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1、11、设计资料1.1 1）某厂房跨度为 21m，总长 90m，柱距 6m，屋架下弦标高为 18m。2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上柱截面 400400，混凝土强度等级为 C30。3）屋面采用 1.56m 的预应力钢筋混凝土大型屋面板（屋面板不考虑作为 支撑用） 。4）该车间所属地区江苏省广州市。5）采用梯形钢屋架。1.2 考虑静载：预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）1400N/m 二毡三油 防水层 400N/m 找平层 2cm 厚 400N/m支撑重量；70N/m4考虑活载：活载 700 N/m 6）地震设防烈度为 77）钢材选用 Q235 钢，焊条为 E43 型。1.3、屋架形式和几何尺寸屋
2、面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。屋面坡度 i=1/10；屋架计算跨度 L02100030020700mm；端部高度取 H=1990mm，中部高度取 H=3040mm（为 L0/6.8） 。屋架几何尺寸如图 1 所示：1 9 9 013502 2 9 02 5 9 02 8 9 03 0 4 026132864312425302864312433901507.51507.51507.51507.51507.51507.5 1507.5150AaceghBCDFGH15007=10500图 1：21 米跨屋架几何尺寸2、支撑布置22.1 由于房屋长度有 6 米，故在房屋两端及中间设
3、置上、下横向水平支撑和屋 架两端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设 置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。2.2上弦平面支撑布置3屋架和下弦平面支撑布置垂直支撑布置3、设计屋架荷载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 700 N/m计算。沿屋面分布的永久荷载乘 1/cos=(10+1)/10=1.005 换算为沿水平投影面分布的4荷载。桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（wP=0.12+0.011跨度）计算，跨度单位为 m。标准永久荷载：二毡三油防水层 1.005x0.40=0.402
4、kN/m22cm 厚找平层 1.005x 0.4=0.402kN/m2预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝）1.005x 1.4=1.407kN/m2屋架和支撑自重为 0.07+0.12+0.011x21=0.421kN/m2_ 共 2.632kN/m2 标准可变荷载：屋面活荷载 0.7kN/m2 _ 共 0.7kN/m2考虑以下三种荷载组合 全跨永久荷载+全跨可变荷载 全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨桁架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 （1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载效应控制的组合） 全跨节点荷载设计值：F=(1.35x 2.632kN/m2+1.4x 0.7x
5、0.7kN/m2 )x 1.5m X 6m=38.1528kN（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨永久荷载设计值： 对结构不利时：F1,1=1.35x2.632x1.5x6=31.9788KN（按永久荷载效应控制的组合）F1,2=1.2x2.632x1.5x6=28.4256KN（按可变荷载效应控制的组合）对结构有利时： F1,3=1.0x2.632x1.5x6=23.688KN半跨可变荷载设计值： F2,1=1.4x(0.7x0.7)x1.5x6=6.174KN(按永久荷载为主的组合)F2,2=1.4x0.7x1.5x6=8.82KN(按可变荷载为主的组合)（3）全跨桁架包括支撑自重+半跨
6、屋面板自重+半跨屋面活荷载（按可变荷载效 应控制的组合）全跨节点桁架自重设计值： 对结构不利时：F 3,1=1.2x0.421x1.5x6=4.5468KN对结构有利时：F 3,2=1.0x0.421x1.5x6=3.789KN半跨节点屋面板自重及活荷载设计值： 22 4F1.2 1.4kN m1.4 0.7kN m1.5m 6m=23.94kN54、屋架杆件内力计算用图解法先求出全垮和半跨单位节点荷载作用下的杆件内力系数，然后乘 以实际的节点荷载，屋架在上述第一种荷载组合作用下，屋架的弦杆、竖杆和 靠近两端的斜腹杆，内力均达到最大，在第二种和第三种荷载作用下，靠跨中 的斜腹杆的内力可能达到最
7、大或发生变号。因此，在全垮荷载作用下所有杆件 的内力均应计算，而在半跨荷载作用下仅需计算靠近跨中的斜腹杆内力。Aa+ 4. 1000.000-7.472-11.262-12.18-12. 18-7.684-4.409-1.572+0.713+5.808+5.808+2.792+0.328-1 .0-1 .0-1 .0-0 .5+ 9. 744+ 11. 962+ 11.768 ceghBCDEFGH0. 51. 01. 01. 01. 01.01. 01. 0Aaceggeca+ 3. 0100.000 -5.310-7.339-6.861-5. 319-3. 923-2. 1620.00-5
