renchunmin一、设计计算资料1. 办公室平面尺寸为18m×66m ，柱距8m ，跨度为32m ，柱网采用封闭结合。

火灾危险性：戊类，火灾等级：二级，设计使用年限：50年。

2. 屋面采用长尺复合屋面板，板厚50mm ，檩距不大于1800mm 。

檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢C200×70×20×2.5，屋面坡度i =l /20～l /8。

3. 钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，柱顶标高9.800m ，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。

上柱截面为600mm×600mm ，所用混凝土强度等级为C30，轴心抗压强度设计值f c ＝14.3N /mm 2。

抗风柱的柱距为6m ，上端与屋架上弦用板铰连接。

4. 钢材用 Q235-B ，焊条用 E43系列型。

5. 屋架采用平坡梯形屋架，无天窗，外形尺寸如下图所示。

6. 该办公楼建于苏州大生公司所属区内。

7. 屋盖荷载标准值：(l) 屋面活荷载 0.50 kN /m 2 (2) 基本雪压 s 0 0.40 kN /m 2 (3) 基本风压 w 0 0.45 kN /m 2 (4) 复合屋面板自重 0.15 kN /m 2 (5) 檩条自重 查型钢表(6) 屋架及支撑自重 0.12+0. 01l kN /m 2 8. 运输单元最大尺寸长度为9m ，高度为0.55m 。

二、屋架几何尺寸的确定1.屋架杆件几何长度屋架的计算跨度mm L l 17700300180003000=-=-=，端部高度取mmH 15000=跨中高度为mm 1943H ,5.194220217700150020==⨯+=+=取mm L i H H 。

跨中起拱高度为60mm （L/500）。

梯形钢屋架形式和几何尺寸如图1所示。

120图1 梯形屋架形式和几何尺寸（虚线为起拱后轮廓）2.檩条、拉条、及撑杆：长尺复合屋面板可以不考虑搭接需要，檩条最大允许间距为1800mm 。

另外，屋架上弦节点处一般应设檩条。

所以，将檩条设置在各上弦结点上，檩距为1502mm ，檩条跨度在m 6~4时，至少在跨中布置一道拉条，跨度大于m 6时，宜布置两道。

此檩条跨度为9m ，可在3分点处分别布置一道拉条，布置如下图：三、屋盖支撑布置1、设置支撑的必要性及图示必要性：平面屋架在其本身平面内，由于弦杆与腹杆构成了三角形几何不变铰接体系而具有较大刚度，但在垂直于屋架平面内，不设支撑体系却不能保持其几何不变，当在屋架端部两屋架间未设置垂直支撑时，虽然有檩条和系杆的连系，屋架相互间仍是几何可变的，在侧向为作用下屋架会倾斜。

各支撑作用：1）横向支撑上弦平面横向支撑能保证上弦杆的侧向稳定性，当山墙柱的上端支撑于屋架上下弦某些节点上时，横向支撑可传递山墙上的纵向水平荷载。

2）纵向支撑与横向支撑一起形成水平刚性盘，增加房屋整体刚度，在车间设有吊车时，在吊车横向制动力作用下使框架起空间作用，可减轻受荷载较大的框架所受水平荷载和产生的水平变形，有托梁时，可保证托梁的侧向稳定。

3）垂直支撑保持屋架侧向的几何特性和稳定性，下弦无横向支撑时，作为下弦系杆的节点，传递山墙所受纵向风荷载等至屋架柱，保证吊装屋架时的稳定和安全。

12 12桁架上弦支撑布置图桁架下弦支撑布置图~~CC2LG5GG2CC4垂直支撑1-1~~CC1LG4GG1CC3垂直支撑2-2其中SC 为上弦支撑、XC 为下弦支撑、CC 为垂直支撑、GG 为刚性系杆、LG 为柔性系杆、GWJ 为屋架。

四、荷载计算1、永久荷载（水平投影面）压型钢板 150.02040115.0=⨯kN/㎡ 檩条（0.5kN/m ） 查表得到Z250×70×20×2.5的檩条每米长质量为8.380 kg /m058.010005.18.98380.8=⨯⨯ kN/㎡屋架及支撑自重 0.12+0.01L=0.42kN /㎡合计 0.628kN /㎡ 2、可变荷载（水平投影面）屋面荷载和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0.5 kN /㎡进行计算。

3、风荷载风压高度变化系数为1.025，屋面迎风面的体型系数为-0.6，背风面为-0.5，所以负风压标准值（垂直于屋面）为：迎风面：27675.045.0025.16.00.11-=⨯⨯⨯-=w kN /㎡ 背风面：230625..045.0025.15.00.12-=⨯⨯⨯-=wkN /㎡对轻型钢屋架，当风荷载较大时，风吸力可能大于屋面永久荷载，此时屋架弦杆和腹杆中的内力均可能变号，必须考虑风荷载组合。

但此处风荷载小于永久荷载，故不考虑风荷载的影响。

五、屋架杆件内力计算与组合由永久荷载控制的荷载组合值为：3378.150.04.17.0628.035.1=⨯⨯+⨯kN /㎡ 由可变荷载控制的荷载组合值为：4536.150.04.1628.02.1=⨯+⨯kN /㎡ 故可变荷载效应起控制作用。

