钢屋架设计计算书

2010年1月

一 、设计资料

某厂房跨度30m ，总长90m ，柱距6 m ，采用梯形钢屋架、1.5×6.0m 预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30，

屋面坡度为10:1=i 。地区计算温度高于-200

C ，无侵蚀性介质，抗震设防烈度为7度，屋架下弦标高为18m ；厂房桥式吊车为2台150/30t （中级工作制），锻锤为2台5t 。

① 永久荷载：

三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 KN/m 2

水泥砂浆找平层 0.4 KN/m 2

保温层 0.55 KN/m 2

一毡二油隔气层 0.05 KN/m 2

水泥砂浆找平层 0.3 KN/m 2

预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m

2

屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L 计算：0.45KN/m

2

悬挂管道： 0.15 KN/m 2

② 可变荷载：

屋面活荷载标准值： 0.7 kN/m 2

雪荷载标准值： 0.35 kN/m

2

积灰荷载标准值： 1.0 KN/m 2

钢材采用Q235-B 。焊条采E43型，手工焊。 桁架计算跨度：

l o =30-2⨯0.15=29.7m

跨中及端部高度：

桁架中间高度： h=3.490m 在29.7m 处的两端高度： h o =2.005m 在30m 处轴线处端部高度： h o =1.990m 桁架跨中起拱60mm （L/500）。 1. 结构形式与布置

桁架形式及几何尺寸如图1所示。

桁架支撑布置如图2所示

2、荷载计算

由于i=1/10，则：α=5.71°，cosα=0.995。计算竖向节点荷载时，按水平投影面计算。节点荷载即为1.5m*6m的荷载。

桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（P W=0.12+0.011×跨度）计算，跨度单位为米。

恒载计算：

防水层（三毡四油）： 0.4/0.995=0.402 kN/m2预应力钢筋混凝土大型屋面板： 1.4/0.995=1.407 kN/m2隔气层、找平层： 0.35/0.995=0.3518 kN/m2保温层、找平层： 0.95/0.995=0.9548 kN/m2屋架自重： 0.12+0.011×30=0.45 kN/m2

悬挂管道： 0.15/0.995=0.1508 kN/m2

以上合计：

3.7164kN/m2

活载计算：

屋面均布活荷载（上人屋面）： 0.7 kN/m2

积灰荷载： 1.0kN/m2

共 1.7 kN/m2

设计桁架应考虑以下三种组合：

（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载为主控制的组合）

全跨节点荷载设计值：

F=（1.35×3.716+1.4×0.7×0.7+1.4×0.9×1）×1.5×6=62.6634 KN

（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载

全跨节点永久荷载设计值：

对结构不利时：

F1,1 =1.35×3.716×1.5×6=45.1494 KN（按永久荷载为主的组合）

F1,2 =1.2×3.7164×1.5×6=10.7032KN（按可变荷载为主的组合）

对结构有利时：F1,3 =1.0×3.7164×1.5×6=33.4476KN

半跨节点可变荷载设计值：

F2,1=1.4×(0.7×0.7+0.9×1)×1.5×6=17.514KN(按永久荷载为主的组合) F2,2 =1.4×（0.7+0.9×1）×1.5×6=20.16KN（按可变荷载为主的组合）

（3）全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载（按可变荷载为主的组合）

全跨节点桁架自重设计值：

对结构不利时：F3,1 =1.2*0.45*1.5*6=4.86KN

对结构有利时：F3,2 =1.0*0.45*1.5*6=4.05KN

半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：

F4 =（1.2*1.4+1.4*.0.5）*1.5*6=21.42Kn

（1），（2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。屋架在上述三种荷载组合作用下的相关计算简图如图3所示：

4.力计算

由电算先解得F=1的桁架各杆件的力系数（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力进行组合，计算结果见表1：

图3 桁架计算简图

从上自下的顺序a,b,c分别是F=1作用于全跨、左半跨、右半跨的情况；

表1 桁架杆件力组合表

注： F=62.6634KN ；F 1，1=45.1494 KN ；F 1，2=10.7032KN ；F 1，3=33.4476； F 2，1=17.514； F 2，2=20.16； F 3，1=4.86； F 3，2=4.05； F 4=21.42. 5 . 杆件设计 (1) 上弦杆

整个上弦采用等截面，按21，22杆件之最大力设计

N=964.33 kN =964330N

上弦杆计算长度：

在桁架平面，为节间轴线长度：

0150.8x l cm =

在桁架平面外，根据支撑布置和力变化情况，取：

3150.8452.4oy l cm cm =⨯=

因为oy l =30x l ，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并，如图4

腹杆最大力N=469.00kN ，查材料表9.6.4可得，中间节点板厚度选用10mm ，支座节点板厚度选用12mm 。

设λ=60，查教材附录4得ϕ=0.807。 需要截面积：