刚结构课程设计--单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计（1.设计资料：1）题号22，屋面坡度1:10，长102m ，跨度24m ，柱距6m ，地点：乌鲁木齐，基本雪压0.75N/m 2，，基本风压0.60N/m 2，车间内设有两台200/50KN 中级工作制吊车，轨顶标高8.000m 。

冬季最低温度-20摄氏度，地震设计烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g 。

采用1.5m ×6m 预应力混凝土大型屋面板，80mm 厚泡沫混凝土保温层。

三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m 2），找平层2cm 厚（0.3KN/m 2），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，上柱截面400×400mm 。

钢材选用Q235B ，焊条采用E43型。

屋面活荷载标准值0.7KN/m 2，积灰荷载标准值0.6KN/m 2，（2）屋架计算跨度 ： )(7.233.0240m l =-= （3）跨中及端部高度：设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，端部高度mmh 19000=中部高度mm h 3100=（为6.7/0l ），屋架跨中起拱500/l 考虑，取48m.2.结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如图所示：图1.梯形钢屋架形式和几何尺寸根据厂房长度（102m>60m）、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。

因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同。

在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载。

在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。

梯形钢屋架支撑布置如图下图所示：SC-上弦支撑；XC-下弦支撑；CC-垂直支撑；GC-刚性系杆；LG-柔性系杆 3.荷载计算屋面和荷载与雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。

故取屋面活荷载0.7kN/2m 进行计算。

屋面风荷载迎风面 m KN /88.51235.00.1)0.1(4.11-=⨯⨯⨯-⨯=ω 背风面 m KN /82.31235.00.165.0(4.11-=⨯⨯⨯-⨯=ω由于屋面坡度较小，对荷载影响小，未予考虑。

风荷载对屋面为吸力，重屋架不考虑。

表 1 荷 载 计 算 表 荷载名称标准值（kN/2m ） 设计值（kN/2m ） 预应力混凝土大型屋面板 1.4 1.4×1.35＝1.89 三毡四油防水层 0.40.4×1.35＝0.54 找平层（厚20mm ）0.02×20＝0.4 0.4×1.35＝0.54 80mm 厚泡沫混凝土保温层 0.08×6＝0.48 0.48×1.35＝0.648 屋架和支撑自重 0.12+0.01124=0.3840.384×1.35＝0.5184管道荷载 0.1 0.1×1.35＝0.135 永久荷载总和 3.164 4.2714屋面活荷载 0.75 0.75×1.4＝1.05 积灰荷载 0.6 0.6×1.4＝0.84 可变荷载总和1.351.89设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合： 3.1.全跨永久荷载 + 全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载：KN F 991.4865.1)82.16234.3(=⨯⨯+=3.2.全跨永久荷载 + 半跨可变荷载全跨节点永久荷载：611.3265.16234.31=⨯⨯=F半跨节点可变荷载：KN F 38.1665.182.12=⨯⨯=3.3.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 67.465.15184.03=⨯⨯=半跨节点屋面板自重及活荷载：KN F 31.2365.1)7.089.1(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图所示：屋架计算简图由图解法或数解法解得F＝1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）。

