钢结构梯形钢屋架设计计算书.doc

燕山大学 课 程 设 计 说 明 书 、、，长度为，柱距。车间内设有两台中级工作制吊车。梯形屋架，屋架端高分别为、1.7、1.8、1.9、2.0，屋面坡度分别为i=1/9，1/10、1/11、1/12，屋架支撑在钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土标号为C25；计算温度最低－20℃。采用1.5×6预应力钢筋混凝土大型屋面板和卷材屋面。屋面做法：三毡四油绿豆砂防水层，20厚1：3水泥砂浆找平层，80厚泡沫混凝土保温层。屋面活荷载标准值0.5，雪荷载标准值0.5，积灰荷载标准值0.5。由于屋面坡度小、重型屋面，不考虑风荷载。 2、屋架计算跨度 3、跨中及端部高度：本题设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，屋面坡度为i=1/10，屋架在18轴线处的端部高度，屋架的中间高度h=2.800m，则屋架在处，两端的高度为。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如图1所示。 根据厂房长度、跨度及荷载情况，设置了两道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图2所示。 图1 梯形钢屋架形式和几何尺寸 桁架上弦支撑布置图 桁架下弦支撑布置图 垂直支撑1-1 垂直支撑2-2 图2 梯形钢屋架支撑布置 SC-上弦支撑；XC-下弦支撑；CC-垂直支撑；GC-刚性系杆；LG-柔性系杆 三、荷载计算 屋面活荷载与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。该厂房屋面活荷载与该地区的雪荷载均为，故取进行计算。 屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式计算，跨度单位为米（）。 表1 荷载计算表 荷 载 名 称 标 准 值（kN/m2） 设 计 值（kN/m2） 预应力混凝土大型屋面板 1.4 1.4×1.35=1.89 三毡四油防水层 0.4 0.4×1.35=0.54 20mm厚找平层 0.02×20=0.4 0.4×1.35=0.54 80mm厚泡沫混凝土保温层 0.08×6=0.48 0.48×1.35=0.648 屋架和支撑自重 0.12+0.011×18=0.318 0.318×1.35=0.429 管道荷载 0.1 0.1×1.35=0.135 永久荷载总和 3.098 4.182 屋面活荷载 0.5 0.5×1.4=0.7 积灰荷载 0.5 0.5×1.4=0.7 可变荷载总和 1.0 1.4 设计屋架时，应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 全跨节点永久荷载： 半跨节点可变荷载： 3、全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 半跨节点屋架自重： 半跨节点屋面板自重及活荷载： 四、内力计算 屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图3所示。 由图解法解得F=1的屋架各杆件的内力系数（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内力进行组合，计算结果如表2所示。 图3 屋架计算简图 表2 屋架杆件内力组合表 杆件 名称 内力系数（F=1） 第一种 组合 F×① 第二种组合 第二种组合 杆件计算内力 （kN） 全跨 左半跨 右半跨 F1×①+ F2×② F1×①+ F2×③ F3×①+ F4×② F3×①+ F4×③ ① ② ③ 上弦杆 AB 0 0 0 0 0 0 0 0 0 BC -6.69 -4.70 -1.99 -336.09 -311.02 -276.87 -135.38 -72.21 -336.09 CD -6.69 -4.70 -1.99 -336.09 -311.02 -276.87 -135.38 -72.21 -336.09 DE -9.45 -5.92 -3.53 -474.75 -430.27 -400.16 -174.47 -118.76 -474.75 EF -9.45 -5.92 -3.53 -474.75 -430.27 -400.16 -174.47 -118.76 -474.75 FG -9.41 -4.70 -4.7 -472.74 -413.39 -413.39 -145.88 -145.88 -472.74 下弦杆 ab 3.78 2.76 1.02 189.90 177.05 155.12 78.93 38.37 189.90 bc 8.45 5.65 2.8 424.51 389.23 353.32 164.32 97.89 424.51 cd 9.66