单层工业厂房屋盖结构：30米跨梯形钢屋架设计计算书

单层工业厂房屋盖结构—30米跨梯形钢屋架设计

1.设计资料：

1．1由设计任务书的已知条件：某地一机械加工车间，长102m ，跨度30m ，柱距 6m ，车间内设有两台40/10T 中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m ，柱顶标高27m ，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.43

/m kN ），上铺100mm 厚泡沫混凝土保温层（容重为13

/m kN ），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.43

/m kN ），找平层2cm 厚（0.33

/m kN ），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支与钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，上柱截面400×400mm 。钢筋选用Q235B ，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.73

/m kN ，积灰荷载标准值0.63

/m kN ，雪荷载为：0.353

/m kN ，风荷载为：0.453

/m kN 。

1.2屋架计算跨度：

mm m m l 7.2915.02300=?-=

1.3跨中及端部高度：

本题设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，取屋架在30m 轴线处的端部高度

mm h 990.1'

0=，屋架的中间高度：mm h 490.3=（为5.8/0l ）

，则屋架在29.7处，两端的高度为mm h 005.20=。屋架跨中起拱按500/0l 考虑，取60mm 。

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（102m>60m）、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：

图2.桁架上弦支撑布置图

桁

图3.架下弦支撑布置图

图4.垂直支撑1-1

图5.垂直支撑2-2

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/2

m 进行计算。

屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式2

l)kN/m 0.011(0.117g ?+=计算，跨度单位为m 。

表 1 荷 载 计 算 表

荷载名称

标准值（kN/2

m ） 设计值（kN/2

m ） 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2cm ） 0.3 0.3×1.35＝0.405 10mm 厚泡沫混凝土保温层 0.1

0.1×1.35＝0.35 屋架和支撑自重 0.117+0.011×30=0.447 0.447×1.35＝0.603 永久荷载总和 2.647 3.573

屋面活荷载 0.7 0.7×1.4＝0.98 积灰荷载 0.6 0.6×1.4＝0.84 可变荷载总和

1.3

1.82

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：

kN 47.78161.50.90.840.983.573 F =???++=）（

3.2.全跨永久荷载 + 半跨可变荷载

全跨节点永久荷载：

kN 32.157 61.53.573 F 1=??=

半跨节点可变荷载：

kN 16.3861.51.82 F 2=??=

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：

kN 5.427 61.50.603 F 3=??=

半跨节点屋面板自重及活荷载：

kN 25.8361.50.981.89 F 4=??+=

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：

图6.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