钢结构课程设计梯形桁架跨度24米

一、基本资料

1.课程设计题目

某车间梯形钢屋架结构设计

2.设计资料

1、车间柱网布置图（L×240m），柱距6m。

2、屋架支承于钢筋混凝土柱顶（砼等级为C20），采用梯形钢屋架。

3、屋面采用1.5×6m的预应力钢筋混凝土大型屋面板（屋面板不考虑作为

支撑用）。

3.设计要求

1)屋架自重＝（120+11L）N/m2；

2)屋面基本荷载表：

荷载类

型

序号荷载名称重量

永久荷载1 预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝） 1.50kN/m2

2 防水层0.38 kN/m2

3 找平层20mm厚0.40 kN/m2 5 支撑重量0.80k N/m2

可变荷载1 活载0.70kN/m2

2 积灰荷载0.80k N/m2

2. 依檐口高度：III：H

=2.0m

3. 屋架坡度i：1/11

4. 厂房跨度L=24m

二、屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置

本题为无檩屋盖方案，i=1/11，采用梯形屋架。屋架计算跨度为

L 0=L-300=23700mm，端部高度取H

=2000mm，中部高度取H=3100mm,屋架杆件几何

长度见附图1（跨中起拱按L/500考虑）。根据计算温度和荷载性质，钢材选用Q235-B。焊条采用E43型，手工焊。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。

屋架支撑布置如图：

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

桁架及桁架上弦支撑布置

桁架及桁架下弦支撑布置

垂直支撑 1-1

垂直支撑 2-2

三、荷载和内力计算

1、荷载计算：

恒荷载

预应力混凝土大型屋面板（含灌缝） 1.4KN/m 2 防水层 0.35 KN/m 2 找平层（20mm 厚） 0.4KN/m 2

支撑重量 0.38 KN/m 2 管道自重 0.1KN/m 2 保温层（8cm 厚） 0.5KN/m 2

恒载总和 3.13KN/m 2

活荷载

活荷载 0.5KN/m 2

积灰荷载 0.6KN/m 2

荷载总和 1.1KN/m 2 2、荷载组合：

永久荷载荷载分项系数：G γ=1.2:；屋面荷载荷载分项系数1Q γ=1.4；组合系数：1ψ=0.7；积灰荷载分项系数：2Q γ=1.4，2ψ=0.9 1）节点荷载设计值

d F =（3.13×1.2+1.4×0.5+1.4×0.9×0.6）×1.5×6=46.9KN

2）考虑以下三种荷载组合

（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载效应控制的组合） 全跨节点荷载设计值：

F =（3.13×1.2+1.10×1.4）×1.5×6=47.66KN

（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载

1F =3.13×1.5×6×1.2=33.80KN

半跨可变荷载：

2F =1.10×1.5×6×1.4=13.86KN

（3）全跨屋架包括支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 全跨节点屋架自重设计值：

3F =0.38×1.2×1.5×6==4.10KN

半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：

4F =（1.4×1.35+0.5×1.4）×1.5×6=23.31KN

四、内力计算

荷载组合（1）计算简图如图3.1，荷载组合（2）计算简图如图3.2，荷载组合（3）计算简图如图3.3.

图 3.1 荷载组合（1）

图 3.2 荷载组合（2）

图 3.3 荷载组合4.3

由结构力学求解器先解得F=1的屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、走半跨和右半跨）。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见附表1

F =47.66F1=33.80 F2=13.86 F3=4.1 F4=23.31

五、截面选择

腹杆最大轴力为471.12KN ，查表7.4，选用中间节点板厚t =10mm ，支座节点板厚t =12mm 。

1.上弦

整个上弦不改变截面，按最大内力计算。

N max =-847.35KN ，l ox =150.6cm ，l oy =300.0cm (l 1取两块屋面板宽度)。 选用2L140×10，A =54.7cm 2

，x i =4.34cm ，y i =6.05cm

[]λλ<==

=

7.3434

.46

.150l 0x

x

x i []λλ<===

6.4905

.60

.3000y y y i l 双角钢T 型截面绕对称轴（y ）轴应按弯扭屈曲计算长细比yz λ

由于4.1258.014114=<==b

l t b y 所

以

[]15066.59130014475.016.49475.012242204=<=⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛⨯⨯+

⨯=⎪⎪⎭

⎫ ⎝

⎛+

=λλλt l b

y y yz

由yz λ查b 类截面的810.0=yz ϕ

f mm N A N <=⨯⨯⨯==22

3

97.18810

7.54810.0107.3548ϕσ 填板每节间放一块（满足1l 范围内不少于两块）

cm i l a 145.4531.440402.752

6

.150=⨯=<== 2.下弦