目录
1.设计资料： (3)
2.结构形式与布置： (3)
3.荷载计算 (7)
3.1.全跨永久荷载+ 全跨可变荷载 (7)
3.2.全跨永久荷载+ 半跨可变荷载 (7)
3.3.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)
4.内力计算 (7)
5.杆件设计 (9)
5.1上弦杆： (9)
5.2下弦杆： (11)
5.3斜腹杆 (12)
5.4竖杆： (16)
6.节点设计 (20)
6.1下弦设计： (20)
6.2上弦设计 (24)
6.3屋脊节点K (34)
6.4支座节点a (36)
单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计
1.设计资料：
（1）第五组：某地一机械加工车间，长84m ，跨度24m ，柱距6m ，车间内设有两台40/10T 中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m ，柱顶标高27m ，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m 2），上铺100mm 厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m 3），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m 2），找平层2cm 厚（0.3KN/m 2），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，上柱截面400×400mm 。钢材选用Q235B ，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m 2，积灰荷载标准值0.6KN/m 2，雪荷载及风荷载见下表。
（2）屋架计算跨度
)(7.233.0240m l =-= （3）跨中及端部高度：设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，端部高度
mm h 19000=中部高度mm h 3100=（为6.7/0l ），屋架跨中起拱500/l 考虑，取
48m.
2.结构形式与布置
屋架形式及几何尺寸如图所示：
图1.梯形钢屋架形式和几何尺寸
根据厂房长度（102m>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下图所示：
SC-上弦支撑；XC-下弦支撑；CC-垂直支撑；GC-刚性系杆；LG-柔性系杆 3.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0.7kN/2m 进行计算。
屋面风荷载
迎风面 m KN /88.51235.00.1)0.1(4.11-=⨯⨯⨯-⨯=ω 背风面 m KN /82.31235.00.165.0(4.11-=⨯⨯⨯-⨯=ω
由于屋面坡度较小，对荷载影响小，未予考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋架不考虑。
表 1 荷 载 计 算 表 荷载名称
标准值（kN/2m ）
设计值（kN/2m ） 预应力混凝土大型屋面板 1.4 1.4×1.35＝1.89 三毡四油防水层（上铺绿豆沙）
0.4 0.4×1.35＝0.54 找平层（厚2cm ） 0.3 0.3×1.35＝0.405 10cm 厚泡沫混凝土保温层 1×0.1＝0.1 0.1×1.35＝0.35 屋架和支撑自重 0.12+0.011×24=0.384 0.384×1.35＝0.5184 永久荷载总和 2.684 3.6234
屋面活荷载 0.7 0.7×1.4＝0.98 积灰荷载 0.6 0.6×1.4＝0.84 可变荷载总和 1.3 1.82
设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：
3.1.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：
KN F 991.4865.1)82.16234.3(=⨯⨯+=
3.2.全跨永久荷载 + 半跨可变荷载
全跨节点永久荷载：
611.3265.16234.31=⨯⨯=F
半跨节点可变荷载：
KN F 38.1665.182.12=⨯⨯=
3.3.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：
KN F 67.465.15184.03=⨯⨯=
半跨节点屋面板自重及活荷载：
KN F 31.2365.1)7.089.1(4=⨯⨯+=
1、2为使用节点荷载情况，3为施工阶段荷载情况。 4.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所示：
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
屋架构件内力组合表
5.杆件设计
（1）上弦杆
整个上弦采用等截面，按GH,HI杆件的最大内力设计，即
-
797
=
KN
N89
.
上弦杆计算长度：
在屋架平面内，为节间轴线长度，即
在屋架平面外，本屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支持布置和内力变化情况，取oy l 为支撑点间的距离，即
mm l oy 6000=
根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦杆截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。如下图所示。
腹杆最大内力KN N 06.440-=，由屋架节点板厚度参考可知：中间节点板与垫板厚度取10mm,支座节点板刚度取12mm 。
设70=λ，查Q235钢的稳定系数表，可得751.0=ϕ（由双角钢组成的T 形和十字形截面均属于b 类），则需要的截面积为
23
6.4941215
751.01089.797mm f N A =⨯⨯==ϕ
需要回转半径：
mm l i ox
x 5.2170
1508
===λ ， mm l i oy y 7.85706000===λ
根据需要A ，x i ，y i 查角钢规格表，选用101101802⨯⨯L ，肢背间距a=10mm ，则： 25680mm A =，mm i x 3.31=，mm i y 3.86=
按所选角钢进行验算：
18.481508
===
ox x l λmm
l l o ox 1508==
