設計資料
北京地區某金工車間。採用無檁屋蓋體系，梯形鋼屋架。車間跨度21m，長度144m，柱距6m，廠房高度15.
7m。車間內設有兩台150/520kn中級工作制吊車。設計溫度高於-20℃。
採用三氈四油，上鋪小石子防水屋面，水泥砂漿找平層，8cm厚泡沫混凝土保溫層，1.5m×6.0m預應力混凝土大型屋面板。
屋面積灰荷載0.6kn/m2，屋面活荷載0.35 kn/m2，雪荷載為0.
45kn/m2，風荷載為0.5kn/m2。屋架鉸支在鋼筋混凝土柱上，上柱截面為400mm×400mm，混凝土標號為c20。
一、選擇鋼材和焊條
根據北京地區的計算溫度和荷載性質及連線方法，鋼材選用q235-b。焊條採用e43型，手工焊。
二、屋架形式及尺寸
無檁屋蓋，i＝1/10，採用平坡梯形屋架。
屋架計算跨度為l0＝l-300＝20700mm，
端部高度取h0＝1990mm，
中部高度取h＝h0+1/2il＝1990+0.1×2100/2＝3040mm，
屋架桿件幾何長度見附圖1所示，屋架跨中起拱42mm（按l/500考慮）。
為使屋架上弦承受節點荷載，配合屋面板1.5m的寬度，腹杆體系大部分採用下弦間長為3.0m的人字式，僅在跨中考慮到腹杆的適宜傾角，採用再分式。
屋架桿件幾何長度（單位：mm）
三、屋蓋支撐布置
根據車間長度、屋架跨度和荷載情況，設定四道上、下弦橫向水平支撐。因柱網採用封閉結合，為統一支撐規格，廠房兩端的橫向水平支撐設在第二柱間。在第一柱間的上弦平面設定剛性系杆保證安裝時上弦杆的穩定，第一柱間下弦平面也設定剛性系杆以傳遞山牆風荷載。
在設定橫向水平支撐的柱間，於屋架跨中和兩端共設四道垂直支撐。在屋脊節點及支座節點處沿廠房縱向設定通長的剛性系杆，下弦跨中節點處設定一道縱向通長的柔性系杆，支撐布置見附圖2。圖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。
附圖2：屋面支撐布置圖（單位：mm）
四、荷載計算與組合
1、荷載計算
荷載計算及彙總表
由於屋面坡度不大，對荷載的影響較小，未予考慮。風荷載為吸力，重屋蓋可不考慮。
2、荷載組合
計算屋架杆內力時，應考慮如下三種荷載組合：
使用階段「全跨恆荷載+全跨屋面均布活荷載」和「全跨恆荷載+半跨屋面均布活荷載」。恆荷載和活荷載引起的節點荷載設計值及分別為：
＝3.18×1.5×6＝28.62 kn
＝1.19×1.5×6＝10.71 kn
施工階段「屋架及支撐自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載」。這時只有屋架及支撐自重是分布於全跨的恆荷載，而屋面板自重及施工荷載（取屋面活荷載數值）即可能出現在左半跨，也可能出現在右半跨，取決於屋面板的安裝順序。當從屋架兩端對稱安裝屋面板時，則不必考慮此種荷載組合。
施工階段恆荷載和活荷載引起的節點荷載設計值和分別為：
＝0.42×1.5×6＝3.78 kn
＝（1.68+0.63）×1.5×6＝20.79 kn
五、內力計算
採用**法計算屋架在左半跨單位集中荷載作用下的杆力係數。根據算得的節點荷載和杆力係數，進行桿件內力組合並求出各桿的最不利內力。
杆力組合表
六、桿件截面選擇
1、上弦fg、gh
整個上弦不變截面，取上弦最大設計杆力計算。n＝-479.04kn，l0x＝1508mm，l0y＝l1＝3016mm（按大型屋面板與屋架保證三點焊接考慮，取l1為兩塊屋面板寬）。
根據腹杆最大設計杆力nab＝-300.87kn，取中間節點板厚度t＝10mm，支座節點板厚t＝12mm。
先由非對稱軸選擇截面，假設λ＝60，由附表4-2查得＝0.807（由雙角鋼組成的t形和十字形截面均屬b類），需要的截面面積：
as＝＝2761 mm2＝27.61cm2
一般角鋼厚度≤15mm，屬第一組，故取＝215 n/mm2。需要的迴轉半徑為
cmcm
上弦應採用兩不等邊角鋼以短邊相連組成的t形截面。根據需要的、、查附表7-5，選用2l140×90×10（短邊相連）：a＝42.
