某单跨单层厂房钢屋盖设计

一、设计题目：某单跨单层厂房钢屋盖设计二、设计资料：屋架钢材为 Q235B，焊条 E43 型，手工焊。屋架支承在钢筋混凝土排架柱上，钢筋混凝土柱上柱截面尺寸为：400mm400mm；混凝土强度等级为 C25，屋架节点采用焊接方式。厂房柱距为 6m，长度为 90m，厂房内设 A5 级工作制桥式吊车，起重量 Q200kN。地面粗糙度类别为 B 类，结构重要性系数为。排水：外天沟。屋架形式：梯形钢屋架，屋架下弦标高为 9.8m。屋0.1面跨度 24m，屋面坡度：1：10，屋面材料：采用 1.56.0m 太空轻质大型屋面板，卷材屋面（防水层：2mm 厚 SBS 防水卷材） ，有悬挂管道 0.05kN/m2，屋面均布活荷载（不与雪荷载同时考虑）为：0.5kN/m 2，建造地点：湖南长沙，雪荷载：0.4，风荷载：0.35，轴线处屋架端部高度为 1.890m，距轴线 0.15m 处屋架端部高度 为 1.995m。1h三、屋架几何尺寸的确定屋架的计算跨度 l0=L-300=24000-300=23700mm ，轴线处屋架端部高度为1.890m，距轴线 0.15m 处屋架端部高度 为 1.995m。跨中高度1hH=1995+2400/10=2235。跨中起拱高度为 60mm（L/500） 。梯形钢屋架形式和几何尺寸如图所示。 39528074189053647623048195m梯 形 钢 屋 架 形 式 和 几何 尺 寸图 1四、屋盖支撑布置根据厂房长度（84m60m） 、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同。在所有柱间的上弦平面有檩条代替刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔、刚性系杆，以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图 2、图 3、图 4所示。其中 SC#为上弦支撑、XC#为下弦支撑、CC#为垂直支撑、GG#为刚性系杆、RG#为柔性系杆、GWJ#为屋架。四、荷载计算1、永久荷载（水平投影面）太空轻质大型屋面板(S 卷材屋面 ) kN/ 6.0163.0屋架及支撑自重 0.12+0.011L=0.384kN/合计 1.05kN/ 2、可变荷载（水平投影面）因屋架受荷水平投影面积不超过 60，故屋面均布活荷载为 0.50 kN/,雪荷载=0.45 kN/,不用考虑雪荷载。3、风荷载风压高度变化系数为 1.0，屋面迎风面的体型系数为-0.6，背风面为-0.5，所以负风压标准值（垂直于屋面）为：迎风面： kN/27.045.16.01 w背风面： kN/2对轻型钢屋架，当风荷载较大时，风吸力可能大于屋面永久荷载，此时屋架弦杆和腹杆中的内力均可能变号，必须考虑风荷载组合。但此处风荷载小于永久荷载，故不考虑风荷载的影响。五、屋架杆件内力计算与组合由永久荷载控制的荷载组合值为 ： kN/84.150.705.13由可变荷载控制的荷载组合值为： kN/9642.故可变荷载效应起控制作用。1、荷载组合考虑以下二种荷载组合（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（3）全跨屋架、支撑及天窗架自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载因在施工中能保证屋面板对称布置，所以不考虑第三种荷载组合。2、节点荷载（1）永久荷载： kN 68.20.3512.1F（2）可变荷载： kN143、内力系数计算因屋架结构对称，由结点法解得 F1 作用于左半跨时的屋架各杆件的内力系数，如下图 -1.245309-.6459-.38271017 Ra=0.9Ra=. 847620bcdecbABCDECB5F作 用 于 左 半 跨 内 力系 数9A计算用结构计算器算出，算出表格和杆件编号入下图：内力计算杆端内力值 ( 乘子 = 1)-杆端 1 杆端 2 - - 单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩-1 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.000000002 3.13137345 0.00000000 0.00000000 3.13137345 0.00000000 0.000000003 4.51509006 0.00000000 0.00000000 4.51509006 0.00000000 0.000000004 4.57059481 0.00000000 0.00000000 4.57059481 0.00000000 0.000000005 3.03321142 0.00000000 0.00000000 3.03321142 0.00000000 0.00000000 6 2.23983843 0.00000000 0.00000000 2.23983843 0.00000000 0.000000007 1.23596455 0.00000000 0.00000000 1.23596455 0.00000000 0.000000008 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.000000009 -3.00949367 0.00000000 