梯形钢屋架设计计算书

目录

设计资料 (3)

结构形式与布置 (3)

钢屋架计算简图及几何长度 (5)

荷载统计计算 (5)

钢屋架内力系数的计算 (5)

内力组合和计算 (5)

杆件截面设计 (7)

屋架节点设计 (10)

参考文献 (16)

钢屋架设计计算书

1.工程概况

某个工业厂房，跨度为24m，厂房总长度75m，柱距7.5m，屋面坡度i=1:10，采用1.5×6 m太空轻质大型屋面板。结构采用排架体系，即钢屋架铰支于排架上。排架为混凝土柱，柱顶截面尺寸为400×400mm，混凝土强度等级为C30。钢屋架钢材采用Q235B，E43型焊条，手工焊。基本风压为0.6kN/㎡，基本雪压为0.30kN/㎡,积灰荷载为0.8kN/㎡。

2.结构形式与布置

（1）结构平面布置图

（2）钢屋架支撑体系布置简图

3.钢屋架计算简图及几何长度

由于采用大型屋面板和油毡防水屋面，故选用平坡梯形钢屋架，未考虑起拱时的上弦坡

度i=1：10。屋架坡度l=24m，每端支座中线缩进0.15m。计算跨度l

=l－2×0.15m=23.7m；

=2.00m，中部高度H=3.20m，起拱50mm。

端部高度取H

选用屋架的杆件布置和几何尺寸如图所示。

4.荷载统计计算

(1)屋面永久荷载（水平投影）

太空轻质大型屋面板（1.5m*6m） 0.60kN/m2

防水层 0.15kN/m2

屋面板排风设备平均重量 0.060kN/m2

钢屋架及支撑自重q=0.12+0.011L=0.12+0.011*24=0.384kN/m2

合计 1.194kN/m2

(2)屋面可变荷载（水平投影）

屋面活荷载 0.50kN/m2

雪荷载 0.30kN/m2 取两者较大值：0.5kN/m2

积灰荷载 0.80kN/m2

合计 1.30kN/m2

（3）风荷载 0.6kN/m2

由分析得到，荷载组合一共分为两种。其中一种是全部布满荷载和活荷载，另外一种是全部布满恒荷载和一半布满活荷载。

(1)全跨恒载+全跨活载

F=（3.6+0.7）×6×3.0=77.4kN

(2)全跨恒载+半跨活载

全跨节点永久荷载F1=3.6×6×3.0=64.8kN

半跨节点可变荷载F2=0.7×6×3.0=12.6kN

5.钢屋架内力系数的计算

由于

，所以可仅建立半跨的计算模型，先计算半跨内力系数，然后利用半跨

与全跨的关系求出全跨内力系数。杆件内力系数如图所示。

6.内力组合和计算 （1）荷载组合

a.全跨恒载+全跨活载（使用阶段）

P 1=1.194×1.2×1.5×7.5=16.51kN P 2=1.3×（0.5+1.0）×1.5×7.5=22.65kN P=P 1+P 2=39.14kN

b.全跨恒载+半跨活载（使用阶段）

c.全跨恒载+全跨风载（使用阶段）

恒载P 1=1.194×1.5×6=11.34kN 风载P 3=0.55×1.5×6=4.80kN P=P 1+P 3=15.29kN （2）屋架杆件内力计算表 图列出以下表格。

其中表内三种组合。第一种组合是全部布满荷载和活荷载，第二种组合是全部布满恒荷载和一半布满活荷载

7.杆件截面设计

a.上弦杆，FH 腹杆最大的轴力为434.99kN ，又由于钢的型号为Q235，查表得中间板厚度为10mm ，fy=2352/mm N 。 （1）确定内力及已知条件

整个上弦采用等截面,按FH 杆件的最大设计内力设计，即N=-594.5kN ，Q235B 钢材f=215N/mm ²；压杆[λ]=150；/3

oy ox L L ；

（2）上弦杆计算长度：

屋架平面内（取节间轴线长度）：

屋架平面外（取支撑节点间距离）：

（3）截面选择

选用两个不等肢角钢，短肢相并,整体稳定系数Ф按b 类

由于腹杆最大内力N=-594.5kN ，查表可知，中间节点板厚度选用12mm ，制作节点板厚度选用14mm

设60λ=，查Q235钢稳定系数表，可得807.0=ϕ 则需要的截面面积：

需要的回转半径：

，

根据需要（A 、x i 、y i

）查角钢规格表，选用L140×90×12（短肢相接），肢背间距mm a 8=，

A=4140mm 2，i x =25.4mm,i y =67.4mm 。

（4）截面验算

，

由于,查表可知，则：

，故所选截面合适。

b.下弦杆gi

（1）确定内力及已知条件

整个下弦采用同一截面，按最大设计内力杆件的内力值设计，即N=591.1kN ，Q235钢

2/215mm N f =；

；

（2）截面选择

所需截面面积：

根据需截面面积查角钢规格表，选用L140×90×10（短肢相接），肢背间距mm a 8=，A=4460mm 2，i x =25.6mm,i y =66.9mm 。

（3）截面验算

，

，满足要求。

,不考虑截面削弱, 故所选截面合适。

c.斜腹杆aB

（1）杆件轴力： N=-344.9kN （2）计算长度：,

,

（3）截面选择：由于

，因此选用两个等肢角钢，选用L90×8，肢背间距mm a 8=，

A=2780mm 2，i x =27.6mm,i y =40.2mm 。 （4）截面验算

，

由于,查表可知，则：

，故所选截面合适。

d.竖腹杆

（1）支座竖腹杆Aa

杆件轴力N=-21.5kN ，,

,

。

由于

，因此选用两个等肢角钢，选用L56×4，肢背间距mm a 8=，A=878mm 2

，

i x =17.3mm,i y =25.9mm 。

，

由于,查表可知，则：