垂直支撑必须设置。对于本屋架结构，在跨度中央设置一道中间垂直支撑，在屋架两端各设置一道垂直支撑。垂直支撑只设置在有横向水平支撑的同一柱间的屋架上，如图 6 所示。

图6

四、荷载与内力计算 1、荷载计算 1）永久荷载 （1）永久荷载

三毡四油(上铺绿豆砂)防水层（冷底子油） 0.4kN/m2

水泥砂浆找平层 0.4kN/m2

保温层（珍珠岩） 0.45kN/m2 预应力混凝土大型屋面板 1.4kN/m2 屋架及支撑自重 0.35kN/m2

悬挂管道 0.15kN/m 永久荷载总和： 3.15kN/m2 （2）可变荷载

（a）活荷载：屋面活荷载 0.7kN/m 2活荷载计算信息: 考虑活荷载不利布置 风荷载计算信息: 不计算风荷载 2、荷载组合

设计屋架时，应考虑以下四种组合：

（1）组合一：全跨永久荷载＋全跨活荷载

永久荷载与活荷载大小接近，活荷载起控制作用，荷载设计值为

q ??1.2 ????? ??1.4 ??0.7 ??5.33kN/m2

屋架上弦节点荷载为

P ??qA ??5.33 ?1.5 ??6 ??????kN

（2）组合二：全跨永久荷载＋半跨活荷载 全跨永久荷载：

q1 ??1.2 ????? ?????kN/m2 P ??q1 A ????? ?1.5 ??6 ??34.02kN

半跨活荷载：

q2 ??1.4 ??0.7 ??0.98kN/m 2

6

P2 ??q2 A ??0.98 ?1.5 ??6 ??8.82kN

（3）组合三：全跨屋架及支撑自重＋半跨屋面板重＋半跨施工荷载 全跨屋架及支撑自重：

q3 ??1.0 ??0.35 ??0.35kN/m 2 P3 ??q3 A ??0.35 ?1.5 ??6 ??3.15kN

半跨屋面板重＋半跨屋面活荷载：

q4 ??1.2 ????0.30 ??0.07 ????1.4 ??0.5 ??1.144kN/m2

P4 ??q4 A ??1.1444 ?1.5 ??6 ??10.30kN

上述各组合中，端部节点荷载取跨中节点荷载值的一半。 3、内力计算

本设计采用数值法计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数（单位节点力分别作用于全跨、左半跨和右半跨），内力计算结果如表 1 所示 内力系数（P=1） 组合一 组合二 组合三 计算内杆件 力 名称 全跨 左半跨 右半跨 P×① AB ① 0 ② 0 -7.7 -7.7 ③ 0 -3 -3 -5.4 -5.4 -7.3 -7.3 1.5 4.2 6.4 8.1 -2.9 2.6 -2.5 2.3 -2.2 2 -1.9 0 0 P1×① + P1×① + P3×① + P3×① + (kN) P2×② 0 8 CD -10.7 -288.9 -270.42-240.8 -122.6 -74.2 -288.9 8 DE -17.3 -11.9 上 EF -17.3 -11.9 弦 FG -20.6 -13.3 杆 GH -20.6 -13.3 ac 下 ce 弦 eg 杆 gh Bc cD 斜 De 腹 eF 杆 Fg gH Aa

P2×③ 0 P4×② 0 P4×③ 0 0 BC -10.7 -288.9 -270.42-240.8 -122.6 -74.2 -288.9 -467.1 -433.78 -392.8 -192.6 -125.7 -467.1 -467.1 -433.78 -392.8 -192.6 -125.7 -467.1 -556.2 -511.0. -473.2 -220.4 -158.6 -556.2 -556.2 -511.0 -473.2 -220.4 -158.6 -556.2 153.9 144.68 127.67 66.3 38.5 153.9 388.8 362.9 325.1 163.4 101.6 388.8 518.4 478.8 438.5 209.6 143.7 518.4 572.4 522.22 490.7 220.8 169.3 572.4 -299.7 -281.9 -248.5 -129.4 240.3 224.3 201 100.9 -80.8 56.3 -39.0 19.6 -3.4 -202.5 -186.42 -171.3 148.5 134.86 128.56 -116.1 -102.4 75.6 -43.2 -27 63.1 -31.3 -103 70.76 -45.2 -74.8 62.8 -56.1 46.0 -40.1 31.9 -26.0 -4.05 -299.7 240.3 -202.5 148.5 -116.1 75.6 -43.2 -27 7

5.7 14.4 19.2 21.2 8.9 -7.5 5.5 -4.3 2.8 -1.6 -1 4.2 10.2 12.8 13.1 -8.2 6.3 -4.9 3.3 -2.1 0.8 0.3 -0.5 aB -11.1 -23.89 -20.74 -9.2

