钢屋架课程设计
班级：土木班
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学号：
指导老师：
轻屋面钢屋架设计
一、设计资料
1、 工程地点：：兖州，设计使用年限：50年。
2、
工程规模：单层单跨封闭式工业厂房，长度180m ，屋架铰支于钢筋混凝土柱上；屋架跨度21m ；柱距6m ；屋面离地面高度约20m 。室正常环境，吊车起重量16/3.2 t ，工作制为A5，无较大的振动设备。
3、
自然条件：基本风压为2/4.0m KN ，基本雪压为2/35.0m KN ，积灰荷载标准值为2/5.0m KN 地震设防烈度为6度。地面粗糙度类别为B 类，场地类别Ⅲ类，重要性级别为二级，（0.10=γ）。
4、 材料选用： （1）、屋架钢材采用《碳素结构钢》GB ／T700-1988规定的Q235B 级镇静钢或沸腾钢。 （2）、焊条采用规定的E43型焊条， （3）、普通螺栓采用等级为4.6级的C 级螺栓，锚栓采用Q235级钢制成。 （4）、角钢型号按《热轧等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T9787-1988和《热轧不等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T9788-1988选用。 （5）、混凝土强度等级为C25. 6、结构及各组成构件形式： （1）、钢屋架：梯形钢屋架， （2）、屋面板：选用轻型屋面板，材料可选择夹芯板，选用长尺压型钢板、夹芯板时按图集《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造》01J925-1选用。 （3）、檩条及屋面支撑：计算或从相关标准图集中选用。
屋面板：对于长尺压型钢板、夹芯板可按图集《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造》01J925-1选用。卷材防水的1.56m 预应力钢筋混凝土屋面板，可按图集《1.5m ×6m 预应力混凝土屋面板》04G410-1～2选用。 （4）、主要建筑构造做法及建筑设计要求按轻屋面计算。 二、屋架形式的选定和结构平面的布置
1、采用缓坡梯形屋架，坡度为1/10, 无天窗。
：屋架计算跨度为每端支座中线缩进 150mm ，屋架支座反力点与厂方纵向轴线，则屋架计算跨度l mm l 207003002100021500=-=⨯-= 屋架端部高度取mm h 20000=
1.2 屋架端部、中部高度按屋架端部高度的选择要求，宜在 1.8-
2.1m ，本设计选用屋架端部高度为 H0=2000mm ，则中部高度 h=2000+（21000/2）×0.1=3050mm ，满足刚度以及经济性对跨中高度的要求。 跨中高度mm l i
h h 30502
21000
1.020002
0=⨯
+=+= 高跨比
147.00
=l h
，属于常用围之。
屋架起拱度,42500
21000
500
mm l
f ==
=
取45mm. 屋架腹杆采用人字式，使得上弦节点受荷，上弦杆节点水平间距取1500mm.
单位：mm
2、屋架支撑布置
根据厂房跨度21m ，车间长度180m 及荷载情况，设置4道上、下弦横向水平支撑；屋脊处与檐口位置上、下弦处分别设一道系杆；在屋盖两端开间的屋脊处与两端支座处设置竖向支撑；有吊车，需设下弦纵向水平支撑。 屋盖支撑布置图如下：
屋架上弦支撑布置
屋架下弦支撑布置
屋架垂直支撑布置
（上）屋架1-1剖面垂直支撑布置；（下）屋架2-2剖面垂直支撑布置 二、 屋架荷载和力计算 1、 荷载计算
根据经验公式，屋架和支撑的自重估算值为
220/2.14.0,m /2.1381.02.1)011.012.0(m KN KN l ⨯⨯=⨯+取
屋架下弦无其他荷载，可假定屋架和支撑重量全都作用在上弦节点。
根据《建筑结构荷载规》可知，屋面活荷载和雪荷载不同时考虑，屋面活荷载为2/5.0m KN ，雪荷载为2/35.0m KN 取其中的较大者计入，取屋面活荷载
2/5.0m KN 。由于是轻屋面，需要考虑风荷载作用。
轻型屋面板采用夹芯板，按图集《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造》01J925-1选用。预估屋面板受力，恒载为2/3.0m KN ，屋面活荷载为2/5.0m KN ，积灰荷载为2/5.0m KN ，屋面板承受的设计荷载值为
2/76.1)5.05.0(4.13.02.1m KN =+⨯+⨯。
板型选96032040--JXB ,板厚75mm,有效宽度为960mm,取檩条间距为1500mm ，支撑条件为连续，即所承受的设计荷载最大值为
22/76.1/0.3m KN m KN >
屋面板受力表
檩条的设计
檩条采用实腹式檩条，截面采用冷弯薄壁C 型钢5.22075220⨯⨯⨯C .钢材选用Q235，檩条跨度为6m,在跨中设一道拉条，提供下翼缘平面外变形的约束条件，防止檩条因整体失稳而发生弯扭，拉条采用8mm 圆钢。由于设置了拉条，保证了檩条在竖向荷载的作用下的整体稳定性，故不用验算檩条的整体稳定性。
x
q
q y
在跨中设一道拉条的计算简图
冷弯薄壁C 型钢5.22075220⨯⨯⨯C 截面参数：
273.9cm A =，476.703cm I x =，398.63cm W x =，
3max 11.33cm W y =，3min 65.12cm W y = 檩条承受的竖向荷载：
屋面板和檩条自重：2/36.0m KN
可变荷载：2/4.1m KN
m KN q /64.25.1)4.136.0(=⨯+= 0
71.5,cos ,sin ===αααq q q q y x m KN l q M y X ⋅=⨯⨯⨯==82.11671.5cos 64.28
1
81202
2l q M x x y α=
拉条处负弯矩m KN l q M x y ⋅-=⨯⨯⨯-=-=295.0671.5sin 64.232
132
1202
拉条与支座间正弯矩
m KN l q M x y ⋅=⨯⨯⨯==
148.0671.5sin 64.264
1
641202 强度验算：
223
6
36/215/44.19610
65.1210148.01098.631082.11mm N f mm N W M W M y y X x =<=⨯⨯+⨯⨯=+=σ 刚度验算：
m KN q k /866.171.5cos 5.1)5.09.05.03.0(0=⨯⨯⨯++=
3
339333105200
11062.31076.70310206384610866.153845--⨯==⎥⎦⎤⎢⎣⎡<⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==l EI l q l k νν
由于设置了拉条，可不用验算整体稳定。
荷载组合 （本次设计地区地址设防烈度为6度，轻型单层工业厂房，无需进行抗震设计。） （1）、全跨永久荷载+全跨可变荷载
KN F 16.2065.1)4.184.0(1=⨯⨯+=
（2）、全跨永久荷载+半跨节点可变荷载
KN F 56.765.184.02=⨯⨯=，KN F 6.1265.14.13=⨯⨯=
（3）、屋架、支撑自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载
KN F 32.465.148.04=⨯⨯=，KN F 54.965.1)7.036.0(5=⨯⨯+=
