钢屋架设计计算书一、设计资料某车间跨度为24（27、30）m，厂房总长度90m，柱距6m，车间内设有两台300/50kN中级工作制吊车（参见平面图、剖面图），工作温度高于-20℃，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为12.5m；采用1.5×6 m预应力钢筋混凝土大型屋面板，Ⅱ级防水，卷材屋面，屋架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸为400×400mm，混凝土强度等级为C25，屋架采用的钢材为Q235B钢，焊条为E43型。

永久荷载：改性沥青防水层0.35kN/m220厚1:2.5水泥砂浆找平层0.4kN/m2100厚泡沫混凝土保温层0.6kN/m2预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.4kN/m2屋架和支撑自重为（0.120+0.011L）kN/m2可变荷载基本风压：0.35kN/m2基本雪压：（不与活荷载同时考虑）0.45kN/m2积灰荷载0.75kN/m2不上人屋面活荷载0.7kN/m2二、屋架型式、尺寸、材料选择和支撑布置由于采用大型屋面板和油毡防水屋面，故选用平坡梯形钢屋架，未考虑起拱时的上弦坡度i=1/10。

屋架坡度l=27m，每端支座中线缩进0.15m.计算跨度l0=l－2×0.15m=26.7m；端部高度取H0=1.95m，中部高度H=3.29m起拱按f=l0/500，取60mm.配合大型屋面板尺寸（1.5×6m），采用屋架间距B=6m，上弦节间尺寸1.5m。

选用屋架的杆件布置和几何尺寸如图-1。

图-1 屋架尺寸三、荷载和杆件内力计算（1）屋架荷载屋面活动荷载按雪荷载（0.40kN/m2×1.4）和活荷载（0.50kN/m2×1.4）的较大值，取0.50kN/m2×1.4。

屋架和支撑重按（0.12+0.011L）×1.2=0.384kN/m2×1.2；因屋架下弦无其他荷载，为方便认为屋架和支撑重全部作用于上弦节点。

屋面做法和屋面板荷载按屋面倾斜面积计算，但因屋面坡度娇小（起拱后tgα=1/9.6，secα=1.0054），故近似取全部荷载均按水平投影面积计算。

屋架全部荷载的设计值为：改性沥青防水层 1.005×0.35=0.352kN/m2 20厚1:2.5水泥砂浆找平层 1.005×0.4=0.402kN/m2 100厚泡沫混凝土保温层 1.005×0.6=0.603kN/m2预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.005×1.4=1.407kN/m2屋架和支撑自重: （0.120+0.011L）=0.417kN/m2=3.181kN/m2可变荷载基本风压：0.35kN/m2基本雪压：（不与活荷载同时考虑）0.45kN/m2积灰荷载0.75kN/m2不上人屋面活荷载0.7kN/m2C8C3C8WJ1cC2C7C1C7C812C1C7C2C6C3C3C6C1C3C82-2C81-1下弦平面C7C8C7上弦平面C8C7C8屋架支撑设置21c图—二屋架支撑布置由于k=k R+k L，所以可仅建立半跨的计算模型，先计算半跨内力系数，然后利用半跨与全跨的关系求出全跨内力系数，屋架上弦左半跨单位节点荷载、右半跨单位节点荷载、全跨单位节点荷载作用下的屋架左半跨赶件的内力系数k L、k R、k= k L + k R按图，并已归入表中。

