钢结构课程设计班级：姓名：学号：指导老师：2012年12 月9 日梯形钢屋架课程设计一、设计资料（1） 题号61，屋面坡度1：16，跨度21m ，长度96m ，，地点：上海，基本风压：0.20kN/m 2,基本雪压：0.55 kN/m 2。

该车间内设有两台200/50kN 中级工作制吊车，轨顶标高为8.5m 。

（2） 采用1.5m ×6m 预应力混凝土大型屋面板，80mm 厚泡沫混凝土保护层，卷材屋面，屋面坡度i=1/16。

屋面活荷载标准值0.7kPa ，血荷载标准值为0.55 kN/m 2，积灰荷载标准值为0.6 kN/m 2。

屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm ×400mm 。

（3） 混凝土采用C20，，钢筋采用Q235B 级，焊条采用E43型。

（4） 屋架计算跨度：l 0=21m-2×0.15m=20.7m（5） 跨中及端部高度：采用无檩体系屋盖方案，缓坡梯形屋架，取屋架在21m轴线处的端部高度m h 005.20='。

屋架跨中起拱按500/0l 考虑，取60mm 。

二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如下图：梯形钢屋架支撑布置如下图：1、荷载计算屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算时取较大值进行计算，故取屋面活荷载0.7 kN/m2进行计算。

屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式2(0.120.011)/k g l kN m =+（1） 全跨永久荷载+全跨可变荷载：kN F 629.5565.1)82.1361.4(=⨯⨯+=（2） 全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载：kN F 249.3965.1361.41=⨯⨯=半跨节点可变荷载：kN F 38.1665.182.12=⨯⨯=（3）全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 全跨节点屋架自重：kN F 47.565.1608.03=⨯⨯=半跨接点屋面板自重及活荷载：kN F 31.2365.1)7.089.1(4=⨯⨯+=（1）、（2）为使用节点荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。

4、内力计算屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如下:由数解法解得F=1时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).然后进行组合,如下表:5、杆件设计 （1） 上弦杆整个上弦采用等截面，按IJ 、JK 杆件的最大设计内力设计，即 N= -1247.76kN 上弦杆计算长度：屋架平面内：为节间轴线长度，即m l l ox 508.10==屋架平面外：由于屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支持布置和内力变化情况，取y l 0为支撑点间的距离，即y l 0=3×1.508=4.524m根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并，如图：腹杆最大内力N= -629.72kN ，查表得中间节点板厚度选用12mm ，支座节点板厚度选用14mm 。

设λ=60，查Q235钢的稳定系数表，得807.0=ϕ（由双角钢组成的T 形和十字形截面均属b 类），则需要的截面积为:2349.7191215807.01076.1247mm f N A =⨯⨯=⨯=ϕ需要的回转半径： mm m l i oxx 1.2560508.1===λmm l i oyy 4.7560524.4===λ根据需要A 、x i 、y i 查角钢表，选用2∟180×110×14，肢背间距a=12mm ，则：A=78002mm ，x i =30.8mm ，y i =88.0mm验算：41.510.88452496.488.301508======yoy y x ox x i l i l λλ由于[λ]=150，所以满足细长比要求。

因为x y λλ>，只需求y ϕ，查表得y ϕ=0.847，则MPa MPa MPa A N y 21587.1887800847.01076.12473<=⨯⨯=ϕ故所选截面符合要求。

（2） 下弦杆整个下弦杆采用同一截面,按最大内力所在的杆计算. N=1232.18kNm l ox 3000=,14850229700==oy l (因跨中有通长系杆),所需截面为:2231.5707.57312151232180cm mm f N A ====选用2∟180×110×12,因ox oy l l >>,故用不等肢角钢,短肢相并,如下图cm i cm i cm cm A y x 75.8,10.3,31.5740.6722==>=3507.16975.8148535077.9610.330000<===<===y yy x x x i l i l λλ故所选截面符合要求。

(3) 端斜杆aB杆件轴力: N= -629.72kN 计算长度: mm l l oy ox 2535==因为oy ox l l =,故采用不等肢角钢,长肢相并,使oy ox l l ≈.选用2∟140×90×10,则A=44.6cm 2，cm i x 47.4=， cm i y 73.3= 71.5647.45.253===x ox x i l λ 96.6773.35.253===yoy y i l λ因为y x λλ>，只需要求y ϕ，查表得0.764，则MPa MPa A N y 21581.1844460764.01072.6293<=⨯⨯==ϕσ所以所选截面符合要求。

