钢屋架设计计算一、设计资料屋面采用梯形钢屋架、预应力钢筋混凝土屋面板。
钢屋架两端支撑于钢筋混凝土柱上（砼等级C20）。
钢屋架材料为Q235钢，焊条采用E43型，手工焊接。
该厂房横向跨度为24m，房屋长度为240m，柱距（屋架间距）为6m，房屋檐口高为2.0m，屋面坡度为1/12。
二、屋架布置及几何尺寸屋架几何尺寸图屋架计算跨度=24000-300=23700mm。
屋架端部高度H0=2000mm。
二、支撑布置三、荷载计算1、荷载永久荷载预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝） 1500N/m2 =1.5 KN/m2屋架自重（120+11×24）=0.384 KN/m2防水层 380N/m2 =0.38 KN/m2找平层2cm厚 400N/m2 =0.40 KN/m2保温层 970N/m2 =0.97 KN/m2支撑自重 80N/m2 =0.08 KN/m2小计∑3.714 KN/m2可变荷载活载 700N/m2=0.70 KN/m2以上荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按水平投影面积计算。
永久荷载设计值：1.2×3.714=4.457kN/m2可变荷载设计值：1.4×0.7=0.98kN/m22、荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载：P=（4.457+0.98）×1.5×6=48.93kN（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载：P1=4.457×1.5×6=40.11kN P2=0.98×1.5×6=8.82kN（3）全跨屋架与支撑+半跨屋面板+半跨屋面活荷载全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：P3=1.2×（0.384+0.08）×1.5×6=5.01kN作用于半跨的屋面板及活载产生的节点荷载：取屋面可能出现的活载P4=（1.2×1.5+1.4×0.7）×1.5×6=25.02kN以上1），2）为使用阶段荷载组合;3）为施工阶段荷载组合。
钢屋架设计例题-、设计资料某一单层单跨工业长房。
厂房总长度为 120m ,柱距6m ,跨度为27m 。
车间内设有两台 中级工作制桥式吊车。
该地区冬季最低温度为— 20C 。
屋面采用1.5m x 6.0m 预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。
上铺120mm 厚泡沫混凝 土保温层和三毡四油防水层等。
屋面活荷载标准值为 0.6kN/叭雪荷载标准值为0.75 kN/叭 积灰荷载标准值为0.5kN/ m 20屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。
柱头截面为 400mm x 400mm,所用混凝土强度等级为C20 o根据该地区的温度及荷载性质，钢材采用Q235—\-F ,其设计强度f=215kN/ m 2，焊条采用E43型，手工焊接。
构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。
屋架 的计算跨度：Lo=27000 — 2x 150=26700mm,端部高度：h=2000mm （轴线处），h=2015mm （计算跨度处）。
二、结构形式与布屋架形式及几何尺寸见图1所示冷 1350ff13500a 3000 b3 (JOOc4500d 3000 e屋架支撑布置见图2所示rjr他區bGQL〔UG2■GG2一IC2X GG1r60007舊U15C5GT恙GG GG--2G G料|着uj23G2一—誉LG22GGG屋架下弦支撑布置图OOOZCJ=二二--.|¥tmt7孔二疗「一一LCC1GG1B3L CC3 551K/V1匚 1 K7VGG1GGL GGL垂直支撑1TCC2GG2GG2CC4GG2X X 1 w->严■<X XGG1CC11\/\/GGLGG2CC2FLG5--T B符号说明：GWJ-（钢屋架）;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2屋架支撑布置图三、荷载与内力计算1•荷载计算荷载与雪荷载不会同时出现，故］ 永久荷载标准值放水层（三毡四油上铺小石子） 找平层（20mm 厚水泥砂浆） 保温层（120mm 厚泡沫混凝土） 预应力混凝土大型屋面板 钢屋架和支撑自重 0.35kN/ m 2 0.02 X20=0.40kN/m 0.12*6=0.70kN/ m1.40kN/ m 0.12+0.011X 27=0.417kN/m管道设备自重0.10 kN/ m3.387kN/ m可变荷载标准值 雪荷载 积灰荷载 0.50kN/ m1.25kN/ m永久荷载设计值1.2X 3.387=4.0644 kN/m （由可变荷载控制）可变荷载设计值 1.4X 1.25=1.75kN/ m 