18米普通钢桁架设计计算书

钢屋架设计

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1.原始资料：

某工业厂房为单跨，无天窗，纵向长度为60m，跨度为18m，采用梯形钢屋架，无檩方案，屋面采用1.5×6m预应力钢筋混凝土屋面板，100mm厚泡沫混凝土保温层，二毡三油改性沥青防水卷材屋面，屋面为上人屋面，坡度为i=1/15。屋架铰支于钢筋砼柱上，柱截面400mm×400mm，砼标号为C25，车间无吊车。屋架采用的钢材为Q345钢，手工焊。

2.屋架形式和几何尺寸确定

屋架计算跨度（每端支座中线缩进150mm）：

l o=18-2×0.15=17.7m

跨中及端部高度

桁架的中间高度：h=2250mm

在17.7m的两端高度：h=1650mm

桁架跨中起拱50mm

图1 桁架形式及几何尺寸

桁架支撑布置图如图2所示：

图2

4.荷载和内力计算

4.1荷载计算：

4.11屋面永久荷载标准值：

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/m2为单位；

②屋面活荷载：施工活荷载标准值为2.0kN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.35kN/m2，施工

活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值。

积灰荷载标准值：0.5kN/m2。

③屋面各构造层的荷载标准值：

二毡三油改性沥青防水层 0.40kN/m2

水泥砂浆找平层 0.40kN/m2

保温层 0.60kN/m2

预应力混凝土屋面板 1.50kN/m2

屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。沿屋

α=换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水面斜面分布的永久荷载应乘以1/cos 1.005

P=+⨯支撑）

平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（0.120.011

W

计算，跨度单位m。

永久荷载标准值：

二毡三油改性沥青防水层 1.002×0.4kN/m2=0.4008kN/m2水泥砂浆找平层 1.002×0.4 kN/m2=0.4008kN/m2保温层 1.002×0.6 kN/m2=0.6012kN/m2 预应力混凝土屋面板 1.002×1.5 kN/m2=1.503 kN/m2桁架和支撑自重 0.12 KN/m2+0.011×18 kN/m2=0.318kN/m2

总计：3.2kN/m2可变荷载标准值：

屋面活荷载 2.0kN/m2 积灰荷载 0.5kN/m2 4.2荷载组合：

设计桁架时，应考虑以下三种荷载组合：

（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=（1.35×3.2kN/㎡+1.4×0.7×2.0 kN/㎡+1.4×0.9×0.5 kN/㎡）×1.5m×6m

=62.19kN

(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载

全跨节点永久荷载设计值：

对结构不利时：

F1.1=1.35×3.2 kN/㎡×1.5m×6m=38.88kN (按永久荷载为主的组合)

F1.2=1.2×3.2 kN/㎡×1.5m×6m=34.54kN (按可变荷载为主的组合)

对结构有利时：

F1.3=1.0×3.2 kN/㎡×1.5m×6m=28.8kN

半跨节点可变荷载设计值：

F2.1=1.4×（0.7×2.0 kN/㎡+0.9×0.5 kN/㎡）×1.5m×6m=23.31kN (按永久荷载为主的组合)

F2.2=1.4×（2.0+0.9×0.5）kN/㎡×1.5m×6m=22.05kN (按可变荷载为主的组合)

(3)全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载(按可变荷载为主的组合)

全跨节点屋架自重设计值：

对结构不利时：

F3.1=1.2×0.318 kN/㎡×1.5m×6m=3.43kN

对结构有利时：

F3.2=1.0×0.318 kN/㎡×1.5m×6m=2.86kN

半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：

F4=（1.2×1.503 kN/㎡+1.4×2.0 kN/㎡）×1.5×6=41.4kN

（1）、（2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。单位力作用下的计算详图见图3。

4.3内力计算

假设屋架杆件的连接均为铰接，则屋架为静定结构，内力计算与杆件截面无关。在半跨单元节点力作用下，各杆件的内力系数如下图所示。

（a）

(b)

图4 桁架各杆件的内力系数

表1 桁架杆件内力组合表

杆件名称

内力系数(F=1) 第一种

组合

F×①

第二种组合第三种组合

计算杆件

内力/KN 全跨①

左半

跨②

右半

跨③

F1，i×①+

F2，i×②

F1，i×①+

F2，i×③

F3，i×①+

F4×②

F3，i×①+

F4×③

上AB 0 0 0 0 0 0 0 0 0

注：F=62.19kN ；F 1.1=38.88kN ；F 1.2=34.54kN ；F 1.3=28.8kN ；F 2.1=23.31kN ；F 2.2=22.05kN ；F 3.1=3.43kN ； F 3.2=2.86kN ；F 4=41.4kN 。 四、杆件设计 1、上弦杆

整个上弦杆采用等截面，按FG 杆之最大设计内力设计。N=565.93 kN 。 上弦杆计算长度：

在桁架平面内，为节间轴线长度：cm l ox 8.150