21米三角形钢屋架设计
钢屋架课程设计计算说明书
屋架杆件几何尺寸的计算
根据所用屋面材料的排水要求及跨度参数，采用芬克式三角形屋架。屋面坡
度为 i 1:2.5，屋面倾角为
arctg 1 /2.5
21.801 ，sin 0.3714，
cos 0.9285。
屋架计算跨度：
1。
l 300 21000 300
20700 mm 屋架跨中高度： h 1。i/2 20700 / 2
2.5
4140 mm
上弦长度： L l 0 / 2cos
11147 mm
节间长度：
a L/6
1858mm
节间水平段投影尺寸长度： 1
a
a cos 1725mm 根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如下图所示 1.屋架支撑
（1）在房屋两端第一个之间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支 撑。 （2）因为屋架是有檩屋架，为了与其他支撑相协调，在屋架的下弦节点设计 三道柔性水平系杆，上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的檩条代替。
屋架支撑布置 图1屋架形式及几何尺寸
（3）根据厂房长度为120m,跨度为21m，有中级工作制软钩桥式吊车等因
素，在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑，下弦横向水平支撑及垂直支撑，如下图所示
8000 8M0 MM 5XB0D0 6300 &000
勺噩| | | | | | 500
图2屋盖支撑布置
2.檩条设计
根据屋面材料的最大容许檩距，可将檩条布置育上弦节点上，檩条间距为节间长度。在檩条的跨中设置一道拉条。见图1。
选用［20a槽钢截面，由型钢表可查得，自重22.63kg /m 0.23kN/m，
3 3 4
W X 178cm ,W y 24.2cm , I x 1780cm 。
（1）荷载计算（对轻屋面，可只考虑可变荷载效应控制的组合）
永久荷载：（坡面）
板荷载:
0.25kN/m 2 1.858m
0.465kN/m
M x 」q x l 2 1 0.793 42 1.586kN m （在跨中设置了一道拉条）
8 8
15.858 106 1.586 106 1.05 178 103 1.2 24.2 103 139MPa
215MPa
满足要求
i/2
■ 1 .
檩条的最大拉力（拉应力）位于槽钢下翼缘的 肢尖处:
3
檩条和拉条:
0.23kN/m
g k 0.465kN / m 0.23kN / m 0.695kN / m
可变荷载：（檩条受荷水平投影面积为1.858m 8 14.86m 2，未超过60m 2 , 故屋面均布活荷载取0.5kN /m 2，大于雪荷载，故不考虑雪荷载。）
q k 0.5 1.858 0.929kN/m
檩条均布荷载设计值:
G g K
Q q K 1.2 0.695 1.4 0.929 2.135kN /m
q x qsin 2.135 0.3714 0.793kN/m
q y qcos 2.135 0.9285 1.982kN / m
（2）强度验算
弯矩设计值（见图3）：
X 方向：M x 】q y l 2
8
1
1.982 82 15.858kN m
8
丫方向:
M x
xW
<
图3弯矩计算图（2）刚度验算
只需验算垂直于屋面方向的挠度即可。
荷载标准值：
g K q K0.695 0.929 1.624kN/m
g K q K y 0.695 0.929 cos 1.624 0.9285 1.508kN/m
v 5g K q K l3 y 1
l 384El
x
5 1.5088000311
384 2.06 1051780 10436515
因有拉条，不必验算整体稳定性。故选用［20a能满足要求
三、屋架力计算
1.屋架节点荷载计算
永久荷载（水平投影面）：
屋面板: 2
0.25/cos 0.25/0.9285 0.27kN/m
檩条和拉条: 0.23/a' 0.23/1.725 0.13kN /m2
屋架和支撑自重: 0.12 0.011L 0.12 0.011 21 0.35kN/m2
g K 0.27 0.13 0.35 0.75kN/m2
屋面活荷载（因活荷载大于雪荷载，故不考虑雪荷载）
0.5kN/m2
屋架上弦在檩条处的集中荷载：
屋架上弦在檩条处的集中荷载设计值由可变荷载效应控制的组合为
F 1.2 0.75 1.4 0.5 8 1.725 22.08kN
2.屋架杆件力计算
芬克式三角形桁架在半跨活荷载作用下，腹杆力不变号，故只按全跨活荷载和全跨永久荷载组合计算桁架杆件力。
这里采用清华大学研发的结构力学求解器进行求解计算。计算结果如下图
73.58 18.26 -61.C3
图4杆件力图（单位：kN）
四、屋架杆件设计
在设计屋架杆件截面前，首先要确定所选节点板的厚度。在三角形屋架中，节点板厚度与弦杆的最大力有关。根据弦杆最大力N max 326.56kN ,查《钢结构
设计及实用计算》P83页表5-1单壁式桁架节点板厚度选用表可选择支座节点板厚为12mm,其它节点板厚为10mm
1.上弦杆
整个上弦杆采用等截面通长杆，由两个角钢组成T形截面压弯构件，以避免采用不同截面时的杆件拼接。
弯矩作用平面的计算长度: l°x 1858mm
首先试选上弦截面为2L 100X 10节点板厚 数：A
3
326.56 10
2
2
126N /mm
A 0.675 35.82 10
选择截面合适。
2.下弦杆
下弦杆也不改变截面，按最大力计算。 N max 73.58kN ，屋架平面的计算长
度取最大节间IJ 长度，即：
l °x 434.6cm 。
l oy 2 l ox 2 434.6 869.2cm 。
10mm 查《钢结构》得其主要参
4.52cm 。如下所示。
2
2 19.26
38.52cm 2, i x 3.05cm , i y
I ox 185.
8 3.05
1 oy
■
371.6
4.52
根据max
61 82
150
150
82，查表可得
0.675 ,故
2
215N /mm
图5上弦截面
选用2L56X4的角钢，其截面相关参数为A 2 4.39 8.78cm2 , i x 1.73cm，