然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表2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③1F×①+2F×②1F×+2F×③3F×①﹢4F×②3F×①﹢4F×③上弦ABBC、CDDE、EFFGGH、HI-9.08-14.02-15.75-16.29-6.83-9.96-10.26-10.8-2.9-5.24-7.08-7.08-444.81-686.83-771.55-797.89-407.96-620.28-681.65-707.98-332.75-523.42-603.05-620.6-200.99-296.66-311.79-326.77-94.83-160.18-201.49-204.02-444.81-686.83-771.55-797.89下弦Abbccdde4.9411.9715.1415.123.808.7710.358.521.474.126.188.52242.18586.45741.86740.81223.52534.05663.36632.62179.77442.52571.94600.78111.42259.58311.05268.3749.63130.47182.43224.58242.18586.45741.86740.81斜腹杆aBBbbDDccFFddRRIRG-8.986.93-5.453.68-2.421.070.791.560.70-6.915.07-3.672.11-0.90-0.292.433.200.70-2.672.40-2.32.02-1.961.75-2.12-2.12-440.06339.58-267.24180.33-118.6452.4938.6876.4134.13-406.16306.07-238.0154.62-93.7130.2565.60103.3334.11-326.66256.41-206.98145.62-103.7857.07-1.0424.0722.73-202.47150.06-110.6966.22-27.80-1.6460.1981.6619.40-90.1975.79-67.0853.77-46.7836.65-34.63-31.033.28-440.06339.58-267.24180.33-118.6452.49,-1.6465.60,-34.63103.33,-31.0334.13竖杆AaCb、EcGdHRIe-0.50-1.00-1.50-1.00-0.50-1.00-1.49-1.00-24.50-48.92-73.47-48.99-24.50-48.80-73.46-48.99-16.31-32.56-48.91-32.61-13.95-27.86-41.81-27.89-2.34-4.64-7.02-4.67-24.50-48.92-73.47-48.995.杆件设计（1）上弦杆整个上弦采用等截面，按GH,HI 杆件的最大内力设计，即KN N 89.797-=上弦杆计算长度：在屋架平面内，为节间轴线长度，即在屋架平面外，本屋架为无檩体系，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oy l 为支撑点间的距离，即mm l oy 6000=根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦杆截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。

如下图所示。

腹杆最大内力KN N 06.440-=，由屋架节点板厚度参考可知：中间节点板与垫板厚度取10mm,支座节点板刚度取12mm 。

设70=λ，查Q235钢的稳定系数表，可得751.0=ϕ（由双角钢组成的T 形和十字形截面均属于b 类），则需要的截面积为236.4941215751.01089.797mm f N A =⨯⨯==ϕ需要回转半径：mm l i oxx 5.21701508===λ， mm l i oy y 7.85706000===λ根据需要A ，x i ，y i 查角钢规格表，选用101101802⨯⨯L ，肢背间距a=10mm ，则：25680mm A =，mm i x 3.31=，mm i y 3.86=mml l o ox 1508==按所选角钢进行验算：52.693.866000===yoy y i l λ<[λ]=150, 758.0=y ϕ（b 类） 双角钢T 型截面绕对称轴(y)轴应按扭曲计算长细比yz λ,6.331160056.056.0110.1110=⨯=<==b l t b y 则yz λ=y λ=69.52，754.0=ϕ，MPa MPa A N 3.1865680754.01089.7973=⨯⨯=ϕ＜MPa 215故所选截面满足要求。

填板每个节间放一块（满足1l 范围内不少于两块），尺寸取60mmx130mmx10mm 则 间距cm x i cm l d 2.12513.340404.7528.150==<==，取80cm 。

（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。

K N 86.741=Nmm l ox 3000= ，mm l oy 118502/23700==（因跨中有通长系杆），所需截面积为：235.34502151086.741mm f N A =⨯==选用101101802⨯⨯L ，因oy l ≥ox l ，故用不等肢角钢，短肢相并，如下图。

25680mm A =，mm i x 3.31=，mm i y 3.86=8.953.313000===x ox x i l λ＜350，31.1373.8611850===y oy y i l λ＜350 MPa MPa A N 21561.13056801086.7413<=⨯==σ故所选截面满足要求。

填板每个节间放一块，尺寸取60mm ×130mm ×10mm ，则 间距cm i cm l d 4.25013.380801502300=⨯=<==，取150cm 。

18.483.311508===x ox x i l λ（3）斜腹杆 ①端斜杆aB ：杆件轴力 KN N 06.440-= 计算长度 =ox l mm l oy 2448=因=ox l oy l ，故采用不等肢角钢，长肢相并，使≈x i y i 。