求，對廠房橫向，當廠房跨度小于等于 18m 時，其跨度宜采用 3m 的倍數(shù)；當廠房的跨度大于 18m 時，其跨度宜采用 6m 的倍數(shù)。根據(jù)以上原則，該廠房柱網(wǎng)布置采用（跨度 柱距）15m 6m 的布置方案。2. .2. . 屋面材料屋面材料 該普通機加工廠房在南方某地，冬季設計溫度為 0，屋面采用輕質屋面板（壓型鋼板） ，屋面坡度為 1/10。屋面設計采用壓型鋼板作為屋面材料的有檁屋蓋

16、體系，該方案能夠有效減輕結構自重，加快施工速度，能有效的傳遞屋面荷載，提高屋面整體剛度、便于鋪設保溫、隔熱、隔音等材料。2. .3. . 屋架體系屋架體系 根據(jù)設計任務書要求采用梯形形鋼屋架，梯形屋架適用于陡坡不大的屋面有檁屋蓋體系。屋架與柱鉸接，房屋的橫向剛度較低。從受力角度考慮，腹桿的布置采用人字形。2. .4. . 吊車和吊車梁吊車和吊車梁 該廠房每個車間設一臺中級工作制橋式吊車，吊車參數(shù)查閱大連重工集團吊車數(shù)據(jù)資料。因吊車噸位較小，所以采用焊接工字形吊車梁。 第 4 頁，共 62 頁2. .5. . 柱的設計柱的設計 根據(jù)設計要求采用混凝土柱。選擇柱截面時，考慮以下幾個原則：（1）面積

17、的分布應盡量開展，以增加截面的慣性矩和回轉半徑，提高柱的整體穩(wěn)定性和剛度；（2）使兩個主軸方向等穩(wěn)定性，以達到經(jīng)濟的效果；（3）便于和其他構件進行連接；（4）盡可能構造簡單，制造省工，取材方便。2. .6. . 基礎設計基礎設計 采用柱下獨立基礎。2. .7. . 支撐系統(tǒng)支撐系統(tǒng) 單層廠房的支撐體系包括屋蓋支撐和柱間支撐兩部分。屋蓋支撐包括下弦橫向水平支撐、垂直支撐及縱向水平系桿?？梢员ＷC結構的空間整體性；避免壓桿側向失穩(wěn)，防止拉桿產生過大的振動，支撐可作為屋架弦桿的側向支撐點，減少弦桿在屋架平面外的計算長度，保證受壓弦桿側向穩(wěn)定，并使受拉下弦桿不會在某些動力作用下產生過大振動，承擔和傳遞水

18、平荷載；保證結構安裝時的穩(wěn)定與方便。柱間支撐的作用是：組成堅固的縱向構架，保證廠房的縱向剛度，承受廠房端部山墻的風荷載，吊車縱向水平荷載及溫度應力等；可作為框架柱的框架平面支點，減少柱外框架平面的計算長度；柱間支撐的布置是減少支撐設在兩端時不產生很大的溫度應力，而對廠房的剛度又提高很多。綜合以上特點，該廠房屋蓋支撐系統(tǒng)選擇橫向水平支撐體系，柱間支撐選用十字交叉式支撐體系。2. .8. . 維護體系維護體系 該廠房采用壓型鋼板做墻體材料，通過螺栓與墻架梁進行可靠連接，形成一個能夠傳遞豎向荷載和沿壓型板平面方向的水平荷載的結構體系。通過理論分析和試驗結果證明，壓型鋼板與周邊構件進行可靠連接后，面內

19、剛度很好，能傳遞縱橫方向的面內剪力，使廠房結構簡化，節(jié)約鋼材，經(jīng)濟效益好。2. .9. . 變形縫變形縫 該廠房車間設計長度是 90m，小于溫度區(qū)段，不考慮設伸縮縫。由于結構簡單，均勻對稱，且地質條件較好，不考慮設沉降縫。 第 5 頁，共 62 頁2. .10. . 門窗布置門窗布置該廠房位于南方某地，應充分考慮車間的通風散熱以及采光要求。初步設計 4扇門，大量在結構兩側開窗，根據(jù)通風散熱要求，采用雙排鋼側窗，上部采用通風高側窗，下部采用平開窗。其具體布置和選材查閱規(guī)范和計算確定。3 結構方案設計說明結構方案設計說明3. .1. . 屋架設計屋架設計 1.基本理論該設計中，屋架為梯形形鋼屋架。

