四、设计与计算
1、荷载计算与组合 （1）荷载标准值（屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算） �永久荷载 两毡三油防水卷材上铺小石子 20mm 厚水泥砂浆找平层 冷底子油、热沥青各一道 80mm 厚泡沫混凝土保温层 预应力混凝土大型屋面板和灌缝 屋架和支撑自重 吊顶 0.3kN/m2 0.4kN/m2 0.05kN/m2 0.48kN/m2 1.4kN/m2 0.12+0.01l=0.12+0.11×24=0.38kN/m2 + 0.4kN/m2 ______________ 3.41kN/m2 �可变荷载 屋面活荷载 0.50kN/m2
三、屋架尺寸与布置
屋面材料为大型屋面板， 故采用平坡梯形屋架。 屋架计算跨度 l0 = l - 300 = 23700mm 。 设端部高度 H0=2000mm ，中部高度 H=3200mm ，屋架高跨比 H/L0=3200/23700=1/7.4 。 屋架跨中起拱 50mm（L/500 ）屋架集合尺寸如图所示，屋架支撑布置如图所示。
2）Bc 杆 NBc=542.58kN ， l0 x = 0.8l = 0.8 × 281.2 = 224.96cห้องสมุดไป่ตู้ ， l0 y = l = 281.2cm
An =
N 542.58 ×103 = = 2569.7 mm 2 = 25.70cm 2 f 215
选用 2└ 75 × 10 ，A=28.25cm2， ix = 2.26cm ， i y = 3.54cm
12mm。 �上弦杆 整个上弦杆采用等截面，按最大压杆件 BC 、CD 设计内力设计，NBC=-555.95kN。 屋架平面内计算长度 l0x=1510mm，屋架平面外计算长度根据支撑布置和内力情况确定，取 两块屋面板宽度，l0y=3020mm。因为 l0y=2l0x，截面选取两不等肢角钢，短肢相并。 假设λ=60，查表得Ψ=0.807
269.5 = 77 < [λ ] = 150 3.50
满足
4）gH 杆 NgH=-385.15kN ， l0 x = 0.8l = 0.8 × 339.7 = 271.8cm ， l0 y = l = 339.7cm
N 385.15 ×103 An = = = 17.91cm 2 f 215
选用 2└ 70 × 7 ， A=18.85cm2， ix = 2.14cm ， i y = 3.28cm
An =
N 439.93 × 103 = = 20.46cm 2 f 215
选用 2└ 75 × 8 ，A=23.01cm2， ix = 2.28cm ， i y = 3.50cm
λx =
l0 x 215.6 = = 94.6 < [λ ] = 150 满足 ix 2.28
λy =
l0 y iy
=
λx =
l0 x 224.96 = = 99.5 < [ λ ] = 150 ix 2.26 l0 y iy
= 281.2 = 79.4 < [λ ] = 150 3.54
λy =
3）Fg 杆 NFg=439.93kN ， l0 x = 0.8l = 0.8 × 269.5 = 215.6cm ， l0 y = l = 269.5cm
λx =
l0 x 272.8 = = 89.4 < [λ ] = 150 满足 ix 3.05 l0 y iy
= 341 = 75.4 < [λ ] = 150 4.52
满足
λy =
N 403.27 × 103 = = 167.5 N / mm 2 < f = 215 N / mm 2 ϕA 0.625 × 3852
目录
一、 设计资料..............................................................................2 二、 主要参考文献...................................................................... 2 三、 屋架尺寸与布置.................................................................. 2 四、 设计与计算.......................................................................... 3 五、 附图................................................................................... 12
钢屋架计算
一、设计资料
车间平面尺寸 24m×78m，车间为单跨，跨度为 24m；轨顶标高为 24m，柱距 6m，二 台桥式吊车，Q=30 吨 /5 吨，中级工作制。屋架型材为 Q235，焊条为 E43 型；建设于太原。 屋盖为无檩方案，无天窗，采用 G410，1.5m×6m 预应力大型屋面板，柱为钢筋混凝土柱， 采用 C20 混凝土，上柱截面为 400mm×400mm，屋面防水为两毡三油防水层，防水层下做 20mm 厚水泥砂浆找平层，再下是 80mm 厚泡沫混凝土保温层，屋面坡度 i=1/12 。
N 555.95 ×103 A= = = 3204.2mm 2 = 32.04cm 2 ϕf 0.807 × 215 ix = l0 x 151 = = 2.52cm , λ 60 iy = l0 y λ
= 302 = 5.03cm 60
2
查型钢表，选 2∟160×100×10 短肢相拼，A=50.63cm ，ix=2.85cm，iy=7.70cm。 按所选角钢进行验算：