每个节点的负载面积为5.135.19=⨯㎡①压型钢板 0.150×13.5=2.025kN ②檩条（0.5kN/m ） 0.058×13.5=0.783kN ③屋架及支撑自重 0.42×13.5=5.67kN ④活荷载取为 0.5×13.5=6.75kN1、荷载组合考虑以下三种荷载组合（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载 （2）全跨永久荷载+半跨可变荷载（3）全跨屋架、支撑及天窗架自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载 组合一:全跨永久荷载+全跨可变荷载：中间节点荷载： =1.2() 1.419.62P ⨯+++⨯=中①②③④kN端部节点荷载： P =9.812P=中端kN19.62内力组合119.6219.6219.6219.6219.6219.6219.6219.6219.62组合二:全跨永久荷载+半跨可变荷载：（假设半跨可变荷载在左边半跨）左中结点荷载=1.2() 1.419.62P ⨯+++⨯=左中①②③④kN左端结点荷载=9.812P P =左中左端kN 右中结点荷载=1.2()10.17P ⨯++=右中①②③kN 右端结点荷载= 5.092P P =右中右端kN 正中结点荷载19.6210.17=14.902P +=正中kN19.6210.17内力组合219.6219.6219.6219.6210.1710.1710.1710.17组合三:全跨屋架及支撑自重+半跨屋面结构材料+半跨施工荷载： （假设半跨屋面结构材料+半跨施工荷载在左半跨） 左中结点荷载=1.2() 1.419.62P ⨯+++⨯=左中①②③④kN 左端结点荷载=9.812P P =左中左端kN右中结点荷载=1.2 6.80P ⨯=右中③kN 右端结点荷载= 3.402P P =右中右端kN 正中结点荷载19.62 6.80=13.212P +=正中kN19.62内力组合36.8019.6219.6219.6219.62 6.80 6.80 6.80 6.802、由结构力学求解器求得各杆内力将上表中每根杆件的内力最大值选出，即得到最不利内力组合，如下图：A BC DEFGHIJ Ka bdfhjk0305.41509.65621.77661.58643.58-160.68-421.08-576.56-650.52-659.88-160.68-421.08-576.56-650.52-659.88-196.2-19.57-19.620239.89-214.95170.79-138.86103.86-75.1745.71-36.12(8.67)-31.38(25.54)54.28(-16.79)-19.62-19.62-19.62杆件最不利布置组合六．屋架节点板厚度，杆件截面选择和填板设置。

1.屋架节点板厚度确定一个桁架的所有节点板厚宜相等（支座节点板比其他节点板厚2mm ），根据受力最大杆件来确定，所有腹杆中， Ab 杆的内力最大，为181kN<239.89KN ＜300KN ，查表得：屋架中间节点板厚度取8mm,支座节点板厚度取10mm 。

2.杆件截面选择 ⑴上弦杆上弦杆IJ 和JK 所受轴力最大，为受压杆，内力设计值为659.88kN N =-。

规范规定弦杠在桁架平面内的计算长度均取ox l l = 故上弦杠150.2ox l cm =平面外侧向支承点的间距为节间长度的3倍，故0y 3450.6cm l l ==上弦截面选用两不等肢角钢短肢相并，设70λ=，0.751ϕ=， 2215mm N f =，有：150.22.1570oxx l i cm λ=== 450.6 6.4470oy y l i cm λ=== 322659.881040.870.75121510N A cm f ϕ⨯===⋅⨯⨯且节点板厚为8mm,试选截面21409010∠⨯⨯， 短肢相并其截面几何特性: 2.56x i cm = , 6.69y i cm = , 244.522A cm =， 截面验算：[]150.258.67=1502.56ox x x l i λλ===<,[]450.667.35=1506.69oy y y l i λλ===<对短肢相并不等边双角钢：114015.625b t ==< 10.560.56450614018.024oy l b =⨯=故可近似取67.35yz y λλ==取{}max ,67.35x yz yz λλλ==，查表得0.764ϕ=3222659.8810194.00215/0.76444.52210N N mm f N mm A σϕ⨯===<=⋅⨯⨯ 所选截面满足。

⑵下弦杆下弦杆hj 轴力最大，为受拉杆，内力设计值为661.58N kN = 下弦杆计算长度：300ox l cm = , y 1485o l cm =322661.581030.7721510N A cm f ⨯===⨯ 节点板厚度为8mm,试取截面2125808∠⨯⨯，短肢相并其截面几何特性: 2.28x i cm = , 6.00y i cm = , 231.978A cm = 截面验算：[]300131.58=3502.28ox x x l i λλ===<,[]1485247.5=3506.00ox x x l i λλ===<3222661.5810206.8921531.97810N N mm f N mm A σ⨯===<=⨯ 所选截面满足。

⑶受压腹杆腹杆中受压力最大者，即Cb 杆 内力设计值为214.95N kN =-由于为单系斜杆，故其计算长度：0.80.8222.3177.84ox l l cm ==⨯=222.3cm oy l l ==上弦截面选用两不等肢角钢长肢相并，设100λ=，0.555ϕ=， 2215mm N f =，有：177.841.78100oxx l i cm λ=== ， 222.3 2.22100oy y l i cm λ=== 322214.951018.010.55521510N A cm f ϕ⨯===⋅⨯⨯ 且节点板厚为8mm,试选截面275508∠⨯⨯， 长肢相并其截面几何特性: 2.35x i cm = , 2.19y i cm = , 218.934A cm =， 截面验算：[]177.8475.68=1502.35ox x x l i λλ===< []222.3101.51=1502.19oy y yl i λλ===< 对长肢相并不等边双角钢：2250 6.250.480.4822235021.34oy b t l ==≤=⨯=故取442yz y 22220y 1.09 1.09501=101.511=103.7022238b l t λλ⎛⎫⎛⎫⨯=+⨯+ ⎪ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭取{}z max ,103.70x y yz λλλ==，查表得0.542ϕ=3222214.9510209.462150.54218.93410N N mm f N mm A σϕ⨯===<=⋅⨯⨯ 所选截面满足。