梯形钢屋架设计

目录一、设计资料.......................................................（2）二、结构形式与支撑布置.............................................（2）1.屋架形式及几何尺寸...........................................（2）2.屋架支撑布置.................................................（3）三、荷载计算.......................................................（4）1.荷载设计值...................................................（4）2.荷载组合.....................................................（4）四、内力计算.......................................................（6）五、杆件设计.......................................................（7）1.上弦杆.......................................................（7)2.下弦杆.......................................................（8)3.斜腹杆“Ba”.................................................（9)4.竖杆“Gg”...................................................(10)5.各杆件的截面选择计算..........................................(10)六、节点设计........................................................(12)1.下弦节点“c”.................................................(12)2.上弦节点“B”.................................................(13)3.屋脊节点“H”.................................................(15)4.支座节点“a”.................................................(16)七、屋架施工图......................................................(19)1附节点详图1-6......................................................(20)一、设计资料某厂房总长度为90m，跨度为L=21m，屋盖体系为无檩体系，纵向柱距为6m。1.结构形式:钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=L/10，L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7级，设计基本抗震加速度为0.1g.。二类场地。屋架下弦标高为18m，厂房内桥式吊车为2台150/30t（中级工作制），锻锤为2台5t。2.屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材、焊条为：用Q345钢，焊条为E50型。3.屋盖结构及荷载:无檩体系：采用1.5m×6.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）。荷载：①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，以kN/m2为单位；②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7kN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.65kN/m2，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值，因此活荷载取0.7kn/m2.。积灰荷载0.6kN/m2。③屋面各构造层的荷载标准值：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.4kN/m2水泥砂浆找平层0.4kN/m2保温层0.35kN/m2一毡二油隔气层0.05kN/m2水泥砂浆找平层0.3kN/m2预应力混凝土屋面板1.45kN/m2二、屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置本方案为无檩屋盖方案，i=1/10，采用平坡梯形屋架。屋架计算跨度L0=L-300=2700mm,端部高度取H0=1990mm,中部高度H=3040mm,屋架几何长度见图钢材采用Q235钢，焊条为E50型，手工焊。根据车间长度，屋架跨度和荷载情况，设置上下弦杆横向水平支撑，2垂直支撑和系杆图1屋架形式及几何尺寸2.屋架支撑布置如下图2所示：33LG2LGLG22SC1SC2GG2LG2CC2LG1SC2SC2SC2LG2GG1LG2LG1CC1LG1SC1LG2GG2LG1CC2垂直支撑2-2LG5LG5LG5LG5LG5LG5LG5LG5CC5LG3LG3CC6CC6LG6LG3CC5CC2LG1LG1CC3LG1LG1CC2CC2LG1LG1CC3CC3LG11LGCC2CC2CC3GG2GG3LG4LG5LG4CC3LG4LG4LG45CCCC6CC2CC32GGLG52GG5LG2GG5LGGG3GG3GG3121SC1SC2SC2SC2SC2SC1SC4SC6SC6SC6SC6SC4GG2LG2LG2GG1LG2LG2GG2CC2LG1LG1CC11LG1LG2CCCC5LG3LG3CC4LG3CC52GG2LG2LG1GG2LG2GG2GG2LG2LG1GG2LG2GG垂直支撑1-1XC1XC2XC2XC3XC2XC2XC1XC4XC5XC5XC6XC5XC5XC4XC1XC2XC2XC3XC2XC2XC14LG4LG4LG屋架下弦支撑布置图210006000*15=90000500屋架上弦支撑布置图符号说明：SC—上弦支撑XC—下弦支撑CC—垂直支撑GG—刚性系杆LG—柔性系杆图2屋架支撑布置4三、荷载和内力计算1.