高等教育自学考试钢结构课程设计准考证号：姓名: 冯桀铭1、设计资料1）某厂房跨度为24m，总长90m，屋架间距6m，2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30。

3）屋面采用×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）该车间所属地区为郑州市5）采用梯形钢屋架考虑静载：①1.5m*6m预应力钢筋混凝土大型屋面板（m2）、②二毡三油加绿豆沙、③20mm厚水泥砂浆找平层（m）④支撑重量考虑活载：活载（雪荷载）积灰荷载6）钢材选用Q345B级钢，焊条为E43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：起拱53、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 ＝，屋面活荷载γQ1＝，屋面集灰荷载γQ2＝，ψ2＝，则节点荷载设计值为F＝（×+×+××）××6＝②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG ＝，屋面活荷载γQ1＝、ψ1＝，屋面集灰荷载γQ2＝，ψ2＝，则节点荷载设计值为F＝（×+××+××）××60＝ 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 ＝，屋面活荷载γQ1＝，屋面集灰荷载γQ2＝，ψ2＝全垮节点永久荷载F1=（×）××6＝半垮节点可变荷载F2＝（×+××）××6＝②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG ＝，屋面活荷载γQ1＝、ψ1＝，屋面集灰荷载γQ2＝，ψ2＝全垮节点永久荷载F1=（×）××6＝ kN半垮节点可变荷载F2＝（××+××）××6＝故应取P ＝3) 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 ＝，屋面活荷载γQ1＝，屋面集灰荷载γQ2＝，ψ2＝ 全跨屋架和支撑自重 F3=×××6＝半跨屋面板自重及半跨活荷载 F4＝（×+×）××6＝② 由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG ＝，屋面活荷载γQ1＝、 ψ1＝，屋面集灰荷载γQ2＝，ψ2＝ 全跨屋架和支撑自重 F3＝×××6＝半跨屋面板自重及半跨活荷载 F4＝（×+××）××6＝ 5﹑屋架杆件内力计算 见附表16﹑选择杆件截面按腹杆最大内力N ab =,查表，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，按最大内力N FH =计算 在屋架平面内：为节间轴线长度，即 l ox =l 。

=, l oy =301.6cmϕ＝0.659 A req ＝N/ϕf ＝711010/×310×100)=34.803cm 2 假定λ＝70i xreq =l ox /λ＝70＝2.54cmi yreq ＝l oy /λ＝70＝5.08cm由附表9选2125×80×10，短肢相并，如下图所示，A ＝2×＝39.42 cm 2 、i x =2.26cm 、i y =6.04cm 截面验算：x λ＝l ox / i x ＝=<［λ］＝150(满足)y λ＝l oy / i y ==<［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==>0.56 l oy / b 1=×=,则：yz λ＝ *b 1/t （1+ l 2oy 2t / b 12）=×14（1+2×2×4）=〈x λ故由m ax λ＝x λ＝查附表得ϕ＝由N/ϕA =×1000/××100)＝ 2mm <f(满足)故上弦杆采用2125×80×10截面形式2）下弦杆整个下弦杆采用等截面，按最大内力N gi =计算l ox ＝300cm l oy =2370/2=1185cm, A nreq =N/f=×1000/(310×100)=22.80 cm 2由附表9选2125×80×7短肢相并A ＝2×＝28.2 cm 2，i x ＝2.3cm ，i y ＝5.97cmn A /N ＝σ=×103/×102)= 2mm < f(满足) x λ＝l ox / i x ＝300/=<［λ］＝350(满足) y λ＝l oy / i y =1185/=<［λ］＝350(满足)故下弦杆采用2125×80×7短肢相并3）腹杆 ①、aB 杆N aB ＝－，l oy = l ox ＝l=253.5cm选用2110×70×8长肢相并查附表9得：A ＝2×=27.88 cm 2, i x ＝3.51cm ，i y ＝2.85cmx λ＝l ox / i x ＝=<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y ==<［λ］＝150(满足) 因为b 2/t=7/=<0.48 l oy / b 2=*7=按式yz λ＝y λ［1＋（ b 42）/（l 2oy2t ）] ＝×［1＋×74/2×2 ]=94yz λ>x λ,由yz λ查附表得x ϕ＝则=A ϕ/N ×1000/**100)= 2mm < f(满足)故Ab 杆采用2110×70×8长肢相并②、Bc 杆N c B ＝, l ox =0.8L ＝*=208.6cm, l oy =L=260.8cm选用275×8A ＝2×＝23 cm 2，i x ＝2.28cm ，i y ＝3.42cmx λ＝l ox / i x ＝=<［λ］＝350(满足) y λ＝l oy / i y ==<［λ］＝350(满足)n A /N ＝σ=×1000/(23×100)= N/ 2mm <f(满足)③、cD 杆N c B ＝－,l ox =0.8L ＝×=228.72cm, l oy =L=285.9cm选用275×8A ＝2×＝23 cm 2，i x ＝2.28cm ，i y ＝3.42cmx λ＝l ox / i x ＝=<［λ］＝150(满足)y λ＝l oy / i y ==<［λ］＝150(满足) 因为b/t=75/8=<0.58 l oy /b=×=,则yz λ=y λ（1+4 l 2oy 2t ）=×(1+×42×2=86由于x λ> yz λ,则由x λ查附表得ϕ=n A ϕσ/N ＝=×1000/*23×100)= N/ 2mm <f(满足)④、De 杆N e D ＝, l ox =0.8L ＝*=228.72cm, l oy =L=285.9cm选用256*5A ＝2×＝10.84 cm 2，i x ＝1.72cm ，i y ＝2.62cmx λ＝l ox / i x ＝=<［λ］＝350(满足) y λ＝l oy / i y ==<［λ］＝350(满足)n A /N ＝σ=×1000/×100)= N/ 2mm <f(满足)⑤、eF 杆N e F ＝ 按压杆进行计算：l ox =0.8L ＝×=250.3cm, l oy =L=312.9cm选用275×8A ＝2×＝23 cm 2，i x ＝2.28cm ，i y ＝3.42cmx λ＝l ox / i x ＝=<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y ==<［λ］＝150(满足) 因为b/t=75/8=<0.58 l oy /b=×=,则yz λ=y λ（1+4 l 2oy 2t ）=×(1+×42×2=由于x λ> yz λ,则由x λ查附表得ϕ=n A ϕσ/N ＝=×103/×23×102)= N/ 2mm <f(满足)n A /N ＝σ=×103/(23×102)= N/ 2mm <f(满足)⑥、Fg 杆+ 按压杆进行计算：N g F ＝ l ox =0.8L ＝×=249.5cm, l oy =L=311.9cm选用256×5A ＝2×＝10.84 cm 2，i x ＝1.72cm ，i y ＝2.62cmx λ＝l ox / i x ＝=<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y ==<［λ］＝150(满足) 因为b/t==< l oy /b=×=,则yz λ=y λ（1+4 l 2oy 2t ）=×(1+×42×2=由于由于x λ> yz λ,则由x λ查附表得ϕ=n A /N ＝拉σ=×1000/×100)= 2mm <f(满足)n A ϕσ/N ‘压＝=×1000/*×100)= 2mm <f(满足)⑦、gH 杆+ 按压杆进行计算：N gH ＝ l ox =0.8L ＝×=271.7cm, l oy =L=339.6cm选用263×5A ＝2×＝12.28 cm 2，i x ＝1.94cm ，i y ＝2.89cmx λ＝l ox / i x ＝=<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y ==<［λ］＝150(满足) 因为b/t==<0.58 l oy /b=×=,则yz λ=y λ（1+4 l 2oy 2t ）=×(1+×42×2=由于由于x λ> yz λ,则由x λ查附表得ϕ=n A /N ＝拉σ=×1000/×100)= N/ 2mm <f(满足)n A ϕσ/N ‘压＝=×1000/××100)= 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 杆按压杆进行计算：N g F ＝ l ox =0.8L ＝×337=269.6cm, l oy =L=337cm选用263×5A ＝2×＝12.28 cm 2，i x ＝1.94cm ，i y ＝2.89cmx λ＝l ox / i x ＝=<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y =337/=<［λ］＝150(满足) 因为b/t==< l oy /b=×337/=,则yz λ=y λ（1+4 l 2oy 2t ）=×(1+×43372×2=由于由于x λ> yz λ,则由x λ查附表得ϕ=n A /N ＝拉σ=×1000/×100)= 2mm <f(满足)n A ϕσ/N ‘压＝=×1000/*×100)= 2mm <f(满足)4）竖杆 ①、Aa 杆NAa= ，l ox =l oy =L=200.5cm选用263×5A ＝2×＝12.28 cm 2，i x ＝1.94cm ，i y ＝2.89cmx λ＝l ox / i x ＝=<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y ==<［λ］＝150(满足) 因为b/t==<0.58 l oy /b=×=,则yz λ=y λ（1+4 l 2oy 2t ）=×(1+×42×2=由于由于x λ> yz λ,则由x λ查附表得ϕ=，则：n A ϕσ/N ＝=×103/××102)= 2mm <f(满足)②Cc N Ee = N Gg =内力大小相同，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。