2023年6月
一、設計資料
1、 車間平面尺寸為 150m×30m，柱距6m，跨度為30m，柱網採用封閉結合。車間內有兩台15t/3t 中級工作制軟鉤橋式吊車。
2、 屋面採用長尺復合屋面板，板厚50mm，檁距不大於1800mm，本設計取1500mm。檁條採用冷彎薄壁斜卷邊z 形鋼z250×75×20×2.5，屋面坡度i=l/8。
3、 鋼屋架簡支在鋼筋混凝土柱頂上，柱頂標高9.000m，柱上端設有鋼筋混凝土連繫梁。上柱截面為400mm×400mm，所用混凝土強度等級為 c30，軸心抗壓強度設計值fc ＝14.
3n/mm2。抗風柱的柱距為6m，上端與屋架上弦用板鉸連線。
4、 鋼材用 q235-b，焊條用 e43 系列型。
5、 屋架採用平坡梯形屋架，無天窗，外形尺寸如圖 1 所示。
圖1 屋架外形尺寸及腹杆布置形式
6、 該車間建於深圳近郊。
7、 屋蓋荷載標準值：
（1） 屋面活荷載0.50 kn/m2
（2） 基本雪壓s00 kn/m2
（3） 基本風壓w00.75 kn/m2
（4） 復合屋面板自重0.3 kn/m2
（5） 檁條自重0.084 kn/m
（6） 屋架及支撐自重0.12+0.011lkn/m2（l為屋架名義跨度，取30m）
8、 運輸單元最大尺寸長度為15m，高度為 4.0m。
二、屋架幾何尺寸及檁條布置
1、屋架幾何尺寸
屋架上弦節點用大寫字母a, b, c…連續編號，下弦節點以及再分式腹杆節點用小寫字母a, b, c…連續編號。由於梯形屋架跨度 l =30m >24m ，為避免影響使用和外觀，製造時應起拱f =l / 500 =60mm 。屋架計算跨度l0=l -2 0.
15 =30 -2 0.15 =29.7m 。
起拱後屋架桿件幾何尺寸和節點編號如圖2 所示（其中虛線為原屋架，實線為起拱後屋架）。
運輸單元的最大尺寸為長度15m，高度4m。此屋架跨度 30m，高度 3.825m，所以可將屋架從屋脊處斷開，取一半屋架作為運輸單元，長度為15m，高為 3.
825m。兩個運輸單元分別在工廠裡面製作完成後，再運輸至施工現場進行拼接。
2、檁條布置
採用長尺復合屋面板，單坡內不需要搭接，在屋架上弦節點設定檁條，水平檁距為1.5m。檁條跨度，在跨中二分點處設定一道拉條，為檁條提供乙個側向支撐點。
由於風荷載較大，故在屋簷和屋脊處都設定斜拉條和剛性撐桿，以將拉條的拉力直接傳遞給屋架。檁條和撐桿的設定如圖3 所示。
圖2 屋架幾何尺寸
圖3 檁條、拉條和撐桿的布置
三、支撐布置
1、上弦橫向水平支撐
上弦橫向水平支撐應設定在廠房兩端的第乙個柱間，且間距不宜超過60m。本車間長度為150m，因此需要布置四道橫向水平支撐，如圖 4 所示。
圖4 上弦橫向水平支撐
2、下弦橫向和縱向水平支撐
屋架跨度l =30m >24m ，且車間內有兩台15t/3t 中級工作制軟鉤橋式吊車，故應設定下弦橫向和縱向水平支撐。下弦橫向水平支撐與上弦橫向水平支撐布置在同一柱間，如圖5所示。
圖5下弦橫向和縱向水平支撐
3、垂直支撐
垂直支撐必須設定。對於本屋架結構，在跨度**設定一道中間垂直支撐，在屋架兩端各設定一道垂直支撐。垂直支撐只設定在有橫向水平支撐的同一柱間的屋架上，如圖6 所示。
圖6 垂直支撐
4、系杆
沒有設定橫向水平支撐的屋架，其上下弦的側向支撐點由系杆來充當。上弦平面內，屋脊和屋簷處需要設定剛性系杆，其它支撐點處設定柔性系杆。本屋蓋結構中，檁條採用冷彎薄壁斜卷邊z 形鋼z250×75×20×2.