20、對屋架中的各感桿件按造壓彎和拉彎構件設計基本理論，主要驗算桿件的強度、穩(wěn)定性。對節(jié)點設計時，著重考慮使構件受力合理，焊縫滿足強度要求等。 2.主要公式強度驗算： xnxnxmnfaw平面內穩(wěn)定性驗算： mxx1xx11xex(1 0.8)mnfnawn平面外穩(wěn)定性驗算：txxyb1xmnfaw剛度驗算： ，0 xxx li 0yyyli3. .2. . 排架計算排架計算1.假定鋼柱下端與基礎剛結；2.假定鋼柱上端與屋架鉸結；3.假定屋架平面內剛度無窮大。3. .3. . 實腹柱設計實腹柱設計1.計算要點因荷載較小，采用實腹式柱。設計的主要內容包括：截面選擇；強度驗算；整體穩(wěn)定性驗算；剛度驗算；

21、牛腿及柱腳地板設計。依據(jù)現(xiàn)行鋼結構設計規(guī)范 第 6 頁，共 62 頁（gb50017-2003）及鋼結構手冊設計。2.主要公式：利用的公式與屋架設計中的相同。3. .4. . 基礎設計基礎設計1.計算要點該廠房的基礎形式采用柱下獨立基礎。根據(jù)所受荷載和獨立基礎的相關構造要求確定基礎的尺寸。設計中計算了基礎基礎底面尺寸，驗算了地基承載力和基礎抗沖切承載力。2.主要公式地基承載力特征值：aakbdm(3)(0.5)ffbd 基礎長邊彎矩： 2max11cc12242ppmlabb基礎短邊彎矩： 2max11cc12242ppmbbla4 結構設計計算書結構設計計算書4. .1. . 屋面板設計屋面

22、板設計屋蓋材料為壓型鋼板，屋面坡度（） ，檁條跨度 6m，于處設1/105.71/2l一道拉條；檁距 1.875m；壓型鋼板與屋架連接處采用疊置搭接，鋼材 q235。 4. .1. .2 荷載統(tǒng)計荷載統(tǒng)計1.永久荷載壓型鋼板自重 0.12/kn m檁條自重(包括拉條) 0.052/kn m合計 0.152/kn m2.可變荷載活荷載或雪荷載 0.52/kn m（屋面活荷載按均勻分布為 0.5sin5.71=0.05kn/m2，雪荷載按均勻分布為0.4kn/m2，按不均勻分布取1.250.4=0.5kn/m2）1.25,rkrgss積灰荷載 0.012/kn m 第 7 頁，共 62 頁 4.

23、.1. .3 截面選擇截面選擇選用 c 形冷彎薄壁型鋼，型號為，其力學特征為：200 70 20 2.0mm333xmaxymin44,23.32,9.35ywcm wcm wcm4xxy0440,46.71,7.78,2.54,2yicmiicm icm xcm 4. .1. .4 內力計算內力計算 1.檁條線荷載1.2 0.15 1.4 0.51.8751.65pkn m cos1.65 cos5.711.64oxppkn m ysin1.65 sin5.710.164ppkn m 2.彎矩設計值22x101.64 6 105.9xmp lkn m22y320.164 6 320.185y

