钢结构屋架设计

2（按附表取） 2

、题目

某厂房总长度90m 跨度为18m 屋盖体系为无檩屋盖。纵向柱距 6m> 1. 结构形式：钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为 C30,屋

面坡度i=L/10 ； L 为屋架跨度。地区计算温度高于-20°C,无侵蚀性介质，屋 架下弦标高为18m

2. 屋架形式及荷载：屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载 P=1.0作用 下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材、焊条为： Q345钢，焊条为 E50 型。

3. 屋盖结构及荷载 （1）无檩体系：采用1.5 x 6.0m 预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用） 荷 载：①屋架及支撑自重：按经验公式 q=0.12+0.011L , L 为屋架

跨度，以m 为单位，q 为屋架及支撑自重，以kN/m 为单 位； ②屋面活荷载：施工活荷载标准值为 0.7kN/m 2，雪荷载的 基本雪压标准值为S=0.35kN/m 2，施工活荷载与雪荷 载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载为 0.7kN/m 2 ③屋面各构造层的荷载标准值： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水

层 0.45kN/m 水泥砂浆找平层 0.7kN/m

保温层 0.4 kN/m 预应力混凝土屋面板 1.45kN/m

150

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1 >0l^e = 9iW(}

1,0

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+ 7.962

+ 9.279 £102

+ 9.279

(a) 18

米跨屋架

ace

二、设计内容

1. 屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置

根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下弦横向水平支撑、垂直

(b)18 米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸作用下各杆件的内力值

可 匚

e

g

e

(c) 18

米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值

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3,470

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2. 荷载计算

三毡四油防水层 水泥砂浆找平层 保温层

预应力混凝土屋面板 屋架及支撑自重 恒荷载总和

2

0.45 kN/m 0.7kN/mf 0.4kN/nf

2

1.45kN/m

2

0.12+0.011L=0.318kN/m

2

3.318kN/m 0.7kN/m f

2

0.7kN/m 1.4kN/m

支撑和系杆，见下图。因连接孔和连接零件上有区别，图中给出W 、W 和W 种编号

1-1、2-2剖面图

活荷载

积灰荷载 可变荷载总和 屋面坡度不大，对荷载影响小，未予以考虑。风荷载对屋面为吸力，重

屋面可不考虑。

3. 荷载组合

1. 全跨永久荷载+全跨可变荷载

可变荷载效应控制的组合：

F=(1.2X 3.318+1.4X 0.7+1.4X 0.9 X 0.7)X 1.5X 6=52.59kN 永久荷载效应控制的组合：

F'=(1.35X 3.318+1.4X 0.7X 0.7+1.4X 0.9X 0.7)X 1.5X 6=54.43kN 故F=54.43KN

2. 全跨永久荷载+半跨可变荷载

全跨永久荷载设计值：

F 1=1.35 X 3.318 X 1.5 X 6=40.31kN

半跨可变荷载设计值：

F 2=(1.4 X 0.7+1.4 X 0.9 X 0.7) X 1.5 X 6=16.76kN

屋架杆件内力组合表

4. 截面选择按腹杆最大内力N=-353.9kN查表选用中间节点板厚度t=10mm,荷载支座节点板厚度 t=12mm。

1. 上弦整个上弦不改变截面,按最大内里计算：假定入=60对于双角T形钢，当绕x.y

轴失稳时属于类b截面，由附表查得书x= 0.735，需要的截面几何量：

A=N/ 书min f=4954.2 / (0.735 X 310)=21.74cm2

i x=l ox/ 入=150.75/90=2.51cm

i y=l oy/ 入=300/90=5.0cm

由附表选用 2L80 X 10,A=30.26cm2,i x=2.42cm,i y=3.74cm

入x=l ox/i x=150.75/2.26=62.290

入y=l oy/i y=300/3.54=80.21<[入]=150

双角T钢型截面绕对称轴(y)轴应按弯扭屈曲计算长细比入yz

b/t=8.0<0.58l oy/b=21.75,故按下式计算

入yz= X y (1+0.475b1/l oy2t2) =81.194>入y

故由入max= X yz=81.94,按b类查附表得书=0.553

(T =N/ 书 A=4954.2/(0.632X 30.26)=296.06N/mm2

X 2.42=96.8cm

2. 下弦

下弦不改变截面，按最大内力计算：

N max=505.06kN,l ox=300cm,l oy=900cm，连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100cm(eg节间)，可不考虑螺栓孔削弱。需要的截面几何量：

A=N/f=5050.6/310=16.29cm2

i x=l ox/[X ]=300/350=0.86cm

i y=l oy/[X ]=1500/350=2.57cm

由附表选用 2L75X 7， A=20.26cm2,i x=2.30cm,i y=3.47cm

X x=l ox/i x=300/2.30=1 30.43<[X ]=350

X y=l oy/i y=900/3.47=259.37<[X ]=350

(T =N/A=249.29N/mm 2

填板每个节间放一块， l1=150cm<80i=80X2.30=184cm

3. 斜腹杆

(1) 杆件 aB:N=-353.90kN,l ox=l oy=253.0cm

假设X =80，对于双角T形钢，当绕x.y轴失稳时属于类b截面，由附表查得书x= 0.574，需要的截面几何量：

A=N/ 书min f=3539.0 / (0.574X 310)=19.82cm2

i x=l ox/X =253.0/80=3.16cm

i y=l oy/X =3.16cm

由附表选用 2L100 X 6,A=23.86cm2,i x=3.10cm,i y=4.44cm

X x=l ox/i x=253.0/3.10=81.61<[X ]=150

X y=l oy/i y=253.0/4.44=56.98

双角T钢型截面绕对称轴(y)轴应按弯扭屈曲计算长细比X yz

b/t=16.7<0.58l oy/b=14.67,故按下式计算

入yz=3.9X b(1+loy 2 x t2/18.6b?/t=71.20<入x

故由入max=X x=81.61,按b类查附表得书=0.563