梯形钢屋架课程设计例题21m
梯形钢屋架课程设计
一、设计资料
（1） 题号61，屋面坡度1：16，跨度21m ，长度96m ，，地点：上海，基本风
压：0.20kN/m 2,基本雪压：0.55 kN/m 2。该车间内设有两台200/50kN 中级工作制吊车，轨顶标高为8.5m 。
（2） 采用1.5m ×6m 预应力混凝土大型屋面板，80mm 厚泡沫混凝土保护层，
卷材屋面，屋面坡度i=1/16。屋面活荷载标准值0.7kPa ，血荷载标准值为
0.55 kN/m 2，积灰荷载标准值为0.6 kN/m 2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm ×400mm 。 （3） 混凝土采用C20，，钢筋采用Q235B 级，焊条采用E43型。 （4） 屋架计算跨度：l 0=21m-2×0.15m=20.7m
（5） 跨中及端部高度：采用无檩体系屋盖方案，缓坡梯形屋架，取屋架在21m
轴线处的端部高度m h 005.20='。屋架跨中起拱按500/0l 考虑，取60mm 。
二、结构形式与布置
屋架形式及几何尺寸如下图： 梯形钢屋架支撑布置如下图： 1、荷载计算
屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算时取较大值进行计算，故取屋面活荷载0.7 kN/m 2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2(0.120.011)/k g l kN m =+计算，跨度单位为米（m ）。荷载计算表如下：
荷载名称
标准值（kN/m 2）
设计值（kN/m 2） 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 0.4 0.4×1.35=0.54 找平层(厚20mm) 0.2×20=0.4 0.4×1.35=0.54 80厚泡沫混凝土保护层 0.08×6=0.48
0.48×1.35=0.648 屋架和支撑自重 0.12+0.011×030=0.45
0.45×1.35=0.608 管道荷载 0.1 0.1×1.35=0.135
永久荷载总和 3.23 4.361 屋面活荷载 0.7 0.7×1.4=0.98 积灰荷载 0.6 0.6×1.4=0.84
可变荷载总和 0.3
1.82
设计屋架时，应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
全跨节点永久荷载：
半跨节点可变荷载：
（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：
半跨接点屋面板自重及活荷载：
（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:
由数解法解得F=1时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).然后进行组合,如下表:
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③
F1×①
+F2×②
F1×①
＋F2×
③
F3×①
＋F4×
②
F3×①
＋F4×
③
上弦
AB 0 0 0 0 0 0 0 0 0 BC、CD
-11.
29
-8.4
6
-3.4
6
-628.05
141
-581.696
01
-499.79
601
-258.9
589
-142.4
089
-628.15
141 DE、EF
-18.
19
-13.
05
-6.2
8
-1011.8
915
-927.698
31
-816.80
571
-403.6
948
-245.8
861
-628.05
141 FG、GH
-21.
58
-14.
61
-8.5
2
-1200.4
738
-1086.30
522
-986.55
102
-458.6
017
-316.6
438
-1011.8
915 HI
-22.
43
-13.
98
-10.
33
-1247.7
585
-1109.34
747
-1049.5
605
-448.5
659
-363.4
844
-1200.4
738 IJ、JK
-22.
9
-14.
45
-10.
33
-1273.9
041
-1135.49
31
-1068.0
075
-462.0
925
-366.0
553
-1247.7
585
下弦ab 6.02 4.6 1.75
334.886
58
311.6269
8
264.943
98
140.15
54
73.721
9
334.886
58 bc
15.1
8
11.1
5
4.93
844.448
22
778.4368
2
676.553
22
342.94
11
197.95
29
844.448
22 cd
20.1
4
14.0
7
7.42
1120.36
806
1020.941
46
912.014
46
438.13
75
283.12
6
1120.36
806 de
22.1
5
14.4
5
9.42
1232.18
235
1106.056
35
1023.66
495
457.99
340.74
07
1232.18
235 ef 21.3
11.6
6
11.7
7
1184.89
77
1026.994
5
1028.79
63
388.30
56
390.86
97
1184.89
77
斜腹杆aB
-11.
32
-8.6
3
-3.2
8
-629.72
028
-585.658
08
-498.02
508
-263.0
857
-138.3
772
-629.72
028 Bb 9.05 6.64 2.95
503.442
45
463.9666
5
403.524
45
204.28
19
118.26
8
503.442
45 bD
-7.5
6
-5.2
3
-2.8
5
-420.55
524
-382.389
84
-343.40
544
-163.2
645
-107.7
867
-420.55
524
Dc 5.55 3.5 2.51 308.740
95
275.1619
5
258.945
75
111.94
35
88.866
6
308.740
95
cF -4.2
7
-2.2
7
-2.4
5
-237.53
583
-204.775
83
-207.72
423
-76.27
06
-80.46
64
-237.53
583
Fd 2.74 0.95 2.18 152.423
46
123.1032
6
143.250
66
37.132
3
65.803
6
152.423
46
dH -1.5
7
0.19
-2.1
4
-87.337
53
-58.5087
3
-96.674
13
-4.159
-58.47
13
-96.674
13
He 0.36 -1.2
3
1.94
20.0264
4
-6.01776
45.9068
4
-26.70
21
47.190
6
47.1906
-26.702
1
eg 1.56 3.44 -2.3 86.7812
4
117.5756
4
23.5544
4
88.719
6
-45.07
98
117.575
64
-45.079
8
gK 2.28 4.16 -2.3 126.834
12
157.6285
2
51.8137
2
109.44
12
-41.14
14
157.628
52
-41.141
4
gI 0.65 0.65 0 36.1588
5
36.15885
25.5118
5
18.707 3.5555
36.1588
5
Aa -0.5 -0.5 0 -27.814
5
-27.8145
-19.624
5
-14.39 -2.735
-27.814
5
竖杆Cb、Ec -1 -1 0 -55.629 -55.629 -39.249 -28.78 -5.47 -55.629 Gd -1 -1 0 -55.629 -55.629 -39.249 -28.78 -5.47 -55.629 Jg -1 -1 0 -55.629 -55.629 -39.249 -28.78 -5.47 -55.629
Ie -1.5 -1.5 0
-83.443
5
-83.4435
-58.873
5
-43.17 -8.205
-83.443
5
Kf 0.17 0.09 0.09 9.45693 8.14653 8.14653 3.0278 3.0278 9.45693
5、杆件设计
（1）上弦杆
整个上弦采用等截面，按IJ、JK杆件的最大设计内力设计，即
N= -1247.76kN
上弦杆计算长度：
屋架平面内：为节间轴线长度，即
屋架平面外：由于屋架为无檩体系，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
y
l
为支撑点间的距离，即
y
l
=3×1.508=4.524m
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，如图：
腹杆最大内力N= -629.72kN，查表得中间节点板厚度选用12mm，支座节点板厚