钢结构梯形屋架优质课程设计计算专项说明书

1、淮阴 工 学 院课程设计计算阐明书课程名称: 设计题目: 专业层次: 班 级: 姓 名:学 号:钢构造设计原理某梯形钢屋架设计土木工程（本科）课程名称: 设计题目: 专业层次: 班 级: 姓 名:学 号:钢构造设计原理某梯形钢屋架设计土木工程（本科）土木 1081薛倩倩指引教师： 孙文彬2 0 1 0年1 2月1、设计资料1）某厂房跨度为24m，总长90m，柱距6m,屋架下弦标高为18m。2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上柱截面400 x400，混凝土强度级别为C30。3）屋面采用1.5x6m日勺预应力钢筋混凝土大型屋面板（屋面板不考虑作为支 撑用）。4）该车间所属地区辽宁省阜新市。5）采用梯形

2、钢屋架。考虑静载：预应力钢筋混凝土屋面板（涉及嵌缝）二毡三油防水层20mm厚水泥砂浆找60mm泡沫混凝土保温层支撑重量；考虑活载：活载6）地震设防烈度为77）钢材选用Q235钢，焊条为E43型。2、屋架形式和几何尺寸屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。屋面坡度i=1/10；屋架计算跨度 L0 = 24000300 = 23700mm；端部高度取H=1990mm，中部高度取H=3190mm （为L0/7.4）。屋架几何尺寸如图1所示：135 0 l135 0 l ce30起拱150 0 x8=12000图1： 24米跨屋架几何尺寸三、支撑布置由于房屋长度有60米，故在房屋两端及中间

3、设立上、下横向水平支撑和屋架两 端及跨中三处设立垂直支撑。其她屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设立三道 系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其他三道为柔性系杆。（如图2所示）如饷 &000 AOOO _ GOW 6M0 &000 G0IM _ &M1D - m MO _ SMO _ GOCO &000 AOOO上弦平面支撑布置垂直支撑布置4、设计屋架荷载屋面活荷载与雪荷载不会同步浮现，从资料可知屋面活荷载不小于雪荷载，故取屋面活荷载计算。由于风荷载为0.35kN/m2不不小于0.49kN/m2，故不考虑风荷1.004x0.35=0.351kN/m21.004x0.35=0.351kN/m21.

4、004x 0.4=0.402kN/m21.004x 0.06x 6=0.36kN/m21.004x 1.4=1.406kN/m20.120+0.011x24=0.384kN/m2共2.90kN/m20.7kN/m20.75kN/m20.5kN/m2载日勺影响。沿屋面分布日勺永久荷载乘以1cosa=vm7V11L .004换算为沿水平投影面分布日勺荷载。桁架沿水平投影面积分布日勺自重（涉及支撑）按经验公式 （P =0.12+0.011 x跨度）计算，跨度单位为m。原则永久荷载：二毡三油防水层20mm厚水泥砂浆找平层60mm厚泡沫混凝土保温层预应力混凝土大型屋面板（涉及灌缝）屋架和支撑自重为原则可

5、变荷载：屋面活荷载积灰荷载雪荷载共 1.95kN/m2考虑如下三种荷载组合全跨永久荷载+全跨可变荷载全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨桁架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载效应控制勺组合）全跨节点荷载设计值：F=（1.35x 2.90kN/m2+1.4x 0.7x 0.7kN/m2+1.4x 0.9x 0.75kN/m2 ）x 1.5mx6m=49.91kN全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨永久荷载设计值：对构造不利时：七 =1.35 x 2.90KN/m2 x1.5m x 6m = 35.235KN (按永久荷载效应控制日勺组合)F 2 =

6、 1.2x2.90KN/m2 x1.5mx 6m = 31.32KN (按可变荷载效应控制勺组合)对构造有利时：F 3 = 1.0 x 2.90KN / m2 x1.5m x 6m = 26.1KN半跨可变荷载设计值：F21 = 1.4 x().7 x 0.7 KN / m 2 + 0.9 x 0.75KN / m 21 1.5m x 6m = 14.68KN (按永久荷载效应控制的组F = 1.40c( .7 + 0.9 x 0.75)kN；m2 x 1.5m x 6m=217.33kN (按可变荷载效应控制的组合)全跨桁架涉及支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载(按可变荷载效应控制勺组

