淮陰工學院
課程設計計算說明書
課程名稱： 鋼結構設計原理
設計題目： 某梯形鋼屋架設計
專業層次： 土木工程（本科）
班級： 土木 10x
姓名學號
指導老師：
2 0 0 7年 1 2 月
開始設計
1、設計資料
1）某廠房跨度為24m，總長90m，柱距6m，屋架下弦標高為18m。
2）屋架鉸支於鋼筋混凝土柱頂，上45柱截面400×400，混凝土強度等級為c30。
3）屋面採用1.5×6m的預應力鋼筋混凝土大型屋面板。（屋面板不考慮作為支撐用）。
4）該車間所屬地區為北京市
5）採用梯形鋼屋架
考慮靜載：①預應力鋼筋混凝土屋面板（包括嵌縫）、②二氈三油加綠豆沙、③找平層2cm厚、④ 支撐重量
考慮活載：活載（雪荷載）積灰荷載
6）鋼材選用q345鋼，焊條為e50型。
2、屋架形式和幾何尺寸
屋面材料為大型屋面板，故採用無檁體系平破梯形屋架。屋面坡度
i=（3040－1990）/10500=1/10；
屋架計算跨度l0＝24000－300＝23700mm；
端部高度取h=1990mm，中部高度取h=3190mm（約1/7。4）。屋架幾何尺寸如圖1所示：
圖1：24公尺跨屋架幾何尺寸
3、支撐布置
由於房屋長度有90公尺，故在房屋兩端及中間設定上、下橫向水平支撐和屋架兩端及跨中三處設定垂直支撐。其他屋架則在垂直支撐處分別於上、下弦設定三道系杆，其中屋脊和兩支座處為剛性系杆，其餘三道為柔性系杆。（如圖2所示）
4、屋架節點荷載
屋面坡度較小，故對所有荷載均按水平投影面計算：
計算屋架時考慮下列三種荷載組合情況
1) 滿載（全跨靜荷載加全跨活荷載）
節點荷載
1 由可變荷載效應控制的組合計算：取永久荷載γg＝1.2，屋面活荷載γq1＝1.4，屋面集灰荷載γq2＝1.4，ψ2＝0.9，則節點荷載設計值為
f＝（1.2×2.584+1.4×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝45.7992kn
2 由永久荷載效應控制的組合計算：取永久荷載γg＝1.35，屋面活荷載γq1＝1.
4、 ψ1＝0.7，屋面集灰荷載γq2＝1.4，ψ2＝0.
9，則節點荷載設計值為
f＝（1.35×2.584+1.4×0.7×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×60＝46.593 kn
2) 全跨靜荷載和（左）半跨活荷
1 由可變荷載效應控制的組合計算：取永久荷載γg＝1.2，屋面活荷載γq1＝1.4，屋面集灰荷載γq2＝1.4，ψ2＝0.9
全垮節點永久荷載
f1=（1.2×2.584）×1.5×6＝27.9072kn
半垮節點可變荷載
f2＝（1.4×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝17.892kn
2 由永久荷載效應控制的組合計算：取永久荷載γg＝1.35，屋面活荷載γq1＝1.4、 ψ1＝0.7，屋面集灰荷載γq2＝1.4，ψ2＝0.9
全垮節點永久荷載
f1=（1.35×2.55）×1.5×6＝31.347 kn
半垮節點可變荷載
f2＝（1.4×0.7×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝31.347kn
故應取p＝46.23kn
3) 全跨屋架和支撐自重、（左）半跨屋面板荷載、（左）半跨活荷載+集灰荷載
1 由可變荷載效應控制的組合計算：取永久荷載γg＝1.2，屋面活荷載γq1＝1.4，屋面集灰荷載γq2＝1.4，ψ2＝0.9
全跨屋架和支撐自重
f3=1.2×0.384×1.5×6＝4.4172kn
半跨屋面板自重及半跨活荷載
f4＝（1.2×1.4+0.7×1.4）×1.5×6＝23.94kn
2 由永久荷載效應控制的組合計算：取永久荷載γg＝1.35，屋面活荷載γq1＝1.4、 ψ1＝0.7，屋面集灰荷載γq2＝1.4，ψ2＝0.9
全跨屋架和支撐自重
f3＝1.35×0.384×1.5×6＝4.617kn
半跨屋面板自重及半跨活荷載
f4＝（1.35×1.4+1.4×0.7×0.7）×1.5×6＝23.184kn
5﹑屋架桿件內力計算
見附表1
6﹑選擇桿件截面
按腹杆最大內力n=-413.28kn,查表7.6，選中間節點板厚度為8mm，支座節點板厚度10mm。
1） 上弦杆
整個上弦杆採用等截面，按最大內力n=-711.01kn計算
在屋架平面內：為節間軸線長度，即 l=l。=150.8cm,
l=301.6cm
＝0.659 a＝n/f＝711010/(0.659×310×100)=34.803cm
假定＝70 i=l/＝150.8/70＝2.54cm
i＝l/＝301.6/70＝5.08cm
由附表9選2 125×80×10，短肢相並，如下圖所示，