0.00000000 -3.00949367 0.00000000 0.0000000010 -3.14743172 0.00000000 0.00000000 -3.14743172 0.00000000 0.0000000011 -4.53806084 0.00000000 0.00000000 -4.53806084 0.00000000 0.0000000012 -4.59384797 0.00000000 0.00000000 -4.59384797 0.00000000 0.0000000013 -3.69264604 0.00000000 0.00000000 -3.69264604 0.00000000 0.0000000014 -3.69264604 0.00000000 0.00000000 -3.69264604 0.00000000 0.0000000015 -3.04864306 0.00000000 0.00000000 -3.04864306 0.00000000 0.0000000016 -2.25123374 0.00000000 0.00000000 -2.25123374 0.00000000 0.0000000017 -1.24230281 0.00000000 0.00000000 -1.24230281 0.00000000 0.0000000018 -0.99050633 0.00000000 0.00000000 -0.99050633 0.00000000 0.0000000019 3.82232842 0.00000000 0.00000000 3.82232842 0.00000000 0.0000000020 -2.19196142 0.00000000 0.00000000 -2.19196142 0.00000000 0.0000000021 1.73910028 0.00000000 0.00000000 1.73910028 0.00000000 0.0000000022 -1.05346958 0.00000000 0.00000000 -1.05346958 0.00000000 0.0000000023 0.07329189 0.00000000 0.00000000 0.07329189 0.00000000 0.0000000024 -0.04786360 0.00000000 0.00000000 -0.04786360 0.00000000 0.0000000025 -1.24535152 0.00000000 0.00000000 -1.24535152 0.00000000 0.0000000026 0.24698748 0.00000000 0.00000000 0.24698748 0.00000000 0.0000000027 0.88934896 0.00000000 0.00000000 0.88934896 0.00000000 0.0000000028 -0.68415198 0.00000000 0.00000000 -0.68415198 0.00000000 0.0000000029 1.04761855 0.00000000 0.00000000 1.04761855 0.00000000 0.0000000030 -0.76428265 0.00000000 0.00000000 -0.76428265 0.00000000 0.0000000031 1.26170152 0.00000000 0.00000000 1.26170152 0.00000000 0.0000000032 -0.86517519 0.00000000 0.00000000 -0.86517519 0.00000000 0.0000000033 1.50868700 0.00000000 0.00000000 1.50868700 0.00000000 0.000000004、屋架杆件内力计算前面已求得杆件的内力系数，所以只需将杆件内力系数分别乘以各种荷载组合下节点荷载即得各种荷载组合下的杆件内力。杆件内力计算过程见表 1。表 1 屋架构件内力组合表 （单位：KN）单项荷载内力 内力组合杆件 内力系数（F=1 ）活载 恒载 第一种 第二种名称 编号左半跨右半跨全跨左半跨F2*右半跨F2*全跨F1*+ + +最不利组合AB -3.147 -1.242 -4.389AB -1.447 -3.398 -4.875BC -4.698 -2.448 -7.146BC -2.448 -4.698 -7.146上弦杆CD -4.610 -3.024 -7.814CD -3.024 -4.610 -7.814DE -3.610 -3.610 -7.220DE -3.610 -3.610 -7.220ab 0 0 0ab 0 0 0bc 3.370 1.341 4.711bc 1.341 3.370 4.711cd 4.659 2.334 6.993cd 2.334 4.659 6.993de 4.577 3.004 7.581下弦杆de 3.004 4.577 7.581Ab 3.960 1.579 5.530Ab 1.579 3.960 5.530Bc 1.581 1.218 2.799Bc 1.218 1.581 2.799Cd -0.114 0.952 0.838Cd 0.952 -0.114 0.838De -1.377 0