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1、钢屋架设计计算一、设计资料 屋面采用梯形钢屋架、预应力钢筋混凝土屋面板。钢屋架两端支撑于钢筋混凝土柱上(砼等级C20)。钢屋架材料为Q235钢，焊条采用E43型，手工焊接。该厂房横向跨度为 24m，房屋长度为240m，柱距(屋架间距)为6m,房屋檐口高为2.0m，屋面坡度为1/12。二、屋架布置及几何尺寸屋架几何尺寸图屋架计算跨度=24000-300=23700mm。屋架端部高度H0=2OOOmm。二、支撑布置三、荷载计算1. 永久荷载(标准值)大型屋面板0.548kN/m2防水层0.10kN/m2屋架及支撑自重0.15kN/m20.05kN/m2悬挂管道小计工0.848KN/m2可变荷载活载
2、0.64KN/H?以上荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑，所以各荷 载均按水平投影面积计算。永久荷载设计值：1.2X0.848=1.018kN/m2可变荷载设计值：1.4X0.64=0.896kN/m22、荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：(1) 全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载：P= (1.018+0.896)X 1.5X6=17.226kN(2) 全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载：P =1.018X1.5X6=9.162kNP =0.896X1.5X6=8. 064kN12(3) 全跨屋架与支撑+半跨屋面板+半跨屋面活荷载全跨屋架
3、和支撑自重产生的节点荷载：P3=1.2X0.15X1.5X6=1.08kN 作用于半跨的屋面板及活载产生的节点荷载：取屋面可能出现的活载P4= （1.2X0.548+1.4X0.64）X1.5X6=13.982kN以上 1），2）为使用阶段荷载组合;3）为施工阶段荷载组合。四、内力计算按力学求解器计算杆件内力，然后乘以实际的节点荷载，屋架要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值，在第二和第三种荷载 作用下，靠跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号，因此，在全跨荷载作用下所有 杆件的内力均应计算，而在半跨荷载作用下，仅需计算近跨中的斜腹杆内力，取其中不利
4、 内力（正、负最大值）作为屋架的依据。具体计算见图屋架各杆内力组合见表。全跨荷载布置图全跨荷载内力图左半跨荷载布置图左半跨荷载内力图右半跨荷载布置图右半跨荷载内力图内力计算表表1杆件 名称杆内力系数P=1全跨永久 荷载+全跨 可变荷载P=17.226kNN=Px 全跨永久荷载+半跨 可变荷载P1=9.162kNP2=8.064kNN左=卩叹+P2xN右=卩叹+P2x全跨屋架支撑+半跨 屋面板+半跨可变荷 载P3=1.08kNP4=13.982kNN左=P3x+P4xN右=P3x+P4x计算内力KN在左 半跨在右半跨全跨上弦10-11000000011-13-6.35-2.51-8.86-152
5、.62-132.38-101.42-98.35-44.66-152.62杆13-15-9.35-4.65-14.00-241.16-203.67-165.77-145.85-80.14-241.1615-17-9.62-6.39-16.01-275.79-224.26-198.21-151.80-106.64-275.7917-18-7.84-7.84-15.68-270.10-206.88-206.88-126.55-126.55-270.10下 弦 杆1-23.511.254.7682.0071.9253.6954.2222.6282.002-38.223.6211.84203.96174
6、.76137.67127.7263.40203.963-49.755.5415.29263.39218.71184.76152.8493.97263.394-58.927.1216.04276.31218.89204.37142.04116.88276.31斜腹杆1-11-6.54-2.35-8.89-153.14-134.19-100.40-101.04-42.46-153.1411-24.892.177.06121.62104.1282.1876.0037.97121.622-13-3.54-2.09-5.63-96.98-80.13-68.44-55.58-35.30-96.9813-3
7、2.061.893.9568.0452.8051.4333.0730.6968.043-15-0.86-1.83-2.69-46.34-31.58-39.40-14.93-28.49-46.3415-4-0.321.671.3523.269.7925.84-3.0224.8125.844-171.441.63-0.19-3.279.8711.4019.9322.5922.5917-5-2.401.50-0.90-15.50-27.603.85-34.5320.00-34.53竖 杆1-10-0.500-0.50-8.61-8.61-4.58-7.53-0.54-8.612-12-1.000-1
