梯形钢屋架课程设计指导教师：宋拓班级：土木81403学生姓名：朱克林学号：140008346设计时间：2017年1月1 设计资料某厂房总长度72m ，跨度21m ，纵向柱距6m 。

钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。

柱的混凝土强度等级为C25，屋面坡度i=L/12，L 为屋架跨度。

地区计算温度高于-200C ，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度，屋架下弦标高为18m 。

2 结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如图所示。

19901350229025902890304026132864312425302864312433901507.51507.51507.51507.51507.51507.51507.5150A ac eghB CD F G H 15007=10500×21米跨屋架几何尺寸Aa+4.1000.000-7.472-11.262-12.18-12.18-7.684-4.409-1.572+0.713+5.808+2.792+0.328-1.0-1.0-1.0-0.5+9.744+11.962+11.768cegh B C DE FG H0.51.01.01.01.01.01.01.0 21米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值A a c e g g 'e 'c '+3.0100.000-5.310-7.339-6.861-5.319-3.923-2.1620.0-5.641-2.633-0.047+1.913+1.367+1.57+1.848+3.960+1.222-1.039-1.200-1.525-1.776-2.043-1.0-1.0-1.00.000.000.00-0.5+6.663+7.326+5.884+4.636+3.081+1.090B C D E F G H G 'F 'E 'D 'C 'B '0.51.01.01.01.01.01.01.0 21米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 屋架支撑布置如图所示。

符号说明：SC—上弦支撑XC—下弦支撑CC—垂直支撑GG—刚性系杆LG—柔性系杆3荷载计算屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式计算，跨度单位为m。

1、荷载计算永久荷载设计值：三毡四油防水层0.40kN/㎡×1.2=0.48kN/m2水泥砂浆找平层0.40kN/㎡×1.2=0.48kN/m2保温层0.70 kN/㎡×1.2=0.84kN/m2一毡二油隔气层0.05 kN/㎡×1.2=0.06kN/m2预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡×1.2=1.68kN/m2钢屋架和支撑自重（0.12+0.011×21）×1.2=0.42kN/㎡共 3.96kN/㎡可变荷载设计值：活荷载0.70kN/㎡×1.4=0.98kN/m2 积灰荷载0.70kN/㎡×1.4=0.98kN/m2共 1.96kN/㎡设计屋架时，应考虑以下3种荷载组合：（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=(3.96+1.96)x1.5x6=53.28KN（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：F1=3.96x1.5x6=35.64kN半跨节点可变荷载：F2=1.96x1.5x6=17.64kN（3）全跨屋架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载全跨节点屋架自重：F 3=0.42x1.5x6=3.78kN半跨节点屋面板自重及活荷载：F 4=(1.68+0.98)x1.5x6=23.94kN （1） 、（2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。

