-
单层厂房钢屋盖设计计算书
一、设计计算资料
梯形屋架跨度
27m
，屋架间距
6m
，厂房长度
84m
。屋架支撑于钢筋混凝土柱子上，节点<
/p>
采用焊接方式连接。钢筋混凝土柱高
12m
，其混凝土强度等级为
C30
。钢材为
Q235-B
，焊条
E43
型。厂房
内有中级工作制桥式吊车，起重量
Q
≤
300kN
。屋面均布活荷载（不与雪荷载同
时考虑）为：轻型
屋面取
0.3kN
/
㎡
,
但计算负荷面积不超过
60
㎡时，取
0.5
kN
/
㎡；
重型屋面
取
0.5
kN
/
㎡。
屋面
材料为长尺压型钢板，
屋面坡度
i
?<
/p>
1
/
8
，
H
型钢檩条的水平间距为
3.375m
。
基本风压为
0.75
kN
/
㎡，基本雪压为
0
kN
/
㎡。
二、屋架几何尺寸的确定
屋架的计算
跨度
l
0
?
L
?
300
?
2
7000
?
300
?
< br>26700
mm
，
端部高度取<
/p>
H
0
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1990
mm
跨
中
高<
/p>
度
为
H
?
H
0
?
i
27000
L
?
1900
?
?
3678
mm
,
取
H
?
3680
mm
。
跨
中
起
拱
高
度
为
2
2
?
8
60mm
（<
/p>
L/500
）
。梯形钢屋架形式和几何尺
寸如图
1
所示。
三、屋盖支撑布置
根据厂房长度（<
/p>
84m>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有檩条
代替刚性与柔性系杆，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、刚性系杆，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
2
、图
3
、图
4
所示。其中
SC#
为上弦支撑、
XC#
< br>为下弦支撑、
CC#
为垂直支撑、
GG#
为刚性系杆、
RG#
为柔性系
杆、
GWJ#
为屋架。
四、荷载计算
1
、永久荷载（水平投影面）
压型钢板
0
.
15
?
65
?
0
.
151
kN/
㎡
8
檩条（
0.5kN/m
< br>）
0.148
kN
/
㎡
屋架及支撑自重
0.01L=0.27
kN
/
㎡
合计
0.569kN
/
㎡
2
、可变荷载（水平投影面）
因屋架受荷水平投影面积不超过
60
㎡，故屋
面均布活荷载为
0.50
kN
/
㎡，无雪荷载。故
取屋面均布活荷载为可变荷载。
< br>
3
、风荷载
风压高度变化系数为
1.056
，屋面迎风面的体型系
数为
-0.6
，背风面为
-0.5
，所以负风压
标准值（垂直于屋面）为：
迎风面：
1
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1
.
0
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/p>
0
.
6
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1
.
056
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0
.
75
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0
.
475
kN
/
㎡
背风面：
2
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1
.
0
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0
.
5
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< br>1
.
056
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< br>0
.
75
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?
0
.
396
kN
/
㎡
w
w
对轻型钢屋架，当风荷载较大时，风吸力可能大于屋面永
久荷载，此时屋架弦杆和腹杆
中的内力均可能变号，必须考虑风荷载组合。但此处风荷载
小于永久荷载，故不考虑风荷载
的影响。
五、屋架杆件内力计算与组合
由永久荷载控制的荷载组合值为
：<
/p>
1
.
35
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0
.
569
?
0
.
7
?
1
.
4
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0
.
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1
.
258
kN
/
㎡
由可变荷载控制的荷
载组合值为：
1
.
2
< br>?
0
.
569
< br>?
1
.
4
?
0
.
50
?
1
.
383
kN
/
㎡
故可变荷载效应起控制作用。
1
、荷载组合
考虑以下二种荷载组合
（
1
）全跨永久荷载
+
全跨
可变荷载
（
2
）全跨永久荷载
+
半跨可变荷载
<
/p>
（
3
）全跨屋架、支撑及天窗架自重
+
半跨屋面板重
+
半跨屋面活荷载
因在施工中能保证屋面板对称布置，所以不考
虑第三种荷载组合。
2
、节点荷载
（
1
）永久荷载：
F
1
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1
.
