梯形钢屋架课程设计例题21m.doc

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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 2 ,基本雪压：0.55 kN/m 2 。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 1.5m×6m 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 2 ，积灰荷载标准值为 0.6 kN/m 2 。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，
上柱截面为 400mm×400mm。
（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：l =21m-2×0.15m=20.7m
0
（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 h¢0 = 2.005 m 。屋架跨中起拱按 l0 / 500 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/m2 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 g = (0.12 + 0.011l)kN / m2
k
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 2 ） 设计值（kN/m 2 ）
预应力混凝土大型屋面板 1.4 1.4 ×1.35=1.89
三毡四油防水层 0.4 0.4 ×1.35=0.54
找平层( 20mm) 厚 0.2 ×20=0.4 0.4 ×1.35=0.54
80 厚泡沫混凝土保护层 0.08 ×6=0.48 0.48 ×1.35=0.648
屋架和支撑自重 0.12+0.011 ×030=0.45 ×1.35=0.608 0.45
管道荷载 0.1 0.1 ×1.35=0.135
永久荷载总和 3.23 4.361
屋面活荷载 0.7 0.7 ×1.4=0.98
积灰荷载 0.6 0.6 ×1.4=0.84
可变荷载总和 0.3 1.82
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：

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（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:
内力系数(F=1) 第二种组合 第三种组合

第一种

F1 ×① F3 ×① F3 ×① 计算杆

杆件名称 全跨 左半 右半 组合 F × F1 ×①
＋F2 ＋F4 ＋F4 件内力

①
跨② 跨③
①
+F2 ×②
③
×
②
×
③
×
(kN)

AB 0 0 0 0 0 0 0 0 0
-8.4 -628.05 -499.79 -258.9 -142.4 -628.15
BC

、CD-11.6 -3.4 141 -581.696

29
6
01
601 589 089 141

EF-18. -13. -6.2 -1011.8 -927.698 -816.80 -403.6 -245.8 -628.05

上
DE 、
19 05 8
915
31
571 948 861 141

弦
FG

GH-21. -14. -8.5 -1200.4 -1086.30 -986.55 -458.6 -316.6 -1011.8 、

58 61 2
738
522
102 017 438 915

HI -22. -13. -10. -1247.7 -1109.34 -1049.5 -448.5 -363.4 -1200.4
43 98 33 585 747 605 659 844 738

JK-22. -14. -10. -1273.9 -1135.49 -1068.0 -462.0 -366.0 -1247.7

IJ 、
9
45 33
041
31
075 925 553 585

334.886 264.943 140.15 73.721 334.886

ab 6.02 4.61.75 58 311.6269

8
98
54
9
58

bc 15.15 4.93 22 778.4368
11.1 844.448 676.553 342.94 197.95 844.448
8 2 22 11 29 22

下

cd 20.17 7.42 806 1020.941

14.0
1120.36
912.014 438.13 283.12 1120.36

弦 4 46 46 75 6 806

de 22.15 9.42 235 1106.056

14.4
1232.18
1023.66
340.74 1232.18

5
35
495
457.99
07
235

ef 21.36 11.7 77 1026.994
11.6 1184.89 1028.79 388.30 390.86 1184.89
7 5 63 56 97 77

aB -11.3 -3.2 028 -585.658
-8.6 -629.72 -498.02 -263.0 -138.3 -629.72
32 8 08 508 857 772 028
斜

腹
Bb 9.05 6.64 2.95 45 463.9666

503.442
403.524 204.28 118.26 503.442

杆
5
45
19
8
45

bD -7.53 -2.8 524 -382.389
-5.2 -420.55 -343.40 -163.2 -107.7 -420.55
6 5 84 544 645 867 524

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3.52.51 95 275.1619

308.740
258.945 111.94 88.866 308.740

Dc 5.55
5
75
35
6
95

cF -4.27 -2.4 583 -204.775
-2.2 -237.53 -207.72 -76.27 -80.46 -237.53
7 5 83 423 06 64 583

2.18 46 123.1032
152.423 143.250 37.132 65.803 152.423

Fd 2.74 0.95
6
66
3
6
46

dH -1.5

7
0.194 -87.337

-2.1
-58.5087 -96.674
-58.47 -96.674

53
3
13
-4.159
13
13
47.1906

-1.2 20.0264 45.9068 -26.70 47.190

He 0.363 1.94 4
-6.01776
4
21
6
-26.702
1
117.575

86.7812 117.5756 23.5544 88.719 -45.07 64

eg 1.56 3.44 -2.3 4
4
4
6
98 -45.079
8
157.628

126.834 51.8137 109.44 -41.14 52

gK 2.28 4.16 -2.3 12 157.6285

2
2
12
14 -41.141
4

25.5118 36.1588

gI 0.65 0.650 36.1588 36.15885
18.707

5
5
-19.624
3.55555
-27.814

Aa -0.5 -0.50 -27.814 -27.8145
-14.39

5
5
-2.7355

Cb
、Ec -1 -1 0 -55.629 -55.629 -39.249 -28.78 -5.47 -55.629
Gd -1 -1 0 -55.629 -55.629 -39.249 -28.78 -5.47 -55.629

竖 Jg -1 -1 0 -55.629 -55.629 -39.249 -28.78 -5.47 -55.629

-1.50 -83.443
-58.873
-83.443

杆 Ie -1.5
5
-83.4435
5
-43.17 -8.2055

Kf 0.17 0.09 0.09 9.45693 8.14653 8.14653 3.0278 3.0278 9.45693

5、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，

根据支持布置和内力变化情况，取 l0y 为支撑点间的距离，即

l0y =3×1.508=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

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