《钢结构》屋架设计计算书一、设计资料及说明某车间厂房总长度为45m车间设有两台30吨中级工作制吊车车间无腐蚀性介质该车间为单跨双坡封闭式厂房，屋架采用三角形桁架式钢屋架（见图1），无吊顶，屋架下弦标高为10m，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为400㎜×400㎜，混凝土强度等级为C201、单跨屋架，平面尺寸为45m×21m，S=7.5m，即单跨屋架结构总长度为45m，跨度为21m，柱距为7.5m2、屋面采用彩色压型钢板加保温层屋面，C型檩条3、屋面坡度i=1:2.5恒载(包括屋面板、保温层、檩条、屋架及支撑等)为0.50kN/㎡，雪荷载为0.7kN/m2，活荷载标准值为0.20kN/㎡ 4、屋架钢材采用Q235B钢，焊条采用E43型，结构重要性系数为γ0=1.0 5、内力组合为“恒+全”和“恒+半”两种组合值全”——全跨雪荷载；“半”——半跨雪荷载）二、屋架杆件几何尺寸的计算 采用豪（单向斜杆式）式三角形屋架如图示屋面坡度为i=1:2.5，屋面倾角α=arctg（1/2.5）=21.8°，sinα=0.3714，cosα=0.9285屋架计算跨度 (当屋架简支于钢筋混凝土柱且柱网采用封闭结合时，考虑屋架支座处的构造尺寸，一般可取-（300~400mm）。
当柱网架用非封闭结构时，计算跨度等于标志跨度，即) 屋架跨中高度： 上弦长度： 节间长度： 根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如图示： 三、屋架支撑布置1、屋架支撑上弦横向水平支撑设置在屋架的纵向的两端第一柱间因为设有两台30T中级工作制吊车，为了防止屋架水平方向振动，必须设置下弦横向水平支撑，且与上弦横向水平支撑设在同一柱间，即在屋架纵向两端第一柱间设置下弦横向水平支撑，以形成空间稳定体还需在屋架下弦端节间设置纵向水平支撑纵向水平支撑与横向水平支撑形成闭合框，加强了屋架结构的整体性并能提高房屋纵、横向的刚度因为是三角形屋架，且跨度L=21m<24m，故仅需在跨度中央设置一道垂直支撑因为屋架是有檩体系，为了与其他支撑相协调，在屋架下弦跨中设置一根通长水平柔性系杆，上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连，檩条可代替上弦系杆同时在屋脊节点和上弦两端设置刚性系杆2、屋面檩条及其支撑 屋面采用彩色压型钢板加保温层屋面，C型檩条，檩条间距为2.787m 因为檩条跨度为7.5m>6m，应在檩条跨度三分点处各设置一道拉条，防止檩条侧向变形和扭转，并且提供X轴方向的中间支点。
又因为用卷边槽钢（C型钢）时，横向力指向下方，需要在屋脊处设置斜拉条和刚性撑杆 在上弦节点处设置檩条，檩条及拉条的布置如下图：四、荷载计算1、 永久荷载（恒荷载）（对水平投影面）(包括屋面板、保温层、檩条、屋架及支撑等)2、 可变荷载（活荷载）（对水平投影面）荷载规范规定屋面活荷载与雪荷载不同时考虑,而采用其中较大者本设计中活荷载均小于雪荷载，故只需考虑恒载和雪荷载的组合雪荷载——基本雪压：五、荷载组合1、恒荷载+全跨雪荷载2、恒荷载+半跨雪荷载上弦的集中恒荷载及节点恒荷载由檩条传给屋架上弦节点恒荷载分别如下图：由檩条传给屋架上弦节点活荷载分别如下图：具体计算过程如下：1)全跨屋面恒荷载作用下上弦节点恒荷载标准值：=2) 全跨雪荷载作用下上弦节点雪荷载：=假定基本组合由可变荷载效应控制，则上弦节点荷载设计值；若基本组合由永久荷载效应控制，则上弦节点荷载设计值为综上可知，本工程屋面荷载组合由可变荷载效应控制屋架杆件内力组合表杆件名称杆件编号全跨荷载半跨荷载内力组合最不利内力内力系数恒荷载标准值P1=11.256全跨活荷载标准值P2=15.758内力系数半跨活荷载标准值P2=15.7581.2恒荷载+1.4活荷载1.2恒荷载+1.4半跨活荷载上弦AB-9.42 -106.03 -148.44 -6.73 -106.05 -335.05 -275.71 -335.05 BC-8.08 -90.95 -127.32 -5.39 -84.94 -287.39 -228.05 -287.39 CD-6.73 -75.75 -106.05 -4.04 -63.66 -239.38 -180.03 -239.38 DE-5.39 -60.67 -84.94 -2.70 -42.55 -191.71 -132.37 -191.71 下弦AI8.75 98.49 137.88 6.25 98.49 311.22 256.07 311.22 IH8.75 98.49 137.88 6.25 98.49 311.22 256.07 311.22 HG7.50 84.42 118.19 5.00 78.79 266.76 211.61 266.76 GF6.25 70.35 98.49 3.75 59.09 222.30 167.15 222.30 