设计某厂房钢屋架
一、 设计资料
梯形屋架跨度24m，物价间距6m，厂房长度120m。屋架支撑于钢筋混凝土柱子上，节点采用焊接方式连接，，其混凝土强度C25，柱顶截面尺寸400mm×400mm。屋面用预应力钢筋混凝土大型屋面板。上弦平面侧向支撑间距为两倍节间长度，下弦平面在柱顶和跨中各设一道纵向系杆。屋面坡度i=1/10。刚材采用Q235B钢，焊条E43××系列，手工焊。
二、 屋架形式和几何尺寸
屋架的计算跨度l0=L-300=24000-300=21000mm，端部高度取H0=2000mm，跨中高度H=3200mm
三、 屋盖支撑布置 （见图1） 四、 荷载计算
⒈永久荷载：预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）1.40KN／m2
防水层（三毡四油上铺小石子） 0.35 KN／m2
找平层（20mm厚水泥砂浆） 0.02×20=0.40 KN／m2 保温层（泡沫混凝土）厚40mm 0.25KN／m
钢屋架及支撑重 0.12+0.011×24=0.384KN／m2 合计 2.784KN／m2 ⒉可变荷载：屋面荷载 0.5KN／m2
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雪荷载 0.6KN／m2
由于可变荷载和雪荷载不能同时达到最大，因此去他们中的较大值。取0.6 KN／m2
五、 屋架杆件内力计算与组合
永久荷载分项系数1.2，可变荷载分项系数1.4. ⒈荷载组合：
⑴全跨恒载＋全跨活载 ⑵全跨恒载＋半跨活载
⑶全跨屋架，支撑自重＋半跨屋面板重＋半跨活载 ⒉节点荷载：
永久荷载 F1=1.2×2.784×1.5×6=30.07KN
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可变荷载 F2=1.4×0.6×1.5×6=7.56KN ⒊屋架杆件内力计算
表一屋架构件内力组合表（单位：KN） 见表1
六、 屋架杆件设计
支座斜杆的最大内力设计值为-333.40 KN，查表9.1，中间节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选用12mm。
⒈上弦杆
上弦采用等截面，按N=-572.28KN， FG杆件的最大设计内力设计。上弦杆计算长度：平面内：lox=lo=1507mm；在屋架平面外，根据支撑和内力变化情况，取loy =2×l0=3014mm。
假设λx=λy=120，查表得υ=0.437。取强度设计值f=215 N／mm2， 则需要的截面面积：
A=N∕υf=572280∕0.751×215=3544mm2=35.44 cm2 需要回转半径：
ix=lox∕λ=1507∕70=21.5mm iy= loy∕λ=1507×2∕70=43mm 根据需要的A、ix，查角钢型钢表，
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选用2∟125×80×10，A=39.4cm2，ix=2.26，iy=6.11,a=10mm。 按所选角钢进行验算：
λx= lox∕ix =1507∕(2.26×10)=66.7 ＜ [λ]=150
λy= loy∕iy=3014∕(6.11×10)=49.3 ＜ [λ]=150 满足长细比要求。
σ=N/A=572280∕(39.4×102)=145.2 N／mm2﹤ f=215 N／mm2 ， 满足截面要求。 ⒉下弦杆：
下弦采用等截面，按de杆件的最大设计内力值，N=568.97KN；下弦杆计算长度：平面内：lox=lo=3000mm；在屋架平面外，根据支撑和内力变化情况，loy =l0=6000mm，根据屋架平面外上弦杆的计算长度，需要的截面： A=N/f=568.97×103/215=26.46cm2，
选用2∟125×80×7，A=28.2cm2，ix=2.30cm， iy=6.04cm。 λx= lox∕ix = 300∕2.3=130.4﹤[λ]=350 λy= loy∕iy=600∕6.04=99.3 ﹤ [λ]=350 满足长细比要求。
σ=N/Aυ=201.8 N／mm2﹤ f=215 N／mm2满足截面要求。
⒊端斜杆：因屋架对称结构以下只设计了左半跨的杆件，右半跨的杆件与左半跨的相同。 ⑴Ba杆
杆件轴力N=-333.40KN, lox=253.9cm， loy=l=253.9cm 需要的截面积：A=N/f=35.49cm2
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查角钢型钢表，选用2∟100×10：
A=38.6cm2 ＞ 35.49 cm2，ix =3.05cm，iy=4.52cm。 按所选角钢进行验算： λx= lox∕ix =83.2 ＜ [λ]=350 λy= loy∕iy=56.2 ＜ [λ]-350
σ=N/Aυx=19.8N／mm2 ﹤ f=215 N／mm2满足截面要求。 ⑵He杆
杆件轴力N=-115.65 KN，lox=271.92KN，loy=339.9KN。 查角钢型钢表，选用2∟63×6： A=12.28cm2 ，ix=1.94cm，iy=2.97cm。 按所选角钢进行验算： λx= lox∕ix = 118.5﹤ [λ]=150
λy= loy∕iy= 96.7 ﹤ [λ]= 150 满足长细比要求。 σ=N/Aυx=20.13 N／mm2 ﹤ f=215 N／mm2满足截面要求。 ⒋再分式腹 无。