2
?
0
.
569
?
3
.
375
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6
?
13
.
827
kN
（
2
）可变
荷载：
F
2
?
1
.
4
?
0<
/p>
.
50
?
3
.
375
?
6
?
14
.
175<
/p>
kN
3
、内力系数计算
< br>因屋架结构对称，由结点法解得
F
＝
1
作用于左半跨时的屋架各杆件的内力系数，如图
5
所示。计算过程如下
由
?
M
a
?
0
，
R
a
'<
/p>
?
26
.
7
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0
.
5
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0
由以上两式求得
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4
、屋架杆件内力计算
前面已求得杆件的内力系数，所以只需将杆件内力系数分别乘以各种荷载组合下节点荷载即
得各种荷载组合下的杆件内力。杆件内力计算过程见表
1
< br>。
表
1
屋架构件内力组合表
（单位：
KN
）
杆件
名
编号
称
内力系数（
F=1
）
左半
跨①
右半
跨②
全跨
③
单项荷载内力
活载
㈠左半
跨
F
2
*
①<
/p>
㈡右半
跨
F<
/p>
2
*
②
恒载
㈢全跨
F
1
*
③
-67.407
-67.407
-98.808
第一种
㈠
+
㈡
+
㈢
内力组合
第二种
㈠
+
㈢
㈡
+
㈢
-87.918
-115.574
最不利组
合
上
AB
-3.398
-1.447
-4.875
-48.167
-20.511
弦
A
’
B
’
-1.447
-3.398
-4.875
-20.511
-48.167
杆
BC
-4.698
-2.448
-7.146
-66.594
-34.700
-136.085
-115.574
-136.085
-87.918
-136.085
-136.085
-200.102
-200.102
-165.402
-133.508
B
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C
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-2.448
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-7.146
-34.700
-66.594
CD
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下
弦
杆
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b
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cd
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斜
腹
杆
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竖
杆
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-202.175
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0
131.917
131.917
195.817
195.817
212.283
212.283
154.978
154.978
78.378
78.378
25.533
25.533
-27.387
-27.387
-112.008
-112.008
-81.430
-81.430
-45.363
-45.363
-16.017
-16.017
22.123
-4.610
-3.024
-7.814
-65.347
-42.865
-108.044
-216.256
-173.391
-150.909
-3.610
-3.610
-7.220
-51.172
-51.172
-3.610
-3.610
-7.220
-51.172
-51.172
0
0
3.370
1.341
4.659
2.334
4.577
3.004
3.960
1.579
1.581
1.218
-0.114
0.952
-1.377
0.808
0
0
1.341
3.370
2.334
4.659
3.004
4.577
1.579
3.960
1.218
1.581
0.952
-0.114
0.808
0
0
4.711
4.711
6.993
6.993
7.581
7.581
5.530
5.530
2.799
2.799
0.838
0.838
0
0
47.770
19.008
66.041
33.084
64.879
42.582
56.133
22.382
22.411
17.265
-1.616
13.946
11.453
0
0
19.008
47.770
33.084
66.041
42.582
64.879
22.382
56.133
17.265
22.411
13.946
-1.616
11.453
-19.519
-99.831
-99.831
0
0
65.139
65.139
96.692
96.692
104.822
104.822
76.463
76.463
38.702
38.702
11.587
11.587
-7.868
-7.868
