一、基本资料1.课程设计题目某车间梯形钢屋架结构设计2.设计资料1、车间柱网布置图（L×240m），柱距6m。

2、屋架支承于钢筋混凝土柱顶（砼等级为C20），采用梯形钢屋架。

3、屋面采用1.5×6m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）。

3.设计要求1)屋架自重＝（120+11L）N/m2；2)屋面基本荷载表：荷载类型序号荷载名称重量永久荷载1 预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝） 1.50kN/m22 防水层0.38 kN/m23 找平层20mm厚0.40 kN/m2 5 支撑重量0.80k N/m2可变荷载1 活载0.70kN/m22 积灰荷载0.80k N/m22. 依檐口高度：III：H=2.0m3. 屋架坡度i：1/114. 厂房跨度L=24m二、屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置本题为无檩屋盖方案，i=1/11，采用梯形屋架。

屋架计算跨度为L 0=L-300=23700mm，端部高度取H=2000mm，中部高度取H=3100mm,屋架杆件几何长度见附图1（跨中起拱按L/500考虑）。

根据计算温度和荷载性质，钢材选用Q235-B。

焊条采用E43型，手工焊。

根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下、弦横向水平支撑、垂直支撑和系杆。

屋架支撑布置如图：符号说明：SC ：上弦支撑； XC ：下弦支撑； CC ：垂直支撑GG ：刚性系杆； LG ：柔性系杆桁架及桁架上弦支撑布置桁架及桁架下弦支撑布置垂直支撑 1-1垂直支撑 2-2三、荷载和内力计算1、荷载计算：恒荷载预应力混凝土大型屋面板（含灌缝） 1.4KN/m 2 防水层 0.35 KN/m 2 找平层（20mm 厚） 0.4KN/m 2支撑重量 0.38 KN/m 2 管道自重 0.1KN/m 2 保温层（8cm 厚） 0.5KN/m 2恒载总和 3.13KN/m 2活荷载活荷载 0.5KN/m 2积灰荷载 0.6KN/m 2荷载总和 1.1KN/m 2 2、荷载组合：永久荷载荷载分项系数：G γ=1.2:；屋面荷载荷载分项系数1Q γ=1.4；组合系数：1ψ=0.7；积灰荷载分项系数：2Q γ=1.4，2ψ=0.9 1）节点荷载设计值d F =（3.13×1.2+1.4×0.5+1.4×0.9×0.6）×1.5×6=46.9KN2）考虑以下三种荷载组合（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载效应控制的组合） 全跨节点荷载设计值：F =（3.13×1.2+1.10×1.4）×1.5×6=47.66KN（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载1F =3.13×1.5×6×1.2=33.80KN半跨可变荷载：2F =1.10×1.5×6×1.4=13.86KN（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 全跨节点屋架自重设计值：3F =0.38×1.2×1.5×6==4.10KN半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：4F =（1.4×1.35+0.5×1.4）×1.5×6=23.31KN四、内力计算荷载组合（1）计算简图如图3.1，荷载组合（2）计算简图如图3.2，荷载组合（3）计算简图如图3.3.图 3.1 荷载组合（1）图 3.2 荷载组合（2）图 3.3 荷载组合4.3由结构力学求解器先解得F=1的屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、走半跨和右半跨）。

然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见附表1F =47.66F1=33.80 F2=13.86 F3=4.1 F4=23.31五、截面选择腹杆最大轴力为471.12KN ，查表7.4，选用中间节点板厚t =10mm ，支座节点板厚t =12mm 。

1.上弦整个上弦不改变截面，按最大内力计算。

N max =-847.35KN ，l ox =150.6cm ，l oy =300.0cm (l 1取两块屋面板宽度)。

选用2L140×10，A =54.7cm 2，x i =4.34cm ，y i =6.05cm[]λλ<===7.3434.46.150l 0xxx i []λλ<===6.4905.60.3000y y y i l 双角钢T 型截面绕对称轴（y ）轴应按弯扭屈曲计算长细比yz λ由于4.1258.014114=<==bl t b y 所以[]15066.59130014475.016.49475.012242204=<=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=λλλt l by y yz由yz λ查b 类截面的810.0=yz ϕf mm N A N <=⨯⨯⨯==22397.188107.54810.0107.3548ϕσ 填板每节间放一块（满足1l 范围内不少于两块）cm i l a 145.4531.440402.7526.150=⨯=<== 2.下弦整个下弦也不改变截面，按最大内力计算。