24、mp lkn m3.強度計算應考慮有效截面；同時，跨中截面有孔洞的70 2.035,200 2.0100,b th t影響，為簡化計算，統(tǒng)一考慮 0.9 的折減系數(shù)，則有效凈截面抵抗矩：440.9=39.6cm3 wymax=23.320.9=20.99cm3xw wymin=9.350.9=8.415cm3屋面能阻止檁條側向失穩(wěn)和扭轉 rx=1.05 ry=1.2 y22x1xxyymax141205rmmn mmn mmrwwy22x2xxyymin141.9205rmmn mmn mmrww本工程風荷載較小，永久荷載與風荷載組合不起控制作用。 4.連接螺栓計算對的彎矩設計值x22xy10

25、1.64 6 105.9mp lkn m 第 8 頁，共 62 頁支座處采用普通螺栓連接，螺栓群可承受的彎4m122b2v1.13,130acmfn mm矩：b2222vx44 130 1.13 10100506.575.9mfa xykn mmkn m滿足強度要求。 5.撓度計算偏于安全按兩跨連續(xù)梁計算，跨內最大撓度為35cos5.71600011384206200 xvpvle il 6.構造要求xy60030077.12,118.12007.782.54故檁條在平面內、外均滿足要求。 7.拉條計算x1sin1.65 0.010.02qqkn mbx1 11.251.25 0.02 30.

26、075rq lkn 1b77 0.0750.5srkn122.52sinsskn拉條選用，每根拉條承載力：20.503acm。20.503 1021510.82.5,nknkn滿足要求。 4. .2. . 屋架設計屋架設計 4. .2. .1 設計資料設計資料廠房車間以長 90m，跨度為 15m，柱距為 6m，設一臺 30/5t 中級工作制橋式吊車，屋架采用梯形鋼屋架。鋼材：q235b 鋼；焊條 e43 型。 4. .2. .2 屋架尺寸屋架尺寸屋架采用三角形芬克式，跨度 15 m，坡度 i=1：10，屋架幾何尺寸、節(jié)點編號、桿件編號如圖 4.1、4.2 所示。4. .2. .3 支撐布置支撐

27、布置上下弦橫向水平支撐和垂直支撐，在房屋兩端布置；在屋架下弦設置三道通長水平 第 9 頁，共 62 頁系桿，以保持部分桿系的側向穩(wěn)定，支撐系統(tǒng)布置如圖 4.3 所示。圖 4.1 屋架布置圖圖 4.2 屋架節(jié)點及單元圖 圖 4.3 支撐系統(tǒng)布置圖 第 10 頁，共 62 頁 4. .2. .4 荷載計算荷載計算 1.永久荷載（對水平投影面）壓型鋼板自重 0.12/kn m檁條自重 0.052/kn m屋架及支撐自重 0.152/kn m合計 0.32/kn m 2.可變荷載（對水平投影面）活荷載或雪荷載 0.52/kn m積灰荷載 0.01 2/kn m 3.風荷載基本風壓 0.252/kn m

28、 4.荷載組合 （1）恒荷載+活（或雪）荷載（2）恒荷載+半跨活（或雪）荷載（3）恒荷載+風荷載 5.上弦集中荷載見下圖 4.5、4.6圖 4.5 全跨荷載布置圖 第 11 頁，共 62 頁圖 4.6 半跨活荷載布置圖節(jié)點荷載設計值：按可變荷載效應控制的組合kn886.116847. 101. 09 . 04 . 15 . 04 . 13 . 02 . 1）（恒載 p1=1.20.31.8476=3.99kn活荷載 p2=（1.40.5+1.40.90.01）1.8476=7.897kn 6.上弦風荷載設計值(1)風載體型系數(shù)迎風面 s0.5 背風面 取為-0.5 計算 s0.4 (2)上弦節(jié)

29、點風荷載（見圖 4.7）圖 4.7 風荷載布置圖w=1.2（-0.5）0.251.8476=-1.939kn 4. .2. .5 內力計算內力計算 1.內力計算在上面單位荷載分別作用下，通過節(jié)點法、截面法計算屋架桿件的內力系數(shù)，因計算過程較為簡單，不在計算書上體現(xiàn)。 第 12 頁，共 62 頁 2.內力組合（1）恒荷載+活（或雪）荷載（2）恒荷載+半跨活（或雪）荷載（3）恒荷載+風荷載組合結果見下表 第 13 頁，共 62 頁桿力系數(shù)荷載設計值（kn）內力值（kn）p=1施工階段使用階段半跨全跨全跨風恒荷載活荷載風荷載桿件名稱（單元）1234564*2+6*34*2+5*24*2+5*1最大值