屋架杆件截面选用表
杆件 名 称 上 弦 杆 下 弦 杆 编号 所有 计算内力 (KN) 截面积 2A(cm) 计算长度 (cm) lox(cm) loy(cm) 回转半径 (cm) ix iy 长细比 λx λy 容许 长细比 [λ] 150 截面规格 -572.28 2∟125×80×10 39.40 150.7 301.4 2.26 6.11 66.7 49.3 所有 568.97 2∟125×80×7 2∟100×10 2∟63×6 2∟100×10 2∟63×6 2∟100×10 2∟63×6 2∟63×6 2∟100×10 2∟30×3 2∟30×3 2∟45×4 28.20 300.0 600.0 2.30 6.04 130.4 99.3 38.60 12.28 38.60 12.28 38.60 12.28 12.28 38.60 3.50 3.50 6.98 253.90 253.90 3.05 4.52 83.2 56.2 209.76 262.20 1.94 2.97 108.1 88.3 229.84 287.30 3.05 4.52 75.4 63.6 229.84 287.30 1.94 2.97 118.5 96.7 250.56 313.20 3.05 4.52 82.2 69.3 250.56 313.20 1.94 2.97 129.2 105.5 271.92 339.90 1.94 2.97 140.2 114.4 271.92 339.90 3.05 4.52 89.2 75.2 200.00 200.00 0.91 1.63 219.8 122.7 256.00 320.00 0.91 1.63 281.3 196.3 184.00 230.00 1.38 2.24 133.3 102.7 4
350 150 350 150 350 150 350 350 150 350 350 150 斜 腹 杆 竖 杆 支座处 Ba -333.40 Bb 258.52 Db -204.41 Dc 139.53 其他 Fc -92.57 Fd 63.72 Hd 70.09 He -115.65 支座处 Aa 20.52 Ie 72.33 其他 Cb -41.04
Ec Gd -49.34 -49.34 2∟45×4 2∟45×4 6.98 208.00 260.00 1.38 2.24 150.7 116.1 150 6.98 232.00 290.00 1.38 2.24 168.1 129.5 150
七、 填板设计
填板厚度等于节点板厚度等于10mm,用填板连接的双角钢构件，可按实腹式构件进行计算，但填板间的距离不应超过
受拉杆件80i 受压杆件40i
T形截面i为单个角钢对与填板平行的形心轴的回转半径，十字形截面i为单个角钢的回转半径iv。填板尺寸：厚度=10mm（节点板厚度），宽度b=50~80mm，保证b≥8hf＋2hf（最小焊缝长度），hf可按构造要求选用。高度T形截面，h=角钢连接边宽度＋2（10~15）mm，即填板伸出角钢连接边10~15mm，受压构件除了满足l1≤40i，在构建两个侧向支撑点间的填板数不应小于2个。
⒈上弦杆
AB （零杆）设置两块填板
BC （压杆）la=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板 CD （压杆）la=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板 DE （压杆）la=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板 EF （压杆）la=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板 FG （压杆）la=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板 GH （压杆）la=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板 HI （压杆）la=150.7cm∕2=75.35＜40i=90.4设置两块填板
⒉下弦杆
ab（拉杆）la=285cm∕2=142.5＜80i=186.3设置两块填板 bc（拉杆）la=285cm∕2=142.5＜80i=186.3设置两块填板 cd（拉杆）la=285cm∕2=142.5＜80i=186.3设置两块填板 de（拉杆）la=285cm∕2=142.5＜80i=186.3设置两块填板
⒊斜腹杆
Ba la=253.9cm∕3=84.6<40i=122设置两块填板 Bb la=262.2cm∕3=87.4<80i=155.2设置两块填板 Db la=287.3cm∕3=95.7<40i=122设置两块填板 Dc la= 287.3cm∕3=95.7<80i=155.2设置两块填板 Fc la= 313.2cm∕3=104.4<40i=122设置两块填板 Fd la=313.2 cm∕3=104.4<80i=155.2设置两块填板 Hd la= 339.9cm∕3=113.<80i=155.2设置两块填板 He la= 339.9cm∕3=113.3<40i=122设置两块填板
八、 屋架节点设计
刚材采用Q235B钢，焊条E43，fwf=160,手工焊。t1角钢厚度，t2节点板厚度。
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