腹杆BI0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 BH-1.35 -15.20 -21.27 -1.35 -21.27 -48.02 -48.02 -48.02 CH0.50 5.63 7.88 0.50 7.88 17.78 17.78 17.78 CG-1.60 -18.01 -25.21 -1.60 -25.21 -56.91 -56.91 -56.91 DG1.00 11.26 15.76 1.00 15.76 35.57 35.57 35.57 DF-1.95 -21.95 -30.73 -1.95 -30.73 -69.36 -69.36 -69.36 EF3.00 33.77 47.27 1.50 23.64 106.71 73.61 106.61 六、内力计算内力组合见下表：规定杆件受拉符号为正，受压符号为负。
七、截面选择1、上弦杆截面选择（AB、BC、CD、DE）上弦杆采用相同截面，以节间AB的最大轴力来选择：上弦杆在屋架平面外的计算长度等于其节间几何长度；下弦杆在屋架平面外的计算长度为屋架跨度的一半故上弦杆在平面内计算长度为=278.7cm，平面外计算长度=278.7cm；/=1，若获得等稳定条件，则应有=，选用两等肢角钢相并比较合适双角钢截面属于轴心压杆的b类，假定λ=100，由上册书附表17查得强度设计值，根据所设λ，截面应该有=28.08；=278.7/100=2.787cm由于，故由下册书P76页表2-8查得支座处节点板厚度为12mm，中间节点处节点板比支座处节点板厚度减少2mm，为10mm根据假设的A，及并注意到节点板厚=12mm选择截面2L9010截面面积：A=217.2=34.4，回转半径：=2.74cm，=4.20cm，用实际截面验算278.7/4.20=66.4<278.7/2.74=101.74<150(桁架中的受压杆件的容许长细比为150)对两等肢角钢相并截面，b/t=90/10=9<=0.58278.7/9=17.96，可取=69.06，由==101.7，查表得0.544=179.6<，所选截面合适。
2、下弦杆截面选择（AI、IH、HG、GF）下弦杆也采用相同截面，以节间AH的最大轴力来选择：=311.22kN= 258.75cm，= 1035cm选用截面2L1006截面面积:A=211.9=23.8回转半径: =3.10cm，=4.44cm长细比：258.75/3.10=83.2<1035/4.44=233.1<=250130.76<下弦杆强度及长细比满足要求，所选下弦杆截面适用3、腹杆BH、CG、DF截面选择选用截面L805（单系腹杆在斜平面的计算长度为：支座处斜杆和支座竖杆为，其他腹杆处为0.9）截面积：A=15.82回转半径：=3.56cm, =2.48cm长细比：3636/3.56=102.1<3636/2.48=146.6< [λ]=150，属b类截面对于等肢角钢，b/t=80/5=16=0.58/b=0./80=26.3，故=108.11通过用和中大的一个查表得，=137.0<，满足要求4、腹杆CH、BI、DG截面选择两者均为拉杆，，仍选用截面2L564截面面积：A=8.78回转半径：=1.73cm，=2.59cm验算如下：40.5<3105/2.59=119.8<0.83105/1.73=143.7<[λ]=250，满足要求。
5、杆件EF截面选择采用2L503组成十字形截面，==1.96cm截面积：A=23.9=7.8单角钢L504，=0.99cm=0.9=4140.9=372.6cm =/=310.5/1.96=190.1<200满足截面要求将以上计算结果汇总列表如下：桁架杆件截面选用表杆件名称杆件编号最大内力（kN）最大内力（KN）截面规格（mm）截面面积计算长度计算长度回转半径回转半径长细比长细比长细比稳定系数稳定性N/(mm*mm)容许长细比[λ]强度设强度N/A计值N/(mm*mm(cm)(cm)(cm)(cm) 上弦杆AB-3352L90 *1034.4278.7 278.7 2.74 4.2 101.7 66.4690.554 179.6150 204下弦杆AI311.2 2L100*623.8258.7 1035 3.10 4.44 83.2 233.1 131250 204腹杆BH311.2 2L50 *515.836362.483.56146.6102.11080.32 137150 204CGDFBI-69.4 2L56 *48.78 3105 3105 1.73 2.59 179.4 119.8 40.5 250 204DGCHEF106.6 2L50 *3十字7.40 3726 3726 1.96 1.96 190.1190.1 136.67150 204 注：GJ杆其主要是为减少下弦杆的长细比和竖向支撑的端竖杆，故取[λ]=200。
八、屋架节点设计1、一般杆件连接焊缝设焊脚尺寸=4mm，由以下公式求得焊缝计算长度 焊。