钢屋架设计—计算书一、设计资料厂房总长度120m,檐口高度15m。

厂房为单跨结构,内设两台中级工作制桥式吊车。

拟设计钢屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土等级为C30。

柱顶截面尺寸为400mm x 400mm。

钢屋架设计不考虑抗震设防。

二、选题厂房柱距选择：6m屋架形式：D，如图，跨度=24m。

图荷载取值：永久荷载防水层（三毡四油上小石子） kN/m2找平层（2cm厚水泥砂浆） kN/m2保温层（8cm厚泡沫混凝土） kN/m2一毡二油隔气层 KN/m2预应力混凝土大型屋面板 kN/m2钢屋架及支撑重（+×24）= kN/m2悬挂管道： m2小计∑ kN/m2可变荷载雪荷载（第三组） kN/m2屋面活荷载 m2积灰荷载 m2三、钢材选择及焊接方法和焊条型号钢材选择：Q235焊条选择：E43型，手工焊四、屋盖支撑系统布置图本屋盖为无檩盖房，i=10，为平坡梯形屋架。

屋架计算长度为L。

=L-300mm=23700mm，端部高度，中部高度和屋盖杆件几何尺寸见施工图（跨中起拱按L/500考虑）。

上、下弦横向水平支撑、垂直支撑和系杆布置见图。

因连接孔和连接零件上有区别，图中分别给出了W1，W2和W3三种编号。

五、荷载计算在荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑。

各荷载均按水平投影面积计算。

永久荷载设计值： kN/m2可变荷载设计值,取活载和雪荷载中的较大值：（+）=m2荷载组合考虑以下三种荷载组合：（1）组合一：全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载：F=（+）××6=（2）组合二：全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨永久荷载：F=××6=半跨可变活荷载：F=××6=（3）组合三：全跨屋架与支撑+半跨屋面板+半跨屋面活荷载全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：F=××6=半跨屋面板及活载产生的节点荷载：F=（+）××6=以上1），2）为使用阶段荷载组合;3）为施工阶段荷载组合。

六、内力计算按力学求解器计算杆件内力，然后乘以实际的节点荷载，屋架要上述第一种荷载组合作用下，屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆内力均达到最大值，在第二和第三种荷载作用下，靠跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号，因此，在全跨荷载作用下所有杆件的内力均应计算，而在半跨荷载作用下，仅需计算近跨中的斜腹杆内力，取其中不利内力（正、负最大值）作为屋架斜腹杆设计的依据。

具体数值见表1内力计算表。

图全跨荷载布置图图左半跨荷载布置图图右半跨荷载布置图内力计算表表1杆件名称杆内力系数组合一F=组合二F=组合三F=计算内力KN P=1竖 杆9293135380．65七、杆件截面设计 1、上弦杆截面计算整个上弦杆采用同一截面，按最大内力计算N = （压力），查《钢结构设计手册》，节点板厚度选用14mm ，支座节点板厚度选用16mm 。

计算长度 屋架平面内取节间轴线长度cm l x 8.1500= 屋架平面外根据支撑和内力变化取cm l y 0.3000.15020=⨯=因为y x l l 002≈，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并。

如图所示。

设60=λ，查表 807.0=ϕ需要截面积 图上弦截面mm f N A 3.4443215807.01094.7703=⨯⨯==ϕ需要回转半径cm l i xx 51.26015080===λ cm l i y y 00.56030000===λ 根据需要的A 、 i x 、i y ，查角钢型钢表，选用2∟10100160⨯⨯，A = 50.6c ㎡ , i x = 2.85 cm , i y = 7.78cm 。

按所选角钢进行验算9.5285.28.1500===x x x i l λ，56.3878.700.3000===y y y i l λ满足长细比：150][=λ的要求。

由于y x λλ>只需求出x ϕϕ=min ，查轴心受压构件的稳定系数表，842.0=x ϕ=σ223/215/95.1805060842.01094.770mm N f mm N A N x =<=⨯⨯=ϕ所选截面合适。

2、下弦杆截面计算 整个杆件采用同一截面，按最大内力计算，N = （拉力）计算长度 屋架平面内取节间轴线长度cm l x 3000= 屋架平面外根据支撑布置取cm l y 11850= 计算需要净截面面积2312.35672151093.766mm f N A n =⨯== 图 下弦截面选用2∟140×90×8（短肢相并），见图所示，A =36.00 c ㎡ , i x = 2.59 cm , i y =4.50cm按所选角钢进行截面验算，取A A n =。

