27米梯形钢屋架钢课程设计

时间：2025-04-20

－、设计资料

梯形钢屋架长度为72m，跨度为27m。车间内设有两台中级工作制桥式吊车。该地区冬季最低温度为－20℃。

屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。上铺120mm厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。屋面活荷载标准值为0.7kN/㎡，雪荷载标准值为0.3kN/㎡，积灰荷载标准值为0.6kN/㎡。

屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。柱头截面为400mm×400mm，所用混凝土强度等级为C20。

根据该地区的温度及荷载性质，钢材采用Q235级，其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接。构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。

屋架的计算跨度：用平坡梯形屋架，取屋架在27米轴线处的端部高度：h=2000mm（轴线处），h=2015mm（计算跨度处）。

二、结构形式与布置

屋架形式及几何尺寸见图1所示。

图1 屋架形式及几何尺寸

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符号说明：GWJ-（钢屋架）；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）图2 屋架支撑布置图

三、荷载与内力计算

1.荷载计算

荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。永久荷载标准值

放水层（三毡四油上铺小石子） 0.35kN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆） 0.02×20=0.40kN/㎡保温层（120mm厚泡沫混凝土） 0.12×6=0.70kN/㎡预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡钢屋架和支撑自重 0.12+0.011×27=0.417kN/㎡管道设备自重 0.10 kN/㎡

总计 3.387kN/㎡

可变荷载标准值

雪荷载 0.3kN/㎡积灰荷载 0.60kN/㎡

永久荷载设计值 1.35 可变荷载设计值 1.4×0.9=1.26kN/㎡ 2.荷载组合

设计屋架时，应考虑以下三种组合：

组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载

屋架上弦节点荷载 P=(4.572+1.26) ×1.5×6=52.488 kN

组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载

屋架上弦节点荷载 P1=4.572×1.5×6=41.148 kN P2=1.26×1.5×6=11.34 kN 组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载屋架上弦节点荷载 P3=0.417×1.2×1.5×6=4.5 kN P4=(1.4×1.35+0.7) ×1.5×6=23.31 kN 3.内力计算

本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。

注：表内负责表示压力；正值表示拉力

图3 屋架接点图

四、杆件截面设计

腹杆最大内力，N=-585.77KN，由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚度取14mm；其余节点板与垫板厚度取12mm。 1.上弦杆

整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，N=-1057.11KN 计算长度：屋架平面内取节间轴线长度lOx=150.8cm

屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用，取

上弦横向水平支撑的节间长度：

因为3lOx≈

=4500cm

lOy

，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，见图4