梯形钢屋架课程设计例题

梯形钢屋架课程设计计算书

1．设计资料：

1、车间柱网布置：长度90m ；柱距6m ；跨度18m

2、屋面坡度：1：10

3、屋面材料：预应力大型屋面板

4、荷载

1）静载：屋架及支撑自重0.45KN/m²;屋面防水层0.4KN/m²；找平层0.4KN/m²;大型屋面板自重（包括灌缝）1.4KN/m²。

2）活载：屋面雪荷载0.3KN/m²；屋面检修荷载0.5KN/m²

5、材质Q235B钢，焊条E43XX系列，手工焊。

2 . 结构形式与选型

屋架形式及几何尺寸如图所示

上弦横向水平支撑一般设置在房屋两端且间距不宜大于60m，根据厂房长度(90m>60m)、跨度及荷载情况，设置上弦横向水平支撑3道。

下弦横向水平支撑与上弦横向水平支撑对应的布置在同一柱间距内，以形成稳定空间体系。

下弦纵向水平支撑不进行布置。

垂直支撑设置在上、下弦横向支撑的柱间内，在屋架两端及跨中的竖直面内。

系杆沿房屋纵向通长设置，以保证屋架的侧向稳定。

支撑布置如图所示：

梯形钢屋架支撑布置如图所示：

3 . 荷载计算

屋面雪荷载与检修荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。故取屋面活荷载0.5KN/m²进行计算。

屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式2

g (0.120.011)/k l kN m =+计算，

跨度单位为米（m ）

荷载计算表

设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合： 1、 全跨永久荷载1F ＋全跨可变荷载2F

全跨节点永久荷载及可变荷载：

F (3.578+0.7) 1.5638.502kN =⨯⨯=

2、 全跨永久荷载1F ＋半跨可变荷载2F

全跨节点永久荷载：

1F 3.578 1.5632.202kN =⨯⨯=

半跨节点可变荷载：

2F 0.7 1.56 6.3kN =⨯⨯=

3、 全跨屋架（包括支撑）自重3F ＋半跨屋面板自重4F ＋半跨屋面活荷载2F

全跨节点屋架自重：

3F 0.608 1.56 5.47kN =⨯⨯=

半跨节点屋面板自重及活荷载：

4F (1.890.5) 1.5621.51kN =+⨯⨯=

1、2为使用节点荷载情况，3为施工阶段荷载情况。 4. 内力计算

屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如下：

(c)

(b)

(a)

2

F /22

3//3F 22/F 42F /F 1/2/22

1//2

2/4

由图解法或数解法解得F=1的屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨）。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果如下表：

屋架构件内力组合表

5. 杆件设计

（1）上弦杆

整个上弦采用等截面，按FG 杆件的最大设计内力设计，即N=－350.37KN 上弦杆计算长度：

在屋架平面内：为节点轴线长度：

0x 0l l 1.508m ==

在屋架平面外：本屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支撑布置和内力变化情况，取0y l 为支撑点间的距离，即：

0y l 2 1.508 3.016m ==×

根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。如右图：

腹杆最大内力N=－252.57KN ，中间节点板厚度选用8mm ，支座节点板厚度选用10mm

设λ＝60，查Q235钢的稳定系数表，可得φ＝0.807（由双角钢组成的T 形和十字形截面均属于b 类），则需要截面积为

3

2

N 350.3710A 2019.365mm f 0.807215

=××＝＝φ

需要回转半径：

上弦截面

125×80×7

x

x

y

0x x 0y y l 1.508i m 25.1mm 60

l 3.016i m 50.3mm

60=

=＝＝λ＝＝λ

查表选用2└125×80×7 a=8mm 验算

0x x x 0y

y

y l 1508

m 65.6mm i 23.0l 3016m 50.5mm i 59.7

=

=λ＝＝λ＝＝

满足长细比[]150≤λ=的要求，查表x

0.776φ＝，则 3

y N 350.3710160.1MPa<215MPa φA 0.7762820

⨯⨯＝＝ 故所选截面合适。 （2）下弦杆

整个下弦采用等截面，按cd 杆件的最大设计内力设计，即N=－357.3KN

下弦杆计算长度：ox oy l =3000mm, l =17700/2=8850mm 下弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。 所需截面面积：2N 357300A=

==1662mm f 215

查表选用2└ 80×50×7，a=8mm

即2

2

x y A=17.45cm 16.62cm ,i 1.39cm,i 4.00cm >==，且

ox x x l 300

=

==215.83<[]=350i 1.39

λλ oy y y

l 885

=

=

=221.25<[]=350i 4.00

λλ 满足要求。 （3）腹杆

① aB 杆:

计算长度：ox oy l =l =2534mm 杆件轴力：N=-252.57KN 因为ox oy l =l ，故选用等肢角钢

设λ=100，Ф=0.555