30、（kn）7-3.90009-5.460135.456263.997.89-1.939-32.36560684-64.866344-52.5576364.86634448-3.90009-5.460135.456263.997.89-1.939-32.36560684-64.866344-52.5576364.86634449-5.35716-8.92868.919743.997.89-1.939-52.92048986-106.07177-77.89311106.07176810-5.35716-8.92868.919743.997.89-1.939-52.92048986-106.07177

31、-77.89311106.07176811-3.57144-8.92868.919743.997.89-1.939-52.92048986-106.07177-63.80378106.071768上弦12-3.57144-8.92868.919743.997.89-1.939-52.92048986-106.07177-63.80378106.071768 第 14 頁，共 62 頁13-1.56004-5.460135.456263.997.89-1.939-32.36560684-64.866344-34.0946364.866344414-1.56004-5.460135.456263.

32、997.89-1.939-32.36560684-64.866344-34.0946364.866344410003.997.89-1.939000025.374928.06238-8.055713.997.89-1.93947.7889178995.781074474.57701595.781074434.236498.473-8.462493.997.89-1.93950.21603811100.6592467.233176100.6592444.236498.473-8.462493.997.89-1.93950.21603811100.6592467.233176100.6592452

33、.687468.06238-8.055723.997.89-1.93947.7889372895.781074453.37295695.7810744下弦60003.997.89-1.9390000174.418216.18549-6.18113.997.89-1.93936.66525873.483621259.53978273.483621218-1.86254-3.277553.274043.997.89-1.939-19.42578806-38.937294-27.7728738.937294 第 15 頁，共 62 頁19-0.055281.02453-1.021853.997.89

34、-1.9396.0692418512.17141643.651715512.1714164201.504690.5657-0.567993.997.89-1.9393.358475616.72051614.12914714.129147121-0.939030.5657-0.567993.997.89-1.9393.358475616.720516-5.1518046.720516221.079811.02453-1.021853.997.89-1.9396.0692418512.171416412.60757612.607575623-1.41501-3.277553.274043.997.

35、89-1.939-19.42578806-38.937294-24.2418538.937294241.767286.18549-6.18113.997.89-1.93936.66525873.483621238.62394473.483621215-1-4.53.997513.997.89-1.939-25.70617189-53.46-25.84553.4616-3-4.53.997513.997.89-1.939-25.70617189-53.46-41.62553.4625-1-113.997.89-1.939-5.929-11.88-11.8811.8826-1-113.997.89

36、-1.939-5.929-11.88-11.8811.88270003.997.89-1.9390000豎桿280-113.997.89-1.939-5.929-11.88-3.9911.88 第 16 頁，共 62 頁290-113.997.89-1.939-5.929-11.88-3.9911.88 第 17 頁，共 62 頁 4. .2. .6 內力復核內力復核內力復核采用結構力學求解器求解，下面對此軟件的研發(fā)及功能做簡要介紹 1.簡介結構力學求解器(sm solver) 版本 2.0 由清華大學土木系結構力學求解器研制組研制，高等教育出版社發(fā)行結構力學求解器（sm solver for

37、 windows）是一個面向教師、學生以及工程技術人員的計算機輔助分析計算軟（課）件，其求解內容包括了二維平面結構（體系）的幾何組成、靜定、超靜定、位移、內力、影響線、自由振動、彈性穩(wěn)定、極限荷載等經(jīng)典結構力學課程中所涉及的一系列問題，全部采用精確算法給出精確解答。本軟件界面方便友好、內容體系完整、功能完備通用，可供教師擬題、改題、演練，供學生做題、解題、研習，供工程技術人員設計、計算、驗算之用，可望在面向 21 世紀的教學改革中發(fā)揮其特有的作用。目前有兩個版本：學生版和工程版。學生版解題規(guī)模有限制，最多 80 個單元。工程版解題規(guī)模無此限制，只受機器的內外存空間大小的限制。求解器 v2.0

