梯形钢屋架设计实例

梯形钢屋架设计实例 1 题号题号 60 的已知条件是 梯形钢屋架跨度为 30m 长度 72m 柱距 6m 停车库内无吊车 无振动设备 采用拱 形彩色钢板屋面 80mm 厚泡沫混凝土保温层 卷材屋面 屋面坡度 1 10 不上人屋面活荷载标准值为i 1 1kPa 雪荷载标准值为 0 5kN 积灰荷载标准值为 0 6 kN 屋架铰支在钢筋混凝土柱上 上柱截面为 2 m 2 m 400mm 400mm 混凝土标号为 C30 钢材采用 Q235B 级 焊条采用 E43 型 要求设计钢屋架并绘制施工图 2 屋架计算跨度 0 302 0 1529 7lmmm 3 跨中及端部高度 本例题设计为无檩屋盖方案 采用平坡梯形屋架 取屋架端部高度 屋架的中间高度 0 2000hmm 3500hmm 4 结构型式与布置 屋盖结构体系 a 无檩设计方案 在钢屋架上直接放置预应力钢筋混凝土大型屋面板 其上铺设保温层和防水层 这种方案最突出的优点是屋 盖的横向刚度大 整体性好 所以对结构的横向刚度要求高的厂房宜采用无檩设计方案 但因屋面板的自重大 屋盖结构自重大 抗震性能较差 b 有檩设计方案 在钢屋架上设置檩条 檩条上面再铺设轻型屋面材料 如石棉瓦 压型钢板等 对于横向刚度要求不高 特 别是不需要做保温层的中小型厂房 宜采用有檩设计方案 本方案采用有檩屋盖 屋架型式及几何尺寸如图 1 图 2 所示 图 1 半跨梯形钢屋架形式和几何尺寸 图 2 全跨梯形钢屋架形式和几何尺寸 根据厂房长度 72m 60m 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 设置了刚性与柔性系杆 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 3 所 示 图 3 1 桁架上弦支撑布置图 图 3 2 桁架下弦支撑布置 图 图 3 3垂直支撑 1 1 垂直支撑 2 2 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3 4 梯形钢屋架支撑布置 5 荷载计算 屋面和荷载与雪荷载不会同时出现 计算时 取较大的荷载标屋面和荷载与雪荷载不会同时出现 计算时 取较大的荷载标 准值进行计算准值进行计算 故取屋面活荷载 1 1kN 进行计算 2 m 檩条采用卷边 C 型 型号 180 70 20 2 5 自重为 7 05kg m 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 m P0 120 011L 表 1 荷载计算表 荷载名称标准值 拱形彩色钢板 0 3 kN 2 m 80mm 厚泡沫混凝土保温层 0 08 5 4 kN 2 m 屋架和支撑自重 0 45 kN 0 120 011 30 2 m 檩条70 5 kN m 永久荷载总和F1 465 95 kN 屋面活荷载 1 1 kN 2 m 可变荷载总和F2 9 9 kN 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 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 6 内力计算 屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图 7 所示 a 左半跨 b 右半跨 c 全跨 图 4 屋架计算简图 由图解法或数解法解得 F 1 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 然后求出各种荷载 情况下的内力进行组合 计算结果见表 2 2 表 2 屋架杆件内力组合表 内力系数 F 1 第二种组合第三种组合 杆件名称 全跨 左半跨 右半 跨 第一种组 合 F 1 F 2 F 1 F 2 F 3 F 4 F 3 F 4 F 计算杆件 内力 kN 上 弦 lm mn no op pq qr rs st tu uv vw wx xy yz za1 a1b1 b1c1 c1d1 d1e1 e1f1 0 8 85 8 85 13 34 13 34 14 81 14 81 14 13 14 13 11 84 11 84 10 36 10 36 8 58 8 58 6 38 6 38 3 60 3 60 0 0 3 60 3 60 6 38 6 38 8 58 8 58 10 36 10 36 11 84 11 84 14 13 14 13 14 81 14 81 13 34 13 34 8 85 8 85 0 下 弦 ab bc cd de ef fg gh hi ij jk 5 06 11 48 14 32 14 63 13 10 11 08 9 47 7 50 5 05 1 92 1 92 5 05 7 50 9 47 11 08 13 10 14 63 14 32 11 48 5 06 am 8 84 3 35 腹 杆 mb bo Oc Cq qd ds se eu uf fw wg gy yh ha1 a1i ic1 c1j je1 e1k 6 55 5 12 3 43 2 19 0 88 0 25 1 29 2 36 3 21 1 72 1 78 1 92 2 11 2 16 2 41 2 48 2 80 2 92 3 35 2 92 2 80 2 48 2 41 2 16 2 11 1 92 1 78 1 72 3 21 2 36 1 29 0 25 0 88 2 19 3 43 5 1