钢结构梯形屋架课程设计例子

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1、一、设计资料：1.结构形式:某厂房总长度90m，跨度为18m.，纵向柱距6m，采用梯形钢屋架，无檩屋盖体系，采用1.5×6.0m预应力混凝土屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400x400，柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=1/10。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为8度，屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台150/30t（中级工作制），锻锤为2台5t。2.屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材为：Q235钢；焊条为：E43型。3.荷载标准值（水平投影面计）荷载：①屋架及支撑

2、自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，以KN/m2为单位；②可变荷载：活荷载标准值为0.7KN/m2，雪荷载的基本雪压标准　值为S0=0.35KN/m2，活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值。积灰荷载标准值：0.7KN/m2③屋面各构造层的荷载标准值：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.4KN/m2水泥砂浆找平层0.4KN/m2保温层：0.4KN/m2一毡二油隔气层0.05KN/m2水泥砂浆找平层0.3KN/m2预应力混凝土屋面板1.45KN/m2二、结构形式与布置图：屋架支撑布置图如下图所示。181818符号说明：WGJ-钢屋架

3、；SC-上弦支撑；XC-下弦支撑；CC-垂直支撑；GG-刚性系杆；LG-柔性系杆a.18米跨屋架(几何尺寸)b.18米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值c.18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值三、荷载与内力计算：1、荷载计算荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。永久荷载标准值：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.4KN/m2水泥砂浆找平层0.4KN/m2保温层：0.4KN/m2一毡二油隔气层0.05KN/m2水泥砂浆找平层0.3KN/m2预应力混凝土屋面板1.45KN/m2钢屋架和支撑自重0.12+0.011×18m=0.32KN/m2总计：3.32KN/m2可变

4、荷载标准值雪荷载0.35KN/m2<屋面活荷载标准值0.70KN/m2，取0.70KN/m20.70KN/m2积灰荷载0.70KN/m2总计：1.14KN/m2永久荷载设计值1.2×3.32KN/m2=3.984KN/m2可变荷载设计值1.2×1.40KN/m2=1.96KN/m22、荷载组合18设计屋架时，应考虑以下三种组合：组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载F=(3.984KN/m2+1.96KN/m2)×1.5×6m=53.50kN组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载F1=3.984KN/m2×1.5×6=35.86kNF2=1.96KN/m2×1.5×

5、6=17.64kN组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载屋架上弦节点荷载F3=(0.12+0.11×18m)×1.2×1.5×6=3.46NF4=(1.4×1.2+0.70×1.4)×1.5×6=23.94kN3．内力计算本设计采用图解法计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。四、杆件截面设计腹杆最大内力，N=448.43kN（压），由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚度取12mm；

6、其余节点板与垫板厚度取10mm。屋架杆件内组合表注：表内负责表示压力：正值表示拉力。表1杆件名称内力系数(F=1)第一种组合F×第二种组合第三种组合计算杆件内力/KN全跨左半全跨右半全跨F1×+F2×F1×+F2×F3×+F4×F3×+F4×上弦AB0.000.000.000.000.000.000.000.000.00BCD-6.22-4.37-1.85-332.82-300.19-255.72-126.17-65.81-332.82DEF-8.99-5.64-3.36-481.13-421.91-381.71-166.04-111.48-481.13FG-9.10-4.55-4.5

7、5-486.96-406.68-406.68-140.44-140.44-486.96下弦a-c3.472.540.93185.65169.19140.8972.7434.34185.65c-e7.965.332.64425.97379.45332.03155.0390.68425.97e-g9.285.313.97496.43426.45402.72159.27127.08496.43斜腹杆aB-6.50-4.75-1.75-347.86-3