8、.641-2.633-0.047+1.913+1.367+1.570+1.848+3.960+1.222-1.039-1.2 00-1.525-1.776-2.043- 1 .0- 1 .0- 1 .00 .0 00 .0 00 .0 0- 0 .5+ 6.663+ 7. 326+ 5. 884+ 4.636+ 3. 081+ 1. 090BCDEFGHG FED C BA0. 51. 01. 01. 01.01. 01.01.0计算结果列于下表：65、杆件截面选择5.1 上弦杆整个上弦杆采用等截面，按 FH 杆件的最大内力计算，即 NFH=613.434kN，上弦杆计算长度：在屋架平面内：为
9、节间轴线长度，即 l0x =150.75cm，在屋架平面外：本屋架为无檩体系， 并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支持布置和内力变化情况，取 l0y 为支撑点 间的距离，即 l0y =452.25cm根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。如图所示。腹杆最大内力 N= 613.434KN，查表，中间节点板厚度选用 12mm，支座节点板厚度选用 14mm。设 60，查 Q235 钢的稳定系数表，可得 0.807，则需要的截面积为内力系数（F=1）第二种组合第三种组合计算杆件内力/KN杆件名称 全跨左半跨右半跨第一种组合 FF1+F2F1+F2F3+F4F3+
10、F4最大压力最大拉力AB 000000000BD-7.472-5.31 -2.16-376.320 -377.022 -349.239 -155.433 -80.022 -377.022 DF-11.26-7.34 -3.92-567.099 -562.318 -532.154 -218.384 - 136.509 -567.099 上弦FH-12.18-6.86 -5.32-613.434 -598.739 -585.157 -210.378 - 173.511 -613.434 ac4.13.011.09206.492 207.727 190.793 87.594 41.630 207.7
11、27 ce9.7446.663.08490.74 7 489.329 457.753 196.360 110.655 490.747 下弦eg11.967.324.64602.353 593.075 569.437 220.557 156.398 602.353 aB-7.684-5.64 -2.04-386.997 -389.301 -357.549 -164.136 -77.952 -389.301 Bc5.8083.961.85292.514 291.583 272.973 116.809 66.296 292.514 Dc -4.409-2.63 -1.78-222.055 -218.
12、030 -210.533 -79.668 -59.319 -222.055 De2.7921.221.57140.616 134.139 137.226 39.786 48.165 140.616 Fe-1.572-0.05-1.53-79.172 -69.908 -82.961 -7.153 -42.585 -82.961 Fg0.328-1.04 1.3716.519 5.322 26.578 -23.655 34.041 34.041 斜腹杆Hg0.7131.91-1.235.910 48.354 20.923 48.427 -26.026 48.427 Aa -0.5-0.50-25.
13、182 -26.505 -22.095 -13.865 -1.895 -26.505 Cc-1-10-50.364 -53.010 -44.190 -27.729 -3.789 -53.010 Ee-1-10-50.364 -53.010 -44.190 -27.729 -3.789 -53.010 竖杆Gg -1-10-50.364 -53.010 -44.190 -27.729 -3.789 -53.010 7A=N/f=613.4341000/0.807215=3535.54 mm2需要的回转半径：ixreq=l0x /150.75 / 60m=2.51cmiyreq=l0y /452.
14、25 / 60m=7.54cm根据需要的 A、ix 、iy 查角钢规格表，选用 2 L 1258010，肢背间距 a10mm，则A =39.42cm2，ix = 2.26cm，iy = 6.11cm截面验算： x=l0x / ix=150.75 /2.26=66.70 150 （满足）y=l0y/iy=452.25/6.11=74.02 150 （满足）由于 y x ，只需求 y 。查表 y =0.725，则N /A=613.434103 /( 0.72539.42102）f=215 N/mm2（满足）5.2 下弦杆整个下弦杆采用等截面，按最大内力所在的杆计算，Neg=602.353kN 计算。 l0x=300cm，l0y= 1485cm。所需截面积 Areq=N / f =602.353103 /215 =2801.6mm2 查角钢规格表，选用 2 L125808，因 l0y l0x，故用不等肢角钢，短肢相并。 肢背间距 a10mm，则A = 31.98cm2，ix = 2.285cm，iy =6.07cmx=l0x / ix=300 / 2.285 =131.29 350 (满足)8y=l0y / iy=1485 /6.07= 244.65 350 (满足)下弦截面xx5.3 端斜杆
