一、设计题目
18m跨三角形钢桁架
二、设计资料
1、某单层轻型工业厂房，平面尺寸18m×90m，柱距6m，柱高6m，采用三角形钢屋架，跨度18m，屋面坡度i=1/3,屋面防水材料为波形彩钢瓦+50厚玻纤棉+钢丝网铝箔，冷弯薄壁C型钢檩条，檩条斜距1.555m，支撑布置自行设计，无吊车。采用钢筋混凝土柱，混凝土强度等级为C20，钢屋架与柱铰接，柱截面尺寸400×600mm；使用温度-5摄氏度以上，地震烈度7度，连接方法及荷载性质，按设计规范要求。屋架轴线图及杆件内力图见图。
2、荷载标准值如下：
（1）、永久荷载（沿屋面分布）
屋面防水结构+檩条 0.2KN/m2
钢屋架及支撑等自重 0.35KN/m2
（2）、可变荷载
屋面活荷载（按水平投影）0.50KN/m2
基本风压（地面粗糙度为B类）0.80KN/m2
三、要求设计内容
1、屋盖结构布置
2、屋架杆件内力计算和组合
3、选择杆件截面型号，设计节点
4、绘制施工图
四、课题设计正文
（一）屋盖结构布置：
上弦节间长度为两个檩距，有节间荷载。上弦横向水平支撑设置在房屋两端及伸缩缝处的第一开间内，并在相应开间屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间屋架下弦跨中设置一道通长的水平系杆。上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连。上弦杆在屋架平面外的计算长度等于其节间几何长度；下弦杆在屋架平面外的计算长度为屋架跨度的1/2。具体支撑布置如下图：
屋架支撑布置
1-1剖面图
（二）、屋架杆件内力计算和组合
1、荷载组合：恒载+活荷载；恒载+半跨活荷载
2、上弦的集中荷载及节点荷载如下图：
上弦集中荷载
上弦节点荷载
上弦集中荷载及节点荷载表
3、上弦节点风荷载设计值如图所示。
（1）按照规范可知风荷载体形系数：背风面-0.5；迎风面-0.5 （2）上弦节点风荷载为：
上弦节点风荷载
W=1.4×（-0.5）×0.8×1.556×6=-5.228KN
4、内力计算
（1）杆件内力及内力组合如下表：
（2）上弦杆弯矩计算。
端节间跨中正弯矩为
M1=0.8M0=0.8×P丿l=0.8（1/4×12.04kNm×3/√10×1.555m）
=3.553kNm
中间节间跨中正弯矩和中间节点负弯矩为
M 2=0.6M 0=0.6×1.862kNm=1.1172kNm （三）杆件截面选择、设计节点 （1）上弦杆截面
整个上弦不改变截面，按最大内力计算。杆1内力N=-175.6kN ，M 1x =1.49kNm ，
M 2x =1.117kNm 。选用2∟70×6,A=16.32cm 2
,
W 1x =38.74cm 3
，W 2x =14.96cm 3
。i x =2.15cm ，i y =3.11cm 。 长细比 λx =
3.7215
.25
.1550==x x i l <[λ]=150 Λy =
5011
.35
.1550==
y
y i l <[λ]=150 7.116
70
==t b <0.58×b l y 0=0.58×75.155=12.9 λyz =6.56)6
.05.1557475.01(50)475.01(2
24
2024=⨯⨯+⨯=⨯⨯+t l b y y λ 由λ
x
λy 查表得（b 类截面），736.0=x ϕ 825.0=y ϕ
kN mm mm N N
Ex
05.5773
.721.11032.16/102061.1EA 222232x 22=⨯⨯⨯⨯⨯==πλπ丿
塑性系数 05.11=x γ 2.12=γ
1) 弯矩作用平面内的稳定性。此端节间弦杆相当于规范中两端支承的杆件，其上作用有端弯矩和横向荷载并为异号曲率的情况，故取等效弯矩系数85.0=mx β 用跨中最大正弯矩kNm M x 49.11=验算，代入公式得
223362
3111
/215/4.19905.57775.6k 18.01mm 1074.3805.1Nmm
1049.185.0mm 1632736.0N 106.1758.01mm N f mm N kN N N N W M A
N Ex x x x mx x =<=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=⎪
⎪⎭⎫ ⎝
⎛-+丿γβϕ对于这种组合T 形截面压弯杆，在弯矩的效应较大时，可能在较小的翼缘一侧因受拉塑性区的发展而导致构件失稳，补充验算如下：
）
（丿
丿
Ex
x 22x 1
x mx N N 25
.11W M A
--γβN
=）
（577.05kM
175.6kM
25.11mm 1096.1426.1Nmm
1049.185.01632mm
N
106.1753362
3-⨯⨯⨯⨯⨯-⨯
=6.3N/mm 2
2
显然另一侧不控制构件平面内的失稳。故平面内的稳定性得以保证。
2）弯矩作用平面外的稳定性。由于12050<=y λ ，所以梁的整体稳定系数可由下式计算
915.0500017.01235/0017.01=⨯-=-=fy b y
λϕ
等效弯矩系数85.0=tx β。用跨中最大正弯矩kNm Mx 49.11=验算，代入公式得
3
362231074.38915.01049.185.011032.16825.0106.17511mm
Nmm
mm N x bW txMx yA N ⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+ϕβηϕ =166.2N/mm 2
2
根据支撑布置情况，可知上弦节点处均有侧向支承以保证其不发生平面外失稳。因此，可不必验算节点处的平面外稳定，只需验算其强度。
3）强度验算。上弦节点2处（见节点编号图）的弯矩较大，且W 2x 又比较小，因此截面上无翼缘一边的强度，按下式验算（A n =A ）
2
23
36223/215/8.1691096.142.110117.11032.16106.175min mm N f mm N mm
Nmm mm N xWx Mx An N =<=⨯⨯⨯+⨯⨯=+γ （2）下弦杆截面
下弦杆也不改变截面，按最大内力计算。杆7的轴心力。KN N 62.166max = 选用2∟56×4,A=8.78cm 2
i x =1.73cm ，i y =2.52cm 。 长细比 λx =
4.22773
.14
.3930==x x i l <[λ]=400 Λy =
2.35152
.2885
0==
y
y i l <[λ]=400
