附件：設計資料
1、設計題目：《單層工業廠房屋蓋結構——梯形鋼屋架設計》
2、設計任務及引數：
第五組：
某地一機械加工車間，長84m，跨度24m，柱距6m，車間內設有兩台40/10t中級工作制橋式吊車，軌頂標高18.5m，柱頂標高27m，**設計烈度7度。採用梯形鋼屋架，封閉結合，1.
5×6m預應力鋼筋混凝土大型屋面板（1.4kn/m2），上鋪100mm厚泡沫混凝土保溫層（容重為1kn/m3），三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層（0.4kn/m2），找平層2cm厚（0.
3kn/m2），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架簡支於鋼筋混凝土柱上，混凝土強度等級c20，上柱截面400×400mm。鋼材選用q235b，焊條採用e43型。屋面活荷載標準值0.
7kn/m2，積灰荷載標準值0.6kn/m2，雪荷載及風荷載見下表，7位同學依次按序號進行選取。
學生按照下表分派的條件，完成梯形鋼屋架設計的全部相關計算和驗算及構造設計內容。
表-3在教師指導下，能根據設計任務書的要求，蒐集有關資料，熟悉並應用有關規範、標準和圖集，獨立完成課程設計任務書（指導書）規定的全部內容。
1）需提交完整的設計計算書和梯形鋼屋架施工圖。
2）梯形鋼屋架設計要求：經濟合理，技術先進，施工方便。
3）設計計算書要求：計算依據充分、文理通順、計算結果正確、書寫工整、數字準確、**並茂，統一用a4紙書寫（列印）。
a、按步驟設計計算，各設計計算步驟應表達清楚，寫出計算表示式及必要的計算過程，對資料的選取應寫明判斷依據。
b、計算過程中，必須配以相應的計算簡圖。
c、對計算結果進行複核後，為保證施工質量且方便施工，應按規範要求對計算結果進行調整並寫明依據。
4）梯形鋼屋架施工圖共兩張，圖紙繪製的要求：布圖合理，版面整齊，圖線清晰，標註規範，符合規範/圖集要求。
單層工業廠房屋蓋結構——梯形鋼屋架設計
1.設計資料：
（1）某地一機械加工車間，長84m，跨度24m，柱距6m，車間內設有兩台40/10t中級工作制橋式吊車，軌頂標高18.5m，柱頂標高27m，**設計烈度7度。採用梯形鋼屋架，封閉結合，1.
5×6m預應力鋼筋混凝土大型屋面板（1.4kn/m2），上鋪100mm厚泡沫混凝土保溫層（容重為1kn/m3），三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層（0.4kn/m2），找平層2cm厚（0.
3kn/m2），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架簡支於鋼筋混凝土柱上，混凝土強度等級c20，上柱截面400×400mm。鋼材選用q235b，焊條採用e43型。屋面活荷載標準值0.
7kn/m2，積灰荷載標準值0.6kn/m2，雪荷載及風荷載見下表。
（2）屋架計算跨度
（3）跨中及端部高度：設計為無檁屋蓋方案，採用平坡梯形屋架，端部高度中部高度（為），屋架跨中起拱考慮，取48m.
2.結構形式與布置
屋架形式及幾何尺寸如圖所示：
圖1.梯形鋼屋架形式和幾何尺寸
根據廠房長度（102m>60m）、跨度及荷載情況，設定三道上、下弦橫向水平支撐。因柱網採用封閉結合，廠房兩端的橫向水平支撐設在第一柱間，該水平支撐的規格與中間柱間支撐的規格有所不同。在所有柱間的上弦平面設定了剛性與柔性系杆，以保證安裝時上弦杆的穩定，在各柱間下弦平面的跨中及端部設定了柔性系杆，以傳遞山牆風荷載。
在設定橫向水平支撐的柱間，於屋架跨中和兩端各設一道垂直支撐。梯形鋼屋架支撐布置如圖下圖所示：
屋架上弦支撐布置圖
屋架下弦支撐布置圖
3.荷載計算
屋面和荷載與雪荷載不會同時出現，計算時，取較大的荷載標準值進行計算。故取屋面活荷載0.7kn/進行計算。
屋面風荷載
迎風面背風面由於屋面坡度較小，對荷載影響小，未予考慮。風荷載對屋面為吸力，重屋架不考慮。
表 1荷載計算表
設計屋架時，應考慮以下三種荷載組合：
3.1.全跨永久荷載 + 全跨可變荷載
全跨節點永久荷載及可變荷載：
3.2.全跨永久荷載 + 半跨可變荷載
全跨節點永久荷載：
半跨節點可變荷載：