7、合)全跨节点桁架自重设计值：对构造不利时：F = 1.2x0.384kN/m2 x 1.5mx6m=4.15kN3,1对构造有利时：F = 1.0 x0.384kNm2 x1.5mx6m=3.46kN3,2半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：F =(1.2 x1.4 kN/m2 +1.4 x 0.7 kN/ m2 )x 1.5m x 6m=23.94kN5、屋架杆件内力计算用图解法先求出全垮和半跨单位节点荷载作用下勺杆件内力系数，然后乘以 实际勺节点荷载，屋架在上述第一种荷载组合伙用下，屋架勺弦杆、竖杆和接近两端日勺斜腹杆，内力均达到最大，在第二种和第三种荷载作用下，靠跨中日勺斜腹 杆日勺内力也

8、许达到最大或发生变号。因此，在全垮荷载作用下所有杆件勺内力均 应计算，而在半跨荷载作用下仅需计算接近跨中勺斜腹杆内力。如图:计算成果列于下表:杆件名称内力系数（F=1）第一种组合Fx第二种组合第三种组合计算杆件内力/KN全跨左半跨右半跨F1x +F2x F1x +F2x F3x +F4x F3x +F4x 最大压力最大拉力上弦AB000000000BD-8.72-6.25-2.47-378.462-363.212-339.874-185.789-95.295-378.462DF-13.53-9.04-4.49-587.224-559.502-531.411-272.529-163.602-58

9、7.224FH-15.26-9.17-6.09-662.308-624.709-605.693-282.816-209.081-662.308HI-14.71-7.38-7.38-638.438-593.182-593.182-237.683-237.683-638.438下弦ac4.733.481.25205.290197.572183.804102.92749.541205.29ce11.5383.53500.420478.626451.028239.337132.325500.42eg14.659.345.31635.833603.050578.168284.356187.878635.

10、833gi15.178.446.73658.402616.851606.294264.967224.029658.402斜腹杆aB-8.87-6.53-2.34-384.972-370.525-344.656-193.114-92.805-384.972Bc6.884.762.12298.603285.514269.215142.48779.286298.603Dc-5.44-3.14-2.03-236.105-221.905-215.051-97.732-71.159-236.105De3.71.91.8160.586149.473148.85560.83158.437160.586Fe-2

11、.460.71-1.75-106.768-87.196-102.3846.795-52.097-106.7686.795Fg1.11-0.451.5648.17638.54450.954-6.17041.950-6.1750.954Hg0.021.55-1.530.86810.314-8.70237.190-36.545-36.54537.19Hi-1.08-2.471.39-46.874-55.456-31.624-63.61128.798-63.61128.798竖杆Aa-0.5-0.50-21.701-21.701-18.614-14.044-2.074-21.701Cc-1-10-43

12、.402-43.402-37.228-28.087-4.147-43.402Ee-1-10-43.402-43.402-37.228-28.087-4.147-43.402Gg-1-10-43.402-43.402-37.228-28.087-4.147-43.402II2.930.970.97127.167115.066115.06635.37335.373127.1676、杆件截面选择上弦杆整个上弦杆采用等截面，按FH杆件日勺最大内力计算，即NFH=959.027kN,上弦杆计算长度：在屋架平面内：为节间轴线长度，即饭=l0=1.085m，在屋架平面外：本屋架为无檩体系， 并且觉得大型屋面

13、板只起到刚性系杆作用，根据支持布置和内力变化状况，取l0y为支撑点 间勺距离，即 l0y=3x1.085=3.255m根据屋架平面外上弦杆勺计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。如图所示。腹杆最大内力N= 509.577KN，查表，中间节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选用 12mm。设入=60，查Q235钢勺稳定系数表，可得v = 0.807，则需要勺截面积为A=N/wf=959.027x1000/0.807x215=3817.2mm2需要勺回转半径：i痼eq=l0 x/入=1.085 / 60m=17.9mmiyreq=l0y /入=3.255 / 60m=54.25mm根据

14、需要勺A、ix、iy查角钢规格表，选用2 L 160 x100 x12，肢背间距a=8mm，贝A = 60.11cm2， ix= 2.82cm， iy= 7.67cm截面验算:入x=l0 x / ix=108.5 /2.82=38.48 勾，只需求Wy。查表wy=0.814,贝N /wA=662.308x103 /( 0.814x50.64x102)= 160.67 N/mm2 f=215 N/mm2 (满足)下弦杆整个下弦杆采用等截面，按最大内力所在日勺杆计算，N=946.485kN计算。l0 x=230cm, l0y=1135cm。所需截面积 Areq=N / f =946.485x103 /215 =4402.3mm2查角钢规格表，选用2 L160 x100 x10，因l0yl0 x，故用不等肢角钢，短肢相并。肢背间距a=10mm，贝A = 50.63cm2，ix= 2.846cm， iy= 7.62cm人=l0 x / ix=230 / 2.846=80.8 入 =350（满足）下弦截面端斜杆aB杆杆件轴力：N=-384.972kN,计算长度：l0 x =l0y=2535mm