21m跨厂房梯形钢屋架设计

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目录

一、设计资料 (2)

二、结构形式与支撑布置 (2)

1.屋架形式及几何尺寸 (2)

2.屋架支撑布置 (3)

三、荷载计算 (4)

1.荷载设计值 (4)

2.荷载组合 (4)

四、内力计算 (6)

五、杆件设计 (7)

1.上弦杆 (7)

2.下弦杆 (8)

3.斜腹杆“Ba” (9)

4.竖杆“Gg” (10)

5.各杆件的截面选择计算 (10)

六、节点设计 (12)

1.下弦节点“c” (12)

2.上弦节点“B” (13)

3.屋脊节点“H” (15)

4.支座节点“a” (16)

七、屋架施工图 (19)

附节点详图1-6 (20)

一、设计资料

某厂房总长度为90m，跨度为L=21m，屋盖体系为无檩体系，纵向柱距为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，不考虑地震设防，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），锻锤为2台5t。

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Q345钢，焊条为E50型。

3.屋盖结构及荷载:

无檩体系：采用1.5m×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/m2为单位；

②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7kN/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0.8kN/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0.4kN/m2

水泥砂浆找平层0.4kN/m2

保温层0.65kN/m2

一毡二油隔气层0.05kN/m2

水泥砂浆找平层0.3kN/m2

预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2

二、结构形式与支撑布置

1.屋架形式及几何尺寸如下图1所示：

图1 屋架形式及几何尺寸

2.屋架支撑布置如下图2所示：

符号说明：

SC —上弦支撑 XC —下弦支撑 CC —垂直支撑 GG —刚性系杆 LG —柔性系杆

图2 屋架支撑布置

三、荷载计算

由于屋架的受荷水平投影面积为：22260126621m m m A >=⨯=，故按《建筑结构荷 载规范》取屋面活荷载（按上人屋面）标准值为0.7kN/m 2，雪荷载为0.35kN/m 2， 取屋面活荷载与雪荷载中较大值0.7kN/m 2。屋架沿水平投影面积分布的自重（包括

支撑）按经验公式q =0.12+0.011L 计算，L 为屋架跨度，以m 为单位。 1.荷载设计值 永久荷载设计值：

预应力混凝土屋面板 2/9575.135.145.1m kN =⨯ 屋架及支撑自重 2/474.035.1)21011.012.0(m kN =⨯⨯+ 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 2/54.035.14.0m kN =⨯ 水泥砂浆找平层 2/54.035.14.0m kN =⨯ 保温层 2/8775.035.165.0m kN =⨯ 一毡二油隔汽层 2/0675.035.105.0m kN =⨯ 水泥砂浆找平层 2/405.035.13.0m kN =⨯

合

计

4.8622kN /m 可变荷载设计值：

屋面活荷载 98.04.17.0=⨯2kN /m 积灰荷载 12.14.18.0=⨯2kN /m

合计 2.12kN /m 2.荷载组合

设计屋架时，应考虑以下3种荷载组合： 使用阶段荷载情况：

（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载

全跨节点永久荷载及可变荷载：kN kN F 66.6265.1)1.2862.4(=⨯⨯+= （2）全跨永久荷载+半跨可变荷载

全跨节点永久荷载：kN kN F 76.4365.1862.41=⨯⨯= 半跨节点可变荷载：kN kN F 9.1865.11.22=⨯⨯=

施工阶段荷载情况：

（3）全跨屋架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载

全跨节点屋架自重：kN kN F 266.465.1474.03=⨯⨯=

半跨节点屋面板自重及活荷载：kN kN F 438.2665.1)98.09575.1(4=⨯⨯+= 屋架在上述3种荷载组合作用下的计算简图如下图3所示：

A

H

G

F

E

D

C

B

F/2

F

F

F

F

F

F

F 3

F

F

F

F

F

F

F F F F F F F/2F/2

F/2

图3 荷载组合作用下的计算简图

四、内力计算

由以下图4得F=1时屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨）

21米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值

21米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值

图4 屋架各杆件的内力系数

由屋架各杆件的内力系数求出各种组合荷载情况下的内力，计算结果见下表1：

杆件名称

内力系数（F=1）第1种组合第2种组合第3种组合

计算杆

件内力

（kN）全跨()1

左半跨

()2

右半跨

()3

()1⨯F()()2

1

2

1

⨯

+

⨯F

F()()3

1

2

1

⨯

+

⨯F

F()()2

1

4

3

⨯

+

⨯F

F()()3

1

4

3

⨯

+

⨯F

F

上弦

AB 0.000 0.000 0.000 0 0 0 0 0 0 BC，CD -7.472 -5.310 -2.162 -468.196 -427.334 -367.837 -172.261 -89.035 -468.196

DE，EF -11.262 -7.339

-3.92

3

-705.677 -631.532 -566.97 -242.072 -151.760

-705.67

7 FG，GH -12.18 -6.861 -5.319 -763.199 -662.67 -633.526 -233.351 -192.584 -763.199

下弦ac 4.100 3.010 1.090 256.906 236.305 200.017 97.069 46.308 256.906 ce 9.744 6.663 3.081 610.559 552.328 484.628 217.724 123.023 610.559 eg 11.962 7.326 4.636 749.539 661.919 611.078 244.715 173.596 749.539 gh 11.768 5.884 5.884 737.383 626.175 626.175 205.763 205.763 737.383

Ba -7.684 -5.641

-2.04

3

-481.479 -442.867 -374.865 -181.917 -86.793 -481.479