4内力计算屋架在上述3种荷载组合作用下的计算简图见图7.32所示。

由已知得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，（a ）F/2FFFFFFF F F F F F F F/21990207003040A 2850300030003000300030002850HGFEDCBdcba(b)F/2 F/2F/2FFFFFFF FF FF FF FF FF FF F/2B CDE FG HA(c)AHGFEDCBF/2FFFFFFF3FFFFFFF FF FF FF/2F/2F/2杆力组合表杆件名称杆力系数内力值计算杆内力组合项目P＝1使用阶段施工阶段P恒×3 P活×1 P活×2P恒×3P活×1 P活×2在左半跨在右半跨全跨全跨恒载在左半跨在右半跨全跨恒载在左半跨在右半跨1 2 3 4 5 6 7 8 9上弦AB-0.02 -0.01 -0.03 -0.86 -0.21 -0.11 -0.11 -0.42 -0.21 -1.184+5+6C -5.33 -2.17 -7.5 -214.65 -57.08 -23.24 -28.35 -110.81 -45.11 -294.986CD -5.33 -2.17 -7.5 -214.65 -57.08 -23.24 -28.35 -110.81 -45.11 -294.984+5+6DE -7.35 -3.94 -11.29 -323.12 -78.72 -42.20 -42.68 -152.81 -81.91 -404.044+5+6EF -7.35 -3.94 -11.29 -323.12 -78.72 -42.20 -42.68 -152.81 -81.91 -404.044+5+6FG -6.86 -5.32 -12.18 -348.59 -73.47 -56.98 -46.04 -142.62 -110.60 -406.444+5+6GH -6.86 -5.32 -12.18 -348.59 -73.47 -56.98 -46.04 -142.62 -110.60 -402.044+5+6下弦ab3.02 1.094.11 117.63 32.34 11.67 15.54 62.79 22.66 161.654+5+6 bc6.68 3.09 9.77 279.62 71.54 33.09 36.93 138.88 64.24 384.254+5+6 cd7.33 4.64 11.97 342.58 78.50 49.69 45.25 152.39 96.47 444.304+5+6 de5.89 5.88 11.77 336.86 63.08 62.97 44.49 122.45 122.25 412.914+5+6斜杆aB-5.62 -2.03 -7.65 -218.94 -60.19 -21.74 -28.92 -116.84 -42.20 -290.344+5+6b 3.93 1.84 5.77 165.14 42.09 19.71 21.81 81.70 38.25 226.936bD -2.62 -1.77 -4.39 -125.64 -28.06 -18.96 -16.59 -54.47 -36.80 -172.664+5+6Dc 1.19 1.56 2.75 78.71 12.74 16.71 10.40 24.74 32.43 108.164+5+6cF -0.05 -1.51 -1.56 -44.65 -0.54 -16.17 -5.90 -1.04 -31.39 -61.354+5+6 Fd -1.06 1.35 0.29 8.30 -11.35 14.46 1.10 -22.04 28.07-20.9429.177+87+9dH 2.11 -1.33 0.78 22.32 22.60 -14.24 2.95 43.87 -27.65-24.7046.827+87+9竖杆Aa-0.53 -0.01 -0.54 -15.45 -5.68 -0.11 -2.04 -11.02 -0.21 -21.244+5+6 Cb-0.99 0 -0.99 -28.33 -10.60 0.00 -3.74 -20.58 0.00 -38.944+5+6 Ec -0.98 0 -0.98 -28.05 -10.50 0.00 -3.70 -20.37 0.00 -38.544+5+6 Gd-0.97 0 -0.97 -27.76 -10.39 0.00 -3.67 -20.17 0.00 -38.154+5+6 He-0.06 -0.06 -0.12 -3.43 -0.64 -0.64 -0.45 -1.25 -1.25 -4.724+5+65、截面选择1、 上弦杆整个上弦采用等截面，按FG 杆件的最大设计内力设计，即N=－406.44kN 计算，0x l =150.75cm 0yl =150.75cm根据腹杆最大设计杆力NaB ＝-290.34kN ，取中间节点板厚度t ＝8mm ， 支座节点板厚t ＝10mm 。

假设λ＝50，由附表4-2查得=0.856.f r N/A ϕ==22308.2210215856.0/1044.406cm =⨯⨯⨯cm 02.350/75.150lox /i x ===λ cmloy i y 02.350/75.150/===λ选用2L100×80×7短肢相关T 形截面，按所选角钢进行验算：λx lox ／ix ＝150.75/2.39＝63.07 <[] = 150 ,满足要求 λy ＝loy ／iy ＝150.75/4.64＝32.49 <[] = 150 ,满足要求 双角钢T 形截面绕对称轴（y 轴）应按弯扭屈曲计算长细比，[]15088.52107.527.075.150129.147.3b 7.52t l 1t b 7.3422422oy =<=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=λλyz由07.63max ==λλx 得791.0=ϕ222215209106.24791.0100044.406mm N f mm N A N n =<=⨯⨯⨯==ϕσ2、下弦杆 杆cd整个下弦采用等截面。