3.3.全跨屋架（包括支撐）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載:
全跨節點屋架自重：
半跨節點屋面板自重及活荷載：
1、2為使用節點荷載情況，3為施工階段荷載情況。
4.內力計算
屋架在上述三種荷載組合作用下的計算簡圖如圖所示：
屋架計算簡圖
由**法或數解法解得f＝1的屋架各桿件的內力係數（f＝1作用於全跨、左半跨和右半跨）。然後求出各種荷載情況下的內力進行組合，計算結果見表2
屋架構件內力組合表
5.桿件設計
（1）上弦杆
整個上弦採用等截面，按gh,hi桿件的最大內力設計，即
上弦杆計算長度：
在屋架平面內，為節間軸線長度，即
在屋架平面外，本屋架為無檁體系，並且認為大型屋面板只起到剛性系杆作用，根據支援布置和內力變化情況，取為支撐點間的距離，即
根據屋架平面外上弦杆的計算長度，上弦杆截面選用兩個不等肢角鋼，短肢相並。如下圖所示。
腹杆最大內力，由屋架節點板厚度參考可知：中間節點板與墊板厚度取10mm,支座節點板剛度取12mm。
設，查q235鋼的穩定係數表，可得（由雙角鋼組成的t形和十字形截面均屬於b類），則需要的截面積為
需要迴轉半徑：
，根據需要a，，查角鋼規格表，選用，肢背間距a=10mm，則： ，，
按所選角鋼進行驗算：
<=150,（b類）
雙角鋼t型截面繞對稱軸(y)軸應按扭曲計算長細比
則==69.52，，＜
故所選截面滿足要求。
填板每個節間放一塊（滿足範圍內不少於兩塊），尺寸取60mmx130mmx10mm則
間距，取80cm。
（2）下弦杆
整個下弦杆採用同一截面，按最大內力所在的杆計算。
n，（因跨中有通長系杆），所需截面積為：
選用，因≥，故用不等肢角鋼，短肢相並，如下圖。
，， ＜350，＜350
故所選截面滿足要求。
填板每個節間放一塊，尺寸取60mm×130mm×10mm，則
間距，取150cm。
（3）斜腹杆
①端斜桿ab：
桿件軸力
計算長度
因，故採用不等肢角鋼，長肢相並，使。
選用，肢背間距a=10mm，則：，，
按所選角鋼進行驗算：
<=150
雙角鋼t型截面繞對稱軸(y)軸應按扭曲計算長細比
則=（1+）=73.07×（1+
故由，b類，，
＜故所選截面滿足要求。
填板放兩塊，尺寸取60mm×145mm×10mm，則
間距,取90cm。
②桿件dr-ri
此杆在r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點中心間距，在桁架平面外的計算長度：
選用，查角鋼規格表得
，， 因＜，只需求。查表得，則
＜拉應力：
所選截面滿足要求。
填板放兩塊，尺寸取60mm×83mm×10mm，則
間距，取75cm。
③ 桿件bb
桿件軸力
計算長度 0.8×2534=2027.2mm，
選用，查角鋼規格表得
，， 所選截面滿足要求。
填板放兩塊，尺寸取60mm×95mm×10mm，則
間距，取80cm。
④桿件bd
桿件軸力
計算長度 0.8×2798=2238.4mm，
選用，查角鋼規格表得
，， ，
>，，所選截面滿足要求。
填板放三塊，尺寸取60mm×95mm×10mm，則
間距，取70cm。
⑤桿件dc
桿件軸力
計算長度 0.8×2778=2222.4m，
選用，查角鋼規格表得
，， ，
所選截面滿足要求。
填板放兩塊，尺寸取60mm×95mm×10mm，則
間距，取100cm。
⑥桿件cf
桿件軸力
計算長度 0.8×3055=2444m，
選用，查角鋼規格表得
，， ，
>，，所選截面滿足要求。
填板放三塊，尺寸取60mm×95mm×10mm，則
間距，取。
⑦桿件fd
桿件軸力
計算長度 0.8×3035=2444m，
選用，查角鋼規格表得
，， ，
所選截面滿足要求
填板放兩塊，尺寸取60mm×83mm×10mm，則
間距，取110cm。
⑧桿件rg
桿件軸力
計算長度 0.8×1952=1561.6m，
選用，查角鋼規格表得
，， ，
>，，＜
所選截面滿足要求
填板放兩塊，尺寸取60mm×83mm×10mm，則
間距，取70cm。
（4）豎桿
①桿件aa
桿件軸力
計算長度 0.8×1900=1520m，
由於桿件內力較小，按選擇，需要迴轉半徑為
， 選用，查角鋼規格表得
，， ，
>，，＜
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