350][8.11559.23000=<===λλx x i l350][33.26350.411850=<===λλyy i l =σ223/215/4.21336001093.766mm N f mm N A N =<=⨯=所选截面满足要求。

3、斜腹杆截面计算 ① 斜腹杆 28N = (压力)，l 0x = l 0y = l =254.3cm因为l 0x = l 0y ，故采用不等肢角钢，长肢相并，使i x = i y选用2∟140×90×10，见图所示A = 44.6 c ㎡ , i x = 2.56 cm , i y = 6.84cm150][34.9956.23.2540=<===λλx x x i l 属于b 类截面 150][18.3784.63.2540=<===λλyy y i l 属于b 类截面满足长细比：150][=λ的要求。

由于y x λλ>只需求出x ϕϕ=min ，查表，559.0=x ϕ 图 斜腹杆28截面=σ223/215/14.1744460559.01016.434mm N f mm N A N x =<=⨯⨯=ϕ所选截面合适。

② 斜腹杆27N = （拉力），l 0x = 0.8l = 209.3c m , l 0y = l =261.6 c m计算需要净截面面积237.16202151045.348mm f N A n =⨯==选用2∟56×8，见图所示 图 斜腹杆27截面A = 1674 c ㎡ , i x = 1.68 cm , i y = 2.91 cm验算：350][6.12468.13.2090=<===λλx x x i l 350][9.8991.26.2610=<===λλy y y i l =σ223/215/2.20816741045.348mm N f mm N A N =<=⨯=所选截面满足要求。

○ 斜腹杆30N = (压力)，l 0x =230.2mm l 0y = l =287.8mm选用2∟80×8，见图所示，A =2460mm 2 , i x =2.44cm , i y = 3.85cm150][3.9444.22.2300=<===λλx x x i l 属于b 类截面 150][8.7485.38.2870=<===λλyy y i l 属于b 类截面 满足长细比：150][=λ的要求。

由于y x λλ>只需求出x ϕϕ=min ，查表596.0=x ϕ 图斜杆2-13截面=σ223/215/2.1882460596.01092.275mm N f mm N A N x =<=⨯⨯=ϕ所选截面合适。

yy○斜腹杆 32N =（拉力），l 0x = 0.8l = 229.4cm , l 0y = l =286.7 cm计算需要净截面面积238.8722151066.187mm f N A n =⨯==选用2∟56×5，见图所示，A =10.82 c ㎡ , i x =1.72 cm , i y =2.77 cm 验算：图 斜腹杆32截面350][4.13372.14.2290=<===λλx x x i l 350][5.10377.27.2860=<===λλy y y i l=σ223/215/4.17310821066.187mm N f mm N A N =<=⨯=所选截面满足要求。

○ 斜腹杆 33N = (压力)，l 0x =251.0cm l 0y = l =313.8cm选用2∟63×8，见图所示，A =19.02c ㎡ , i x = 1.90cm , i y = 3.18cm150][1.13290.10.2510=<===λλx x x i l 属于b 类截面 150][7.9818.38.3130=<===λλyy y i l 属于b 类截面y满足长细比：150][=λ的要求。

由于y x λλ>只需求出x ϕϕ=min ，查轴心受压构件的稳定系数表，378.0=x ϕ 图 斜腹杆33截面=σ223/215/5.1731902378.01077.124mm N f mm N A N x =<=⨯⨯=ϕ所选截面合适。

○ 斜杆34N = （拉力），l 0x = 0.8l = 250.2mm , l 0y = l =312.7cm计算需要净截面面积232.2642151081.56mm f N A n =⨯==选用2∟56×5，见图所示，A = 10.82c㎡ , i x = 1.72 cm , i y = 2.77 cm验算：350][5.14572.12.2500=<===λλx x x i l350][9.11277.27.3120=<===λλyy y i l =σ223/215/5.5210821081.56mm N f mm N A N =<=⨯= 图 斜腹杆34截面y所选截面满足要求。

○ 斜腹杆36N = （安装过程中出现较大压力）， l 0x =272.4cm l 0y = l =340.5c m选用2∟63×4，见图所示，A =9.96c ㎡ , i x = 1.96cm , i y = 3.09cm150][0.13960.14.2720=<===λλx x x i l 属于b 类截面150][2.11009.353400=<===λλ、yy y i l 属于b 类截面满足长细比：150][=λ的要求。

由于y x λλ>只需求出x ϕϕ=min ，查表，349.0=x ϕ=σ223/215/2.122996349.01046.42mm N f mm N A N x =<=⨯⨯=ϕ 图 斜腹杆36截面所选截面合适。