2. 荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种组合：组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载 P=（4.0644+1.75） X 1.5X 6=52.3296 kN组合二 全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载p =4.0644X 1.5 X 6=36.59 kNP 2=1.75X 1.5X 6=15.75 kN组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载 屋架上弦节点荷载 p 3 =0.417X 1.2X 1.5X 6=4.5 kNP 4 =(1.4 X 1.2+0.75X 1.4) X 1.5X 6=24.57 kN3. 内力计算本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。
例题 8-1简支人字形屋架设计1、设计资料人字形屋架跨度30m，屋架间距12m，铰支于钢筋混凝土柱上。
厂房长度96m。
屋面材料为长尺压型钢板，屋面坡度1/10，轧制H型钢檩条（见例6-6）的水平间距为5m，基本风压为0.50kN/m2，屋面离地面高度约为20m，雪荷载为0.20kN/m2。
钢材采用Q235-B·F，焊条采用E43型。
2 屋架尺寸，支撑布置屋架计算跨度L=L－300=29700mm，端部及中部高度均取作2000mm。
屋架杆件几何长度见8－41，支撑布置见图8－42。
图8-41图8-423、荷载、内力计算及内力组合（1）永久荷载（水平投影面）101=0.1507kN/m2 压型钢板 0.15×10檩条自重 0.158kN/m2 屋架及支撑自重 0.20kN/m2合计0.509kN/m2(2)屋面均布活荷载或雪荷载(水平投影面)0.30kN/m2(3)风荷载：风荷载为1.25，屋面迎风面的体形系数为－0.6，背风面为－0.5，所以负风压的设计值（垂直于屋面）为迎风面：=-1.4×0.6×1.25×0.50=－0.525kN/m21背风面：2ω=-1.4×0.5×1.25×0.50=－0.4375kN/m 21ω的垂直水平面的分力已略超过荷载分项系数取1.0时的永荷载垂直于屋面的分量（0.507kN/m 2）。
这里不计风荷载，而将所有拉杆的长细比控制在250以内。
（4）上弦节点集中荷载的设计值为Q=（1.2×0.509+1.4×0.30）×5×12=61.70kN （5）内力计算跨度中央每侧各二根腹杆按压杆控制其长细比，不考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。
因杆件较少，以数解法（截面法、节点法）求出各杆件内力见图8-41。
4、杆件截面选择腹杆最大内力N=260.0kN ，查表8-4，选用中间节点板厚度t=10mm ，支座节点板厚度t=10mm 。
一柱间的上弦平面设置刚性系杆，以保证安装时上弦的稳定，在第一柱间的下弦平面也设置刚性系杆传递永久荷载：预应力钢筋混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.4×1.35=1.89 kN/mm2防水层(三毡四油，上铺小石子)0.4×1.35=0.54kN/mm220㎜厚水泥砂浆找平层20×0.02×1.35=0.54 kN/mm2屋架和支撑自重(0.12+0.011×30)×1.35=0.61 kN/mm23.58kN /mm2可变荷载：屋面活荷载0.7×1.4×0.7=0.68 kN/mm2设计屋架时，应考虑以下3种荷载组合：（1）全跨永久荷载＋全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载P＝(3.58＋0.68)×1.5×6=38.34 kN 屋架在全跨永久荷载＋全跨可变荷载作用下的计算简图如下：节点板的强度验算及稳定性验算略。
上弦杆计算长度：根据支撑布置情况，屋架平面外计算长度取y l 0＝4523mm ，屋架平面内为节间轴线长度，即x l 0＝1508mm 。
假定λ=60，则查表得ϕ=0.807。
所需截面积 A=N/ϕf =869930/(0.807×215)=5013.86mm 2所需回转半径 λ/0x x l i == 1508/60 = 25.13 mm λ/0y y l i == 4523/60 =75.38 mm根据需要的A 、x i 、y i 查角钢规格表，选用2∠160×100×12（短肢相并），见图3(a)。
A =60.108㎝2，x i =2.82cm, y i =7.74cm 。
按所选角钢进行长细比及稳定性验算：==x x x i l /0λ150.8/2.82 =53.48< [λ] = 150 ==y y y i l /0λ452.3/7.74 = 58.44< [λ] = 150由y λ = 58.44查表得x ϕ= 0.816，则σ = N/ϕA = 869930/(0.816×6010.8) = 177.36N/㎜2</215N f =㎜2所选截面满足要求。