（4）腹杆eK eg -此杆可在g 点处不断开，采用通杆。

最大拉力： kN N kN N eg gK 5756.117,628.157== 最大压力： kN N kN N gK eg 14.44,0798.45-=-=在桁架平面内的计算长度取节点中心间距mm l x 23060=，在桁架平面外的计算长度：cm N N l l y 95.449)08.4514.4125.075.0(460)25.075.0(1210=⨯+⨯=+= 选用2∟63×5，查表有：1500.14804.395.44915087.11894.16.23004.3,94.1,26.12002<===<======yy y x x x y x i l i l cmi cm i cm A λλ因y λ>x λ，只需求y ϕ，查表得y ϕ=0.31，则MPa MPa A N MPaMPa A N y 21536.128122810628.1572154.118122831.01008.4533<=⨯==<=⨯⨯==σϕσ拉应力：符合要求（5）竖杆Iecml cm l l kNN y x 319,2.2553198.08.04435.8300==⨯===由于杆件内力较小，按150][==λλ选择，则需要的回转半径为cml i cm l i y y x x 13.2150319][70.11502.225][00======λλ查型钢表，选截面的x i 和y i 较上述计算的x i 和y i 略大。

选用2∟63×5，其几何特征为15097.10404.33191505.13194.12.25504.3,94.1,26.12002<===<======yy y x x x y x i l i l cmi cm i cm A λλ因y λ>x λ，只需求y ϕ，查表得y ϕ=0.38，则MPa MPa A N y 2158.178122838.01044.833<=⨯⨯==ϕσ符合要求。

其余各杆见下表：杆件编号内力(kN)计算长度截面规格截面面积回转半径(cm)长细比容许长细比稳定系数计算应力IJ、JK -1247.7585 150.8 452.42∟180×110×1477.93 3.08 8.8 48.961 51.4091 150 0.847 189.0350996de 1232.18235 300 1485 2∟180×110×1267.42 3.1 8.74 96.7742 169.908 350 182.76Aa -27.8145 199 199 2∟63×5 12.286 1.94 3.04 102.577 65.4605 150 0.538 42.08026545aB -629.72028 253.5 253.5 2∟140×90×1044.522 4.47 3.74 56.7114 67.7807 150 0.764 185.131217Bb 503.44245 208.64 260.8 2∟100×6 23.864 3.1 4.51 67.3032 57.8271 350 210.96 Cb -55.629 183.2 229 2∟50×5 9.606 1.53 2.53 119.739 90.5138 150 0.439 131.9149905 bD -420.55524 229.52 286.9 2∟100×7 27.592 3.09 4.53 74.2783 63.3333 150 0.724 210.5238487 Dc 308.74095 228.72 285.9 2∟70×6 16.32 2.15 3.33 106.381 85.8559 350 189.179 Ec -55.629 203.84 254.8 2∟50×5 9.606 1.53 2.53 133.229 100.711 150 0.363 159.533556 cF -237.53583 250.32 312.9 2∟90×6 21.274 2.79 4.13 89.7204 75.7627 150 0.621 179.7994558 Fd 152.42346 249.44 311.8 2∟50×5 9.606 1.53 2.53 163.033 123.241 350 158.675 Gd -55.629 231.2 289 2∟50×5 90606 1.53 2.53 151.111 114.229 150 0.304 0.020196249 dH -96.67413 271.6 339.5 2∟70×6 16.32 2.15 3.33 126.326 101.952 150 0.304 194.8572344He47.1906-26.7021270.8 338.5 2∟63×5 12.28 1.94 3.04 139.588 111.349 150 0.347 60.11Ie -83.4435 255.2 319 2∟63×5 12.28 1.94 3.04 131.546 104.934 150 0.381 178.3483803eg 117.57564-45.0798230.6 449.95 2∟63×5 12.28 1.94 3.04 118.866 148.01 150 0.31 118.412gK 157.62852-41.1414230.6 449.95 2∟63×5 12.28 1.94 3.04 118.866 148.01 150 0.31 108.02Kf 9.45693 349 349 2∟63×5 12.28 2.45 2.45 142.449 142.449 200 7.7gI 36.15885 166.32 207.9 2∟50×5 9.606 1.53 2.53 108.706 82.1739 350 37.64Jg -55.629 120.64 150.8 2∟50×5 9.606 1.53 2.53 78.8497 59.6047 150 0.665 87.08373056136、节点设计(1) 下弦节点b用E43型焊条,角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值MPa f f 160=ω。