一、设计题目：梯形钢屋架 二、设计资料
（1）某工业厂房（上海市）：梯形钢屋架跨度为21m ，长度90m ，柱距7.5m ，屋盖拟采用钢结构有檩体系，屋面板采用100mm 厚彩钢复合板（外侧基板厚度0.5mm ，内侧基板厚度0.4mm ，
夹芯材料选用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.20 kN/m 2
计算），檩条采用冷弯薄壁C 型钢。屋面排水坡度i=1:20,有组织排水。屋架支承在钢筋混凝土柱上，柱顶标高9.0m ，柱截面尺寸为400×400mm 。不考虑灰荷载。屋架、檩条、拉条及支撑自重标准值按0.402/m kN 计算。基本雪压取0.42/m kN ，基本风压取0.452/m kN 。 （2）屋架计算跨度：
m m m l 7.2015.02210=⨯-=
（3）跨中及端部高度：采用缓坡梯形屋架，取屋架在21m 轴线处的端部高度
m h 990.1'0=，屋架中间的高度h=2.515m 则屋架在20.7m 处，两端的高度为9975.10=h 。
三、结构形式与布置
屋架形式及几何尺寸如图所示
根据厂房长度90m 、跨度及荷载情况，设置四道道上、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，该水平支撑的规格和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置一道×垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图2所示。
桁架上弦支撑布置图
桁架下弦支撑布置图
垂直支撑2—2
梯形钢屋架支撑布置图
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
四、荷载计算及内力组合
1.荷载计算
屋面活荷载为0.62/m kN ，雪荷载为0.42/m kN ,计算时取两者最大值。故取屋面活
荷载0.62/m kN 进行计算。
风荷载：基本风压为0.452/m kN ，查表可知，风压高度变化系数为1.0，当屋面夹角α（2.86°）小于15°时，迎风坡面体形系数为-0.6，背风坡面体形系数为-0.5，风载为吸力，起卸载作用，所以负风的设计值（垂直屋面）为
迎风面：1ω=1.4×0.6×1.00×0.45＝0.3782/m kN
背风面： 2ω=1.4×.0.5×1.00×0.45＝0.3152/m kN
对于轻型钢屋架，当风荷载较大时，风吸力可能大于屋面永久荷载，腹杆中的内力可能变号，必须考虑风荷载组合，但此处风荷载小于永久荷载，可不考虑风荷载的组合。（因为
1ω 2ω均小于屋面永久荷载0.65（荷载分项系数取1.0），由此可见，风吸力较小）而且
在截面选择时，对内力可能变号的腹杆，不论在荷载作用下是拉杆还是压杆，均控制其长细比不大于150。
设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合。
荷 载 计 算 表
荷载
名 称
彩钢复合板（100mm）屋架、檩条、拉条及支撑自重
永久荷载总和
屋面活荷载可变荷载总和
0.65
0.50.5
0.25*1.2=0.30.4*1.2=0.480.780.5*1.4=0.70.7标准值（ ）设计值（ ）
0.250.4
1.全跨永久荷载＋全跨可变荷载
全跨永久荷载及可变荷载：
43.195.775.1)7.078.0(=⨯⨯+=F kN 2.全跨永久荷载＋半跨可变荷载： 全跨节点永久荷载：
24.105.775.178.01=⨯⨯=F kN 半跨节点可变荷载
2.95.775.17.02=⨯⨯=F kN
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
3
.65.775.148.03=⨯⨯=F kN
半跨节点屋面板自重及屋面活荷载
96.145.775.1)84.03.0(4=⨯⨯+=F kN
左跨内力图和右跨内力图
全跨内力图
内力表
第一种组合全跨①左半跨②右半跨③F*①F1*①+F2*②F1*①+F2*③F3*①+F4*②F3*①+F4*③AB 000000000BC -8.3-5.4-2.3-161.3-134.7-106.2-123.2-82.5-161.3CD -8.3-5.4-2.3-161.3-134.7-106.2-123.2-82.5-161.3DE -12.8-7.3-4.3-248.7-198.0-170.6-176.1-137.1-248.7EF -12.8-7.3-4.3-248.7-198.0-170.6-176.1-137.1-248.7
FG -13.8-6.1-6.1-268.1-197.4-197.4-167.0-167.0-268.1
ab 4.6 3.1 1.189.475.657.269.743.489.4bc 11.0 6.8 3.4213.7175.2143.9158.6113.9213.7
cd 13.77.0 5.2266.2204.7188.1178.2154.6266.2
Ba -7.5-5.0-1.9-145.7-122.8-94.0-112.9-71.8-145.7Bb 5.9 3.6 1.8114.693.577.084.460.8114.6Db -4.4-2.2-1.7-85.5-65.3-60.7-56.6-50.0-65.3Dc 2.90.8 1.656.337.144.428.839.356.3Fc -1.60.4-1.6-31.1-12.4-31.1-4.4-31.1-31.1
Fd 0.3-1.6 1.4 5.2-12.015.6-19.320.120.1
Aa -0.5-0.50.0-9.7-9.7-5.1-9.7-3.2-9.7Cb -1.0-1.00.0-19.4-19.4-10.2-19.4-6.3-19.4Ec -1.0-1.00.0-19.4-19.4-10.2-19.4-6.3-19.4
Gd 0.40.10.17.8 5.0 5.0 3.8 3.87.8
竖腹杆第二种组合内力系数（F=1）杆件类型杆件编号上弦计算杆件内力
第三种组合
下弦斜腹杆
