钢结构厂房屋架设计
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钢结构课程设计――钢结构厂房屋架设计
指导教师：李铭
班级：土木091
学生姓名：朱灿
学号：37
设计时间：
丽水学院工学院土木工程系
1、设计资料
某厂房总长度60m ，横向跨度18m ，纵向柱距6m 。
1. 结构形式:钢结构厂房，梯形钢屋架。屋面坡度i=1/10；L 为屋架跨度，屋面结构采用有檩体系；地区计算温度高于-200C ，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为18m ；厂房内桥式吊车为2台150/30t （中级工作制）。
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：用Q235钢，焊条为E50型；
3.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2/m kN 为单位；
②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.72/m kN ，雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.352/m kN ，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1.3k 2/m kN ，
③屋面各构造层的荷载标准值：
防水层 0.12/m kN
保温层 0.42/m kN 屋面板 0.852/m kN
悬挂管道 0.05 2/m kN
2、结构形式与布置
屋架形式及几何尺寸如图所示
1990
1350
2290
2590
2613
28
64
25
30
28
64
31
24
1507.51
507.51507.51507.51507.5
150
A a
c e
B
C D F
图一：18米跨梯形屋架几何尺寸
根据上述条件设计梯形屋架支撑布置如图所示：
图二：支于钢筋混凝土柱顶的梯形屋架支撑布置
(a)上弦平面横向支撑；(b)下弦平面横向支撑；(c)屋脊处垂直支撑；(d)屋顶处的屋架垂直支撑
1—垂直支撑；2—刚性系杆；3—柔性系杆；4—屋架；5—柱顶连系梁
3、荷载标准值
1)按屋面水平投影计算永久荷载标准值 屋面坡度i=1/10；
7.5;995.0c o s ==αα
防水层自重： )/(101.0995.0/.102m kN =
保温层自重： )/(402.0995.0/.402m kN = 屋面板自重：
)/(854.0995.0/.8502m kN =
悬挂管道自重： )/(050.02m kN
屋架及支撑自重：
)/(18.301811.002.1011.0012.02m kN L =⨯+=+
永久荷载标准值： )/(1.725
2
m kN q k = 取： )/(
1.732
m kN q k = 2)雪荷载标准值（屋面水平投影） )/(35.035.00.120m kN s s r k =⨯==μ
屋面倾角 .75=α
< 25，故0.1=r μ。又雪荷载标准值小于施工活荷载标准值为
2/70.0m kN ，故取屋面可变荷载为2
/70.0m kN q Qk =。
3)积灰荷载标准值
积灰荷载为：2/.31m kN q Qj
=
设计屋架时考虑一下三种组合：
1)全跨永久荷载+全跨可变荷载 ①按可变荷载效应控制组合计算： 永久荷载2.1=G
γ，屋面活荷载4.1=Q r ，屋面积灰荷载9.0,4.122==ψQ r
节点荷载设计值：
)
(2.2464.516)3.19.04.17.04.173.12.1(kN b l F P =⨯⨯⨯⨯+⨯+⨯=∙∙=②按永久荷载效应控制组合计算： 永久荷载 1.35G
γ=，屋面活荷载4.1=Q r 7.01=ψ，
屋面积灰荷载9.0,4.122==ψQ r
节点荷载设计值：
)
(1.944.516)3.19.04.17.07.04.11.7335.1(kN b l F P =⨯⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯=∙∙=故应取节点荷载设计值P=42.246kN 2)全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载：)(18.684.516.211.731kN P =⨯⨯⨯= 半跨节点可变荷载：)(25.2.516.41.70.312
kN P =⨯⨯⨯+=）（ 3)全跨屋架自重+半跨屋面板自重+施工活荷载 全跨节点永久荷载： )(434.3.516.2118.303
kN P =⨯⨯⨯=
半跨节点屋面板自重及屋面活荷载：
)(434.21.516.41.702.10.85.21318.04kN P =⨯⨯⨯+⨯+⨯=）（
第1)、2)种为使用节点荷载情况，第3)种为施工时节点荷载情况。
杆件的内力计算
A
a
+3.
4700.000-6.221-8.993-9.102-9.102-6.502
-3.3
82
-0.690
-0.462
+4.739+1.884
-0.
462
-1.0-1.
0+0.
812-0.5+7.
962+9.279
+9.
279c
e
g
B
C D
E F
G 0.5 1.
01.
01.
0 1.0
1.0
1.
图三：18米跨度全跨屋架杆件内力系数为a
A
a c
e
g
e'
c'
a'
+2.537
0.
000-4.371-5.636-4.551
-3.357
-1.8500.00
-4.754
-1.8
62
+0.615
+1
.17
0+1
.34
4+1
.581
+3.158
+0.540
-1.6
32
-1.3
05
-1.5
20
-1.7
48
-1.0-1.0+0.
4060.00
0.00-0.5
+5.325
+5.312
+3.967
+2.637
+0.933
B
C D
E F
G F '
E 'D '
C 'B 'A '0.51.0 1.0 1.0
1.
0 1.01.0
图四：半跨屋架杆件内力系数：左半跨为b ，右半跨为c
（由于屋架为对称结构所以只需计算其中一个半跨）