-55.308
-55.308
-40.209
-40.209
-22.400
-22.400
-7.356
-7.356
10.923
-202.175
-151.003
-151.003
-202.175
-151.003
-151.003
0
0
131.917
131.917
195.817
195.817
212.283
212.283
154.978
154.978
78.378
78.378
23.917
23.917
-15.934
-15.934
-112.008
-112.008
-81.430
-81.430
-45.363
-45.363
-14.798
-14.897
22.123
0
0
112.909
84.147
162.733
129.776
169.701
147.404
132.596
98.845
61.113
55.967
9.971
25.533
-27.387
3.585
-97.833
-69.483
-69.679
-51.960
-35.370
-32.393
-6.236
-16.017
16.523
0
0
84.147
112.909
129.776
162.733
147.404
169.701
98.845
132.596
55.967
61.003
25.533
9.971
3.585
-27.387
-69.483
-97.833
-51.960
-69.679
-32.393
-35.370
-16.017
-6.236
16.523
C
’
< br>D
’
-3.024
-4.610
-7.814
-42.865
-65.347
-108.044
-216.256
-150.909
-173.391
-0.569
-19.519
-1.377
-0.569
-3.000
-1.000
-4.000
-42.525
-14.175
-1.000
-3.000
-4.000
-14.175
-42.525
-2.079
-0.829
-2.908
-29.470
-11.751
-0.829
-2.079
-2.908
-11.751
-29.470
-0.915
-0.705
-1.620
-12.970
-0.705
-0.915
-1.620
0.079
-0.611
0.395
-0.611
-0.532
0.079
0.395
-0.532
0.790
-9.993
1.120
-8.661
5.600
-9.993
-12.970
-8.661
1.120
5.600
六、屋架杆件设计
查《钢结构设计手册》
，节点板厚度选用
8
mm
，支座节点板厚度选用
10mm
。
1
、上弦杆
上弦采用等截面，按
CD
杆件的最大设
计内力设计，即
N=-216.256kN
。上弦杆计算长度：
平面内：
在屋架平面外，
根据支撑和内
力变化情况，
取
l
oy
?
l
o
?
3402
mm
。
l
ox
?
l
o
< br>?
3402
mm
；
根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个等肢角钢。
设
?
?
110
，查表得
?
?
0
.
493
。取强度设计值
f
?
215
N
/
mm
，则需要的截面积：
需要回转半径：
i
x
?
i
y
?
2
l
ox
?
?<
/p>
3402
?
30
.
9
mm
110
2
根据需要的
A
、
i
x
，查角钢型钢表，选用
2
∟
125
?
8
，
A
?
39
.
5
cm
，
i
x
?
3
.
88
cm
,
i
y
?
5
.
41
cm
。
按所选角钢进行验算
?
y
?
l
< br>oy
340
.
2
?
?
62
.
< br>9
?
?
?
?
?
150
满足长细比的要求。
i
y
5
.
< br>41
b
125
l
oy<
/p>
3402
?
?
1
5
.
6
?
0<
/p>
.
58
?
0
.
58
?
?
15
.
8
t
8
b
125
图
6
上弦杆截面
0
.
475
b
4
0
.
475
?
125
4
所以
?
yz
?
?
y
(
1
?
)
?
62
.
9
?
(
1
?
)
?
72
.
8
2
2
< br>2
2
l
0
y
t
3402
?
8
?
y
?
?
yz
?
?
x
?
150
，由
max
(
?
x
,
?
yz
)
?
87
.
7
，查
表得
?
?
0
.
636
。则
?
?
N
216256
< br>?
?
86
.
01
N
/
mm
2
?
f
?
215
N
/
mm
2
截面满足要求。
?
x
?
A
0
< br>.
636
?
3950
截面如图
6
所示。
2
、下弦杆
下弦采用等截面，按
de
杆件的最大设
计内力设计，即
N=212.283kN
。下弦杆计算长度：<
/p>
平面内：
在屋架平面外，
根据支撑和内力
变化情况，
取
l
oy
< br>?
l
o
?
3375
mm
。
l
< br>ox
?
l
o
?
3375
mm
；
根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个等肢角钢。
需要的截面积：
A
< br>?
N
212283
?
?
987
mm
2
。
f
215
查角钢型钢表，选用
2
∟
45
?
6
，
A
?
10
.
16
cm
2
?
9
.
87
cm
2
，
i
x
?
1
.
36
cm
,
i
y
?
2
.
20
cm
。
按所选角钢进行验算
满
足
长
细
比
< br>的
要
求
。
图
7
下弦杆截面
N
212283
?
?
?
?
208
.
9
N
/
mm
2
< br>?
f
?