λx =
l0 x 271 = = 68.1 < [ λ ] = 150 ix 3.98 l0 y iy
= 271 = 81.9 < [ λ ] = 150 3.31
λy =
由于 λ y ≻ λ x ，只需求出 ϕ min = ϕ y ，查表得， ϕ y = 0.678
N 445.96 ×103 = = 166.9 N / mm 2 < f = 215N / mm 2 ϕA 0.678 × 3942
= 1185 = 252.7 < [λ ] = 350 4.69
满足
λy =
满足
�斜腹杆 1）aB 杆 NaB=-445.96kN ， l0 x = l0 y = l = 271cm 选用 2└ 125 × 80 × 10 ，长肢相拼，查型钢表， A=39.42cm2， i y = 3.31cm ， ix = 3.98cm 截面验算：
二、主要的参考文献
1、钢结构设计原理：北京：中国建筑工业出版社，2003 ；沈祖炎，陈扬骥，陈以一。 2、钢结构设计原理（第二版） ，北京：科学出版社， 2003 ；陈绍蕃。 3、中华人民共和国国家标准，建筑结构和规范（ GB50009--2001 ） ，北京：中国建筑 工业出版社，2001 。 4、中华人民共和国国家标准，钢结构设计规范（ GB50017--2002 ） ，北京：中国建筑 工业出版社，2002 。 5、中华人民共和国国家标准，房屋建筑制图统一标准（GB/T50001--2001 ） ，北京： 中国计划出版社，2001 。 6、中华人民共和国国家标准，建筑结构制图标准（ GB/T50105--2001 ） ，北京：中国 计划出版社，2001 。 7、钢结构课程设计，北京：机械工业出版社，2009 ；赵根田
所选截面合适。 �下弦杆 整个下弦杆采用等截面。按最大内力 Nce=297.17kN 计算。 l0 x = 300cm, l0 y = 1185cm ，因
l0 y >> l0 x ，选用不等边角钢，短肢相拼。
所需截面 An =
N 297.17 ×103 = = 1382.2 mm 2 = 13.82cm 2 f 215
λx =
l0 x 271.8 = = 127 < [λ ] = 150 ix 2.14 l0 y iy
= 339.7 = 100.5 < [λ ] = 150 3.38
满足
λy =
满足
5）Hk 杆 NHk=-403.27kN ， l0 x = 0.8l = 0.8 × 341 = 272.8cm ， l0 y = l = 341cm 选用 2└ 100 × 10 ， A=38.52cm2， ix = 3.05cm ， i y = 4.52cm
因由型钢表选 2└ 100 × 80 × 6 ，A=21.27cm2， i y = 4.69cm ， ix = 2.40cm
N 297.17 ×103 σ= = = 139.7 N / mm 2 < f = 215 N / mm 2 （满足） An 2127 λx = l0 x 300 = = 125 < [λ ] = 350 ix 2.4 l0 y iy
______________ 0.50kN/m2 （2）荷载组合 设计屋架时应考虑以下三种荷载组合： �全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦节点荷载（端点荷载取半） ：P= （3.41×1.2+0.5×1.4） ×1.5×6=43.13kN �全跨永久荷载+半跨可变荷载 有可变荷载作用屋架上弦节点处的荷载： P1=3.41×1.2×1.5×6=36.83kN 无可变荷载作用屋架上弦节点处的荷载： P2=0.5×1.2×1.5×6=5.4kN �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： P3=0.38×1.2×1.5×6=4.1kN 作用于半跨的屋面板及活荷载产生的节点荷载： P1=（ 1.4×1.2+0.5×1.4 ）×1.5×6=21.42kN 以上�，�为使用阶段荷载组合， �为施工阶段荷载组合。 2、内力计算 用图解法计算 P=1 时，各个节点荷载作用下的杆件所受的轴力。 各杆件内力如下： 上弦杆 AB：0×43.13=0kN BC、 CD：-12.89×43.13=-555.95kN DE、 EF：-2.27×43.13=-97.91kN FG、 GH： -11.10×43.13=-478.74kN HK： -2.98×43.13=-128.53kN 下弦杆 ac：5.10×43.13=219.96kN ce：6.89×43.13=297.17kN eg： 2.35×43.13=101.36kN gk：5.78×43.13=249.29kN 斜腹杆 aB：-10.34×43.13=-445.96kN Bc：12.58×43.13=542.58kN cD：-10×43.13=-431.3kN De：10.9×43.13=470.12kN eF：-8.95×43.13=-386.01kN Fg：10.20×43.13=439.93kN Hg：8.93×43.13=385.15kN Hk：9.35×43.13=403.27kN 竖杆 Aa ：-0.5×43.13=-21.57kN Cc：-43.13kN Ee ：-43.13kN Gg：-43.13kN Kk：0.97×43.13=-48.34kN （3）杆件截面选择 按腹杆最大内力 NBc=542.58kN ，查表选中间节点板厚度为 10mm ，支座节点板厚度 为