Cc 竖 Ee 杆 Gg Hh -1 -1 -1 -1.5 -1 -1 -1 -1.5 0 0 0 0 -27 -27 -27 -27.04 -20.74 -14.35 -4.05 -27.04 -20.74 -14.35 -4.05 -27.04 -20.74 -14.35 -4.05 -27 -27 -27 -40.5 -40.5 -50.01 -31.1 -21.525 -6.075 表1 三、杆件截面设计

1、杆件计算长度系数及截面形式 （1）上弦杆

面内计算长度系数?x??1.0 。根据上弦横向水平支撑的布置方案（图 4），面外计算长度系数?y??4.0 。?y??4?x，根据等稳定原则，采用两不等边角钢短肢相并组成的T形截面。 （2）下弦杆

与上弦杆类似，面内计算长度系数?x??1.0 ，由图 5 可知，面外计算长度l0Y??6m 。下弦杆受拉，不需要考虑稳定性，因此下弦杆采用两等肢角钢组成的 T 形截面。

（3）支座腹杆（Aa、aB）

面内和面外计算长度系数都为 1.0，采用两等肢角钢组成的 T 形截面。 （4）再分式腹杆（ij、jK）

面内计算长度系数?x??1.0 ，面外计算长度

?N??22.7??l0Y?l1?0.75?0.252??4664??0.75?0.25???3944?0.5?l1?2332

N1??59.4???

采用两不等边角钢短肢相并组成的 T 形截面。 （5）跨中竖腹杆（Kk）

采用两个等肢角钢组成的十字形截面，斜平面内计算长度系数为 0.9。 （6）其它腹杆

面内计算长度系数?x??0.8 ，面外计算长度系数?y??1.0 ，根据等稳定原则，采用两等

肢角钢组成的 T 形截面。 3、上弦杆

上弦杆需要贯通，各杆截面相同，按 ??、?? 杆的最大内力设计，即 N ???????kN 。

计算长度l0X??l ??1507mm ，l0Y ??4l ?????mm 。截面选用 2?110 ??70 ??10 ，短肢相并，肢背间距 a=6mm，所提供的截面几何特性为： A ??39.4cm 2 ， ix ??2.26cm ， iy ??6.11cm 。 （1）刚度验算

l150.7?x?0X??66.6?8????150iX2.26?y?

l0yiy?30.14?49.?3????6.11150 ，满足

8

（2）整体稳定验算

bt/t=125/10=12.5<0.56×loy/bt=27,因此绕 y 轴弯扭屈曲的换算长细比

λy=49.3，λmax=66.7，上弦杆绕 x轴弯扭屈曲，按 b 类截面查得稳定系数

N332?103??201.03N/mm2?f?215N/mm2，满足 ???0.77 ，则2?A0.481?34.334?104、下弦杆

下弦杆需要贯通，各杆截面相同，按 gi 杆的最大内力设计，即 N ??572.4kN 。计算长度l0x ??l ??3000mm ， l0y ??6000mm 。截面选用 2?80??10 ，肢背间距 a=6mm，所提供的截面几何特性为： A ??30.35cm 2 ， ix ??????cm ， iy ?????cm 。 （1）刚度验算

?x?l0X300.0??123.97?????350iX2.42l0y600?y???167.13?????350iy3.59，满足

（2）强度验算

N321.4?103??106.2N/mm2?f?215N/mm2，满足 2A30.25?105、再分式腹杆 ij-jK

再分式腹杆在 j 节点处不断开，采用通长杆件。最大拉力 N jk ?????kN ， Nij??42.1kN ；最大压力 N jK ???59.4kN ， Nij ???40.5kN 。可见，该杆截面由 jK 杆的最大拉力确定，即N ??????kN 。计算长度 l0x ??l ??2332mm ， l0y ???4290mm 。截面选用 2?45x4 ，肢背间距 a=6mm，所提供的截面几何特性为：

2

A ??6.972cm ，ix ??1.38cm ，iy ??????cm 。 （1）刚度验算

l233.2?x?0X??166.57?????350iX1.38，满足

l0y429?y???200.47?????350iy2.16（2）强度验算

N53.2?10322??76.30N/mm?f?215N/mm，满足 2A6.972?106、竖腹杆 Ii

杆件轴力为 N ???40.5kN，计算长度l0u ??l0v ??0.9l ??0.9 ??3585

??3226mm。截面选用2?56 ??3 ，十字形截面，肢背间距 a=6mm，所提供的截面几何特性为： A ??6.686cm 2 ，iu ??2.74cm ， iv ??????cm 。 （1）刚度验算

?x?l0u322.6??117.74?????150iu2.74l322.6?y?0v??147.98?????150iv2.18

，满足

9

（2）整体稳定验算

b1?56?18.7?0.56?t3l0y0.475b4?32.26，?yz??y(1?22)?155.36??y?147.36b1l0yt上弦杆绕 y轴弯扭屈曲，按 b 类截面查得稳定系数 ???0.317 ，则

N22.7?103??107.10N/mm2?f?215N/mm2，满足 2?A0.317?6.686?10其余杆件的截面设计过程不再一一列出，详见表 2 所示。

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