215
< br>N
/
mm
2
A
1016
截面满足要求。截面如图
7
所示。
3
、斜腹杆
因屋架为对称结构，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。
（
1
）
Ab
杆
杆件轴力
N=1
54.978kN
，
l
ox
?
0
.
8
l
?
0
.
8
?
3790
?
< br>3032
mm
,
l
oy
?
l
?
3790
mm
。
需要的截面积：
查角钢型钢表，选用
2
∟
50
?<
/p>
4
，
A
?
7
.
80
cm
2
?
7
.
20
cm
2
，
i
x
?
1
.
54
cm
，
i
y
?
2
.
36
mm
。
按所选角钢进行验算
?
x
?
?
y
< br>?
l
ox
303
.
2
?
?
196
.
9
?
?
?
?
?
350
图
8
腹杆
Ab
截面
i
x
1
.
54
l
oy
379
?
?
160
.
6
?
?
?
?
?
350
，满足
长细比的要求。
i
y
2
.
36
?
?
N
154978
?
?
198
.
7
N
/
mm
2<
/p>
?
f
?
215<
/p>
N
/
mm
2
，截面满足要求。截面如图
8
所示。
A
780
由内力表
可知，斜腹杆
Bc
、
Cd
与
Ab
杆相同均为拉杆；
B
c
和
Cd
杆的内力都小于
Ab
杆，所以
截面面积
A<
/p>
都小于
Ab
杆；
Bc
和
Cd
杆的长细比分别为
?
x
?
215
.
1
，
?
y
?
175
.
4
和
?
x
< br>?
228
.
7
< br>，
?
y
?
186
.
5
，均小于容许长细比
?
?
?
?
350
，故取
Bc
和<
/p>
Cd
杆的截面与
Ab
杆的截面相同。
（
2
）
De
杆
杆件轴力
N=-27.387kN
，
l
ox
?
0
< br>.
8
l
?
0
.
8
?
4
690
?
3752
mm
,
l
oy
?
< br>l
?
4690
mm
。
因内力较小，可按长细比要求试选截面
i
x
?
l
o
x
?
?
?
?<
/p>
375
.
2
l<
/p>
oy
469
?
2
.
50
cm
，
i
y
?
?
?
3
.
13
cm
?
?
?
150
150
2
查角钢型钢表，选用
2
∟
< br>90
?
6
，
A
?
21
.
28
cm
，
i
x
?
2
.
7
9
cm
，
i
y
?
3
.
98<
/p>
mm
。
按所选角钢进行验算
?
y
?
l
oy
469
?
?
117
.
8
?
?
?
?
?
150
，满足长细比的要求。
i
y
3
.
98
0<
/p>
.
475
b
4<
/p>
0
.
475
?<
/p>
90
4
所以
?<
/p>
yz
?
?
y
(
1
?
)
?
117
.
8
?
(
1
?
)
?
122
.
5
图
9
腹杆
De
截面
2
2
2
2
l
0
y
t
4690
?
6
?
y
?
?
yz
?
?
x
?
150
，由
max
(
?
x
,
?
yz
)
?
134
.
5
，查表得
?
?
0
.
368
。则
?
?
N
27387
?
?
35
.
0
N
/
mm
2
?
f
?
215
N
/
mm
2
，截面满足要
求。截面如图
9
?
x
< br>?
A
0
.
368
?
2128
所示。
4
、竖杆
因屋架为对称结构，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。
< br>
（
1
）
Aa
杆
杆件轴力
< br>N=-112.008kN
，
l
ox
?
l
oy
?
l
?
1990
mm
。
设
?
?
100
，查表得
< br>?
?
0
.
555
。取强度设计值
f
?
215
N
/
mm
，则需要的截面积：
需要回转半径：
i
x
?
i
y
?
2
l
ox
?
?
199
?
1
.
99
cm
100
2
根据需要的
A
、
i
x
，
查角钢型钢表，选用
2
∟
70
?
8
，
A
?
21
.
34
cm
，
i
x
?
2
.
13
cm
,
i
y
?
3
.
22
cm
。