梯形钢屋架设计实例
梯形钢屋架设计实例
1、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i ＝1/10。不上人屋面活荷载标准值为1.1kPa ，雪荷载标准值为0.5kN/2
m ，积灰荷载标准值为0.6 kN/2
m 。屋架铰支在钢筋
混凝土柱上，上柱截面为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：
03020.1529.7l m m m
=-?=
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0
2000h mm '=，屋架的中间高度：3500h mm =。
4、结构型式与布置
①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。
②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，取较大的荷载标准
值进行计算。故取屋面活荷载1.1kN/2m进行计算。
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（P0.120.011L
＝）计算，跨度单位为m。
+
表1 荷载计算表
荷载名称标准值
拱形彩色钢板
m）
0.3（kN/2
80mm厚泡沫混凝土保温层
m）
0.08×5＝4（kN/2
+?＝0.45
屋架和支撑自重0.120.01130
m）
（kN/2
檩条
70.5（kN/m）
永久荷载总和
F1=465.95 kN
屋面活荷载
m）
1．1（kN/2
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