梯形钢屋架设计书.docVIP

一、设计资料 天津地区一单跨物资仓库，长96米，跨度为21米，钢筋混泥土柱（400×400），柱距6米，混凝土标号为C30，采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。屋面檐口离地面高度13.5米，设计温度高于-20℃。 屋面坡度i=1:10，采用1.5m×6.0m预应力混凝土大型屋面板，标准值为1.4kN/m2；20厚水泥砂浆找平层，标准值为0.4kN/m2；泡沫混凝土保温隔热层，标准值为0.3kN/m2；八层做法卷材屋面防水层，标准值为0.35kN/m2 。屋面积灰荷载0.45kN/m2，雪荷载为0.40kN/m2，风荷载为0.5kN/m2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm×400mm。其他资料参照相关标准规定。 根据天津地区的计算温度和荷载性质及连接方法，钢材选用Q235-B。焊条采用E43型，手工焊。 二、屋架形式及尺寸 无檩屋盖，i＝1/10，采用平坡梯形屋架。 屋架计算跨度为L0＝L-300＝20700mm， 端部高度取H0＝1990mm， 中部高度取H＝H0+1/2iL＝1990+0.1×2100/2＝3040mm， 屋架杆件几何长度见附图1所示，屋架跨中起拱42mm（按L/500考虑）。 为使屋架上弦承受节点荷载，配合屋面板1.5m的宽度，腹杆体系大部分采用下弦间长为3.0m的人字式，仅在跨中考虑到腹杆的适宜倾角，采用再分式。 屋架杆件几何长度（单位：mm） 三、屋盖支撑布置 根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置四道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，为统一支撑规格，厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。在第一柱间的上弦平面设置刚性系杆保证安装时上弦杆的稳定，第一柱间下弦平面也设置刚性系杆以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端共设四道垂直支撑。在屋脊节点及支座节点处沿厂房纵向设置通长的刚性系杆，下弦跨中节点处设置一道纵向通长的柔性系杆，支撑布置见附图2。 附图2：屋面支撑布置图（单位：mm） 四、荷载计算与组合 1、荷载计算 永久荷载设计值： 防水层 （八层做法） 0.35kN/㎡×1.2=0.42kN/m2 找平层（20mm厚水泥砂浆） 0.4kN/㎡×1.2=0.48kN/m2 泡沫混凝土保温层 0.35kN/㎡×1.2=0.42kN/m2 预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡×1.2=1.68kN/m2 钢屋架和支撑自重 （0.12+0.011×21）×1.2=0.42kN/㎡ 共 3.387kN/㎡ 可变荷载设计值： 雪荷载 0.40kN/㎡×1.4=0.56kN/m2 积灰荷载 0.45kN/㎡×1.4=0.63kN/m2 共 1.19kN/㎡ 由于屋面坡度不大，对荷载的影响较小，未予考虑。风荷载为吸力，重屋盖可不考虑。 2、荷载组合 计算屋架杆内力时，应考虑如下三种荷载组合： 使用阶段“全跨恒荷载+全跨屋面均布活荷载”和“全跨恒荷载+半跨屋面均布活荷载”。恒荷载和活荷载引起的节点荷载设计值及分别为： ＝3.18×1.5×6＝28.62 kN ＝1.19×1.5×6＝10.71 kN 施工阶段“屋架及支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载”。这时只有屋架及支撑自重是分布于全跨的恒荷载，而屋面板自重及施工荷载（取屋面活荷载数值）即可能出现在左半跨，也可能出现在右半跨，取决于屋面板的安装顺序。当从屋架两端对称安装屋面板时，则不必考虑此种荷载组合。施工阶段恒荷载和活荷载引起的节点荷载设计值和分别为： ＝0.42×1.5×6＝3.78 kN ＝（1.68+0.63）×1.5×6＝20.79 kN 五、内力计算 采用图解法计算屋架在左半跨单位集中荷载作用下的杆力系数。根据算得的节点荷载和杆力系数，进行杆件内力组合并求出各杆的最不利内力。 杆力组合表 杆件 名称 杆力系数 内力值 计算杆内力 组合项目 P＝1 使用阶段 施工阶段 P恒×3 P活×1 P活×2 P恒×3 P活×1 P活×2 在左半跨 在右半跨 全跨 全跨恒载 在左半跨 在右半跨 全跨恒载 在左半跨 在右半跨 1 2 3 4 5 6 7 8 9