a＝2×19.71＝39.42 cm 、i=2.26cm、i=6.04cm
截面驗算：＝l/ i＝150.8/2.26=66.7<［］＝150(滿足)
l/ i=301.6/6.04=49.9<［］＝150(滿足)
雙角鋼t形截面繞對稱軸（y軸）應按彎扭屈曲計算長細比
b/t=12.5/1.0=12.5>0.56 l/ b=0.56×301.6/12.5=13.51,則：
＝3.7 *b/t（1+ l/52.7 b1）=3.7×14（1+301.6×0.8/52.7×12.5）=54.1〈
故由＝＝66.7查附表1.2得＝0.686
由n/a=711.01×1000/(0.686×39.42×100)＝262.93n/ 故上弦杆採用2 125×80×10截面形式
2） 下弦杆
整個下弦杆採用等截面，按最大內力n=706.82kn計算
l＝300cml=2370/2=1185cm,
a=n/f=706.82×1000/(310×100)=22.80 cm
由附表9選2 125×80×7短肢相並
a＝2×14.1＝28.2 cm，i ＝2.3cm ，i＝5.97cm
=706.82×103/(28.2×102)= 250.65n/ < f(滿足)
＝l/ i＝300/2.3=130.43<［］＝350(滿足)
＝l/ i=1185/5.97=198.49<［］＝350(滿足)
故下弦杆採用2 125×80×7短肢相並
3）腹杆
①、ab杆
n＝－413.28kn，l= l＝l=253.5cm
選用2 110×70×8長肢相並
查附表9得：
a＝2×13.94=27.88 cm, i ＝3.51cm ，i＝2.85cm
＝l/ i＝253.5/3.51=72.2<［］＝150(滿足)
＝l/ i=253.5/2.85=88.9<［］＝150(滿足)
因為b/t=7/0.8=8.75<0.48 l/ b=0.48*253.5/7=17.38
按式＝［1＋（1.09 b）/（l）]
＝88.9×［1＋1.09×7/(253.5×0.8) ]=94
>,由查附表1.2得＝0.472
則413.28×1000/(0.472*27.88*100)= 314.058n/ < f(滿足)
故ab杆採用2 110×70×8長肢相並
②、bc杆
n＝320.56kn, l=0.8l＝0.8*260.8=208.6cm, l=l=260.8cm
選用2 75×8
a＝2×11.5＝23 cm，i ＝2.28cm ，i＝3.42cm
＝l/ i＝208.6/2.28=91.51<［］＝350(滿足)
＝l/ i=260.8/3.42=76.26<［］＝350(滿足)
=320.56×1000/(23×100)= 139.37 n/ ③、cd杆
n＝－253.47kn,l=0.8l＝0.8×285.9=228.72cm, l=l=285.9cm
選用2 75×8
a＝2×11.5＝23 cm，i ＝2.28cm ，i＝3.42cm
＝l/ i＝228.72/2.28=100.32<［］＝150(滿足)
＝l/ i=285.9/3.42=83.60<［］＝150(滿足)
因為b/t=75/8=9.375<0.58 l/b=0.58×285.9/7.5=22.11,則
=（1+0.475b/ l）=83.6×(1+0.475×7.5/285.9×0.8)=86
由於》,則由查附表1.2得=0.430
=253.47×1000/(0.411*23×100)= 268.14 n/ ④、de杆
n＝172.39kn, l=0.8l＝0.8*285.9=228.72cm, l=l=285.9cm
選用2 56*5
a＝2×5.42＝10.84 cm，i ＝1.72cm ，i＝2.62cm
＝l/ i＝228.7/1.72=132.98<［］＝350(滿足)
＝l/ i=285.9/2.62=109.12<［］＝350(滿足)
=172.39×1000/(10.84×100)=159.03 n/ ⑤、ef杆
114.62
n按壓杆進行計算：
5.1l=0.8l＝0.8×312.9=250.3cm, l=l=312.9cm
選用2 75×8
a＝2×11.5＝23 cm，i ＝2.28cm ，i＝3.42cm
＝l/ i＝250.3/2.28=109.79<［］＝150(滿足)
＝l/ i=312.9/3.42=91.49<［］＝150(滿足)
因為b/t=75/8=9.375<0.58 l/b=0.58×285.9/7.5=22.11,則
=（1+0.475b/ l）=91.49×(1+0.475×7.5/312.9×0.8)= 93.68
由於》,則由查附表1.2得=0.375
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