38、比 v1.5 更加精致、先進、方便、快捷、強健，同時不失其原有的小巧、簡約、儉樸、平實。 2.求解功能求解功能分為自動求解和智能求解兩種模式。 （1）自動求解模式:平面體系的幾何組成分析，對于可變體系，可靜態(tài)或動畫顯示機構模態(tài)；平面靜定結構和超靜定結構的內力計算和位移計算，并繪制內力圖和位移圖；平面結構的自由振動和彈性穩(wěn)定分析，計算前若干階頻率和屈曲荷載，并靜態(tài)或動畫顯示各階振型和失穩(wěn)模態(tài)；平面結構的極限分析，求解極限荷載，并可靜態(tài)或動畫顯示單向機構運動模態(tài)；平面結構的影響線分析，并繪制影響線圖。 （2）智能求解模式:平面體系的幾何構造分析：按兩剛片或三剛片法則求解，給出求解步驟；平面桁架的截

39、面法：找出使指定桿成為截面單桿的所有截面；平面靜定組合結構的求解：按三種模式以文字形式或圖文形式給出求解步驟。另外，從 v2.0 開始，還有本地求解和遠程求解兩種求解方式。 第 18 頁，共 62 頁利用結構力學求解器 v2.0 版本建模計算桿件內力系數(shù)，模型及桿件單元編號如圖 4.8 所示。圖 4.8 屋架模型及桿件單元編號圖 3.求解結果 （1）屋架全跨內力系數(shù)計算在屋架全跨布置單位荷載如圖 4.9 所示，上弦各節(jié)點施加單位荷載，計算結果如下內力計算桿端內力值 ( 乘子 = 1)桿端 1 桿端 2-單元碼 軸力 剪力 彎矩 軸力 剪力 彎矩-1 0.000000 0.000000 0.00

40、0000 0.000000 0.000000 0.000000002 8.062383 0.000000 0.000000 8.062383 0.000000 0.000000003 8.472997 0.000000 0.000000 8.472997 0.000000 0.00000000 4 8.472997 0.000000 0.000000 8.472997 0.000000 0.000000005 8.062383 0.000000 0.000000 8.062383 0.000000 0.00000000 第 19 頁，共 62 頁6 0.000000 0.000000 0.00

41、0000 0.000000 0.000000 0.000000007 -5.460126 0.000000 0.000000 -5.460121 0.00000 0.00000000 8 -5.460121 0.000000 0.000000 -5.460621 0.000000 0.00000000 9 -8.928516 0.000000 0.000000 -8.928616 0.000000 0.0000000010 -8.928616 0.000000 0.000000 -8.929616 0.000000 0.0000000011 -8.929616 0.000000 0.00000

42、0 -8.929616 0.000000 0.0000000012 -8.928596 0.000000 0.00000000 -8.928596 0.000000 0.00000000 13 -5.460126 0.000000 0.000000 -5.460126 0.000000 0.00000000 14 -5.460126 0.000000 0.000000 -5.460126 0.000000 0.00000000 15 -4.500000 0.000000 0.000000 -4.500000 0.000000 0.0000000016 -4.500000 0.000000 0.

43、000000 -4.500000 0.000000 0.0000000017 6.185487 0.000000 0.000000 6.185487 0.000000 0.0000000018 -3.277554 0.000000 0.000000 -3.277554 0.000000 0.00000000 19 1.024533 0.000000 0.000000 1.024533 0.000000 0.00000000 20 0.565659 0.000000 0.000000 0.565659 0.000000 第 20 頁，共 62 頁0.0000000021 0.565659 0.0

