.一、设计题目：梯形钢屋架二、设计资料（1）某工业厂房市 ：梯形钢屋架跨度为21m，长度 90m，柱距 7.5m，屋盖拟采纳钢结构有檩体系，屋面板采纳100mm厚彩钢复合板外侧基板厚度0.5mm，侧基板厚度0.4mm，夹芯材料选用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.20 kN/m运算，檩条采纳冷弯薄壁C 型钢；2屋面排水坡度 i=1:20,有组织排水；屋架支承在钢筋混凝土柱上，柱顶标高9.0m ，柱截面尺寸为 400 400mm；不考虑灰荷载； 屋架、 檩条、 拉条与支撑自重标准值按0.40 kN / m2 计算；根本雪压取0.4 kN / m2 ，根本风压取20.45 kN / m ；（2）屋架运算跨度：l021m20.15m20.7m（3）跨中与端部高度：采纳缓坡梯形屋架，取屋架在21m轴线处的端部高度h01.990m ， h01.9975 ；三、结构形式与布置屋架形式与几何尺寸如下图依据厂房长度90m、跨度与荷载情形，设置四道道上、下弦横向水平支撑；因柱网采纳封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格和中间柱间支撑 的规格有所不同；在全部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 稳固，在柱间下弦平面的跨中与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置一道垂直支撑；梯形钢屋架支撑布置如图2 所示；16 / 15垂直支撑 2 2梯形钢屋架支撑布置图SC上弦支撑； XC下弦支撑： CC垂直支撑； GG刚性系杆； LG柔性系杆四、荷载运算与力组合21. 荷载运算屋面活荷载为0.6kN / m ，雪荷载为0.4kN / m 2 , 运算时取两者最大值；故取屋面活荷载0.62kN / m 进展运算；风荷载：根本风压为0.45kN / m2，查表可知，风压高度变化系数为1.0 ，当屋面夹角2 2.86 小于 15时，迎风坡面体形系数为-0.6 ，背风坡面体形系数为-0.5 ，风载为吸力，起卸载作用，所以负风的设计值垂直屋面为迎风面：1 =1.4 0.6 1.00 0.45 0.378kN / m背风面：2 =1.4 .0.5 1.00 0.45 0.3152kN / m桁架上弦支撑布置图桁架下弦支撑布置图对于轻型钢屋架， 当风荷载较大时， 风吸力可能大于屋面永久荷载，腹杆中的力可能变号， 必需考虑风荷载组合， 但此处风荷载小于永久荷载，可不考虑风 荷载的组合；由于均小于屋面永久荷载0.65 荷载分项系数取1.0 ，由此可见，风吸力较小而且在截面挑选时，对力可能变号的腹杆， 不管在荷载作用下是拉杆仍是压杆，均掌握其长细比不大于150；设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合；荷 载 计 算 表荷名 称载标准值（）设计值（）彩 钢 复 合（100mm）板0.250.25*1.2=0.3屋 架 、 檩条、 拉 条 及支撑自重0.40.4*1.2=0.48永 久 荷 载总和0.650.78屋面活荷载0.50.5*1.4=0.7可 变 荷 载总和0.50.71. 全跨永久荷载全跨可变荷载全跨永久荷载与可变荷载：F0.780.71.757.519.43 kN2. 全跨永久荷载半跨可变荷载： 全跨节点永久荷载：F10.781.757.510.24kN半跨节点可变荷载F20.71.757.59.2 kN3. 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F30.481.757.56.3kN半跨节点屋面板自重与屋面活荷载F40.30.841.757.514.96kN左跨力图和右跨力图全跨力图力表内力系数（ F=1）第一种组合其次种组合第三种组合杆件类型 杆件编号全跨左半跨 右半跨 F*F1*+F2* F1*+F2* F3*+F4* F3*+F4*运算杆件内力AB000000000BC-8.3-5.4-2.3-161.3-134.7-106.2-123.2-82.5-161.3CD-8.3-5.4-2.3-161.3-134.7-106.2-123.2-82.5-161.3DE-12.8-7.3-4.3-248.7-198.0-170.6-176.1-137.1-248.7EF-12.8-7.3-4.3-248.7-198.0-170.6-176.1-137.1-248.7上弦FG-13.8-6.1-6.1-268.1-197.4-197.4-167.0-167.0-268.1ab4.63.11.189.475.657.269.743.489.4bc11.06.83.4213.7175.2143.9158.6113.9213.7下弦cd13.77.05.2266.2204.7188.1178.2154.6266.2Ba-7.5-5.0-1.9-145.7-122.8-94.0-112.9-71.8-145.7Bb5.93.61.8114.693.577.084.460.8114.6Db-4.4-2.2-1.7-85.5-65.3-60.7-56.6-50.0-65.3Dc2.90.81.656.337.144.428.839.356.3Fc-1.60.4-1.6-31.1-12.4-31.1-4.4-31.1-31.1斜腹杆Fd0.3-1.61.45.2-12.015.6-19.320.120.1Aa-0.5-0.50.0-9.7-9.7-5.1-9.7-3.2-9.7Cb-1.0-1.00.0-19.4-19.4-10.2-19.4-6.3-19.4Ec-1.0-1.00.0-19.4-19.4-10.2-19.4-6.3-19.4竖腹杆Gd0.40.10.17.85.05.03.83.87.8五、杆件设计1. 上弦杆整个上弦采纳等截面，按EF杆件的最大设计力设计，即N-268.1kN上弦杆运算长度在屋架平面：为节间轴线长度，即l oxl 01.752m在屋架平面外，本屋架为有檩体系，且认为檩条与支撑的穿插点不连接，依据布置和力情况，取loy 为支撑之间的距离，即l oy3.504m依据屋架平面外上弦杆的运算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢短肢相拼，腹杆最大力N145.7kN ，查表 2.8 ，节点板t6mm ，支座节点板厚度t8mm假定80，查 Q235钢的稳固系数表，可得面属于 b 类，那么需要的截面积为：0.688 由双角钢组成的T 形和十字形截AN303.63f0.6881032152052.7mm2需要的回转半径：iloxx1752 m8021.9mm i yloy3504 m8043.8mm依据需要 A, i x ， i y 查角钢规格表，选用2 100806 ，肢背距离 6mm，那么：A2120mm2 ， i x24mm ， i y45.4mm按所选角钢进展验算：l 0xxi x17527324l 0 yyi y350445.477.2满意长细比150 的要求；由于所以yzb1 / ty100/ 677.216.70.56l 0y/ b10.563504 / 10019.6 ，由于 yx ，只需要求x ；查表X0.707 ，那么N268.1y A0.7071032120MPa178.87MPa215MPa故所选截面相宜；2. 下弦杆整个下弦杆采纳同一截面，按最大力所在的杆件运算；N266.2kNl ox3500mm ， loy20700 210350mm因跨中有通长系杆 ，所需截面积为3AN266.2 10