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一、设计题目：梯形钢屋架 二、设计资料
（1）某工业厂房（上海市）：梯形钢屋架跨度为21m，长度90m，柱距7.5m，屋盖拟采用钢结构有檩体系，屋面板采用100mm厚彩钢复合板（外侧基板厚度0.5mm，内侧基板厚度0.4mm，
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夹芯材料选用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.20 kN/m计算），檩条采用冷弯薄壁C型钢。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、拉条及支撑自重标准值按0.40kN/m2计算。基本雪压取0.4kN/m2，基本风压取0.45kN/m2。 （2）屋架计算跨度：
l0?21m?2?0.15m?20.7m
（3）跨中及端部高度：采用缓坡梯形屋架，取屋架在21m轴线处的端部高度
' h0?1.990m，屋架中间的高度h=2.515m则屋架在20.7m处，两端的高度为h0?1.9975。
三、结构形式与布置
屋架形式及几何尺寸如图所示
根据厂房长度90m、跨度及荷载情况，设置四道道上、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，该水平支撑的规格和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置一道×垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图2所示。
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桁架上弦支撑布置图
桁架下弦支撑布置图
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、荷载计算及内力组合
1.荷载计算
屋面活荷载为0.6kN/m2，雪荷载为0.4kN/m2,计算时取两者最大值。故取屋面活
荷载0.6kN/m2进行计算。
风荷载：基本风压为0.45kN/m2，查表可知，风压高度变化系数为1.0，当屋面夹角α（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/m2背风面： ?2=1.4×.0.5×1.00×0.45＝0.315kN/m2
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，腹杆中的内力可能变号，必须考虑风荷载组合，但此处风荷载小于永久荷载，可不考虑风荷载的组合。（因为
?1 ?2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
在截面选择时，对内力可能变号的腹杆，不论在荷载作用下是拉杆还是压杆，均控制其长细比不大于150。
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设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合。
荷 载 计 算 表
荷载名 称彩钢复合板（100mm）屋架、檩条、拉条及支撑自重永久荷载总和屋面活荷载可变荷载总和标准值（ ）设计值（ ）0.250.25*1.2=0.30.40.4*1.2=0.480.650.50.5*1.4=0.70.50.780.7 1.全跨永久荷载＋全跨可变荷载
全跨永久荷载及可变荷载：
F?(0.78?0.7)?1.75?7.5?19.43kN 2.全跨永久荷载＋半跨可变荷载： 全跨节点永久荷载：
F1?0.78?1.75?7.5?10.24kN 半跨节点可变荷载
F2?0.7?1.75?7.5?9.2kN
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
F3?0.48?1.75?7.5?6.3 kN
半跨节点屋面板自重及屋面活荷载
F4?(0.3?0.84)?1.75?7.5?14.96kN
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