44、00000 0.000000 0.565659 0.000000 0.00000000 22 1.024533 0.000000 0.000000 1.024533 0.000000 0.00000000 23 -3.277554 0.000000 0.000000 -3.277554 0.000000 0.00000000 24 6.185488 0.000000 0.000000 6.185487 0.000000 0.0000000025 -1.000000 0.000000 0.000000 -1.000000 0.000000 0.0000000026 -1.000000 0.000

45、000 0.000000 -1.000000 0.000000 0.0000000027 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.00000000 28 -1.000000 0.000000 0.000000 -1.000000 0.000000 0.0000000029 -1.000000 0.000000 0.000000 -1.000000 0.000000 0.00000000（2）屋架半跨荷載內力系數(shù)計算在屋架全跨布置單位荷載如圖 4.10 所示，上弦各節(jié)點施加單位荷載，計算結果如下內力計算桿端內力值 ( 乘子 = 1)- 桿端

46、1 桿端 2 單元碼 軸力 剪力 彎矩 軸力 剪 第 21 頁，共 62 頁力 - 1 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 2 5.37492241 0.00000000 0.00000000 5.37492241 0.00000000 3 4.23649877 0.00000000 0.00000000 4.23649877 0.00000000 4 4.23649877 0.00000000 0.00000000 4.23649877 0.00000000 5 2.68746121 0.00000000 0.0000

47、0000 2.68746121 0.00000000 6 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 7 -3.90009015 0.00000000 0.00000000 -3.90009015 0.00000000 8 -3.90009015 0.00000000 0.00000000 -3.90009015 0.00000000 9 -5.35715770 0.00000000 0.00000000 -5.35715770 0.00000000 10 -5.35715770 0.00000000 0.00000000 -5

48、.35715770 0.00000000 11 -3.57143847 0.00000000 0.00000000 -3.57143847 0.00000000 12 -3.57143847 0.00000000 0.00000000 -3.57143847 0.00000000 13 -1.56003606 0.00000000 0.00000000 -1.56003606 0.00000000 第 22 頁，共 62 頁 14 -1.56003606 0.00000000 0.00000000 -1.56003606 0.00000000 15 -1.00000000 0.00000000

49、 0.00000000 -1.00000000 0.00000000 16 -3.00000000 0.00000000 0.00000000 -3.00000000 0.00000000 17 4.41820513 0.00000000 0.00000000 4.41820513 0.00000000 18 -1.86253984 0.00000000 0.00000000 -1.86253984 0.00000000 19 -0.05527817 0.00000000 0.00000000 -0.05527817 0.00000000 20 1.50469249 0.00000000 0.

50、00000000 1.50469249 0.00000000 21 -0.93903318 0.00000000 0.00000000 -0.93903318 0.00000000 22 1.07981196 0.00000000 0.00000000 1.07981196 0.00000000 23 -1.41501438 0.00000000 0.00000000 -1.41501438 0.00000000 24 1.76728205 0.00000000 0.00000000 1.76728205 0.00000000 25 -1.00000000 0.00000000 0.00000

51、000 -1.00000000 0.00000000 26 -1.00000000 0.00000000 0.00000000 -1.00000000 0.00000000 27 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 28 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 第 23 頁，共 62 頁0.00000000 29 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 （3）風荷載內力系數(shù)計算在屋架全跨布置單位荷載如圖

52、4.11 所示，上弦各節(jié)點施加單位荷載，計算結果如下內力計算桿端內力值 ( 乘子 = 1)-桿端 1 桿端 2-單元碼 軸力 剪力 彎矩 軸力 剪力 - 1 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 2 -8.05571632 0.00000000 0.00000000 -8.05571632 0.00000000 3 -8.46248725 0.00000000 0.00000000 -8.46248725 0.00000000 4 -8.46248725 0.00000000 0.00000000 -8.46248725

53、0.00000000 5 -8.05571632 0.00000000 0.00000000 -8.05571632 0.00000000 6 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 第 24 頁，共 62 頁 7 5.45625594 0.00000000 0.00000000 5.45625594 0.00000000 8 5.45625594 0.00000000 0.00000000 5.45625594 0.00000000 9 8.91973582 0.00000000 0.00000000 8.91973582

