贵州大学高等教育自学考试实践考试。
课程**：02443
题目：单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计
年级：2 0 1 3 级。
专业： 建筑工程。
层次： 本科。
姓名： 张伟。
准考证号：21001181132
衔接院校： 贵州大学。
指导老师： 张筱芸。
完成日期： 2015. 4. 24
附件：设计资料。
1、设计题目：《单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计》
2、设计任务及参数：
第五组：某地一机械加工车间，长84m，跨度24m，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，**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（1.4kn/m2），上铺100mm厚泡沫混凝土保温层（容重为1kn/m3），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.
4kn/m2），找平层2cm厚（0.3kn/m2），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级c20，上柱截面400×400mm。钢材选用q235b，焊条采用e43型。
屋面活荷载标准值0.7kn/m2，积灰荷载标准值0.6kn/m2，雪荷载及风荷载见下表，7位同学依次按序号进行选取。
学生按照下表分派的条件，完成梯形钢屋架设计的全部相关计算和验算及构造设计内容。
表-3在教师指导下，能根据设计任务书的要求，搜集有关资料，熟悉并应用有关规范、标准和图集，独立完成课程设计任务书（指导书）规定的全部内容。
1）需提交完整的设计计算书和梯形钢屋架施工图。
2）梯形钢屋架设计要求：经济合理，技术先进，施工方便。
3）设计计算书要求：计算依据充分、文理通顺、计算结果正确、书写工整、数字准确、**并茂，统一用a4纸书写（打印）。
a、按步骤设计计算，各设计计算步骤应表达清楚，写出计算表达式及必要的计算过程，对数据的选取应写明判断依据。
b、计算过程中，必须配以相应的计算简图。
c、对计算结果进行复核后，为保证施工质量且方便施工，应按规范要求对计算结果进行调整并写明依据。
4）梯形钢屋架施工图共两张，图纸绘制的要求：布图合理，版面整齐，图线清晰，标注规范，符合规范/图集要求。
单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计。
1.设计资料：
1）某地一机械加工车间，长84m，跨度24m，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，**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（1.4kn/m2），上铺100mm厚泡沫混凝土保温层（容重为1kn/m3），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4kn/m2），找平层2cm厚（0.
3kn/m2），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级c20，上柱截面400×400mm。钢材选用q235b，焊条采用e43型。屋面活荷载标准值0.
7kn/m2，积灰荷载标准值0.6kn/m2，雪荷载及风荷载见下表。
2）屋架计算跨度。
3）跨中及端部高度：设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，端部高度中部高度（为），屋架跨中起拱考虑，取48m.
2.结构形式与布置。
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：
屋架上弦支撑布置图。
屋架下弦支撑布置图。
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/进行计算。
屋面风荷载
迎风面 背风面
由于屋面坡度较小，对荷载影响小，未予考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋架不考虑。
表 1荷载计算表。
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：
3.2.全跨永久荷载 + 半跨可变荷载。
全跨节点永久荷载：
半跨节点可变荷载：
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：
半跨节点屋面板自重及活荷载：
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：
屋架计算简图。
由**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，计算结果见表2
屋架构件内力组合表。
5.杆件设计。
1）上弦杆。
整个上弦采用等截面，按gh,hi杆件的最大内力设计，即。
上弦杆计算长度：
在屋架平面内，为节间轴线长度，即。
在屋架平面外，本屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支持布置和内力变化情况，取为支撑点间的距离，即。
根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦杆截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。如下图所示。
腹杆最大内力，由屋架节点板厚度参考可知：中间节点板与垫板厚度取10mm,支座节点板刚度取12mm。
设，查q235钢的稳定系数表，可得（由双角钢组成的t形和十字形截面均属于b类），则需要的截面积为。
需要回转半径：，根据需要a，，查角钢规格表，选用，肢背间距a=10mm，则： ，
按所选角钢进行验算：
=150,（b类）
双角钢t型截面绕对称轴(y)轴应按扭曲计算长细比。
则==69.52，，＜
故所选截面满足要求。
填板每个节间放一块（满足范围内不少于两块），尺寸取60mmx130mmx10mm则。
间距，取80cm。
2）下弦杆。
整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的杆计算。
n（因跨中有通长系杆），所需截面积为：
选用，因≥，故用不等肢角钢，短肢相并，如下图。，
故所选截面满足要求。
填板每个节间放一块，尺寸取60mm×130mm×10mm，则。
间距，取150cm。
3）斜腹杆。
端斜杆ab：
杆件轴力 计算长度
因，故采用不等肢角钢，长肢相并，使。
选用，肢背间距a=10mm，则：，，
按所选角钢进行验算：
双角钢t型截面绕对称轴(y)轴应按扭曲计算长细比。
则=（1+）=73.07×（1+
故由，b类，故所选截面满足要求。
填板放两块，尺寸取60mm×145mm×10mm，则。
间距，取90cm。
杆件dr-ri
此杆在r节点处不断开，采用通长杆件。
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