梯形屋架设计--24米

梯形屋架设计--24米

24米跨梯形屋架设计

一、设计资料

某车间跨度24米，长度192米，柱距6米。

车间内设有两台20/5T中级工作制吊车。计算温度

高于-20℃，地震设防烈度为7度。采用3.0×6m预

应力钢筋混凝土大型屋面板，8cm厚泡沫混凝土保

温层，卷材屋面，屋面坡度为i=1/10。雪荷载为

0.4KN/m2，积灰荷载为0.75KN/m2。屋架简支于钢筋混凝土柱上，上柱截面为400×400，混凝土标号

为C20。要求设计屋架并绘制屋架施图。

二、屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置

本例题为无檩屋盖方案，i=1/10，采用平坡梯

形屋架。屋架计算跨度为L0=L-300=23700mm，端部高度取H0=1990mm，中部高度取H=2790mm（为L

/8.5）,屋架杆件几何长度见附图1（跨中起拱按0

L/500考虑）。根据建造地区的计算温度和荷载性

质，钢材选用Q235-B。焊条采用E43型，手工焊。

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、垂直支撑和系杆，见附图2。因

连接孔和连接零件上的区别图中给出了W1、W2和

W3等三种编号。

附图1：屋架杆件几何长度及设计内力

附图2：屋面支撑布置图

三、荷载和内力计算

1、荷载计算：

二毡三油上铺小石子0.35 KN/m2

找平层（2cm厚）0.40 KN/m2

泡沫混凝土保温层（8cm厚）0.50 KN/m2

预应力混凝土大型屋面板（含灌缝）1.40 KN/m2

悬挂管道0.10 KN/m2

屋架和支撑自重（0.12 +0.011L）=0.12+0.011×24=0.384 KN/m2

恒载总和

3.134 KN/m2

活荷载（或雪荷载）0.50 KN/m2

积灰荷载0.75 KN/m2

由于屋面坡度不大，对荷载的影响较小，未予考虑。风荷载为吸力，重屋盖可不考虑。

2、荷载组合

一般考虑全跨荷载，对跨中部分斜杆（一般为跨中每侧各两根斜腹杆）可考虑半跨组合，本例题在计算杆件截面时，将这些腹杆均按压杆控制长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。

节点荷载：

组合一：

Fd=(1.2×3.134+1.4×0.4+1.4×0.9×0.75)×6×3.0=94.78KN

组合二：

Fd=(1.35×3.134+1.4×0.7×0.4+1.4×0.9×0.75)×6×3.0=100.22KN

节点荷载取100.22KN ，支座反力 Rd=4Fd=4×100.22=400.9KN

3、内力计算

用图解法或数解法均可计算出全跨荷载作用下，屋架的杆件内力。其内力设计值见附图1。 四、截面选择

腹杆最大轴力为574.56KN ，查表8.4，选用中间节点板厚t =8mm ，支座节点板厚t =10mm 。 1、上弦

整个上弦不改变截面，按最大内力计算。

N max =-738.92KN ，l ox =301.5cm ，l oy =301.5cm (l 1取两块屋面板宽度)。

选用2L140×10，A =54.7cm 2

，

x

i =4.34cm ，y

i =6.05cm []λλ<===

5.6934

.45

.3010x x x i l []λλ<==

=

8.4905

.65

.3010y

y y i l

由于5.1758.014114

=<==b l t b y

所以

[]1508.5915.30114475.018.49475.012242

204=<=⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛⨯⨯+

⨯=⎪⎪⎭

⎫ ⎝

⎛+=λλλt l b y y yz

由yz

λ查b 类截面的754

.0=yz

ϕ

f mm N A N <=⨯⨯⨯==22

3

2.17910

7.54754.01092.783ϕσ

填板每节间放一块（满足1

l 范围内不少于两块） cm i l a

4.17231.440404.752

8.150=⨯=<== 2、下弦

整个下弦也不改变截面，按最大内力计算。 N max =759.46KN ，l ox =600.0cm ，l oy =600cm ，连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm （de 节间），可不考虑螺栓孔的削弱。 选用2L180×110×10（短肢相并），A=56.8cm 2，

x

i =3.13cm ，y

i =8.56cm

[]2507.19113

.3600

0=<===

λλx x x i l

[]2501.7056

.8600

0=<==

=

λλy

y y i l

f mm N A N <=⨯⨯==22

3

7.13310

8.561046.759σ

填板每节间放一块

cm i l a 4648.580803002

600

=⨯=<==

3、腹杆

① 杆件A-F 、C-G ：

N AF =-50.2KN ，l ox =161.2cm ，l oy =201.5cm ; N CG =100.22KN ，l ox =208cm ，l oy =260cm 。 由于内力较小，可按长细比选择截面，按内力较