鋼結構課程設計
梯形鋼屋架計算書
所在學院建築工程學院
所屬專業土木工程
班級學號土木10-3 1015020324
學生姓名鄭春旭
指導教師黃雪芳王曉東
設計時間2013.11.26
－、設計資料
1、某工廠車間，採用梯形鋼屋架無檁屋蓋方案，廠房跨度取27m，長度為102m，柱距6m。採用1.5m×6m預應力鋼筋混凝土大型屋面板，保溫層、找平層及防水層自重標準值為1.
3kn/m2。屋面活荷載標準值為0.5kn/m2，雪荷載標準值0.
5kn/m2，積灰荷載標準值為0.6kn/m2，軸線處屋架端高為1.90m，屋面坡度為i=1/12，屋架鉸接支承在鋼筋混凝土柱上，上柱截面400mm×400mm，混凝土標號為c25。
鋼材採用q235b級，焊條採用e43型。
2、屋架計算跨度：
lo=27m－2×0.15m=26.7m
3、跨中及端部高度：
端部高度：h′=1900mm（端部軸線處），h=1915mm（端部計算處）。
屋架中間高度h=3025mm。
二、結構形式與布置
屋架形式及幾何尺寸如圖一所示:
圖一屋架形式及幾何尺寸
屋架支撐布置如圖二所示:
圖二-1 屋架上弦支撐布置圖
圖二-2 屋架下弦支撐分布圖
圖二-3 屋架垂直支撐
符號說明：gwj-（鋼屋架）；sc-（上弦支撐）；xc-（下弦支撐）；
cc-（垂直支撐）；gg-（剛性系杆）；lg-（柔性系杆
三、荷載與內力計算
1、荷載計算
荷載與雪荷載不同時考慮，故計算時取兩者較大的荷載標準值計算。由資料可知屋面活荷載等於雪荷載，所以取0.5 kn/㎡計算。
標準永久荷載:
防水層、找平層、保溫層1.30kn/㎡
預應力混凝土大型屋面板1.40kn/㎡
鋼屋架和支撐自重0.12+0.011×27=0.42kn/㎡
總計: 3.12kn/㎡`
標準可變荷載:
屋面活荷載0.50 kn/㎡
積灰荷載0.60kn/㎡
總計: 1.1kn/㎡
2、荷載組合
設計桁架時，應考慮以下三種組合：
1 全跨永久荷載+全跨可變荷載 (按永久荷載為主控制的組合) ：
全跨節點荷載設計值：
f=(1.35×3.12+1.4×0.7×0.5+1.4×0.9×0.6) ×1.5×6
49.122kn
2 全跨永久荷載+半跨可變荷載：
全跨節點永久荷載設計值：
對結構不利時：
f1.1=1.35×3.12×1.5×6=37.908 kn（按永久荷載為主的組合）
f1.2=1.2×3.12×1.5×6=33.696kn（按可變荷載為主的組合）
對結構有利時：
f1.3=1.0×3.12×1.5×6=28.080kn
半跨節點可變荷載設計值：
f2.1= 1.4×(0.7×0.5+0.9×0.6)×1.5×6
11.214kn（按永久荷載為主的組合）
f2.2=1.4×（0.7+0.9×0.6）×1.5×6
17.325kn（按可變荷載為主的組合）
3 全跨屋架包括支撐自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載(按可變荷載為主的組合)：
全跨節點屋架自重設計值：
對結構不利時：f3.1=1.2×0.45×1.5×6=4.86kn
對結構有利時：f3.2=1.0×0.45×1.5×6=4.05kn
半跨節點屋面板自重及活荷載設計值：
f4=(1.2×1.4+1.4×0.5) ×1.5×6= 21.42kn
其中①②為使用階段荷載情況，③施工階段荷載情況。計算詳圖見圖三。
圖三桁架計算簡圖
3、內力計算
本設計採用程式計算結構在單位節點力作用下各桿件的內力係數，見表一。
表一四、桿件截面設計
1、上弦杆：
整個上弦杆採用相等截面，按最大設計內力ij、jk計算，根據表得：
n= -1139.63kn，屋架平面內計算長度為節間軸線長度，即： =1355mm,本屋架為無檁體系，認為大型屋面板只起剛性系杆作用，不起支撐作用，根據支撐布置和內力變化情況，取屋架平面外計算長度為支撐點間的距離，即：
=3=4065mm。根據屋架平面外上弦杆的計算長度，上弦截面宜選用兩個不等肢角鋼，且短肢相並，如圖四所示：
圖四上弦杆
腹杆最大內力n=-574.7kn，查表可知，中間節點板厚度取12mm，支座節點板厚度取14mm。設=60，根據《規範》由雙邊角鋼組成的t行和十字形截面均屬於b類，查q235鋼軸心受力穩定係數表， =0.
807，
則需要截面積：
需要迴轉半徑，
根據a、、查角鋼規格表，初選用2∟180×110×12，肢背間距a=12mm，
該截面特性如下：
a=67.42， =3.10cm ， =8.75cm。
按所選角鋼進行驗算：
＜=150
∵＞∴57.89＜
截面在x和y平面皆屬b類，由於 ，只需求出，查軸心受壓杆穩定係數表得＝0.819,則有:
所需截面合適。
2 、下弦杆:
整個下弦杆採用同一截面，按最大設計值計算，根據表得杆de內力最大n=1100.50kn。計算長度又有: =2700mm, =26700/2=13350mm。
需要截面面積，選用
2∟16010012，採用短肢相並，如圖五所示：
圖五下弦杆
該截面特性如下：a= 6011 >5118.60， =28.2mm， =78.2mm。
長細比計算：
滿足要求。
3、端斜桿ab：
已知桿件軸力n＝-574.70kn，＝2390mm。因為，故採用不等肢角鋼，長肢相並，使≈，選用角鋼2 ∟ 1258010 ，如圖六所示：
圖六端斜桿
則其截面特性如下：
a＝3942，＝39.8mm，＝33.9mm
對該截面驗算如下：，
又因為：
所以：取
因為： ，只需求，查軸心受壓杆穩定係數表得=0.692，於是有：
n/<215 n/
所需截面合適。
4、腹杆eg-gk：
此杆在g節點處不斷開，採用通長桿件。
最大拉力：，；
最大壓力：，；
再分式桁架中的斜腹杆，在桁架平面內的計算長度取節間中心間距：
2027mm
在桁架平面外的計算長度：
選用 2 ∟10010，如圖七所示。
圖七腹杆eg-gk
查角鋼規格表得:a=3852， =30.5mm， =46.0mm。
對此截面驗算如下：
，又因為：
所以取：
因為： 只需求，查表得=0.630，於是有：
壓應力：，滿足要求。
拉應力：，滿足要求。
5.豎桿ie：
該桿件n＝-82.85kn，＝0.8 2801＝2241mm，
由於桿件內力較小，按=[ ]=150選擇，需要的迴轉半徑為：
查型鋼表，選用2 l 63×8,如圖八所示：
圖八中豎桿
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