54、 0.00000000 10 8.91973582 0.00000000 0.00000000 8.91973582 0.00000000 11 8.91973582 0.00000000 0.00000000 8.91973582 0.00000000 12 8.91973582 0.00000000 0.00000000 8.91973582 0.00000000 13 5.45625594 0.00000000 0.00000000 5.45625594 0.00000000 14 5.45625594 0.00000000 0.00000000 5.45625594 0.0000000

55、0 15 3.99751911 0.00000000 0.00000000 3.99751911 0.00000000 16 3.99751911 0.00000000 0.00000000 3.99751911 0.00000000 17 -6.18110275 0.00000000 0.00000000 -6.18110275 0.00000000 18 3.27404372 0.00000000 0.00000000 3.27404372 0.00000000 19 -1.02185490 0.00000000 0.00000000 -1.02185490 0.00000000 20 -

56、0.56798895 0.00000000 0.00000000 -0.56798895 0.00000000 21 -0.56798895 0.00000000 0.00000000 -0.56798895 第 25 頁，共 62 頁0.00000000 22 -1.02185490 0.00000000 0.00000000 -1.02185490 0.00000000 23 3.27404372 0.00000000 0.00000000 3.27404372 0.00000000 24 -6.18110275 0.00000000 0.00000000 -6.18110275 0.00

57、000000 25 1.00000000 0.00000000 0.00000000 1.00000000 0.00000000 26 1.00000000 0.00000000 0.00000000 1.00000000 0.00000000 27 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 28 1.00000000 0.00000000 0.00000000 1.00000000 0.00000000 29 1.00000000 0.00000000 0.00000000 1.00000000 0.00000000 4.

58、.2. .7 對比分析對比分析 1.通過比較，兩種計算方式結果非常接近，符合情況很好。以下計算采用計算結果。 2.兩種計算方式產生差別的原因分析（1）數(shù)據(jù)四舍五入產生誤差。在手工計算過程中，由于計算量的原因，數(shù)據(jù)小數(shù)點位數(shù)不可能取得很大，在中間計算過程較多時，經(jīng)過累計，就會使最后結果產生較大的誤差。本設計中，角度的近似取舍產生的誤差較大（2）cad標注精度誤差，這一點與上一點關系密切，要減小這項誤差，在繪圖過程中應該將精度增大。 4. .2. .8 截面選擇截面選擇 端節(jié)間正彎矩腹桿最大內力為73.48kn，根據(jù)q235單壁式屋架節(jié)點板厚度選用表可選取 第 26 頁，共 62 頁 中間節(jié)點板厚

59、度為6mm 支座節(jié)點板厚度為8mm端節(jié)間正彎矩 m1=0.8m0=0.8=0.811.887cos5.711.847=4.37knm4pl其余節(jié)間正彎矩及節(jié)點負彎矩取 0.6m0=3.28knm （1）上弦桿截面選擇 整個上弦不改變截面，按最大內力計算 nmax=-106.7km, lox=184.67cm loy=300cm選用908 截面幾何特性：a=an=27.88cm2 w1x=84.6cm3 w2x=32.84cm3 ix=2.76cm iy=4.02cm =184.7/2.76=66.92=150 屬于b類截面xoxxil =300/4.02=74.630.58 =1.93=3.9

60、b/t(1+l2oyt2/18.6b4)=44.08oylbyz 查軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)表得 x=0.768 y=0.882截面塑性發(fā)展系數(shù)rx1=1.05 rx2=1.2nex=1149.5kn225292. 61 . 11088.271006. 2彎矩作用下平面內穩(wěn)定計算94.686n/mm2f=0.95215=204.3n/mm2故符合在平面內穩(wěn)定的要求；彎矩具作用下平面外穩(wěn)定驗算 925. 0235f0017. 0-1yyb 第 27 頁，共 62 頁 n/ y+ =51.78204.3n/mm2tx1xb1x/mw 則在作用平面外亦滿足穩(wěn)定要求。（2）下弦桿截面選擇 下弦桿采用等截面，以