梯形钢屋架课程设计计算书1．设计资料：1、车间柱网布置：长度90m ；柱距6m ；跨度18m2、屋面坡度：1：103、屋面材料：预应力大型屋面板4、荷载1）静载：屋架及支撑自重0.45KN/m²;屋面防水层0.4KN/m²；找平层0.4KN/m²;大型屋面板自重（包括灌缝）1.4KN/m²。

2）活载：屋面雪荷载0.3KN/m²；屋面检修荷载0.5KN/m²5、材质Q235B钢，焊条E43XX系列，手工焊。

2 . 结构形式与选型屋架形式及几何尺寸如图所示上弦横向水平支撑一般设置在房屋两端且间距不宜大于60m，根据厂房长度(90m>60m)、跨度及荷载情况，设置上弦横向水平支撑3道。

下弦横向水平支撑与上弦横向水平支撑对应的布置在同一柱间距内，以形成稳定空间体系。

下弦纵向水平支撑不进行布置。

垂直支撑设置在上、下弦横向支撑的柱间内，在屋架两端及跨中的竖直面内。

系杆沿房屋纵向通长设置，以保证屋架的侧向稳定。

支撑布置如图所示：梯形钢屋架支撑布置如图所示：3 . 荷载计算屋面雪荷载与检修荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。

故取屋面活荷载0.5KN/m²进行计算。

屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式2g (0.120.011)/k l kN m =+计算，跨度单位为米（m ）荷载计算表设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合： 1、 全跨永久荷载1F ＋全跨可变荷载2F全跨节点永久荷载及可变荷载：F (3.578+0.7) 1.5638.502kN =⨯⨯=2、 全跨永久荷载1F ＋半跨可变荷载2F全跨节点永久荷载：1F 3.578 1.5632.202kN =⨯⨯=半跨节点可变荷载：2F 0.7 1.56 6.3kN =⨯⨯=3、 全跨屋架（包括支撑）自重3F ＋半跨屋面板自重4F ＋半跨屋面活荷载2F全跨节点屋架自重：3F 0.608 1.56 5.47kN =⨯⨯=半跨节点屋面板自重及活荷载：4F (1.890.5) 1.5621.51kN =+⨯⨯=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下：(c)(b)(a)2F /223//3F 22/F 42F /F 1/2/221//22/4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，计算结果如下表：屋架构件内力组合表5. 杆件设计（1）上弦杆整个上弦采用等截面，按FG 杆件的最大设计内力设计，即N=－350.37KN 上弦杆计算长度：在屋架平面内：为节点轴线长度：0x 0l l 1.508m ==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，根据支撑布置和内力变化情况，取0y l 为支撑点间的距离，即：0y l 2 1.508 3.016m ==×根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。

如右图：腹杆最大内力N=－252.57KN ，中间节点板厚度选用8mm ，支座节点板厚度选用10mm设λ＝60，查Q235钢的稳定系数表，可得φ＝0.807（由双角钢组成的T 形和十字形截面均属于b 类），则需要截面积为32N 350.3710A 2019.365mm f 0.807215=××＝＝φ需要回转半径：上弦截面125×80×7xxy0x x 0y y l 1.508i m 25.1mm 60l 3.016i m 50.3mm60==＝＝λ＝＝λ查表选用2└125×80×7 a=8mm 验算0x x x 0yyy l 1508m 65.6mm i 23.0l 3016m 50.5mm i 59.7==λ＝＝λ＝＝满足长细比[]150≤λ=的要求，查表x0.776φ＝，则 3y N 350.3710160.1MPa<215MPa φA 0.7762820⨯⨯＝＝ 故所选截面合适。

（2）下弦杆整个下弦采用等截面，按cd 杆件的最大设计内力设计，即N=－357.3KN下弦杆计算长度：ox oy l =3000mm, l =17700/2=8850mm 下弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。

所需截面面积：2N 357300A===1662mm f 215查表选用2└ 80×50×7，a=8mm即22x y A=17.45cm 16.62cm ,i 1.39cm,i 4.00cm >==，且ox x x l 300===215.83<[]=350i 1.39λλ oy y yl 885===221.25<[]=350i 4.00λλ 满足要求。

