钢结构设计要点

1设计资料

结构形式

某厂房跨度为24m，总长90m，纵向柱距6m，采用梯形钢屋架，无盖体系为无檩屋盖，钢筋混凝土柱，预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度为i=L/10。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为8度，屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台150/30t。

屋架形式及选材

屋架跨度为24m，屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=作用下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材及焊条为：设计方案采用Q345钢，焊条为E50型。

荷载标准值

（1）永久荷载：

三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 KN/m2

水泥砂浆找平层 KN/m2

保温层 m2

一毡二油隔气层 m2

水泥砂浆找平层 KN/m2

预应力混凝土大型屋面板 KN/m2

屋架及支撑自重(按经验公式L

.0+

=计算) m2

12

q011

.0

（2）可变荷载：

屋面活荷载标准值： m2

雪荷载标准值： m2

积灰荷载标准值： m2

2支撑布置

桁架形式及几何尺寸布置

拱50

24米跨屋架几何尺寸

117

24米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值

A

a

c

e

g

g'

e'

c'

a'+3.48

0.000-6.25

-9.04

-9.17

-7.38-6.09

-7.38

-4.49

-2.470.00

0.00

-6.

5

3

-3.1

4+0

.71

+1

.55

+1

.39

+1

.56

+1

.80

+2

.12

+4.76+1.

90-0.

45

-2.

47

-1.53

-1.

7

5

-2.03

-2.

34

-1.

0-1.

0-1.

00.00

+0.

970.

000.00

-0.5

+8.0

+9.34

+8.44+5.31+6.73+3.53

+1.25

B

C

D

E F G

H I H 'G 'F '

E 'D 'C 'B 'A '0.5 1.0

1.0

1.0

1.0

1.0 1.01.0

1.0

i

24米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值

桁架支撑布置

根据车间长度90m ，屋架跨度m l 24=荷载情况以及吊车布置情况宜设置三道上、下弦横向水平支撑。考虑到柱网的布置情况，因为第一柱间间距小于6m ，因此厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。在第一柱间的上弦设置刚性系杆保证安装时上弦的稳定，下弦设置刚性系杆以传递风荷载。在设置水平支撑的柱间，在屋架跨中及两端，两屋架间共设置三道垂直支撑。屋脊节点以及屋架支座处沿厂房通常设置刚性系杆，屋架下弦跨中通长设置一道柔性系杆。凡与支撑连接的屋架编号为2GWJ -，其余编号均为1GWJ -，其中屋架间距取15m ，两端和中间共8榀屋架。

荷载计算

屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以换算为沿水平投影面分布的荷载。

标准永久荷载值：

三毡四油防水层：×=m2

水泥砂浆找平层：×=m2

保温层：×=m2

一毡二油隔气层：×=m2

水泥砂浆找平层：×=m2

预应力混凝土大型屋面板：×=m2

屋架及支撑自重： m2

悬挂管道： m2

共 m2

可变荷载标准值：

屋面活荷载标准值（大于雪荷载）： m2

积灰荷载标准值： m2

共 m2 设计桁架时应考虑以下三种荷载组合：

全跨永久荷载+全跨可变荷载

屋架上弦节点荷载（端点荷载取半）：

P=+）××6＝

全跨永久荷载+半跨可变荷载

有可变荷载作用屋架上弦节点处的荷载：

=××6＝

P

1

无可变荷载作用屋架上弦节点处的荷载：

=××6＝

P

2

全跨屋架与支撑+半跨屋面板+半跨屋面活荷载

全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：P

=××6＝

3

作用于半跨的屋面板及活载产生的节点荷载：取屋面可能出现的活载

=（+）××6＝

P

4

3内力计算

经计算P=1作用于全跨、左半跨、和右半跨，屋架杆件内力系数，求出以上三种荷载组合下的杆件内力，列于表所示，选取最大的杆件内力进行杆件设计。

表屋架杆件内力计算表

4杆件设计

上弦杆

整个上弦架采用等截面，按杆件最大设计内力设计。

（受压）N N -948060-948.06kN ==

上弦杆计算长度：

在桁架平面内，为节间轴线长度：cm l ox 8.150=

在桁架平面外，根据支承布置及内力变化情况，取：cm l oy 300= 因为2l 0x ≈l 0y ，故截面宜采用两个不等肢角钢，短肢相并（图）

腹杆最大内力N=，查表得，节点版厚度选用10mm ，支座节点板厚度用12mm 。

设λ=60查附录得807.0=ϕ。

需要截面积： A req =N/f=554300/（×215）=

需要的回转半径： i=l ox /λ=1508/60= ； i= l/＝3000/60＝50mm

根据需要的A ，ix ，iy 查角钢规格表，选2L125×80×10， A=2××100=3940mm 2、i x =、i y =

，按所选角钢进行验算：

截面验算：＝l/ i ＝1508/=<［］＝150(满足) y λ＝l/ i=3000/=<［］＝150(满足)

b/t=125/10=＜×3000/125=

所以近似取==＜=，== 查表得＝