8、.00-17.23-17.23-9.16-15.06-1.08-17.233-14-1.000-1.00-17.23-17.23-9.16-15.06-1.08-17.234-16-1.000-1.00-17.23-17.23-9.16-15.06-1.08-17.235-180.800.801.6027.5621.1121.1112.9112.9127.56五、杆件截面设计1、上弦杆截面计算整个上弦杆采用同一截面，按最大内力计算N = -275.79kN（压力），查钢结构设计手册 节点板厚度选用8mm,支座节点板厚度选用10mm。计算长度 屋架平面内取节间轴线长度 屋架平面外根据支撑和内力变
9、化取 因为，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并。如图1 所示。xxy图 1 上弦截面 设，查轴心受压构件的稳定系数表 需要截面积 需要回转半径根据需要的A、i； J，查角钢型钢表，选用2A = 34.4 c , ix =第cm ,i； = 5.38cm。按所选角钢进行验算 满足长细比：的要求。由于只需求出，查轴心受压构件的稳定系数表所选截面合适。2、下弦杆截面计算整个杆件采用同一截面，按最大内力计算，N=276.31kN （拉力）计算长度 屋架平面内取节间轴线长度 屋架平面外根据支撑布置取计算需要净截面面积选用 21_ （短肢相并），见图 2 所示，A = 34.4 c in2 , i =
10、 1.9 cm , i = 5.38cm xy 按所选角钢进行截面验算，取。y 8兀 广 丿J 、 xy图 2 下弦截面所选截面满足要求。3、斜杆截面计算 斜杆 1-11N = -153.14kN （压力）， l0x =l0y =l =251.6cm 因为l0x=l0y,故采用不等肢角钢，长肢相并，使ix=iy选用 21_，见图 3 所示，A = 34.4 c in2 , i = 1.9 cm , i = 5.38cmxyy图 3 斜杆 1-11 截面 属于 b 类截面 属于 b 类截面 满足长细比：的要求。由于只需求出，查轴心受压构件的稳定系数表， 所选截面合适。 斜杆 11-2N = 12
11、1.62kN （拉力），10% = 0.81 = 208.1cm，l0y = 1 =260.1 cm 计算需要净截面面积图 4 斜杆 11-2 截面选用 2L40X5,验算：所选截面满足要求。Q斜杆2-13N =-96.98kN （压力）， l0x =2247mml0y = l =2809mm选用 2L63X8，见图 5 所示，A = 19.02c , i = 1.90 cm , i = 2.95cmxyy图 5 斜杆 2-13 截面 属于 b 类截面 属于 b 类截面 满足长细比：的要求。 由于只需求出，查轴心受压构件的稳定系数表，所选截面合适。Q斜杆13-3 .N =68.04kN （拉力
12、）,lo = 0.8l = 224.7cm, lo = l =280.9 cm0x0y计算需要净截面面积选用 2l_36x5，见图 6 所示，A =6.76 c itf , i =1.08 cm , i =1.82 cmxyxxy图 6 斜杆 13-3 截面验算：所选截面满足要求。Q斜杆3-15N =-46.34kN （压力 ） ， l 0 x =241.8cml 0 y = l =302.3cm选用 2L63x8,图 7 斜杆 3-15 截面 属于 b 类截面 属于 b 类截面 满足长细比：的要求。由于只需求出，查轴心受压构件的稳定系数表， 所选截面合适。Q6 斜杆 15-4N = 25.8
13、4kN （拉力），l0 = 0.8l = 2418mm, l0 = l =3023cm0x0y计算需要净截面面积选用 2l_36x5，见图 8 所示，A =6.76 c itf , i =1.08 cm , i =1.82 cm xy验算：所选截面满足要求。Q斜杆4-1N =22.59kN （拉力）8JIy图 8 斜杆 15-4 截面l0x =259.5cml0y = l =324.3cm选用 2L30X4,见图 9 所示，A =4.56 c m2 , i =09cm , i =1.57cm xy图 9 斜杆 4-17 截面x满足长细比：的要求。所选截面合适。Q8 斜杆 17-5N =-34.53kN （压力）， l0x =259.5cml0y = l =324.3cm选用 2L63X10,见图 10 所示，A =23.32c m , i =1.88cm , i = 2.99cmxyy图 10 斜杆 17-5 截面验算由于只需求出，查轴心受压构件的稳定系数表， 所选截面合适。4、竖杆截面计算Q边竖杆1-10N =-8.63kN （ 压力） ， ,l0x = l0y =l=201.25cm选用 2l_50x6, A =11.38c, i = 1.52cm , i = 2.40
