钢结构桁架设计计算书

renchunmin

一、设计计算资料

1. 办公室平面尺寸为18m ×66m ，柱距8m ，跨度为32m ，柱网采用封闭结合。火灾危险性：戊类，火灾等级：二级，设计使用年限：50年。

2. 屋面采用长尺复合屋面板，板厚50mm ，檩距不大于1800mm 。檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢C200×70×20×2.5，屋面坡度i =l/20～l/8。

3. 钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，柱顶标高9.800m ，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为600mm ×600mm ，所用混凝土强度等级为C30，轴心抗压强度设计值f c ＝1

4.3N/mm 2

。

抗风柱的柱距为6m ，上端与屋架上弦用板铰连接。 4. 钢材用 Q235-B ，焊条用 E43系列型。

5. 屋架采用平坡梯形屋架，无天窗，外形尺寸如下图所示。

6. 该办公楼建于苏州大生公司所

属区内。

7. 屋盖荷载标准值：

(l) 屋面活荷载 0.50 kN/m 2

(2) 基本雪压 s 0 0.40 kN/m 2(3) 基本风压 w 0 0.45 kN/m 2(4) 复合屋面板自重 0.15 kN/m 2(5) 檩条自重 查型钢表

(6) 屋架及支撑自重 0.12+0. 01l kN/m 28. 运输单元最大尺寸长度为9m ，高度为0.55m 。

二、屋架几何尺寸的确定

1.屋架杆件几何长度

屋架的计算跨度mm L l 17700300180003000=-=-=，端部高度取mm

H 15000=跨中高度为mm 1943H ,5.194220

217700

150020==⨯+

=+=取mm L i H H 。跨中起拱高度为60mm （L/500）。梯形钢屋架形式和几何尺寸如图1所示。

1

20

图1 梯形屋架形式和几何尺寸

（虚线为起拱后轮廓）

2.檩条、拉条、及撑杆：

长尺复合屋面板可以不考虑搭接需要，檩条最大允许间距为1800mm 。另外，屋架上弦节点处一般应设檩条。

所以，将檩条设置在各上弦结点上，檩距为1502mm ，檩条跨度在m 6~4时，至少在跨中布置一道拉条，跨度大于m 6时，宜布置两道。此檩条跨度为9m ，可在3分点处分别布置一道拉条，布置如下图：

三、屋盖支撑布置

1、设置支撑的必要性及图示

必要性：平面屋架在其本身平面内，由于弦杆与腹杆构成了三角形几何不变铰接体系而具有较大刚度，但在垂直于屋架平面内，不设支撑体系却不能保持其几何不变，当在屋架端部两屋架间未设置垂直支撑时，虽然有檩条和系杆的连系，屋架相互间仍是几何可变的，在侧向为作用下屋架会倾斜。

各支撑作用：

1）横向支撑上弦平面横向支撑能保证上弦杆的侧向稳定性，当山墙柱的上端支撑于屋架上下弦某些节点上时，横向支撑可传递山墙上的纵向水平荷载。

2）纵向支撑与横向支撑一起形成水平刚性盘，增加房屋整体刚度，在车间设有吊车时，在吊车横向制动力作用下使框架起空间作用，可减轻受荷载较大的框架所受水平荷载和产生的水平变形，有托梁时，可保证托梁的侧向稳定。

3）垂直支撑保持屋架侧向的几何特性和稳定性，下弦无横向支撑时，作为下弦系杆的节点，传递山墙所受纵向风荷载等至屋架柱，保证吊装屋架时的稳定和安全。

1

2 1

2

桁架上弦支撑布置图

桁架下弦支撑布置图

~

~

CC2LG5GG2

CC4

垂直支撑1-1

~

~

CC1LG4GG1

CC3

垂直支撑2-2

其中SC 为上弦支撑、XC 为下弦支撑、CC 为垂直支撑、GG 为刚性系杆、LG 为柔性系杆、GWJ 为屋架。

四、荷载计算

1、永久荷载（水平投影面）

压型钢板 150.020

401

15.0=⨯

kN/㎡ 檩条（0.5kN/m ） 查表得到Z250×70×20×2.5的檩条每米长质量为8.380 kg/m

058.01000

5.18

.98380.8=⨯⨯ kN/㎡

屋架及支撑自重 0.12+0.01L=0.42kN/㎡

合计 0.628kN/㎡ 2、可变荷载（水平投影面）

屋面荷载和雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。故取屋面活荷载0.5 kN/㎡进行计算。 3、风荷载

风压高度变化系数为1.025，屋面迎风面的体型系数为-0.6，背风面为-0.5，所以负风压标准值（垂直于屋面）为：

迎风面：27675.045.0025.16.00.11-=⨯⨯⨯-=w kN/㎡ 背风面：230625..045.0025.15.00.12-=⨯⨯⨯-=w

kN/㎡

对轻型钢屋架，当风荷载较大时，风吸力可能大于屋面永久荷载，此时屋架弦杆和腹杆中的内力均可能变号，必须考虑风荷载组合。但此处风荷载小于永久荷载，故不考虑风荷载的影响。

五、屋架杆件内力计算与组合

由永久荷载控制的荷载组合值为：3378.150.04.17.0628.035.1=⨯⨯+⨯kN/㎡ 由可变荷载控制的荷载组合值为：4536.150.04.1628.02.1=⨯+⨯kN/㎡ 故可变荷载效应起控制作用。

每个节点的负载面积为5.135.19=⨯㎡

①压型钢板 0.150×13.5=2.025kN ②檩条（0.5kN/m ） 0.058×13.5=0.783kN ③屋架及支撑自重 0.42×13.5=5.67kN ④活荷载取为 0.5×13.5=6.75kN

1、荷载组合

考虑以下三种荷载组合

（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载 （2）全跨永久荷载+半跨可变荷载

（3）全跨屋架、支撑及天窗架自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载 组合一:全跨永久荷载+全跨可变荷载：

中间节点荷载： =1.2() 1.419.62P ⨯+++⨯=中①②③④kN

端部节点荷载： P =9.812

P

=中端kN