（3）杆件内力组合①组合1——全部恒、活荷载：全部恒、活荷载：F =3.181×1.35×1.5×6+1.4×（0.35+0.75+0.7）=61.33kN ， ② 组合2——全跨恒荷载、半跨活荷载恒荷载：F=3.181×1.35×1.5×6=38.65 kN （永久荷载控制） F=3.181×1.2×1.5×6=34.35 kN （可变荷载控制） 活荷载：F=1.4×（0.7+0.75+0.35）×1.5×6=22.68 kN ③ 组合3——全跨屋架和支撑重、半跨屋面板重和活荷载： 屋架和支撑重：F=1.2×0.417×1.5×6=4.5kN屋面板重和活荷载：F=[1.2×1.407+1.4（0.7+0.35）]×1.5×6=28.43kN内力计算详见表-1四、杆件截面选择1、上弦杆（1）确定内力及已知条件整个上弦采用等截面，按29杆件的最大设计内力设计，即-1194.71N KN =， Q235钢f=215N/mm ²；压杆[λ]=150；/3oy ox L L =； （2）上弦杆计算长度：屋架平面内（取节间轴线长度）：01507ox L L mm == 屋架平面外（取支撑节点间距离）：315074521oy L mm =⨯= （3）截面选择选用两个不等肢角钢，短肢相并（如图所示）,整体稳定系数Ф按b 类由于腹杆最大内力-620.66N KN =，查表，中间节点板厚度选用12mm ，制作节点板厚度选用14mm设60λ=，查Q235钢稳定系数表，可得780.0=ϕ则需要的截面面积：321194.71107214.10.780215N A mm f ϕ⨯===⋅⨯需要的回转半径：/1507/6025.12x ox i L mm λ===，/4521/6075.35y oy i L mm λ===根据需要（A 、x i 、y i ）查角钢规格表，选用┐┏200×125×12，肢背间距mm a 12=，27582.4A mm =， 3.57c x i m =,9.61y i cm =，（4）截面验算0150742.235.7x x x L i λ===，因为11/16.670.56/12.67oy b t l b =>=，所以 2214145213.7(1)63.852.796.1oy yz l t b t b λ=+==，均满足：长细比≤150][=λΘy x λλ<，∴仅求y σ查表0.787y ϕ=，则：31194.7110200.202150.7877582.4y y N MPa MPa A σϕ⨯===<⨯故所选截面合适2、下弦杆（1）确定内力及已知条件整个下弦采用等截面，按最大设计内力杆件的内力值设计，即1138.90N KN =， Q235钢2/215mm N f =； （2）上弦杆计算长度：屋架平面内（取节间轴线长度）：04500ox L L mm ==屋架平面外（取支撑节点间距离）：27000/215013350oy L mm =-= （3）截面选择 所需截面面积：321138.90105297.21215N A mm f ⨯===根据需要（A 、x i 、y i ）查角钢规格表，选用┛┗ 180×112×12，肢背间距mm a 12=，（26742.4A mm =，31.0x i mm =,87.6y i mm =，） （4）截面验算04500145.16[]35031x x x L i λλ===<=，014850169.5[]35087.6y y y L i λλ===<=，求σ：31138.9010168.92156742.4N MPa MPa A σ⨯===<故不考虑截面削弱,所选截面合适3、端斜杆3（1）杆件轴力：-620.66N KN =（2）上弦杆计算长度：02488ox y L L L mm === （3）截面选择Θy ox L L 0=，∴选用两个不等肢角钢，长肢相并（如图所示）,使y x i i ≈。

选用┐┏140×90×10，肢背间距mm a 12=，24452.2A mm =，44.7x i mm =,37.4y i mm =，（4）截面验算0244854.8[]15044.7x x x L i λλ===<=， 因为22/90.48/13.26oy b t l b =<=，所以42y 221.09(1)74.21yz oy b l tλλ=+=，Θy x λλ<，∴仅求y σ查表0.725y φ=，则：3620.6610192.282150.7254452.2y y N MPa MPa A σϕ⨯===<⨯故所选截面合适4、腹杆26、28 （1）杆件轴力： 杆件26 ：最大拉力：1118.28N KN =+ 最大压力：2-50.60N KN =杆件28：最大拉力：1163.66N KN =+ 最大压力：2-47.27N KN =（2）计算长度0222.6L mm =屋架平面内：00.80.8222.6178.08ox L L mm ==⨯= 屋架平面外：21147.27(0.750.25)445.2(0.750.25)446.1850.60oy N L l mm N =+=⨯+= （3）截面选择选用两个不等肢角钢，短肢相并（如图所示）,整体稳定系数Ф按b 类 选用2┗70×5，（21375A mm =，21.6x i mm =,33.1y i mm =，） （4）截面验算01781.882.44[]15021.6x x x L i λλ===<=， 04461.8134.85[]15033.1y y yL i λλ===<=， Θy x λλ<，∴仅求y σ查表0.364y ϕ=，则：350.6110101.12150.3641375y y N MPa MPaA σϕ⨯===<⨯拉应力：3118.281086.022151375y N MPa MPa A σ⨯===<故所选截面合适5、竖杆23（1）杆件内力：-91.81N KN =， Q235钢f=215N/mm ²；压杆[λ]=150； （2）上弦杆计算长度：02900L mm =屋架平面内：00.8239.2ox L L mm == 屋架平面外：02990oy L L mm == （3）截面选择选用两个不等肢角钢，短肢相并（如图所示）,整体稳定系数Ф按b 类 因杆件内力较小，取150][==λλ，/[]2392/15015.9x ox i L mm λ=== /2990/15019.93y oy i L mm λ===根据需要（A 、x i 、y i ）查角钢规格表，选用2┏63×5，21228.6A mm =，19.4x i mm =,30.4y i mm =，（4）截面验算02320123.3[]15019.4x x x L i λλ===≤=， ∵/12.60.58/27.5oy b t l b =<=4220.475(1)101.65yz y oy b l t λλ=+=，Θy x λλ>，∴仅求x σ查表0.421x ϕ=，则：391.81101772150.4211228.6x x N MPa MPa A σϕ⨯===<⨯故所选截面合适其余各杆件的截面选择过程不再一一列出详见表1-2五、焊缝计算节点处杆件焊缝计算见后附腹杆焊缝计算表。