北京广播电视大学 钢屋架课程设计计算书
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北京电大《钢结构》课程
〖普通钢屋架〗课程设计
一、设计资料
要求按下列条件设计某车间的屋架和布置屋盖支撑。车间跨度18m，长90m，柱距6m。采用普通梯形钢屋架，屋面坡度1/10，上铺1.5×6m钢筋混凝土大型屋面板，保温层采用8cm厚泡沫混凝土（γ=5KN/m3），水泥砂浆找平层2㎝及三毡四油防水层。屋架简支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400㎜，混凝土强度等级C20。地区雪压标准值0.45KN/㎡，冬季计算温度-29℃，不考虑地震设防。
二、钢材和焊条的选用
屋架采用焊接连接，根据设计规范要求，可选用Q235.B.F，材料应保证抗拉强度、伸长率、屈服点，冷弯试验和常温冲击韧性以及S.P.C含量合格。焊条采用E43型，手工焊，屋架锚栓和屋架与支撑连接用C级螺栓。
三、屋架形式和几何尺寸
由于采用1.5×6m大型屋面板和卷材屋面，i＝1/10，故采用缓坡梯形屋架。屋架计算跨度：l0＝l－300＝1800－300＝17700㎜ 屋架端部高度取h0＝1515㎜
跨中高度h＝h0＋i×l0/2＝ 1515＋0.1×17700/2＝2400 ㎜
屋架高跨度比h/l0＝2.4 /17.7＝1/7.42 符合经济高度(1/6～1/10)要求。
为使屋架上弦节点受荷，腹杆采用人字式，上弦节点水平间距取1.5m。屋架各杆件几何尺寸见图1。
图1 屋架的几何尺寸（参考图）
四、屋盖支撑布置 参见钢结构教材P191—193
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图2 屋架支撑的布置（参考图）
五、荷载和内力的计算
表1. 荷载计算汇总表
编 号 1 2 3 4 5 荷载名称 防水层（三毡四油，上铺小石子） 找平层（2㎝厚水泥砂浆） 8cm厚泡沫混凝土 隔气层（一层油毡刷油两遍） 预应力钢筋混凝土大型屋面板（包括灌缝）屋架自重，包括支撑 （0.12＋0.011l） 标准值 2KN/m 0.4 0.4 0.4 0.05 1.4 0.318 设计值 2KN/m 备注 沿屋面坡向分布 同上 同上 同上 同上 沿水平面分布 3
恒荷载总重 使用荷载 雪荷载 活荷载总重 2.968 1.2×2.968＝3.562 0.7 0.45 0.7 1.4×0.7＝0.98 因屋面坡度小，故1～6项可直接相加 沿水平面分布 同上 取7、8项中的较大者 节点荷载计算
使用阶段：P恒=3.562×1.5×6= 32.058KN
P活=0.98×1.5×6=8.82KN
阶段施工（半跨安装屋面板时）： P′恒=1.2×0.318×1.5×6= 3.4344KN
P′活=（1.2×1.4＋1.4×0.7）×1.5×6=23.94KN
在半跨单位力作用下用图解法求杆力系数，图解结果见图3；并列表求使用和施工阶段各杆件在全跨恒载和半跨活载作用时的杆力和杆力组合得到的计算杆力值，见表2。
图3 图解法求内力
（参考图，具体以各自绘制为准）
4
A B
C
D
E
F
G
a b
杆力系数 c
d
表2 杆件内力组合表
杆件内力（KN）
使用阶段 杆 件 名 称 P=1 P活×P恒×③ ① 全跨 恒载 ④ 0 左 P活×② 右 P′恒施工阶段 ×′′P活×① P活×② 计算杆力 ③ （KN） 全 左 右 组合 项目 右半左半跨 全跨 跨 ① ② 0 ③ 0 ⑤ 0 ⑥ 0 ⑦ 0 ⑧ 0 ⑨ 0 0 AB 0 -2.5-342.31 ④+⑤+⑥ -8.37 -268.45 -51.70 -22.16 -40.70 -140.34 -60.14 1 -100.83 ⑦+⑨ 上-4.3-469.48 弦DF -7.18 -11.49 -368.19 -63.31 -37.99 -55.82 -171.84 -103.11 … 1 -158.93 -5.6-462.48 FG -5.65 -11.31 -362.45 -49.86 -49.86 -54.95 -135.33 -135.33 … 5 -190.28 BD -5.86 下bc 6.94 3.46 10.40 333.37 61.18 30.53 50.54 166.07 弦
-1.5-3.36 -107.84 -15.76 -13.91 -16.35 -42.78 -37.75 -137.51 斜bD -1.79 8 腹32.37 69.98 杆Dc 0.36 1.35 1.71 54.88 3.18 11.92 8.32 8.62 cF 0.86 1.29 2.15 68.80 7.57 11.36 10.43 20.54 30.83 26.98 0.00 0.00 87.72 -14.14 -20.44 -40.88 竖aA -0.50 0.00 -0.50 -16.03 -441 0.00 -2.43 -11.97 杆 Cb -1.00 0.00 -1.00 -32.06 -8.82 0.00 -4.86 -23.94 ab 3.64 1.36 5.00 160.29 32.07 12.03 24.30 87.05 32.65 82.88 204.39 425.09 4+5+6 … … … … … … … 4+6 7+8 4+5+6 … cd 6.67 5.00 11.67 374.02 58.80 44.10 56.70 159.61 119.70 476.92 aB -5.41 -2.0-7.43 -238.29 -47.68 -17.88 -36.12 -129.42 -48.53 -303.85 3 Bb 3.27 1.69 4.96 158.85 28.81 14.90 24.08 78.19 40.43 202.55 Fd -1.88 1.13 -0.75 -24.08 -16.56 9.94 -3.65 -44.96 5