钢结构课程设计梯形桁架跨度30米

普通钢屋架设计计算书

一、教学要求

1. 了解普通钢屋架设计的全过程；

2. 学习结构施工图的绘制和结构计算书的编制方法

3. 了解钢屋盖支撑体系的作用并能正确布置支撑；

4. 掌握钢屋架的内力计算、杆件截面选择，节点设计的方法；

5. 掌握焊接连接的构造要求。

二、屋架形式及主要尺寸的确定

（学号为306，跨度为30m，端部高度为1.95m，坡度为1/11）

图一桁架形式及几何尺寸

三、支撑布置

根据车间长度，屋架跨度，荷载情况，以及吊车设置情况，宜布置三道上、下弦横向水平支撑，垂直支撑和系杆，屋脊节点及屋架支座处沿厂房通长设置刚性系杆，屋架下弦沿跨中通长设一道柔性系杆。构件编号采用汉语拼音字母，凡与支撑连接的屋架可编号为WJ1，其它编均为WJ2，屋架垂直支撑：CC1、CC2…，屋架上弦水平支撑：SC1、SC2…，屋架下弦水平支撑：XC1、X C2…，刚性系杆：GG1、GG2…，柔性系杆：LG1、LG2…。

图二桁架支撑布置

四、屋架内力计算

1.计算的基本假定

节点均为铰接：所有杆线的轴线均位于同一平面内，且同心交汇与节点;荷载均作用于结点。

2.荷载计算

屋面活荷载与雪载一般不会同时出现，由荷载条件知，基本雪压大于屋面活荷载，基本风压不考虑。沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以1/cosα= +换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水平投影面积分布112=

11

.1

004

/1

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m。

标准永久荷载：

预应力混凝土大型屋面板2

kN

=

⨯

.1m

406

004

.1

40

.1

/改性沥青防水层 1.0042

=

⨯

kN

402

/

.0

40

.0m

20厚1：2.5水泥砂浆找平层 1.0042/402.040.0m kN =⨯ 80厚加气混凝土保温层 1.0052/482.048.0m kN =⨯ 屋架和支撑自重为 0.12+0.0112/450.030m kN =⨯

共 3.2422/m kN 标准可变荷载： 2/70.0m kN 屋面活荷载 3.荷载组合

考虑三种组合：

(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久效应控制）

全跨节点荷载设计值：

F=(1.3556.4565.1)7.04.1242.3=⨯⨯⨯+⨯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：

F 1.1=1.35kN 39.3965.1242.3=⨯⨯⨯ (按永久荷载为主的组合) F kN 01.3565.1242.32.12.1=⨯⨯⨯= (按可变荷载为主的组合) 对结构有利时：F 65.1247.30.13.1⨯⨯⨯==29.18kN 半跨节点可变荷载设计值：

F kN 17.665.1)7.07.0(4.11.2=⨯⨯⨯⨯= (按永久荷载为主的组合) F kN 82.865.17.04.12.2=⨯⨯⨯= (按可变荷载为主的组合)

(3)全跨桁架包括支撑+半跨屋面自重+半跨屋面基本雪压(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：F kN 86.465.145.02.11.3=⨯⨯⨯=

对结构有利时：F kN 05.465.145.00.12.3=⨯⨯⨯= 半跨节点屋面板自重及雪压设计值： F kN 94.2365.1)7.04.140.12.1(4=⨯⨯⨯+⨯=

(1)、(2)为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。计算详图如图三。

图三 桁架计算简图

桁架杆件内内力表

五．杆件设计 (1)上弦杆

整个上弦杆采用等截面，按HI 、IJ 杆件的最大内力设计。 N=-1094.81kN 上弦杆计算长度：

在桁架平面内，为节间轴线长度：

cm l x 6.1500=

在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，取：

cm l y 8.4516.15030=⨯=

因为x y l l 003=，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并。又腹杆最大内力为N=531.23kN ，查表得，节点板厚度选用12mm ，支座节点板厚度选用14mm 。 设60=λ，查附录得=ϕ0.807。则

20.6310215807.01094810mm f N A req =⨯==ϕ

cm l i x

x 51.260

6

.1500==

=

λ

，cm l i y y 53.7608.4510===λ 根据需要的y x i i A 、、查角钢规格表，选用2∟12110180⨯⨯

A=67422mm ,cm i x 11.3= cm i y 76.8=,1512/180/1==t b

按所选的角钢进行验算：

42.4811

.36.1500===

x x x i l λ 06.1418

8

.45156.056.015/01=⨯=

<=b l t b y

∴[]15045.581807.521245*********.37.5217.34224

1

2

201=<=⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛⨯⨯+⨯⨯=⎪⎪⎭

⎫ ⎝⎛+=λλb t l t b y

yz 截面x 和y 平面皆属于b 类，由于x yz λλ>，查表得8162=y ϕ

22/215/1996742

816.01094810mm N mm N A N <=⨯=ϕ 所选截面合适。 （2）下弦杆

整个下弦杆采用同一截面，按最大内力设计值计算：

N=1059.73kN cm l x 3000= cm l y 14850=

24929215

1059730mm f N A req ===

选用2∟10110180⨯⨯，因x y l l 00>>，故用不等肢角钢，短肢相并