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1、梯形钢屋架课程设计一、设计资料（1） 题号61，屋面坡度1：16，跨度21m，长度96m，地点：上海，基本风压：0.20kN/m,基本雪压：0.55 kN/m。该车间内设有两台200/50kN中级工作制吊车，轨顶标高为8.5m。（2） 采用1.5m6m预应力混凝土大型屋面板，80mm厚泡沫混凝土保护层，卷材屋面，屋面坡度i=1/16。屋面活荷载标准值0.7kPa，血荷载标准值为0.55 kN/m，积灰荷载标准值为0.6 kN/m。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm400mm。（3） 混凝土采用C20，钢筋采用Q235B级，焊条采用E43型。（4） 屋架计算跨度：=21m-20.15
2、m=20.7m（5） 跨中及端部高度：采用无檩体系屋盖方案，缓坡梯形屋架，取屋架在21m轴线处的端部高度。屋架跨中起拱按考虑，取60mm。二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如下图：梯形钢屋架支撑布置如下图：1、 荷载计算屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算时取较大值进行计算，故取屋面活荷载0.7 kN/m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（m）。荷载计算表如下：荷载名称标准值（kN/m）设计值（kN/m）预应力混凝土大型屋面板1.41.41.35=1.89三毡四油防水层0.40.41.35=0.54找平层(厚20mm)0.220=0.40.41.3
3、5=0.5480厚泡沫混凝土保护层0.086=0.480.481.35=0.648屋架和支撑自重0.12+0.011030=0.450.451.35=0.608管道荷载0.10.11.35=0.135永久荷载总和3.234.361屋面活荷载0.70.71.4=0.98积灰荷载0.60.61.4=0.84可变荷载总和0.31.82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 全跨节点屋架自重：半跨接点屋面板自重及活荷载：（1）、（2）为使用
4、节点荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。4、内力计算 屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如下:由数解法解得F=1时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).然后进行组合,如下表:杆件名称内力系数(F=1)第一种组合F第二种组合第三种组合计算杆件内力(kN)全跨左半跨右半跨F1+F2F1F2F3F4F3F4上弦AB000000000BC、CD-11.29-8.46-3.46-628.05141-581.69601-499.79601-258.9589-142.4089-628.15141DE、EF-18.19-13.05-6.28-1011.8915-927.69831-81
5、6.80571-403.6948-245.8861-628.05141FG、GH-21.58-14.61-8.52-1200.4738-1086.30522-986.55102-458.6017-316.6438-1011.8915HI-22.43-13.98-10.33-1247.7585-1109.34747-1049.5605-448.5659-363.4844-1200.4738IJ、JK-22.9-14.45-10.33-1273.9041-1135.4931-1068.0075-462.0925-366.0553-1247.7585下弦ab6.024.61.75334.886583
6、11.62698264.94398140.155473.7219334.88658bc15.1811.154.93844.44822778.43682676.55322342.9411197.9529844.44822cd20.1414.077.421120.368061020.94146912.01446438.1375283.1261120.36806de22.1514.459.421232.182351106.056351023.66495457.99340.74071232.18235ef21.311.6611.771184.89771026.99451028.7963388.3056
7、390.86971184.8977斜腹杆aB-11.32-8.63-3.28-629.72028-585.65808-498.02508-263.0857-138.3772-629.72028Bb9.056.642.95503.44245463.96665403.52445204.2819118.268503.44245bD-7.56-5.23-2.85-420.55524-382.38984-343.40544-163.2645-107.7867-420.55524Dc5.553.52.51308.74095275.16195258.94575111.943588.8666308.74095
8、cF-4.27-2.27-2.45-237.53583-204.77583-207.72423-76.2706-80.4664-237.53583Fd2.740.952.18152.42346123.10326143.2506637.132365.8036152.42346dH-1.570.19-2.14-87.33753-58.50873-96.67413-4.159-58.4713-96.67413He0.36-1.231.9420.02644-6.0177645.90684-26.702147.190647.1906-26.7021eg1.563.44-2.386.78124117.57
9、56423.5544488.7196-45.0798117.57564-45.0798gK2.284.16-2.3126.83412157.6285251.81372109.4412-41.1414157.62852-41.1414gI0.650.65036.1588536.1588525.5118518.7073.555536.15885Aa-0.5-0.50-27.8145-27.8145-19.6245-14.39-2.735-27.8145竖杆Cb、Ec-1-10-55.629-55.629-39.249-28.78-5.47-55.629Gd-1-10-55.629-55.629-3
10、9.249-28.78-5.47-55.629Jg-1-10-55.629-55.629-39.249-28.78-5.47-55.629Ie-1.5-1.50-83.4435-83.4435-58.8735-43.17-8.205-83.4435Kf0.170.090.099.456938.146538.146533.02783.02789.456935、 杆件设计（1） 上弦杆整个上弦采用等截面，按IJ、JK杆件的最大设计内力设计，即 N= -1247.76kN上弦杆计算长度：屋架平面内：为节间轴线长度，即屋架平面外：由于屋架为无檩体系，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
11、内力变化情况，取为支撑点间的距离，即=31.508=4.524m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：腹杆最大内力N= -629.72kN，查表得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，得（由双角钢组成的T形和十字形截面均属b类），则需要的截面积为:需要的回转半径： 根据需要A、查角钢表，选用218011014，肢背间距a=12mm，则：A=7800，=30.8mm，=88.0mm验算： 由于=150，所以满足细长比要求。 因为，只需求，查表得=0.847，则故所选截面符合要求。（2） 下弦杆整个下弦杆采
12、用同一截面,按最大内力所在的杆计算. N=1232.18kN,(因跨中有通长系杆),所需截面为:选用218011012,因,故用不等肢角钢,短肢相并,如下图 故所选截面符合要求。(3) 端斜杆aB杆件轴力: N= -629.72kN计算长度: 因为,故采用不等肢角钢,长肢相并,使.选用21409010,则 A=44.6cm， 因为，只需要求，查表得0.764，则所以所选截面符合要求。（4）腹杆此杆可在g点处不断开，采用通杆。最大拉力： 最大压力： 在桁架平面内的计算长度取节点中心间距，在桁架平面外的计算长度：选用2635，查表有：因，只需求，查表得=0.31，则符合要求（5）竖杆由于杆件内力较小，按选择，则需要的回转半径为查型钢表，选截面的和较上述计算的和略大。选用2635，其几何特征为因，只需求，查表得=0.38，则符合要求。其余各杆见下表：1杆件编号内力(kN)计算长度截面规格截面面积回转半径(cm)长细比容许长细比稳定系数计算应力IJ、JK-1247.7585150.8452.421801101477.933.088.848.96151.40911500.847189.0350996