按最大内力kNN 3.444max =，lox=300cm ，loy=885cm.22327.1910215/1034.414/N cm f A n =⨯⨯==查附表10，选用2L100×80×6 ,cmi cm i cm A y x n 61.4,40.2,28.2164.1022===⨯=2223/215/70.1941028.211034.414mm N f mm N A N n =<=⨯⨯==σ350][12540.2/300/=<===λλx ox x i l (满足) 350][97.19161.4/885/=<===λλy oy y i l (满足）3、腹杆(1),aB 杆 N=-290.34kN ,lox=253cm ，loy=253cm 选用2L100×80×6.长肢相并，查附表10cm28.2164.102=⨯=n A ，xi =3.16cm ，yi =3.37cm[]15006.8016.32530=<===λλx x x i l （满足） []15007.7537.32530=<===λλyy y i l （满足）18.15825348.048.0136.080=⨯=<==b l t b y[]1506.896.0253809.1107.7509.112242204=<=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∴λλλt l b y y yzyz λ=maxλ=89.6.查附表1.2得621.0=ϕ22232152191028.21621.01034.290mmN f mm N A N n =<=⨯⨯⨯==ϕσ （2）Bc 杆N=211.62kN ,lox=0.8×261.3=209.04m ，loy=261.3cm选用2L70×6.查附表9 A=2×8.16=16.322cm ，x i=2.15cm ，y i =3.26cm[]3509715.204.2090=<===λλx x x i l （满足） []3508026.33.2610=<===λλyy y i l （满足）222321566.1291032.161062.211mm N f mm N A N n =<=⨯⨯==σ （3）cD 杆N=-151.02kN ，lox=,0.8*286.4=229.12cm ，loy=286.4cm.选用2L70×6,A=2×8.16=16.322cm ，x i=2.15cm ，y i =3.26cm[]15010.11894.112.2290=<===λλx x x i l (满足） []15043.9697.24.2860=<===λλyy y i l （满足）查表得447.0=ϕ22232152071032.16447.01002.151mm N f mm N A N n =<=⨯⨯⨯==ϕσ（满足） （4)De 杆N=84.13kN ，lox=,0.8*286.4=229.12cm ，loy=286.4cm.选用2L56×5,A=2×5.42=10.842cm ，x i=1.72cm ，y i =2.69cm[]15020.13372.112.2290=<===λλx x x i l （满足） []15046.10669.24.2860=<===λλyy y i l （满足）222321561.771084.101013.84mmN f mm N A N n =<=⨯⨯==σ（满足） （5)Fg 杆N=-36.54kN ，lox=,0.8*312.4=249.92cm ，loy=312.4cm.选用2L63×5.查附表9 A=2×6.14=12.282cm ，x i=1.94cm ，y i =2.97cm[]15082.12894.112.2490=<===λλx x x i l （满足） []15018.10597.24.3120=<===λλyy y i l （满足）查表得392.0=ϕ222321582.721028.12392.01054.36mm N f mm N A N n =<=⨯⨯⨯==ϕσ（满足） 4、竖杆（1）Aa 杆N=-22.53kN ，lox=,0.8x199=159.2cm ，loy=199cm.选用2L50×5.查附表9 A=9.6062cm ，x i=1.53cm ，y i =2.53cm[]15005.10453.12.1590=<===λλx x x i l （满足） []15065.7853.21990=<===λλyy y i l （满足）查附表592.0=ϕ222321554.4410606.9592.01053.23mm N f mm N A N n =<=⨯⨯⨯==ϕσ（满足）（2）Cc 杆N=－44.65kN 计算，0x l =0.8*229=183.2cm,0yl =229cm选用2L63×5.查附表9A=12.282cm ，x i=1.94cm ，y i =2.97cm[]1504.9494.12.1830=<===λλx x x i l (满足） []1501.7797.22590=<===λλyy y i l （满足）差附表594.0=ϕ222321521.6110606.9594.01065.44mm N f mm N A N n =<=⨯⨯⨯==ϕσ(满足）（3）Gg 杆N=44.37kN 计算，0x l =0.8x289=231.2cm,0yl =289cm.选用2L63×5.查附表9A=12.282cm ，x i=1.94cm ，y i =2.97cm[]35017.11994.12.2310=<===λλx x x i l （满足） []35030.9797.22890=<===λλyy y i l （满足）222321569.331028.121037.41mmN f mm N A N n =<=⨯⨯==σ（满足）屋架杆件截面选用表杆件名称杆件编号 内力 （K N ）计算长度cm 截面规格 截面面积（c m ²）回转半径（cm ） 长细比 容许长细比[λ]稳定系数min ϕ计算应力y N Aφ（N/mm ²）0x l 0ylx iyix λyλ上弦 FG -406.44150.75150.75 2L 110×80×724.6 2.394.6463.0752.88350 0.791209下弦 e g 414.34300885 2L100×80×621.28 2.404.61 125 191.97150 194.70斜a -29025253 2L 21.2 3.1 3.380.089.6 150 0.621 219腹 B .34 3 100×80×68 6 7 6B c 211.62209.04261.32L70×616.322.153.2697 80 350 129.66c D -151.02229.12286.42L70×616.322.153.26118.1096.45150 0.447 207.01D e 84.13229.12286.42L56×610.841.722.69133.20106.46350 77.61竖杆Aa-22.53159.2199 2L50×59.6061.532.53104.0578.65150 0.529 44.34Cc-44.65183.2229 2L63×512.281.942.9794.4 77.1 150 0.594 61.21Ee-44.65207.2259 2L63×512.281..942.97106.8087.2 150 0.511 71.14Gg41.37231.2289 2L63×512.281..942.97119.1797.3 350 33.696、杆件设计（1）屋脊节点竖杆Gg杆端焊缝按构造取hf和lw为5mm和80mm。