钢结构18m梯形屋架设计实例

】

钢结构课程设计任务书

一、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-200C，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=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×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=+，L为屋架跨度，以m

为单位，q为屋架及支撑自重，以kN/m2为单位；

②屋面活荷载：施工活荷载标准值为m2，雪荷载的基本雪

=m2，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，

压标准值为S

而是取两者的较大值；积灰荷载为m2

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 m2

水泥砂浆找平层 m2

保温层 kN/m2(按附表取)

预应力混凝土屋面板 m2

·

附图

：

(a) 18米跨屋架

(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

(c) 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值

二、}

三、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W1、W2和W3 三种编号

（a）上弦横向水平支撑布置图

*

（b）屋架、下弦水平支撑布置图

1-1、2-2剖面图

2.荷载计算

三毡四油防水层 kN/m2

水泥砂浆找平层 m2

保温层 m2

\

预应力混凝土屋面板 m2

屋架及支撑自重 +=m2

恒荷载总和 m2

活荷载 m2

积灰荷载 m2

可变荷载总和 m2

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=×+×+××××6=

永久荷载效应控制的组合：

F’=×+××+××××6=

故F=

`

2.全跨永久荷载+半跨可变荷载

全跨永久荷载设计值：

F1=×××6=

半跨可变荷载设计值：

F2=×+××××6=

屋架杆件内力组合表

[

。

4. 截面选择

按腹杆最大内力N=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λ=60,对于双角T形钢，当绕轴失稳时属于类b截面，由附表查得

ψx= ，需要的截面几何量：

\

A=N/ψmin f= / ×310)=²

i x=l ox/λ=90=

i y=l oy/λ=300/90=

由附表选用2L80×10,A=²,i x=,i y=

λx=l ox/i x==

λy=l oy/i y=300/=<[λ]=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λyz

b/t=

`

λyz=λy（1+⁴/l oy²t²）=>λy

故由λmax=λyz=，按b类查附表得ψ=

σ=N/ψA=×=mm²

因截面无孔眼削弱，可不验算强度。又因轧制钢翼缘和腹板，可不验算局部稳定填板每个节间放一块（满足l1范围内不少于两块）,l a=<40i=40

×=

2.下弦

下弦不改变截面，按最大内力计算：

…

N max=,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=310=²

i x=l ox/[λ]=300/350=

i y=l oy/[λ]=1500/350=

由附表选用2L75×7，A=²,i x=,i y=

λx=l ox/i x=300/=<[λ]=350

λy=l oy/i y=900/=<[λ]=350

σ=N/A=mm²

。

填板每个节间放一块，l1=150cm<80i=80×=184cm

3.斜腹杆

（1）杆件aB:N=,l ox=l oy=

假设λ=80，对于双角T形钢，当绕轴失稳时属于类b截面，由附表

查得ψx= ，需要的截面几何量：

A=N/ψmin f= /×310)=²

i x=l ox/λ=80=

i y=l oy/λ=

[

由附表选用2L100×6,A=²,i x=,i y=

λx=l ox/i x==<[λ]=150

λy=l oy/i y==

双角T钢型截面绕对称轴（y）轴应按弯扭屈曲计算长细比λyz

b/t=

λyz=×b(1+loy²×t²/⁴)/t=<λx

故由λmax=λx=，按b类查附表得ψ=

σ=N/ψA=×=mm²

$

因截面无孔眼削弱，可不验算强度。又因轧制钢翼缘和腹板，可不验算局部稳定填板放两块,l a=<40i=40×=124cm

(2)杆件Bc:N=,l ox==×=,l oy=

需要的截面几何量：

A=N/f=310=²

i x=l ox/λ=350=

i y=l oy/λ=350=

由附表选用2L63×4，A=²,ix=,iy=

、

λx=l ox/i x==<[λ]=350

λy=l oy/i y==<[λ]=350

σ=N/A=mm²