梯形钢屋架课程设计一、设计资料（1） 题号80，屋面坡度1：16，跨度30m ，长度96m ，柱距6m ，地点：，基本风压：0.45kN/m 2,基本雪压：0.45 kN/m 2（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 ，雪荷载标准值为0.45 kN/m 2，积灰荷载标准值为0.6 kN/m 2。

（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：采用无檩体系屋盖方案，缓坡梯形屋架。

取屋架在29.7m 轴线处的高度m h 972.10=取屋架在30m 轴线处的端部高度m h 963.10=' 屋架的中间高度m il h h 900.227.29161972.12/00=⨯+=+= 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：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：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。

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 杆件的最大设计力设计，即 N= -1476.95kN 上弦杆计算长度：屋架平面：为节间轴线长度，即m l l ox 503.10==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，根据支持布置和力变化情况，取y l 0为支撑点间的距离，即 y l 0=3m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：腹杆最大力N= -642.51kN ，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:234.8512215807.01095.1476mm f N A =⨯⨯=⨯=ϕ需要的回转半径： mm m l i oxx 05.2560503.1===λmm l i oyy 50603===λ根据需要A 、x i 、y i 查角钢表，选用2∟180×110×16，肢背间距a=12mm ，则：A=8827.82mm ，x i =30.6mm ，y i =88.4mm验算：94.334.88300012.496.301503======y oyy 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=0.861，则MPa MPa MPa A N y 2157.1908.8827861.01014.14493<=⨯⨯=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,按最大力所在的杆计算. N=1421.32kNm l ox 3000=,14850229700==oy l mm(因跨中有通长系杆),所需截面为: 2211.668.66102151421320cm 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 75.8,10.3,11.6642.6722==>=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= -642.51kN 计算长度: mm l l oy ox 2506==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=44.522cm 2，cm i x 47.4=， cm i y 74.3=06.5647.46.250===x ox x i l λ 00.6774.36.250===yoy y i l λ 因为y x λλ>，只需要求y ϕ，查表得0.769，则MPa MPa A N y 21566.1872.4452769.01051.6423<=⨯⨯==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 46.86,19.128== 最大压力： kN N kN N gK eg 41.63,77.67-=-= 在桁架平面的计算长度取节点中心间距mm l x 20860=，mm l l 41722086221=⨯==在桁架平面外的计算长度：mm N N l l y 4105)77.6741.6325.075.0(4172)25.075.0(1210=⨯+⨯=+= 选用2∟63×5，查表有：15003.1354.30410515053.1074.19208604.3,94.1,286.12002<===<======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=0.365，则MPa MPa A N MPaMPa A N y 21534.1046.12281019.12821512.1516.1228365.01077.6733<=⨯==<=⨯⨯==σϕσ拉应力：符合要求 （5）竖杆Iemml mm l l kNN y x 2713,4.217027138.08.077.8100==⨯==-=由于杆件力较小，按150][==λλ选择，则需要的回转半径为mml i mm l i y y x x 09.181502713][47.141504.2170][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15024.894.30271315088.1114.194.217004.3,94.1,26.12002<===<======yy y x x x y x i l i l cmi cm i cm A λλ因x λ>y λ，只需求x ϕ，查表得x ϕ=0.481，则MPa MPa A N x 21537.1386.1228481.01077.813<=⨯⨯==ϕσ符合要求。

（6）斜腹杆gImml mm l l kNN y x 1961,8.156819618.08.084.3700==⨯===选用2∟50×5，其几何特征为35051.773.25196135054.1023.158.15683.25,3.15,6.960002<===<======yy y x x x y x i l i l cmi mm i mm A λλMPa MPa A N 2154.396.9601077.813<=⨯==σ符合要求。

（7）竖杆Jgmml mm l l kNN y x 1356,8.108413568.08.063.5500==⨯==-=由于杆件力较小，按150][==λλ选择，则需要的回转半径为mml i mm l i y y x x 04.91501356][23.71508.1084][00======λλ选用2∟50×5，其几何特征为1506.533.2513561509.703.158.10843.25,3.15,6.960002<===<======yy y x x x y x i l i l mmi mm i mm A λλ因x λ>y λ，只需求x ϕ，查表得x ϕ=0.745，则MPa MPa A N x 21573.776.960745.01077.813<=⨯⨯==ϕσ符合要求。

（8）斜腹杆Hemml mm l l kNN y x 3018,4.241430188.08.060.7600==⨯===选用2∟63×5，其几何特征为35042.794.30301835045.1244.194.24144.30,4.19,6.1228002<===<======yy y x x x y x i l i l cmi mm i mm A λλMPa MPa A N 2153.626.1228106.763<=⨯==σ符合要求。

（9）斜腹杆Bbmml mm l l kNN y x 2506,8.200425068.08.058.52400==⨯===选用2∟100×10，则：A=3852.22mm ，x i =30.5mm ，y i =46mm验算：35048.5446250635073.655.308.200400<===<===yy y x x x i l i l λλMPa MPa MPa A N 2152.1382.38521058.5243<=⨯= 故所选截面符合要求。

（10）腹杆Cbmml mm l l kNN y x 2150,172021508.08.063.5500==⨯==-=由于杆件力较小，按150][==λλ选择，则需要的回转半径为mml i mm l i y y x x 3.141502150][47.111501720][00======λλ选用2∟50×5，其几何特征为150853.2521501504.1123.1517203.25,3.15,6.960002<===<======yy y x x x y x i l i l mmi mm i mm A λλ因x λ>y λ，只需求x ϕ，查表得x ϕ=0.478，则MPa MPa A N x 21515.1216.960478.01077.813<=⨯⨯==ϕσ符合要求。