荷载设计值永久荷载设计值：预应力混凝土屋面板2/9575.135.145.1mkN屋架及支撑自重2/474.035.1)21011.012.0(mkN三毡四油（上铺绿豆砂）防水层2/54.035.14.0mkN水泥砂浆找平层2/54.035.14.0mkN保温层0.351.35=0.4725kN/m2一毡二油隔汽层2/0675.035.105.0mkN水泥砂浆找平层2/405.035.13.0mkN合计4.4572kN/m可变荷载设计值：屋面活荷载98.04.17.02kN/m积灰荷载0.61.4=0.842kN/m合计1.822kN/m2.荷载组合设计屋架时，应考虑以下3种荷载组合：使用阶段荷载情况：（1）全跨节点永久荷载及可变荷载：F=(4.457+1.82)1.56=56.49KN（2）全跨节点永久荷载：F1=4.4571.56=40.11KN半跨节点可变荷载：F2=1.821.56=16.38KN5施工阶段荷载情况：（3）全跨屋架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载全跨节点屋架自重：F3=0.4741.56=4.266KN半跨节点屋面板自重及活荷载：F=(1.9575+0.98)1.56=26.438KN屋架在上述3种荷载组合作用下的计算简图如下图3所示：F/2FFFFFFFFFFFFFF/21990207003040A2850300030003000300030002850HGFEDCBdcbaAHGFEDCBF/2FFFFFFF3FFFFFFFFFFFFF/2F/2F/2图3荷载组合作用下的计算简图四、内力计算6由以下图4得F=1时屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨）21米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值21米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值图4屋架各杆件的内力系数由屋架各杆件的内力系数求出各种组合荷载情况下的内力，计算结果见下表1：杆件名称内力系数（F=1）第1种组合第2种组合第3种组合计算杆件内力（kN）全跨1左半跨2右半跨31F2121FF3121FF2143FF3143FF上弦AB0.0000.0000.000000000BC，CD-7.472-5.310-2.162-468.196-427.334-367.837-172.261-89.035-468.196DE，EF-11.262-7.339-3.923-705.677-631.532-566.97-242.072-151.760-705.677FG，GH-12.18-6.861-5.319-763.199-662.67-633.526-233.351-192.584-763.199ac4.1003.0101.090256.906236.305200.01797.06946.308256.9067表1屋架杆件内力组合表注：F=62.66kN，1F=43.76kN，2F=18.9kN，3F=4.266kN，4F=26.438kN五、杆件设计腹杆最大内力N=-481.479kN，查表7.4，中间节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选用12mm。1.上弦杆（图5）整个上弦采用等截面，按FG、GH杆件的最大内力设计。N=-763.199kN=-763199N，上弦杆平面内计算长度0150.75cmxl；在屋架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，平面外计算长度03150.75cm452.25cmyl。因为003yxll，故截面宜选用两个不等肢角钢短肢相并，选用2L140908，如下图5所示：图5上弦杆截面图设70，查附表4.2得751.0下弦ce9.7446.6633.081610.559552.328484.628217.724123.023610.559eg11.9627.3264.636749.539661.919611.078244.715173.596749.539gh11.7685.8845.884737.383626.175626.175205.763205.763737.383斜腹杆Ba-7.684-5.641-2.043-481.479-442.867-374.865-181.917-86.793-481.479Bc5.8083.9601.848363.930329.002289.085129.47173.634363.930Dc-4.409-2.633-1.776-276.268-242.702-226.504-88.420-65.763-276.268De2.7921.2221.570174.947145.274151.85144.21853.418174.947Fe-1.572-0.047-1.525-98.502-69.679-97.613-7.949-47.024-98.502Fg0.328-1.0391.36720.552-5.28440.190-26.07037.54040.190-26.070Hg0.7131.913-1.20044.67767.3578.52153.618-28.68467.357-28.684竖杆Aa-0.5-0.50.00-31.33-31.33-21.88-15.352-2.133-31.33Cc，Ee-1.0-1.00.00-62.66-62.66-43.76-30.704-4.266-62.66Gg-1.0-1.00.00-62.66-62.66-43.76-30.704-4.266-62.668需