5，查型鋼表迴轉半徑，則長細比為，故可兼充上弦平面的剛性和柔性系杆。下弦平面設定兩道柔性系杆（圖5），可採用的單角鋼。
四、荷載與內力計算
1、荷載計算
（1） 永久荷載
復合屋面板自重
檁條自重
屋架及支撐自重
永久荷載總和：
（2） 可變荷載
（a） 活荷載：雪荷載0kn/m2，屋面活荷載 0.5 kn/m2，根據荷載規範，取兩者較大值 0.5kn/m2。
（b） 風荷載：。，，，迎風面，背風面。故迎風面，背風面。
2、荷載組合
設計屋架時，應考慮以下四種組合：
（1） 組合一：全跨永久荷載+全跨活荷載
永久荷載與活荷載大小接近，活荷載起控制作用，荷載設計值為
屋架上弦節點荷載為
（2） 組合二：全跨永久荷載+半跨活荷載
全跨永久荷載：
半跨活荷載：
（3） 組合三：全跨屋架及支撐自重+半跨屋面板重+半跨施工荷載
全跨屋架及支撐自重：
半跨屋面板重+半跨施工荷載：
（4） 組合四：全跨永久荷載+風荷載
迎風面：
背風面：
可見，風吸力不會引起屋架桿件內力由拉力變為壓力，不需要考慮該組合。
上述各組合中，端部節點荷載取跨中節點荷載值的一半。
3、內力計算
本設計採用數值法計算桿件在單位節點力作用下各桿件的內力係數（單位節點力分別作用於全跨、左半跨和右半跨），內力計算結果如表1所示。
五、桿件截面設計
1、節點板厚度
對於梯形屋架，節點板厚度由腹杆最大內力（一般在支座處）按下錶取用：
本屋架中腹杆最大內力，因此中間節點板厚取6mm，支座節點板厚取8mm。
表1 屋架桿件內力組合表
2、桿件計算長度係數及截面形式
（1） 上弦杆
麵內計算長度係數。根據上弦橫向水平支撐的布置方案（圖 4），麵外計算長度係數。，根據等穩定原則，採用兩不等邊角鋼短肢相並組成的 t 形截面。
（2） 下弦杆
與上弦杆類似，麵內計算長度係數，由圖 5 可知，麵外計算長度。下弦杆受拉，不需要考慮穩定性，因此下弦杆採用兩等肢角鋼組成的 t 形截面。
（3） 支座腹杆（aa）
麵內和麵外計算長度係數都為1.0，採用兩等肢角鋼組成的 t 形截面。
（4） 再分式腹杆（gg,ge,eh,hk）
麵內計算長度係數，麵外計算長度係數：
對腹杆gg,ge：
對腹杆eh,hk:
採用兩不等角鋼短肢相並組成的t形截面。
（5） 跨中豎腹杆（kf）
採用兩個等肢角鋼組成的十字形截面，斜平面內計算長度係數為 0.9。
（6） 其它腹杆
麵內計算長度係數，麵外計算長度係數，根據等穩定原則，採用兩等肢角鋼組成的 t 形截面。
3、上弦杆
上弦杆需要貫通，各桿截面相同，按gh、hi、ij、jk杆的最大內力設計，即。計算長度，。截面選用，短肢相並，肢背間距，所提供的截面幾何特性為：，，。
（1）剛度驗算
滿足（2）整體穩定驗算
，因此繞 y 軸彎扭屈曲的換算長細比
，上弦杆繞 y 軸彎扭屈曲，按 b 類截面查得穩定係數，則
4、下弦杆
下弦杆需要貫通，各桿截面相同，按 ef 杆的最大內力設計，即。計算長度，。截面選用，肢背間距，所提供的截面幾何特性為：,，。
（1） 剛度驗算
滿足（2） 強度驗算
滿足5、再分式腹杆（gg,ge,eh,hk）
再分式腹杆在g與h節點處不斷開，採用通長桿件。比較而言，取hk杆的最大壓應力作為控制截面。計算長度，。截面選用，短肢相並，肢背間距，所提供的截面幾何特性為：，，。
（1） 剛度驗算
滿足要求
（2） 整體穩定驗算
，因此繞y 軸彎扭屈曲的換算長細比
，上弦杆繞x軸彎曲屈服，按b類截面查得穩定係數，則
5、豎腹杆 kf
桿件軸力為，計算長度。截面選用
，十字形截面，肢背間距，所提供的截面幾何特性為：，，。
（1） 剛度驗算
滿足（2） 強度驗算
滿足其餘桿件的截面設計過程不再一一列出，詳見表 2 所示。
表2 桿件截面驗算表
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