一．《梯形普通鋼屋架》
同濟大學浙江學院土木工程系
tongji zhejiang college
課程設計
課程名稱鋼結構課程設計
設計題目梯形普通鋼屋架設計（ 組）
系名稱土木工程
專業土木工程
姓名學號
指導教師
日期鋼屋架設計計算書
一． 題目：
設計某車間（有吊車、無天窗、無振動裝置）
二． 設計資料
1. 車間柱網布置圖（24m×90m ）
2. 屋架支撐與鋼筋混凝土柱頂
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. 柱距6m，廠房跨度l=24m。
5. 柱網布置
6. 選用鋼材q235b，焊條e43型，手工焊。
圖1 柱網布置圖
三． 屋架布置及幾何尺寸
圖2 屋架幾何尺寸
屋架計算跨度=24000-300=23700mm。
屋架在24m軸線處的端部高度取h0=1990mm。
跨中高度h= 3190mm。
四． 支撐布置
屋架支撐布置見圖3所示。
上弦橫向水平支撐
下弦橫向水平支撐
垂直支撐
圖3 屋架支撐布置圖
說明：圖3中與橫向水平支撐連線的屋架編號為gwj-2，山牆的端屋架編號為gwj-3，其他屋架編號均為gwj-1。
五． 荷載計算及內力計算
1、 荷載計算彙總表
注：非輕型屋蓋不考慮風荷載的作用。
永久荷載和可變荷載引起的屋架上弦節點荷載設計值：
a) 使用階段
p(恆)=4.54×1.5×6=40.86 kn
p(活)=1.96×1.5×6=17.64 kn
b) 施工階段
p』(恆)=0.46×1.5×6=4.14 kn
p』(活)=(1.68+1.96)×1.5×6=32.76 kn
2、 荷載組合
設計屋架時，應考慮以下三種荷載組合：
（1） 全跨永久荷載+全跨可變荷載
（2） 全跨永久荷載+半跨可變荷載
（3） 全跨屋架與支撐+半跨屋面板+半跨屋面活荷載
以上1），2）為使用階段荷載組合;3）為施工階段荷載組合。
3、 內力計算圖4
該設計採用內力係數法計算了屋架在左半跨單位集中荷載作用下的杆力係數(如圖4所示)，並列於表1。根據算得的節點荷載和杆力係數，利用表1進行桿件的內力計算組合並求出各桿的最不利內力，計算過程和結果如表1。
表1杆力組合表
圖4 上弦左半跨單位集中荷載作用下的杆力係數
六． 桿件截面設計
1、 上弦杆截面計算
整個上弦杆不改變截面，取上弦最大設計杆力（fh杆）計算。n =892.71kn（壓力），，。
根據腹杆最大設計杆力，查《鋼結構設計手冊》，取中間節點板厚度t=12mm，支座節點板厚度t=14mm。
因為，故截面宜選用兩個不等肢角鋼，且短肢相並。如圖5所示。
圖5上弦截面
設，查軸心受壓構件的穩定係數表
需要截面積
需要迴轉半徑
根據需要的as、 ix 、iy ，查角鋼型鋼表，選用2∟，as= 52.800c㎡ , ix = 2.54 cm , iy = 6.88cm(節點板厚12mm)。
按所選角鋼進行驗算
，查軸心受壓構件的穩定係數表，，故滿足要求。
驗算對稱軸y的穩定承載力。
因，換算長細比，查軸心受壓構件的穩定係數表，，故 ，滿足要求。
墊板每節間放置一塊（滿足範圍內不少於兩塊），墊板間距=150.8/2=75.4cm<40i (i=4.44cm)。
2、 下弦杆截面計算
下弦亦不改變截面，採用最大設計杆力(gi杆)計算，n=887.45kn（拉力），，，需要的淨截面面積為
圖6 下弦截面
選用2∟（短肢相連），, , (節點板厚12mm)。
驗算：在節點設計時，將位於de杆連線支撐的螺栓孔包在節點板內，且使栓孔中心到節點板端邊緣距離不小於100mm，故截面驗算中不考慮栓孔對截面的削弱，按毛截面驗算（）：
滿足要求。
墊板每節間放一塊， =150cm<80i (i=4.47cm)。
3、 端斜桿截面計算
選取ab杆，n =518.90kn（壓力）,，
設，查軸心受壓構件的穩定係數表
需要截面積
迴轉半徑
，，，選用長肢相並，查型鋼表，選用2∟， ， ，
圖7 端斜桿截面
驗算：因，，換算長細比
查軸心受壓構件的穩定係數表，，故滿足要求。
墊板每節間放置兩塊， =253.5/3cm=84.5 cm <40i (i=2.59cm)。
4、 斜腹杆截面計算
a) bc杆
n=402.48kn(拉力)， ，，
需要的淨截面積
選用2∟（等肢相並），， ， ，
圖8 斜腹杆截面
驗算：滿足要求
墊板每節間放置一塊， =260.8/2cm=130.4cm <80i (i=2.14cm)。
b) gh杆
情況一：n=50.86kn（拉力） 情況二：n =50.04kn（壓力）
按受壓杆設計時
， 設，查軸心受壓構件的穩定係數表
需要截面積
迴轉半徑
選用2∟（等肢相並），， ，
壓桿驗算：
因，，換算長細比
查軸心受壓構件的穩定係數表，，故滿足要求。
拉桿驗算：
滿足要求
墊板每節間放置三塊， =339.6/4cm=84.9cm <40i (i=2.33cm)。
5、 豎桿
a) aa杆
n=-29.25 kn（壓力），，
設，查軸心受壓構件的穩定係數表
需要截面積
迴轉半徑
，選用2∟（等肢相並），， ，
圖9 豎桿截面
驗算：因，，換算長細比
查軸心受壓構件的穩定系，
故滿足要求。
墊板每節間放置三塊， =199/4cm=49.8 cm <40i (i=1.55cm)。
b) gg杆
n=-58.50 kn（壓力）,，。
設，查軸心受壓構件的穩定係數表
需要截面積
迴轉半徑
，選用2∟（等肢相並），， ，
驗算：因，，換算長細比
查軸心受壓構件的穩定係數表，，故滿足要求。
墊板每節間放置三塊， =231.2/4cm=57.8 cm <40i (i=1.73cm)。
其餘各桿的截面選擇見表2。
表2屋架桿件截面選擇表
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