（3）腹杆① aB 杆:计算长度：ox oy l =l =2534mm 杆件轴力：N=-252.57KN 因为ox oy l =l ，故选用等肢角钢设λ=100，Ф=0.555所需面积：2N 252570A===2117mm f 0.555215ϕ⨯ 所需回转半径：x y i = i =2.53 选2└90×7 a=8则2x y A=24.6cm , i =2.78 ,i =4.00 x y x =91.00 ,=63.3 ,=0.614λλϕx N 252570==167.2Mpa<215Mpa A 0.6142460ϕ⨯ ② Bb 杆:计算长度：ox oy l =0.8l=0.82613=2090mm ,l =2613mm ⨯⨯ 杆件轴力：N=174.03KN 选用等肢钢 所需截面面积：2N 174030A===809.4mm f 215查表选用2 └ 45×5 a=8mm即 2x y A=8.58cm ,i =1.37cm ,i =2.18cm,且y oy y =l /i =261.3/2.11=123.8<[]=350λλ ③bD 杆：计算长度：ox oy l =0.8l=0.82864=2291.2mm, l =2864mm ⨯⨯ 杆件轴力： N=131.29KN 选用等肢钢 设=100,=0.555 λϕ所需面积：2A=N/f=131290/(0.555215)=1100.27mm ϕ⨯ 所需回转半径：x ox i =l /=2291/100=22.91λy oy i =l /=2864/100=28.64λ选用2└70×5 ，a=8，即x y A=13.74cm , i =2.16cm , i =3.17cm 则x y x =106.1 ,=90.3 ,=0.5164λλϕx N 131290==185.04Mpa<215Mpa A 0.51641374ϕ⨯ ④cD 杆：计算长度：ox oy l =0.82864=2291mm l =2864mm ⨯，杆件轴力： N=70.84KN ，选用等肢钢所需截面面积：2A=N/f=70840/215=329.5mm查表选用2 └ 45×4 a=8mm即2x y A=6.98cm i =1.38cm i =2.16cm ，， 且x ox x =l /i =2291.2/13.8=166.0<[]=350λλy oy y =l /i =2864/21.6=132.6<[]=350λλ⑤cF 、Fd 杆：当杆件受压时取cF N =-36.22KN ，Fd N =-39.98KN计算长度ox oy l =0.83124=2499.2mm l =3124mm ⨯ 选用等肢角钢 设=150=0.308λϕ，，所需面积：()2cF cF A =N /f=36220/0.308215=546.96mm ϕ⨯()2Fd cF A =N /f=39980/0.308215=603.75mm ϕ⨯需要回转半径：x ox i =l /=2499.2/150=16.66λ y oy i =l /=3124/150=20.83λ 查表选用2 └ 45×4 a=8mm即2x y A=6.98cm i =1.38cm i =2.16cm ，， 且x ox x =l /i =2499.2/13.8=181.10<[]=350λλy oy y =l /i =3124/21.6=144.6<[]=350λλ当杆件受拉时取cF N =10.87KN ，Fd N =23.19KN计算长度：ox oy l =0.83124=2499.2mm l =3124mm ⨯ 选用等肢角钢N/A=23190/698=33.22Mpa<215Mpa 满足要求（4）竖杆①竖杆Aa :杆件轴力：N=19.25KN计算长度：ox oy l =1990mm l =1990mm内力较小 按[λ]=150选择 需回转半径：[]ox x y l 1990i i 13.27150====λ 2A=19250/(0.308215)=290.7mm ⨯查表选用2 └ 45×4 a=8mm即2x y A=6.98cm i =1.38cm i =2.16cm ，， 且x ox x =l /i =1990/13.8=144.2<[]=150λλy oy y =l /i =3124/21.6=144.6<[]=150λλ，查表得x 0.3284ϕ= 22x N/A=19250/(0.3284698)=83.98N/ mm <215 N/ mm ϕ⨯②竖杆Cb ：杆件轴力：N=-38.5KN计算长度：ox oy l =0.82990=1832mm , l =2290mm ⨯ 内力较小 按[λ]=150选择 需回转半径x y i =12.21mm , i =15.3mm2A=38500/(0.308215)=518.4mm ⨯查表选用2 └ 45×4 a=8mm即2x y A=6.98cm i =1.38cm i =2.16cm ，， 且x ox x =l /i =1832/13.8=132.8<[]=150λλy oy y =l /i =2290/21.6=106.0<[]=150λλ，查表得x 0.3748ϕ= 22x N/A=38500/(0.3748698)=147.2N/ mm <215 N/ mm ϕ⨯③竖杆Ec ：杆件轴力：N=38.5KN计算长度： ox oy l =0.82590=2072mm , l =2590mm ⨯内力较小 按[λ]=150选择 需回转半径x y i =13.8mm , i =17.3mm2A=38500/(0.308215)=518.4mm ⨯选用2└50×5 a=8mm ，即 2x y A=9.6cm , i =1.53cm , i =2.38cm 则x y x =135.42, =108.8, =0.363λλϕ22x N/A=38.51000/(0.363960)=110.5N/ mm <215 N/ mm ϕ⨯⨯④竖杆Gd ：杆件轴力：N=31.57KN计算长度：ox oy l =0.82890=2312mm , l =2890mm ⨯ 按[λ]=350选择所需截面面积：2A=N/f=31570/215=146.8mm查表选用2 └ 45×4 a=8mm即2x y A=6.98cm i =1.38cm i =2.16cm ，， 且x ox x =l /i =2312/13.8=167.5<[]=350λλy oy y =l /i =2890/21.6=133.8<[]=350λλ，查表得x 0.255ϕ= 22x N/A=31570/(0.255698)=177.4N/ mm <215 N/ mm ϕ⨯其结果见下表屋架杆件截面选择表考虑施工和实际条件，可将Dc 、Cf 、Fd 、Aa 、Cb 、Gd 杆件统一采用截面规格为2└45×5的角钢。