钢结构屋架设计

普通钢屋架设计

--------焊接梯形钢屋架设计

－、设计资料

1、某一单层单跨工业厂房，总长度为102m，跨度为24m。

2、厂房柱距6m，钢筋混凝土柱，混凝土的强度等级C20，柱头截面为400mm×400mm，

屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。

3、车间设有两台中级工作制桥式吊车，一台150T，一台30T，吊车平台标高+12.000m。

4、荷载标准值（按水平投影面计）：

（1）永久荷载：二毡三油（上铺绿豆砂）防水层0.4 KN/ m

水泥砂浆找平层0.4 KN/ m2

保温层0.5 KN/ m2

一毡二油隔气层0.05 KN/ m2

预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/ m2

屋架及支撑自重0.384KN/m2

（2）可变荷载：屋面活荷载标准值0.7KN/ m2

荷载标准值 0.35 K N/ m2

积灰荷载标准值 1.3KN/ m2

5．屋架计算跨度，几何尺寸及屋面坡度如图所示

由上图可知：屋架的计算跨度：Lo=24000－2×150=23700mm，端部高度：h=1990mm（轴线处）。

6、钢材Q235钢、角钢、钢板各种规格齐全；有各种类型的焊条和C级螺栓可供用。

7、钢屋架的制造、运输和安装条件：在金属结构厂制造，运往工地安装，最大的运输长度16m，

运输高度3.85m，工地有足够的起重安装条件。

二、设计内容

一）、屋盖的支撑系统布置

（1）屋架上弦支撑系统的具体布置

对上弦平面，横向支撑应设置在房屋两端的第一个柱间内，为了增加屋盖的刚性，两道横向支撑的间距不宜超过60m。所以在屋盖中间应设置一道横向支撑，由于屋架跨度L≤30m应在屋架中坚和两端设置垂直支撑，无垂直支撑的其他柱间的屋架点间应设纵向系杆与之相连。上弦支撑具体布置图如下

（2）下弦平面支撑系统布置

同上弦平面支撑一样，设置相应的横向支撑、垂直支撑和系杆，加之纵向支撑一般设在屋架两端的节点间处，仅当房屋的跨度和高度较大、或房屋为厂房并设有壁行吊车或有较大震动设备，因而对房屋的整体刚度要求较高时设置之，对梯形屋架一般设置在下弦平面。其具体支撑布置如下：

1——1剖面图如下：

注：sc —屋架上弦横向水平支撑 xc —屋架下弦横向水平支撑 LG —系杆 zc —屋架上弦纵向水平支撑 cc —垂直支撑 GWJ —钢屋架 二） 荷载计算

三）荷载组合

组合一：全跨的永久荷载+全跨可变荷载（如图a）

P=（3.7608+2.8）×1.6×5=52.4864 K N/ m2 组合二：全跨的永久荷载+半跨可变荷载（如图b）

P1=(3.7608+2.8) ×1.6×5=52.4864 K N/ m2

P2=3.7608×1.6×5=30.0864 K N/ m2

P2=0.4608×1.5×6=4.1472 K N/ m2

四) 内力计算表

内力图如下（杆件轴线长度mm）：

五）杆件截面选择和检算

1、节点板厚

最大腹板内力N=－466.60KN,查表9—1并考虑构造要求，选用节点板厚t=12mm,支座节点板厚t=14mm。

2、上弦杆

整个屋架上弦采用一种杆件截面，按上弦FG、GH的最大内力设计。

计算内力：N=-800.94KN

计算长度：

屋架平面内取节点中心间轴线长度

l ox =1508mm

屋架平面外根据屋盖支撑布置和上弦杆内力变化，取

l oy =3 l ox =1508×3=4524mm

截面选择：

由于l oy =3 l ox ，选用不等边角钢，短边相接。

设,70=λ查表得751.0=ϕ，需要的界面尺寸A=N/f ϕ=800940／(0.751×215)=49.60cm 2。

46

.670/4524/15.270/1508/======λλoy y ox x l i l i

根据需要的A ，y x i i ,,由型钢表，选用2L180×110×10 ,其截面特性：A=56.8cm 2,70.8,13.3==y x i i 截面验算：

52

70.8/4524/2.4813.3/1508/======y oy y x ox x i l i l λλ

由y λ=52，查表得847.0=y ϕ，所以

2

/21548.166)0.5680*847.0/(800940/mm N f A N Y =<===ϕσ

3、下弦杆

整个屋架下弦杆采用同一截面，按下弦杆gi 得最大计算内力设计。 计算内力：

N=796.22KN=895750N 计算长度：

cm L l cm l oy ox 11852/,300=== 截面选择：

A=N/f=796220/215=3703=37.03cm 2,选用2L140×90×10不等边角钢，短边相连，截面特性：

A=44.6cm 2,84.6,56.2==y x i i

截面验算：

350

][17384.6/1185/117

56.2/300/=<======λλλy oy y x ox x i l i l

2

/2151794460/796220/mm N f A N =<===σ

4、端斜杆aB

计算内力： N =－466.60KN=－466600N 计算长度： cm mm l l oy ox 5.2532535===

选用长度2L140×90×10 ,长边相连，A=44.522cm 2,81.3,47.4==y x i i 截面验算：

67

81.3/5.253/5747.4/5.253/======y oy y x ox x i l i l λλ

查表得 ,769.0=y ϕ

2

/215136)4460*769.0/(466600/mm N f A N y =<===ϕσ

5、腹杆Bc

计算内力： N=360.58KN=360580N 计算长度： cm

l l cm l l oy ox 8.26064.20826088.08.0===⨯==

截面选择：

A=N/f=360580/215=16.77cm 2 选用2L100×10,，截面特性为：

A=19.261cm 2,06.4,05.3==y x i i

截面验算：

57

5/9.285/6805.3/64.208/======x oy y x ox x i l i l λλ

所以2/2151871926/360580/mm N f A N =<===σ 6、腹杆cD

计算内力： N=-268.05KN=-268050N