刚结构课程的设计单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架的设计.doc

单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计 （1.设计资料： 1）题号22，屋面坡度1:10，长102m，跨度24m，柱距6m，地点：乌鲁木齐，基本雪压0.75N/m2，，基本风压0.60N/m2，车间内设有两台200/50KN中级工作制吊车，轨顶标高8.000m。冬季最低温度-20摄氏度，地震设计烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g。采用1.5m×6m预应力混凝土大型屋面板，80mm厚泡沫混凝土保温层。三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m2），找平层2cm厚（0.3KN/m2），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/m2，积灰荷载标准值0.6KN/m2， （2）屋架计算跨度 ： （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，端部高度中部高度（为），屋架跨中起拱考虑，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（102m60m）、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/进行计算。 屋面风荷载 迎风面 背风面 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/） 设计值（kN/） 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 0.4 0.4×1.35＝0.54 找平层（厚20mm） 0.02×20＝0.4 0.4×1.35＝0.54 80mm厚泡沫混凝土保温层 0.08×6＝0.48 0.48×1.35＝0.648 屋架和支撑自重 0.12+0.01124=0.384 0.384×1.35＝0.5184 管道荷载 0.1 0.1×1.35＝0.135 永久荷载总和 3.164 4.2714 屋面活荷载 0.75 0.75×1.4＝1.05 积灰荷载 0.6 0.6×1.4＝0.84 可变荷载总和 1.35 1.89 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： 3.2.全跨永久荷载 + 半跨可变荷载 全跨节点永久荷载： 半跨节点可变荷载： 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： 半跨节点屋面板自重及活荷载： 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 和 杆件名称 内力系数（F=1） 第一种组合 F×① 第二种组合 第三种组合 计算杆件内力（KN） 全跨① 左半跨② 右半跨③ ×①+×② ×+×③ ×①﹢×② ×①﹢×③ 上 弦 AB BC、CD DE、EF FG GH、HI 0 -9.08 -14.02 -15.75 -16.29 0 -6.83 -9.96 -10.26 -10.80 0 -2.90 -5.24 -7.08 -7.08 0 -444.81 -686.83 -771.55 -797.89 0 -407.96 -620.28 -681.65 -707.98