4cm2，＝2.56cm，＝6.77cm（節點板厚10mm），[λ]＝150。
驗算0.810
故 n/mm2≤＝215 n/mm2。
驗算對稱軸y的穩定承載力：
b1/t＝14/1＝14＞0.56
換算長細比＜[λ]＝150，查附表4-2， ＝0.836；故， n/mm2≤＝215 n/mm2。
滿足要求。
墊板每節間放置一塊（滿足l1範圍內不少於兩塊），ld＝150.8/2＝75.4cm＜40i＝40×4.47＝178.8cm（i為4.47cm）。
2、下弦cd
下弦也不改變截面，採用最大設計杆力計算，n＝470.78 kn，l0x＝3000mm，l0y＝20700/2＝10350mm，需要的淨截面面積為
an＝＝2190 mm2＝21.9cm2
選用2l140×90×10（短邊相連）：a＝42.4cm2，＝2.56cm，＝6.77cm。
驗算：在節點設計時，將位於下弦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近端邊緣距離不小於100cm，故截面驗算中不考慮栓孔對截面的削弱，按毛截面驗算（[λ]＝350）
≤[λ]
≤[λ]
故n/mm2≤＝215 n/mm2。
滿足要求。
墊板每節間放置一塊，ld＝150cm＜80i＝80×4.47＝357.6cm（i為4.47cm）。
3、端斜桿ab
n＝-300.87 kn，l0x＝2524mm，l0y＝2524mm，需要的淨截面面積為
an＝＝1399 mm2＝13.99cm2
選用2l140×90×8（長邊相連）：a＝36.08cm2，＝4.5cm，＝3.62cm，[λ]＝150
驗算：≤[λ]
b2/t＝90/8＝11.25＜0.48，
換算長細比＜[λ]＝150，查附表4-2， ＝0.675；故， n/mm2≤＝215 n/mm2。
滿足要求。
設兩塊墊板，ld＝84.1cm＜40i＝40×2.59＝103.6cm（i為2.59cm）。
4、斜腹杆dh
n＝46.82 kn，l0x＝3395mm，l0y＝3395mm，需要的淨截面面積為
an＝＝218 mm2＝2.18 cm2
選用2l80×5：a＝15.82cm2，＝2.48cm，＝3.56cm，[λ]＝150
驗算：≤[λ]
b/t＝80/5＝16＜0.58，
換算長細比＜[λ]＝150，查附表4-2， ＝0.549；故， n/mm2≤＝215 n/mm2。
滿足要求。
設兩塊墊板，ld＝84.9cm＜40i＝40×3.56＝142.4cm（i為3.56cm）。
5、豎桿dg
豎桿不改變截面尺寸，n＝-38.15 kn，l0x＝0.8l＝0.8×2888＝2310mm，l0y＝2888mm
選用2l80×5：a＝15.82cm2，＝2.48cm，＝3.56cm，[λ]＝150
驗算：≤[λ]
b/t＝80/5＝16＜0.58，
換算長細比＜[λ]＝150，查附表4-2， ＝0.628；故， n/mm2≤＝215 n/mm2。
滿足要求。
設兩塊墊板，ld＝72.2cm＜40i＝40×3.56＝142.4cm（i為3.56cm）。
其餘各桿的截面選擇見表。需注意連線垂直支撐的**豎桿採用十字形截面，其斜平面計算長度為l0＝0.9l，其它腹杆除aa和ba外，l0x＝0.8l。
屋架桿件截面選擇表
注：角鋼規格共3種
鋼結構設計屋架設計
目錄一 設計資料 1 二 荷載與內力計算 1 1 荷載計算 1 2 荷載組合 1 3 內力計算 2 三 桿件截面設計 2 1 上弦杆 2 2 下弦杆 4 3 端斜桿 ab 5 4 再分式腹杆 eg gk 6 5 豎腹杆ie 7 四 節點設計 11 1 下弦節點 b 11 2 上弦節點 b 13 3 ...
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