1、钢屋架设计姓 名： 班 级： 学 号： 指导教师： 11.原始资料：某工业厂房为单跨，无天窗，纵向长度为 60m，跨度为 18m，采用梯形钢屋架，无檩方案，屋面采用1.56m 预应力钢筋混凝土屋面板，100mm 厚泡沫混凝土保温层，二毡三油改性沥青防水卷材屋面，屋面为上人屋面，坡度为 i=1/15。屋架铰支于钢筋砼柱上，柱截面 400mm400mm，砼标号为 C25，车间无吊车。屋架采用的钢材为 Q345 钢，手工焊。2.屋架形式和几何尺寸确定屋架计算跨度（每端支座中线缩进 150mm）：lo=18-20.15=17.7m跨中及端部高度桁架的中间高度： h=2250mm在 17.7m 的两端高
2、度： h=1650mm 桁架跨中起拱 50mm图 1 桁架形式及几何尺寸桁架支撑布置图如图 2 所示：2图 234.荷载和内力计算4.1 荷载计算：4.11 屋面永久荷载标准值： 屋架及支撑自重：按经验公式 q=0.12+0.011L，L 为屋架跨度，以 m 为单位，q 为屋架及支撑自重，以 kN/m2为单位； 屋面活荷载：施工活荷载标准值为 2.0kN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为 S0=0.35kN/m2，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值。积灰荷载标准值：0.5kN/m 2。 屋面各构造层的荷载标 准值：二毡三油改性沥青防水层 0.40kN/m 2水泥砂浆找平层 0.40
3、kN/m 2保温层 0.60kN/m 2预应力混凝土屋面板 1.50kN/m 2屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以 换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水21/cos01/.05平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（ 支撑）2.1WP计算，跨度单位 m。永久荷载标准值：二毡三油改性沥青防水层 1.0020.4 kN/m 2=0.4008kN/m2水泥砂浆找平层 1.0020.4 kN/m 2=0.4008kN/m2保温层 1.0020.6 kN/m 2=0.6012kN/m2预应力混凝土屋面板 1.0021.
4、5 kN/m 2=1.503 kN/m2桁架和支撑自重 0.12 KN/m 2+0.011 18 kN/m2=0.318kN/m2总计：3.2kN/m 2可变荷载标准值：4屋面活荷载 2.0kN/m 2积灰荷载 0.5kN/m 2 4.2 荷载组合：设计桁架时，应考虑以下三种荷载组合：（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载为主控制的组合）全跨节点荷载设计值：F=（1.353.2kN/+1.4 0.72.0 kN/+1.40.90.5 kN/） 1.5m6m=62.19kN(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载设计值：对结构不利时：F1.1=1.353.2 kN/ 1.5m6m=
5、38.88kN (按永久荷载为主的组合)F1.2=1.23.2 kN/ 1.5m6m=34.54kN (按可变荷载为主的组合)对结构有利时：F1.3=1.03.2 kN/ 1.5m6m=28.8kN半跨节点可变荷载设计值：F2.1=1.4（0.7 2.0 kN/+0.9 0.5 kN/）1.5m6m=23.31kN (按永久荷载为主的组合)F2.2=1.4（2.0+0.9 0.5）kN/ 1.5m6m=22.05kN (按可变荷载为主的组合)(3)全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载(按可变荷载为主的组合)全跨节点屋架自重设计值：对结构不利时：F3.1=1.20.318 kN/ 1
6、.5m6m=3.43kN对结构有利时：F3.2=1.00.318 kN/ 1.5m6m=2.86kN半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：F4=（1.21.503 kN/+1.42.0 kN/） 1.56=41.4kN5（1）、（2）为使用阶段荷载情况，（3 ）为施工阶段荷载情况。单位力作用下的计算详图见图 3。4.3内力计算假设屋架杆件的连接均为铰接，则屋架为静定结构，内力计算与杆件截面无关。在半跨单元节点力作用下，各杆件的内力系数如下图所示。（a）(b)图4 桁架各杆件的内力系数表 1 桁架杆件内力组合表 内力系数(F=1) 第二种组合 第三种组合杆件名称 全跨左半跨右半跨第一种组 合FF1，
7、i +F2，i F1，i +F2，i F3，i +F4F3，i +F4计算杆件内力/KN6AB 0 0 0 0 0 0 0 0 0BC、CD-6.22 -4.37 -1.85-386.82 -386.82DE、 EF -8.99 -5.64 -3.36 -559.09 -559.09上弦FG -9.1 -4.55 -4.55 -565.93 -565.93ac 3.47 2.54 0.93 215.80 215.80ce 7.96 5.33 2.64 495.03 495.03下弦 eg 9.28 5.31 3.97 577.12 577.12aB -6.5 -4.75 -1.75 -404.
