24m钢结构开始设计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45柱截面400×400，混凝土强度等级为C30。

3）屋面采用1.5×6m的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）该车间所属地区为市5）采用梯形钢屋架考虑静载：①预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）、②二毡三油加绿豆沙、③找平层2cm厚、④ 支撑重量考虑活载：活载（雪荷载）积灰荷载6）钢材选用Q345钢，焊条为E50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=（3040－1990）/10500=1/10；屋架计算跨度L＝24000－300＝23700mm；端部高度取H=1990mm，中部高度取H=3190mm（约1/7。

4）。

屋架几何尺寸如图1所示：图1：24米跨屋架几何尺寸3、支撑布置由于房屋长度有90米，故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。

其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。

（如图2所示）上弦平面支撑布置屋架和下弦平面支撑布置垂直支撑布置4、屋架节点荷载屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算：计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况1) 满载（全跨静荷载加全跨活荷载）节点荷载①由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG ＝1.2，屋面活荷载γQ1＝1.4，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9，则节点荷载设计值为F＝（1.2×2.584+1.4×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝45.7992kN②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG ＝1.35，屋面活荷载γQ1＝1.4、ψ1＝0.7，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9，则节点荷载设计值为F＝（1.35×2.584+1.4×0.7×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×60＝46.593 kN 2) 全跨静荷载和（左）半跨活荷①由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG ＝1.2，屋面活荷载γQ1＝1.4，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9全垮节点永久荷载F1=（1.2×2.584）×1.5×6＝27.9072kN半垮节点可变荷载F2＝（1.4×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝17.892kN②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG ＝1.35，屋面活荷载γQ1＝1.4、ψ1＝0.7，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9全垮节点永久荷载F1=（1.35×2.55）×1.5×6＝31.347 kN 半垮节点可变荷载F2＝（1.4×0.7×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝31.347kN故应取P＝46.23kN3) 全跨屋架和支撑自重、（左）半跨屋面板荷载、（左）半跨活荷载+集灰荷载①由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG ＝1.2，屋面活荷载γQ1＝1.4，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9全跨屋架和支撑自重F3=1.2×0.384×1.5×6＝4.4172Kn半跨屋面板自重及半跨活荷载F4＝（1.2×1.4+0.7×1.4）×1.5×6＝23.94kN②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG ＝1.35，屋面活荷载γQ1＝1.4、ψ1＝0.7，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9全跨屋架和支撑自重F3＝1.35×0.384×1.5×6＝4.617kN半跨屋面板自重及半跨活荷载F4＝（1.35×1.4+1.4×0.7×0.7）×1.5×6＝23.184kN5﹑屋架杆件力计算见附表16﹑选择杆件截面按腹杆最大力Nab=-413.28KN,查表7.6，选中间节点板厚度为8mm，支座节点板厚度10mm。

