18米跨度钢结构课程设计

1 设计资料

梯形屋架，建筑跨度为18m，端部高度为1.99m，跨中高度为2.89m，屋架坡度i=1/10,屋架间距为6m，屋架两端支撑在钢筋混凝土柱上，上柱截面400mm×400mm，混凝土采用

C。屋架上、下弦布置有水平支撑和竖向支撑（如

20

图1-1所示）。

屋面采用 1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，120mm厚珍珠岩（3

r ）的保温层，三毡四油铺绿豆沙防水层，20mm厚水泥砂浆找平kg

/

350m

层，屋面雪荷载为2

.0m

kN，钢材采用3号钢。

30

/

2 荷载计算

2.1 永久荷载

预应力钢筋混凝土大型屋面板： 2/68.14.12.1m kN =⨯ 三毡四油防水层及及找平层（20mm ）： 2/912.076.02.1m kN =⨯ 120mm 厚泡沫混凝土保温层： 2/504.042.02.1m kN =⨯ 屋架自重和支撑自重按经验公式（跨度l=18m ）

2/32181.12.11.12.1m kg l P w ≈⨯+=+= 2/384.032.02.1m kN =⨯

2.2 可变荷载

屋面雪荷载： 2/77.055.04.1m kN =⨯

2.3 荷载组合

永久荷载可变荷载为主要荷载组合，屋架上弦节点荷载为：

[]kN F 25.3865.177.0)384.0504.0912.068.1(=⨯⨯++++=

3 内力计算

桁架杆件的内力，在单位力作用下用图解法（图2-1）求得表3-1。 表3-1

4 截面选择

4.1 上弦杆截面选择

上弦杆采用相同截面，以最大轴力G-⑨杆来选择：kN N 266.348max -= 在屋架平面内的计算长度cm l ox 8.150=，屋架平面外的计算长度cm l oy 5.301=。 选用两个不等肢角钢6801002⨯⨯L ，长肢水平。

截面几何特性（长肢水平双角钢组成T 形截面，节点板根据腹杆最大内力选用板厚8mm ）：

2274.21cm A = cm i cm i y x 61.4,40.2==

1508.6240

.28

.150<===

x ox x i l λ 7922.0=x ϕ 1504.6561

.48

.150<==

=

y

oy y i l λ 778.0=y ϕ 截面验算：

22min /215/4.2104

.2127778.0348266

mm N f mm N A

N

=<=⨯=

ϕ

大型屋面板与上弦焊牢，起纵横向水平支撑作用，上弦杆其他节间的长细比和稳定验算均未超过上述值。

4.2 下弦杆截面选择

下弦杆也采用相同截面，以最大轴力⑧-O 杆来选择：kN N 578.354max += 在屋架平面内的计算长度：cm l ox 300=，屋架平面外的计算长度：cm l oy 300=。 所需截面面积为：24.1649215

354578

mm f N A n ==

选择两个不等肢角钢656902⨯⨯∠，长肢水平。 截面几何特点：22494.16114.17cm cm A >=

cm i x 58.1= cm i y 42.4=3509.18958.1300<==

x λ3509.6742

.4300

<==y λ 另两个节点的下弦杆内力较小，但cm l oy 600=，故须验算其屋架平面外的长细比：

3507.13542

.4600

<==

y λ 4.3 支座竖杆截面选择

杆轴力：kN N 125.19-=

计算长度：cm l l oy ox 199==，采用两个等肢角钢5632⨯∠，组成T 型截面 截面几何特性：2286.12cm A =cm i x 94.1=cm i y 89.2=

15010294.1199<==x λ，542.0=x ϕ1509.6889.2199<==y λ，758.0=y ϕ

截面验算：

22min /215/720.286

.1228542.019125

mm N f mm N A

N

=<=⨯=

ϕ

4.4 支座斜杆截面选择

杆轴力：kN N 702.248-= 计算长度：cm l l oy ox 253== 采用两个不等肢角钢7631002⨯⨯∠，长肢相拼。

截面几何特性：2222.22cm A =cm i x 20.3=cm i y 58.2=

1501.792.3253<==x λ693.0=x ϕ1501.9858.2253<==y λ567.0=y ϕ

截面验算：

2min /2154.1972

.2222567.0248702

mm N A

N

<=⨯=

ϕ

4.5 斜杆②③截面选择

杆轴力：kN N 415.175+= 计算长度：cm l l ox 2093.2618.08.0=⨯==

cm l oy 3.261= 所需截面:288.815215

175415cm f N A n ===

选用两个等肢角钢5502⨯∠，组成T 形截面

截面特性：221071.8606.9cm cm A n >=cm i x 53.1=cm i y 38.2=

3506.13653.1209<==x λ3508.10938

.23.261<==y λ