8、24 -404.24Bc 4.74 3.16 1.58 294.78 294.78cD -3.38 -1.86 -1.52 -210.20 -210.20De 1.88 0.54 1.34 116.92 116.92eF -0.69 0.62 -1.31-42.91 -12.32(F1，1 , F2,1)-57.36(F1，1 , F2,1)23.30(F3，1 , F4)-56.60(F3，1 , F4)-57.3623.30斜腹杆Fg -0.46 -1.63 1.1728.62 -55.88(F1，1 , F2,1)9.39， (F1， 1 ,F2,1)-68.80(F3，2 , F4)4
9、6.86 (F3，1 , F4)-68.8046.86Aa -0.50 -0.50 0 -31.10 -31.10Cc -1.00 -1.00 0 -62.19 -62.19Ee -1.00 -1.00 0 -62.19 -62.19竖杆Gg 0.81 0.41 0.41 -50.37 -50.37注：F=62.19kN；F 1.1=38.88kN；F 1.2=34.54kN；F 1.3=28.8kN；F 2.1=23.31kN；F 2.2=22.05kN；F 3.1=3.43kN；F3.2=2.86kN；F 4=41.4kN。四、杆件设计71、上弦杆整个上弦杆采用等截面，按FG杆之最大设计内
10、力设计。N=565.93 kN。 上弦杆计算长度：在桁架平面内，为节间轴线长度： cmlox8.150在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，取： cmloy 6.3018.152因为 ，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并(图5)。oxyl2腹杆最大内力N=404.24kN，查表9.6.4，节点板厚度选用12mm，支座节点板厚度用14mm。设=60，查附录4得 0.87需要截面积： 32292.176087/NNAmf需要回转半径：， cmliox51.260.1 cmlioy03.56.31根据需要的A、 、 查角钢型钢规格表(附录8)，选xiy2L1409010，A=4452 ， =2
11、.56cm、 =6.85cm，b 1/t=140/10=14,按所选角钢进行验算：2xiyi， 91.586.10cmilxo 30.64.0385oylcmi因为 .240/36./4/101 bltby所以 1503.5417.57.527.3411 ttoyz满足允许长细比的要求。截面在x和y平面皆属b类，由于 ，只需求 。查附录得 。xyzx0.743x，所选截面合适。32229.108./310/745xNNmNA8图52、下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大设计值计算: N=577.12 kN。计算长度： ,30cmlx185ylc所需净截面面积为：22389./1074.96cm
12、NfAn 选用2L140908。因为 ，故用不等肢角钢，短肢相并(图6)。xyl0A=36.08cm2 29.89cm2。.587,6.xyicmic0/1/8074.6250yl考虑下弦有221.5mm的栓孔削弱，下弦净截面面积： 2395.2368An所选取的截面满足要求。22297410.7/310/nNNmm9图63、端斜杆(aB杆)：杆件轴力： N=-404.24kN计算长度: 因为 ，故采用不等肢角钢，长肢相并，使 。选用角钢,5.230cmlyxyxl0 yxi2L1258010(图7)。A=39.42cm2, 。23.98,.39,/80/1xyicicbt截面刚度和稳定性验算：，5.63.915098oxlcmi因为 202/.4/.483/.21ybtlb4220151097.9503.yzylt 因 ，只求 ：xyz76，所需截面合适。3222541.88.5/310/09yNNmNA