1）上弦杆整个上弦杆采用等截面，按最大力NFH=-711.01KN计算在屋架平面：为节间轴线长度，即 lox=l。

=150.8cm,l oy=301.6cmϕ＝0.659 Areq＝N/ϕf＝711010/(0.659×310×100)=34.803cm2假定λ＝70 ixreq =lox/λ＝150.8/70＝2.54cmiyreq ＝loy/λ＝301.6/70＝5.08cm由附表9选2 125×80×10，短肢相并，如下图所示，A ＝2×19.71＝39.42 cm 2 、i x =2.26cm 、i y =6.04cm 截面验算：x λ＝l ox / i x ＝150.8/2.26=66.7<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y =301.6/6.04=49.9<［λ］＝150(满足)双角钢T 形截面绕对称轴（y 轴）应按弯扭屈曲计算长细比yz λ b 1/t=12.5/1.0=12.5>0.56 l oy / b 1=0.56×301.6/12.5=13.51,则：yz λ＝3.7 *b 1/t （1+ l 2oy 2t /52.7b 12）=3.7×14（1+301.62×0.82/52.7×12.54）=54.1〈x λ故由m ax λ＝x λ＝66.7查附表1.2得ϕ＝0.686由N/ϕA=711.01×1000/(0.686×39.42×100)＝262.93N/ 2mm <f(满足)故上弦杆采用2 125×80×10截面形式2） 下弦杆整个下弦杆采用等截面，按最大力N gi =706.82KN 计算l ox ＝300cm l oy =2370/2=1185cm, A nreq =N/f=706.82×1000/(310×100)=22.80 cm 2由附表9选2 125×80×7短肢相并A ＝2×14.1＝28.2 cm 2，i x ＝2.3cm ，i y ＝5.97cm n A /N ＝σ=706.82×103/(28.2×102)= 250.65N/ 2mm < f(满足) x λ＝l ox / i x ＝300/2.3=130.43<［λ］＝350(满足)y λ＝l oy / i y =1185/5.97=198.49<［λ］＝350(满足)故下弦杆采用2 125×80×7短肢相并3）腹杆①、aB 杆N aB ＝－413.28KN ，l oy = l ox ＝l=253.5cm选用2 110×70×8长肢相并查附表9得：A ＝2×13.94=27.88 cm 2, i x ＝3.51cm ，i y ＝2.85cm x λ＝l ox / i x ＝253.5/3.51=72.2<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y =253.5/2.85=88.9<［λ］＝150(满足) 因为b 2/t=7/0.8=8.75<0.48 l oy / b 2=0.48*253.5/7=17.38按式yz λ＝y λ［1＋（1.09 b 42）/（l 2oy 2t ）]＝88.9×［1＋1.09×74/(253.52×0.82) ]=94 yz λ>x λ,由yz λ查附表1.2得x ϕ＝0.472则=A ϕ/N 413.28×1000/(0.472*27.88*100)= 314.058N/ 2mm < f(满足)故Ab 杆采用2 110×70×8长肢相并②、Bc 杆N c B ＝320.56KN, l ox =0.8L ＝0.8*260.8=208.6cm, l oy =L=260.8cm选用2 75×8A ＝2×11.5＝23 cm 2，i x ＝2.28cm ，i y ＝3.42cm x λ＝l ox / i x ＝208.6/2.28=91.51<［λ］＝350(满足) y λ＝l oy / i y =260.8/3.42=76.26<［λ］＝350(满足) n A /N ＝σ=320.56×1000/(23×100)= 139.37 N/ 2mm <f(满足)③、cD 杆N c B ＝－253.47KN,l ox =0.8L ＝0.8×285.9=228.72cm, l oy =L=285.9cm选用2 75×8A ＝2×11.5＝23 cm 2，i x ＝2.28cm ，i y ＝3.42cm x λ＝l ox / i x ＝228.72/2.28=100.32<［λ］＝150(满足)y λ＝l oy / i y =285.9/3.42=83.60<［λ］＝150(满足) 因为b/t=75/8=9.375<0.58 l oy /b=0.58×285.9/7.5=22.11,则yz λ=y λ（1+0.475b 4/ l 2oy 2t ）=83.6×(1+0.475×7.54/285.92×0.82)=86由于x λ> yz λ,则由x λ查附表1.2得ϕ=0.430 n A ϕσ/N ＝=253.47×1000/(0.411*23×100)= 268.14 N/ 2mm <f(满足)④、De 杆N e D ＝172.39KN, l ox =0.8L ＝0.8*285.9=228.72cm, l oy =L=285.9cm选用2 56*5A ＝2×5.42＝10.84 cm 2，i x ＝1.72cm ，i y ＝2.62cm x λ＝l ox / i x ＝228.7/1.72=132.98<［λ］＝350(满足) y λ＝l oy / i y =285.9/2.62=109.12<［λ］＝350(满足) n A /N ＝σ=172.39×1000/(10.84×100)=159.03 N/ 2mm <f(满足)⑤、eF 杆-114.62N e F ＝ 按压杆进行计算：5.1l ox =0.8L ＝0.8×312.9=250.3cm, l oy =L=312.9cm选用2 75×8A ＝2×11.5＝23 cm 2，i x ＝2.28cm ，i y ＝3.42cm x λ＝l ox / i x ＝250.3/2.28=109.79<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y =312.9/3.42=91.49<［λ］＝150(满足) 因为b/t=75/8=9.375<0.58 l oy /b=0.58×285.9/7.5=22.11,则yz λ=y λ（1+0.475b 4/ l 2oy 2t ）=91.49×(1+0.475×7.54/312.92×0.82)= 93.68 由于x λ> yz λ,则由x λ查附表1.2得ϕ=0.375 n A ϕσ/N ＝=114.62×103/(0.375×23×102)=132.89 N/ 2mm <f(满足) n A /N ＝σ=5.1×103/(23×102)=2.22 N/ 2mm <f(满足)⑥、Fg 杆+ 58.58KN 按压杆进行计算：N g F ＝ l ox =0.8L ＝0.8×311.9=249.5cm, l oy =L=311.9cm-5.31KN选用2 56×5A ＝2×5.42＝10.84 cm 2，i x ＝1.72cm ，i y ＝2.62cm x λ＝l ox / i x ＝249.5/1.72=145.1<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y =311.9/2.62=119.05<［λ］＝150(满足) 因为b/t=5.6/0.5=11.2<0.58 l oy /b=0.58×311.9/5.6=32.3,则 yz λ=y λ（1+0.475b 4/ l 2oy 2t ）=119.05×(1+0.475×5.64/311.92×0.52)=121.34 由于由于x λ> yz λ,则由x λ查附表1.2得ϕ=0.235 n A /N ＝拉σ=58.58×1000/(10.84×100)=54.04N/ 2mm <f(满足) n A ϕσ/N ‘压＝=5.31×1000/(0.235*10.84×100)=20.84N/ 2mm <f(满足)⑦、gH 杆+36.03KN 按压杆进行计算：N gH ＝ l ox =0.8L ＝0.8×339.6=271.7cm, l oy =L=339.6cm-35.38KN选用263×5A ＝2×6.14＝12.28 cm 2，i x ＝1.94cm ，i y ＝2.89cmx λ＝l ox / i x ＝271.7/1.94=140.1<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y =339.6/2.89=117.51<［λ］＝150(满足)因为b/t=6.3/0.5=12.6<0.58 l oy /b=0.58×339.6/6.3=31.26,则yzλ=yλ（1+0.475b4/ l2oy2t ）=117.51×(1+0.475×6.34/339.62×0.52)=120.56 由于由于x λ> yz λ,则由x λ查附表1.2得ϕ=0.250n A /N ＝拉σ=36.03×1000/(12.28×100)=29.34 N/ 2mm <f(满足)n A ϕσ/N ‘压＝=35.38×1000/(0.25×12.28×100)=115.24N/ 2mm <f(满足)由于N gH 上的力都不大，选用的263×5可以满足力的要求⑧、Hi 杆-71.51KN 按压杆进行计算：N g F ＝ l ox =0.8L ＝0.8×337=269.6cm, l oy =L=337cm27.24KN选用263×5A ＝2×6.14＝12.28 cm 2，i x ＝1.94cm ，i y ＝2.89cmx λ＝l ox / i x ＝269.6/1.94=138.97<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y =337/2.89=116.61<［λ］＝150(满足)因为b/t=6.3/0.5=12.6<0.58 l oy /b=0.58×337/6.3=31.03,则yz λ=y λ（1+0.475b 4/ l 2oy 2t ）=116.61×(1+0.475×6.34/3372×0.52)=119.68 由于由于x λ> yz λ,则由x λ查附表1.2得ϕ=0.253n A /N ＝拉σ=27.24×1000/(12.28×100)=22.18N/ 2mm <f(满足)n A ϕσ/N ‘压＝=71.51×1000/(0.253*12.28×100)=243.04N/ 2mm <f(满足)4）竖杆 ①、Aa 杆NAa=-23.3KN ，l ox =l oy =L=200.5cm选用263×5A ＝2×6.14＝12.28 cm 2，i x ＝1.94cm ，i y ＝2.89cmx λ＝l ox / i x ＝200.5/1.94=103.35<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y =200.5/2.89=69.38<［λ］＝150(满足)因为b/t=6.3/0.5=12.6<0.58 l oy /b=0.58×200.5/6.3=18.46,则yz λ=y λ（1+0.475b 4/ l 2oy 2t ）=69.38×(1+0.475×6.34/200.52×0.52)=74.55 由于由于x λ> yz λ,则由x λ查附表1.2得ϕ=0.411，则：n A ϕσ/N ＝=23.3×103/(0.411×12.28×102)=46.17N/ 2mm <f(满足)②Cc.Ee.GgN Cc = N Ee = N Gg =-46.59KN力大小相同，选用长细比较大的竖杆Gg 进行设计，可保证其他竖杆的安全。