钢结构课程设计梯形钢屋架计算书

－、设计资料

1、某工厂车间，采用梯形钢屋架无檩屋盖方案，厂房跨度取27m，长度为102m，柱距6m。采用1.5m×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，保温层、找平层及防水层自重标准值为1.3kN/m2。屋面活荷载标准值为0.5kN/m2，雪荷载标准值0.5kN/m2，积灰荷载标准值为0.6kN/m2，轴线处屋架端高为1.90m，屋面坡度为i=1/12，屋架铰接支承在钢筋混凝土柱上，上柱截面400mm×400mm，混凝土标号为C25。钢材采用Q235B级，焊条采用E43型。

2、屋架计算跨度：

Lo=27m－2×0.15m=26.7m

3、跨中及端部高度：

端部高度：h′=1900mm（端部轴线处），h=1915mm（端部计算处）。

屋架中间高度h=3025mm。

二、结构形式与布置

屋架形式及几何尺寸如图一所示:

2、荷载组合

设计桁架时，应考虑以下三种组合：

①全跨永久荷载+全跨可变荷载 (按永久荷载为主控制的组合) ：全跨节点荷

载设计值：F=(1.35×3.12+1.4×0.7×0.5+1.4×0.9×0.6) ×1.5×6

=49.122kN

图三桁架计算简图

本设计采用程序计算结构在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表一。

1、上弦杆：

整个上弦杆采用相等截面，按最大设计内力IJ 、JK 计算，根据表得： N = -1139.63KN ，屋架平面内计算长度为节间轴线长度，即：ox l =1355mm ,本屋架为无檩体系，认为大型屋面板只起刚性系杆作用，不起支撑作用，根据支撑布置和内力变化情况，取屋架平面外计算长度oy l 为支撑点间的距离，即：

oy l =3ox l =4065mm 。根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面宜选用两个不

等肢角钢，且短肢相并，如图四所示：

图四 上弦杆

腹杆最大内力N =-574.7KN ，查表可知，中间节点板厚度取12mm ，支座节点板厚度取14mm 。设λ=60，根据《规范》由双边角钢组成的T 行和十字形截面均属于b 类，查Q235钢轴心受力稳定系数表，ϕ=0.807，

则需要截面积：23

3.6568215

807.01063.1139mm f N A =⨯⨯==ϕ 需要回转半径cm cm

l i ox x 26.260

5.135===λ，cm l i oy y 78.6605.406==

=λ 根据A 、x i 、y i 查角钢规格表，初选用2∟180×110×12，肢背间距a =12mm ，

该截面特性如下：

A =67.422cm ， x i =3.10cm ，y i =8.75cm 。1512/180/1==t b 按所选角钢进行验算：

71.4310

.3135.5ox ===x x i l λ＜[λ]=150

∵1512/180/1==t b ＞65.12180/406556.0/56.01=⨯=b l oy

∴ )1807.521240651(121807.3)7.521(7.342

24

122

1⨯⨯+⨯⨯=+=b t l t b oy yz λ =57.89＜ []150λ=

截面在x 和y 平面皆属b 类，由于 λλ>yz x ，只需求出y ϕ，查轴心受压杆稳定系数表得y ϕ＝0.819,则有: 45.2066740

819.01139630=⨯==

A N y ϕσ＜2215N mm 所需截面合适。 2 、下弦杆:

整个下弦杆采用同一截面，按最大设计值计算，根据表得杆de 内力最大N =1100.50KN 。计算长度又有:ox l =2700mm ,y o l =26700/2=13350mm 。

需要截面面积2219.51m m 60.5118215

1100500N A cm f ====

，选用 2∟160⨯100⨯12，采用短肢相并，如图五所示：

图五 下弦杆

该截面特性如下：A = 6011 2mm >5118.602

mm ， x i =28.2mm ，y i =78.2mm 。

长细比计算：[]35038.10682

.2300i l ox =<===λλx x []35072.17082.71335

i l oy

=<==

=

λλy y

a a MP 215MP 08.183 6011

1100500

A N <===σ

满足要求。 3、端斜杆aB ：

已知杆件轴力N ＝-574.70kN ，oy ox l l =＝2390mm 。因为oy ox l l =，故采用不等肢角钢，长肢相并，使x i ≈y i ，选用角钢2 ∟ 125⨯80⨯10 ，如图六所示：

图六 端斜杆 则其截面特性如下：

A ＝39422

mm ，x i ＝39.8mm ，y i ＝33.9mm

对该截面验算如下：05.6039.8

2390

i l ox ===x x λ，50.709.332390i l oy ===y y λ 又因为：34.1480/239048.0810/80/2=⨯<==t b

所以：取[]15033.7910239090

09.1150.7009.1122422042=<=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝

⎛+=λλλt l b y y yz 因为：yz x λλ> ，只需求y ϕ，查轴心受压杆稳定系数表得yz ϕ=0.692，于是有：

68.2103942

692.01070.5743=⨯⨯==

A N y ϕσN /2mm <=f 215 N /2

mm 所需截面合适。 4、腹杆eg -gK ：

此杆在g 节点处不断开，采用通长杆件。

最大拉力： kN N 84.140gK =，kN N eg 52.100=；

最大压力： kN N 41.34gK =，kN N eg 96.37=；

再分式桁架中的斜腹杆，在桁架平面内的计算长度取节间中心间距： ox l =2027mm 在桁架平面外的计算长度： mm N N l l oy 3960)96

.3741.3425.075.0(4055)25

.075.0(121=⨯+⨯=+= 选用 2 ∟100⨯10，如图七所示。