钢结构设计梯形屋架结构设计

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1、钢结构设计梯形屋架结构设计一．设计资料梯形屋架跨度30m，屋架间距6m，铰支于钢筋混凝土柱上，混凝土等级为C30。厂房长度84m。屋面材料为长尺压型钢板，玻璃纤维保温层，屋面坡度i=1/8，轧制H型钢檩条，基本风压为0.5KN/m2，基本雪压0.55KN/m2，屋面均布活荷载为0.3KN/m2（计算负荷面积不超过60m2时，取0.5KN/m2），钢材采用Q235-B，焊条为E43型。二．屋架几何尺寸的确定屋架跨度l＝30m，每端支座缩进0.15m，计算跨度l0＝l－2×0.15m＝29.7m；端部高

2、度取H0＝2m，根据所给坡度，中间高度为H＝3.856m；起拱按f＝l0/500。屋架的轴线尺寸如图所示。图2.1屋架的杆件尺寸三．屋盖支撑布置-25-根据厂房长度及设备条件，在端部及第7,8榀之间设置上弦横向水平支撑，在相应位置设置下弦横向支撑；在与上下弦水平支撑同一柱间设置纵向垂直支撑，在屋架端部及跨中设置横向支撑；并在垂直支撑及横向支撑设置柔性系杆，在支座节点刚性系杆，由于上弦有檩条，可替代系杆。具体见图。图3.1屋架支撑布置-25-四．荷载计算1.永久荷载（水平投影面）压型钢板KN/㎡檩条（

3、约为0.5KN/m）0.5/3=0.167KN/㎡屋架，支撑，保温层等重0.3KN/㎡合计0.618KN/㎡2.因为屋架受荷水平投影面超过60㎡，故屋面均布活荷载取为（水平投影面）0.3KN/㎡，小于雪载，故只考虑雪荷载，为0.55KN/㎡。3.风荷载：风荷载高度变化系数为1.07（按B类粗糙地面），屋面迎风体形系数-0.6，背风面体形系数-0.5，所以负风压设计值（垂直于屋面）为：迎风面：ω1=-1.4*0.6*1.07*0.5=-0.45KN/㎡背风面：ω2=-1.4*0.6*1.07*0.5=

4、-0.45KN/㎡ω1和ω2垂直于水平面的分力已经小于荷载分项系数取1.0时的永久荷载，故受拉杆件在永久荷载与风荷载联合作用下拉力杆件仍然受拉，只不过拉力值变小，所以可以不计算风荷载产生的内力。4.上弦节点集中荷载设计值永久荷载：1.2×0.618×3×6=13.35KN可变荷载：1.4×0.55×3×6=13.86KN五．屋架杆件内力计算与组合1.屋架杆件内力系数-25-计算简图如图5.1所示，可求出各杆在图示荷载作用下的内力，设为状态Ⅰ；由对称性，当同样的荷载作用在右半跨时，各杆内力与状态Ⅰ对称

5、（即状态Ⅱ下屋架左侧各杆内力与状态Ⅰ下屋架右侧各对应杆内力相同），设为状态Ⅱ；设状态Ⅰ+状态Ⅱ=状态Ⅲ，由叠加原理可知状态Ⅲ即为满布荷载下各杆内力。与表5.1对应，表中“左半跨①”为状态Ⅰ下屋架左侧各杆的内力，表中“右半跨②”为状态Ⅱ下屋架左侧各杆内力，表中“全跨③”为状态Ⅲ下屋架左侧各杆内力。下算状态Ⅰ下各杆内力。⑴．支座反力：图5.1计算简图⑵．先求屋架左侧各杆内力易求得N1=-0.5（压），N3=0。由节点a平衡，，。由节点B平衡，，求得N5=-2.47（拉），N6=-5.94（压）。-25-

6、图5.2a，B节点受力示意图由节点C平衡，N7=1（压），N8=N6=-5.94（压）。由节点c平衡，，求得N9=-0.72（压），N10=6.4（拉）。由节点D平衡，，求得N11=-0.67（压），N6=-5.95（压）。图5.3c，D节点受力示意图由节点E平衡，N13=1（压），N14=N12=-5.95（压）。由节点e平衡，，求得N15=1.90（拉），N16=4.77（拉）。由节点f平衡，N17=0，N18=N16=4.77（拉）。由节点F平衡，，求得N19-25-=-0.9（压），N20=

7、-4.25（压）。图5.4e，F节点受力示意图⑶．再求屋架右侧各杆内力由节点E平衡，N21=0，N23=N20=-4.25（压）。由节点e平衡，，求得N22=1.02（拉），N24=3.55（拉）。由节点D平衡，，求得N25=-1.26（压），N26=-2.68（压）。图5.5e，D节点受力示意图由节点C平衡，N17=0，N28=N26=-2.68（压）。由节点c平衡，，求得N29=1.45（拉），N30=1.5（拉）。由节点A平衡，N32=N33=0。-25-由节点B平衡，，求得N31=-1.95

8、（压）。图5.6c，B节点受力示意图----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------表5.1机算结果内力计算杆端内力值(乘子=1)-----