N max =831.05KN ，m 185c 127032l ,m c 300l y 0ox === ，连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm （de 节间），可不考虑螺栓孔的削弱。

选用2L180×110×10，因oxoy l l >>，故用不等肢角钢，短肢相并，A=56.8cm 2，x i =3.13cm ，y i =8.56cm[]2508.8513.33000=<===λλx x x i l []2504.13856.811850=<===λλy y y i l2223/2157.133108.561046.759mm KN f mm N A N =<=⨯⨯==σ 填板每节间放一块cm i l a 8.46418.580801502300=⨯=<== 3.腹杆① 杆件a-B ：N aB =-471.12KN ，l ox = l oy =2528mm ；N Bb =348.69KN ，l ox = l oy =2528mm 选2L140×90×10,（长支相接） A=44.6cm 2，x i =4.47cm ，y i =3.73m[]15046.7073.38.252i l yy 0y =<===λλ[]15055.5647.48.522i l y x 0x =<===λλ 由于29.1698.25258.0b l 58.0919t b y =⨯=<== 所以[]15065.9318.2529475.013.89t l b 475.0122422y 04y yz =<=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=λλλ 由yz λ查b 类截面的598.0yz =ϕ2223/21558.174106.44985.010471.13mm KN f mm N A N =<=⨯⨯⨯==ϕσ 填板放两块cm 4.1022.5640i 4027.8438.522l a =⨯=<==② 杆件B-b ：N =352.68KN ，l ox =0.8 l=0.8×2601=2081,l oy =2601mm 选用2L80⨯6 , A=18.8 cm 2，x i ＝3.84, y i ＝3.65。

[]150λ2.453.84208.1i l λx x x =<===[]150λ3.713.65260.1i l λyy y =<===2223/21595.185108.18102.6853mm KN f mm N A N =<=⨯⨯==σ ③ 杆件D-b ：N =298.59KN ，l ox =0.8 l=0.8×2601=2081,l oy =2601mm 选用2L80⨯6 , A=21.2 cm 2，x i ＝3.84, y i ＝3.65。

[]1509.9613.3663.609.116.8609.1122422042=<=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=λλλt l b y y yz[]150λ2.453.84208.1i l λx x x =<===[]150λ3.713.65260.1i l λyy y =<===2223/2150.8441102.211059.298mm KN f mm N A N =<=⨯⨯==σ④ 杆件F-d ：N =-574.56KN ，l ox =366.3cm ，l oy =366.3cm 。

选用2L180⨯110⨯10（长肢相并），A =56.8cm 2，x i =5.81cm ，y i =4.23cm[]150λ63.05.81366.3i l λx 0x x =<===[]150λ86.64.23366.3i l λy0y y =<===由于16.011366.30.48b l 0.4811111t b 20y 2=⨯=<== ， 故[]1509.9613.3663.609.116.8609.1122422042=<=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=λλλt l b y y yz由yz λ查表得576.0=yz ϕ，f mm N 175.61056.80.57610574.56A N σ223<=⨯⨯⨯==ϕ 填板放两块cm i l a 2.12513.340401.12233.366=⨯=<==。

⑤ 杆件B-G ：N =301.06KN ，l ox =302.4cm ，l oy =378cm 。

选用2L63⨯6，A =14.58cm 2，x i =1.93cm ，y i =2.91cm[]2507.15693.14.302i l x x 0x =<===λλ []2509.12991.23780=<===λλyy y i l f mm N A N <=⨯⨯==2235.2061058.141006.301σ 填板放两块cm i l a 2.15594.180801263378=⨯=<==。

⑥ 杆件d-G 、d-H ：N =-119.36KN ，l ox =333.6cm ，l oy =417.3cm 。

选用2L80⨯6，A =18.8cm 2，x i =2.47cm ，y i =3.58cm[]1501.13547.26.3330=<===λλx x x i l []1506.11658.30=<===λλyy y i l由于3.3083.41758.058.03.136.080=⨯=<==b l t b y ， 故 []1502.1206.03.4178475.016.116475.012242204=<=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=λλλt l b y y yz由yz λ查表得361.0=yz ϕ（b 类截面）f mm N 176108.18361.01036.119A N 223x <=⨯⨯⨯==ϕσ 填板四块cm i l a 8.9847.240404.835417=⨯=<==六、节点设计235.3152.89605.591.下弦节点“b ”有E43型焊条角焊缝的抗拉、抗压、和抗剪强度设计值2160N mm w f f =。