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梯形屋架设计计算书

一、设计资料

〔1〕某地一机械加工车间，长84m，跨度24m，柱距6m，车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车，轨顶标高8.5m，柱顶标高18m，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板KN/m2〕，上铺80mm厚珍珠岩制品保温层〔容重为4KN/m3KN/m2〕，找平层2cmKN/m2〕，卷材屋面，屋面坡度i=1/12，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C25，上柱截面400×400mmKN/m2KN/m2KN/m

〔2〕屋架计算跨度：=24-2×0.15=

〔3〕跨中及端部高度：此题设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，取屋架在24m轴线处的端部高度，屋架的中间高度：h=2990m，那么屋架在29.7处，两端的高度为。屋架跨中起拱按考虑，取60mm。

二、结构形式与布置

〔1〕屋架形式与布置如图1所示

图1梯形钢屋架形式及几何尺寸

根据厂房长度〔84＞60〕、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。因轴网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同。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：

三、荷载计算

进行算。

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m。

荷载计算见表1所示：

表1荷载计算表

荷载名称

标准值〔kN/〕

设计值〔kN/〕

预应力钢筋混凝土大型屋面板

×

二毡三油〔上铺绿豆沙〕防水层

×

找平层〔厚2cm〕

×

80mm厚珍珠岩保温层

×

×

管道荷载

×1

屋架和支撑自重

×

×

永久荷载总和

屋面活荷载

×

积灰荷载

×

可变荷载总和

风荷载：风荷载的高度变化系数为1.25，屋面迎风面对体型系数为－0.6，背风面为－0.5，所以负风压的设计值为

×〔－0.6〕××KN/m2

×〔－0.5〕××KN/m2

W1和W2垂直于水平面的分力未超过荷载分项系数取1.0时的永久荷载，故将拉杆的长细比依然控制在350以内。

图2梯形屋架支撑布置

〔2〕设计屋架时，应考虑以下三种组合：

1、组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载

全跨节点永久荷载及可变荷载：F=〔4.05+1.68)××

2、组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载

全跨节点永久荷载：××6=36.45kN

半跨节点可变荷载：××

3、组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载

全跨节点屋架自重：××

半跨节点屋面板自重及活荷载：

=(1.89+0.98)××

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：

由图解法或数解法解得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，计算结果见表2所示：

图3屋架计算简图

表2屋架构件内力组合表

杆件名称

内力系数〔F=1〕

第一种组合F×①

第二种组合

第三种组合

计算杆件内力〔KN〕

全

跨

①

左

半

跨

②

右

半

跨

③

F1×①＋F2×②

F1×①＋F2×③

F3×①＋F4×②

F3×①＋F4×③

上

弦

AB

BC、CD

DE、EF

FG

GH、HI

0

-8.85

-13.96

-15.98

-1

0

-6.67

-9.95

-

-

0

-2.81

-5.18

-

-

0

-45

-71

-8

-

0

-423.43

-6

-7

-

0

-36

-5

-6

-6

0

-

-

-3

-

0

-

-1

-2

-2

0

-45

-71

-8

-

下

弦

ab

bc

cd

de

6

11.82

15.21`

15.61

3.68

8.69

10.43

24

5

70

194.67

4

6

1

2

30

1

2

2

60

7

斜

腹

杆

aB

Bb

bD

Dc

cF

Fd

dI

GJ

-

-5.59

3.91

-2.61

1.47

0.51

3

2.29

-

0.04

-1

-2.33

9

-

1.85

-

0

-

36

-28

-1

-

33

-2

1

-1

-

2

-23

1

-12

-2

1

-1

-3

-1

-

-

-

-

36

-2