24m梯形钢屋架设计

高等教育自学考试

钢结构课程设计

号：130213100072

: 桀铭

1、设计资料

1）某厂房跨度为24m，总长90m，屋架间距6m，

2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30。

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）。

4）该车间所属地区为市

5）采用梯形钢屋架

考虑静载：①1.5m*6m预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m2）、②二毡三油加绿豆沙、③20mm厚水泥砂浆找平层（0.4KN/m）④支撑重量考虑活载：活载（雪荷载）积灰荷载

6）钢材选用Q345B级钢，焊条为E43型。

2、屋架形式和几何尺寸

屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。屋面坡度

i=（3040－1990）/10500=1/10；

屋架计算跨度L0＝24000－300＝23700mm；

端部高度取H=1990mm，中部高度取H=3190mm（约1/7。4）。屋架几何尺寸如图1所示：

拱50

图1：24米跨屋架几何尺寸

3、支撑布置

由于房屋长度有90米，故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。（如图2所示）

上弦平面支撑布置

屋架和下弦平面支撑布置

垂直支撑布置

4、屋架节点荷载

屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算：

计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况

1) 满载（全跨静荷载加全跨活荷载）

节点荷载

①由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γ

G＝1.2，屋面活荷载γQ1＝

1.4，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9，则节点荷载设计值为

F＝（1.2×2.584+1.4×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝45.7992kN

②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γ

G＝1.35，屋面活荷载γQ1＝1.4、ψ1＝0.7，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9，则节点荷载设计值为

F＝（1.35×2.584+1.4×0.7×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×60＝46.593 kN

2) 全跨静荷载和（左）半跨活荷

①由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γ

G＝1.2，屋面活荷载γQ1＝

1.4，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9

全垮节点永久荷载

F1=（1.2×2.584）×1.5×6＝27.9072kN

半垮节点可变荷载

F2＝（1.4×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝17.892kN

②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γ

G＝1.35，屋面活荷载γQ1＝1.4、ψ1＝0.7，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9

全垮节点永久荷载

F1=（1.35×2.55）×1.5×6＝31.347 kN

半垮节点可变荷载

F2＝（1.4×0.7×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝31.347kN

故应取P＝46.23kN

3) 全跨屋架和支撑自重、（左）半跨屋面板荷载、（左）半跨活荷载+集灰荷载

①由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γ

G＝1.2，屋面活荷载γQ1＝

1.4，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9

全跨屋架和支撑自重

F3=1.2×0.384×1.5×6＝4.4172Kn

半跨屋面板自重及半跨活荷载

F4＝（1.2×1.4+0.7×1.4）×1.5×6＝23.94kN

②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γ

G＝1.35，屋面活荷载γQ1

＝1.4、 ψ1＝0.7，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9 全跨屋架和支撑自重

F3＝1.35×0.384×1.5×6＝4.617kN 半跨屋面板自重及半跨活荷载

F4＝（1.35×1.4+1.4×0.7×0.7）×1.5×6＝23.184kN 5﹑屋架杆件力计算 见附表1 6﹑选择杆件截面

按腹杆最大力N ab =-413.28KN,查表7.6，选中间节点板厚度为8mm ，支座节点板厚度10mm 。

1）

上弦杆

整个上弦杆采用等截面，按最大力N FH =-711.01KN 计算 在屋架平面：为节间轴线长度，即 l ox =l 。=150.8cm, l oy =301.6cm

ϕ＝0.659 A req ＝N/ϕf ＝711010/(0.659×310×100)=34.803cm 2 假定λ＝70

i xreq =l ox /λ＝150.8/70＝2.54cm

i yreq ＝l oy /λ＝301.6/70＝5.08cm

由附表9选2

125×80×10，短肢相并，如下图所示，

A ＝2×19.71＝39.42 cm 2 、i x =2.26cm 、i y =6.04cm 截面验算：x λ＝l ox / i x ＝150.8/2.26=66.7<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y =301.6/6.04=49.9<［λ］＝150(满足)

双角钢T 形截面绕对称轴（y 轴）应按弯扭屈曲计算长细比yz λ b 1/t=12.5/1.0=12.5>0.56 l oy / b 1=0.56×301.6/12.5=13.51,则：

yz λ＝3.7 *b 1/t （1+ l 2

oy 2t /52.7 b 12）=3.7×14（1+301.62×0.82/52.7×12.54）

=54.1〈x λ

故由m ax λ＝x λ＝66.7查附表1.2得ϕ＝0.686

由N/ϕA=711.01×1000/(0.686×39.42×100)＝262.93N/ 2mm

故上弦杆采用2

125×80×10截面形式

2）

下弦杆

整个下弦杆采用等截面，按最大力N gi =706.82KN 计算

l ox ＝300cm l oy =2370/2=1185cm, A nreq =N/f=706.82×1000/(310×100)=22.80 cm 2

由附表9选2

125×80×7短肢相并

A ＝2×14.1＝28.2 cm 2，i x ＝2.3cm ，i y ＝5.97cm

n A /N ＝σ=706.82×103/(28.2×102)= 250.65N/ 2mm < f(满足) x λ＝l ox / i x ＝300/2.3=130.43<［λ］＝350(满足) y λ＝l oy / i y =1185/5.97=198.49<［λ］＝350(满足)

故下弦杆采用2

125×80×7短肢相并