钢结构课程设计班级：姓名：学号：2指导老师：2012年12月30日梯形钢屋架课程设计一、设计资料（1） 题号72，屋面坡度1：10，跨度30m ，长度102m ，，地点：哈尔滨，基本风压：0.45kN/m 2,基本雪压：0.45 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8.000m 。

（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=1/10。

屋面活荷载标准值0.7kPa ，血荷载标准值为0.1 kN/m 2，积灰荷载标准值为0.6 kN/m 2。

屋架绞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=30m-2×0.15m=29.7m（5） 跨中及端部高度：采用无檩无盖方案。

平坡梯形屋架，取屋架在30m 轴线处的端部高度m h 210.20=',屋架的中间高度h=3.710（为lo/8）。

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/m 2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 =+计算，跨度单位为米（m ）。

荷载计算表如下：荷载名称标准值（kN/m 2）设计值（kN/m 2） 预应力混凝土大型屋面板 1.41.4×1.35=1.89三毡四油防水层 0.4 0.4×1.35=0.54 找平层(厚20mm) 0.2×20=0.4 0.4×1.35=0.54 80厚泡沫混凝土保护层 0.08×6=0.480.48×1.35=0.648 屋架和支撑自重 0.12+0.011×030=0.450.45×1.35=0.608 管道荷载 0.1 0.1×1.35=0.135永久荷载总和 3.23 4.361 屋面活荷载 0.7 0.7×1.4=0.98 积灰荷载 0.6 0.6×1.4=0.84可变荷载总和 1.31.82设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合 （1） 全跨永久荷载+全跨可变荷载：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 83.2565.1)98.089.1(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:杆件名称内力系数(F=1)第一种组合F×①第二种组合第三种组合计算杆件内力(kN) 全跨①左半跨②右半跨③F1×①+F2×②F1×①＋F2×③F3×①＋F4×②F3×①＋F4×③上弦AB 0.03 0.03 0.00 1.67 1.67 1.18 0.94 0.16 1.67 BC、CD-10.21-7.67-2.82-567.97 -526.37 -446.92-253.96-128.69-567.97 DE、EF-16.63-11.98-5.18-925.11-848.94-737.56-400.41-224.77-925.11 FG、GH-19.87-13.51-7.08-1105.35-1001.07 -895.85-457.65-291.57-1105.35HI-20.78-13.01-8.64-1155.97-1028.70 -957.12-449.71-336.84-1155.97 IJ、JK-21.24-13.49-8.62-1181.56-1054.61 -974.84-464.63-338.84-1181.56下弦ab 5.40 4.13 1.42 300.40 279.59 135.20 136.22 66.22 300.40 bc13.8210.184.05 768.79 709.17 608.76 338.54 180.21 768.79 cd18.512.976.15 1029.14 938.56 826.84 436.21 260.05 1029.14 de20.4813.417.86 1139.28 1023.48 932.57 458.41 315.05 1139.28 ef19.8110.919.91 1102.01956.23939.85 390.17 364.34 1102.01斜腹杆aB-10.95-8.39-2.85-609.14 -567.20 -476.46-276.61-133.51-609.14 Bb 8.87 6.53 2.60 493.43 455.10 390.73 217.19 115.68 493.43 bD-7.44-5.18-2.52-413.88 -376.86 -333.29-174.5-105.79-413.88 Dc 5.56 3.54 2.25 309.30 276.21 255.08 121.85 88.53 309.30 cF-4.31-2.34-2.2-239.76 -207.49 -205.20 -84.02 -80.40 -239.76 Fd 2.83 1.04 1.98 157.43 128.11 143.51 42.34 66.62 157.43 dH-1.680.08-1.95-93.46 -64.63 -97.88 -2.12 -59.56 -97.88 He0.48-1.121.78 26.70 0.49 48.00 -26.30 48.6048.60-26.30 eg 1.38 3.27-2.0976.77 107.73 19.93 92.01 -46.44107.73-46.44gK2.093.96-2.09 76.77 107.73 19.93 92.01 -46.44 107.73-42.55 gI 0.66 0.68 -0.0336.72 37.04 25.41 21.17 2.84 37.04Aa -0.50 -0.500 -27.81 -27.81 -19.62 -15.65 -2.74 -27.81竖杆 Cb 、Ec -1 -1 0 -55.63 -55.63 -39.25 -31.30 -5.47 -55.63 Gd -1 -1 0 -55.63 -55.63 -39.25 -31.30 -5.47 -55.63 Jg -1 -1 0 -55.63 -55.63 -39.25 -31.30 -5.47 -55.63 Ie -1.51 -1.530 -84.00 -84.33 -58.94 -47.78 -7.74 -84.33Kf 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.005、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= -1181.56kN 上弦杆计算长度：屋架平面内：为节间轴线长度，即m l l ox 507.10==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=3×1.507=4.521m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= -609.14kN ，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:2395.6809215807.01056.1181mm f N A =⨯⨯=⨯=ϕ需要的回转半径： mm m l i oxx 1.2560507.1===λmm l i oyy 4.7560521.4===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：38.510.88452193.488.301507======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 21585.1787800847.01056.11813<=⨯⨯=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=1139.28kNm l ox 3000=,14850229700==oy l (因跨中有通长系杆),所需截面为:2299.5298.52982151139280cm 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<===<===yy y 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= -609.14kN 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 21577.1784460764.01014.6093<=⨯⨯==ϕσ所以所选截面符合要求。