中南大学
《钢结构基本原理》
课程设计
设计名称：钢框架主次梁设计
专业班级：土木1112班
姓名：周世超
学号：
指导老师：龚永智
设计任务书
（一）、设计题目
某钢平台结构（布置及）设计。
（二）、设计规范及参考书籍
1、规范
（1）中华人民共和国建设部. 建筑结构制图标准[S]（GB/T50105－2001）
（2）中华人民共和国建设部. 房屋建筑制图统一标准[S]（GB/T50001－2001）
（3）中华人民共和国建设部. 建筑结构荷载规范[S]（GB5009－2001）（4）中华人民共和国建设部. 钢结构设计规范[S]（GB50017－2003）（5）中华人民共和国建设部. 钢结构工程施工质量验收规范[S]（GB50205-2001）
2、参考书籍
（1）沈祖炎等. 钢结构基本原理[M]. 中国建筑工业出版社，2006 （2）毛德培. 钢结构[M]. 中国铁道出版社，1999
（3）陈绍藩. 钢结构[M]. 中国建筑工业出版社，2003
（4）李星荣等. 钢结构连接节点设计手册（第二版）[M]. 中国建筑工业出版社，2005
（5）包头钢铁设计研究院?中国钢结构协会房屋建筑钢结构协. 钢结构设计与计算（第二版）[M]. 机械工业出版社，2006 （三）、设计内容
某多层图书馆二楼书库楼面结构布置示意图如图一所示，结构采用横向框架承重，楼面板为120mm厚的单向实心钢筋混凝土板。荷载的传力途径为：楼面板—次梁—主梁—柱—基础，设计中仅考虑竖向荷载与动荷载的作用。框架按照连续梁计算，次梁按照简支梁计算。其中框架柱为焊接H型钢，截面尺寸为H600X300X12X18，楼层层高取3.9米
采用的钢材为Q345，焊条为E50
柱网尺寸9 ×9，永久荷载5，活荷载10
活荷载分项系数为1.4
恒荷载分项系数为1.2
（四）、设计内容要求
1)验算焊接H型钢框架柱的承载能力，如不满足请自行调整
2)设计次梁截面CL-1（热轧H型钢）。
3)设计框架主梁截面KL-1（焊接工字钢）。
4)设计框架主梁短梁段与框架柱连接节点，要求采用焊缝连接，短
梁段长度一般为0.9～1.2m。
5)设计框架主梁短梁段与梁体工地拼接节点，要求采用高强螺栓连
接。
6)设计次梁与主梁工地拼接节点，要求采用高强螺栓连接。
7)绘制主梁与柱连接节点详图，次梁与主梁工地拼接节点，短梁段
及主梁体连接节点详图，梁体截面详图，KL-1钢材用量表，设计说明等。
8)计算说明书，包括构件截面尺寸估算、荷载计算、内力组合、主
次梁截面设计、主次梁强度、刚度、整体稳定、局部稳定验算，节点连接计算。
要求： 1. 课程设计任务书一份
2. 课程设计计算书一份，插图应按一定比例绘制，图文并茂。
3. ＃2 图纸一张（可以手绘），图纸应符合《房屋建筑制图统
一标准（GB/T 50001—2001）》和《建筑结构制图标准（GB/T 50105—2001）》的要求（注意：上交时，按照＃2 图标准尺寸
折叠好）
内容包括：
（1）、平面布置图。
（2）、主梁施工详图.主要绘制主梁的正面图、平面图以及必要的侧面图和剖面图，特殊零件的大样图。
比例尺：轴线方向：1: 20 ~1: 30 ，以免图幅太大；杆件截面、节点详图 1: 10~1: 15 ，或更大（原则清楚表达节
点的细部制造要求）。
（3）、要全部注明的各零件（杆件和板件）的定位尺寸，孔洞的位置，以及对工厂加工和工地施工的所有要求。
定位尺寸主要为主、次梁的轴线位置；螺栓孔位置要满足型钢线距表和螺栓容
许的排列距离要求；对加工及工地施工的其他要求包括零件切刨、孔洞直径和焊缝
尺寸等；焊缝要区分工厂焊缝和工地焊缝，以及适应运输单元的划分和拼装。
（4）、施工图中应注明各零件的型号和尺寸，对各零件进行详细编号，并附有材料表。型钢要注明型号和长度。钢板要注明宽、长和厚度。零件按主次、上下、左右一定顺序逐一编号。编号与原则：完全相同的零件给予相同的零件数字编号，否则给予不同的编号。
材料表的作用——主要是：①配料和计算用钢指标，②其次是吊装时配备起重运输设备，还可③是一切零件毫无遗漏地表示清楚。
（5）、说明：包括钢材的标号、焊条型号、焊接方法和质量要求。图中未注明的焊缝和螺孔尺寸以及油漆、运输和加工要求等图中未表现的其它内容。
说明：1：钢材强度等级
2：焊条类型
3：未注明的角焊缝尺寸为6mm
4：未注明的焊缝长度为满焊
5：未注明的螺栓为M20，孔径Φ22
6：构件表面彻底除锈，涂防锈漆和醇酸磁漆各二度。
钢框架设计说明书
目录
一、设计资料---------------------------------------------------------------6
二、次梁CL-1截面设计----------------------------------------------------6
三、框架主梁KL-1截面设计--------------------------------------------8
四、框架柱的验算设计
-----------------------------------------------------17 五、主梁短梁段与柱的焊缝设计-----------------------------------------19
六、设计框架主梁短梁段与梁体工地高强螺栓拼接节点---------21
七、次梁与主梁工地拼接节点设计--------------------------------------26
一、设计资料
某多层图书馆二楼书库楼面结构布置图如图1，结构采用横向框架承重，楼面活荷载标准值102
kN m，楼面永久荷载标准值52
kN m,楼面板为120mm厚单向实心钢筋混凝土板，荷载传力途径为：楼面板
－次梁－主梁－柱－基础。设计中仅考虑竖向荷载和活载作用。框架梁按连续梁计算
图2 框架柱截面图
300
CL-1CL-1CL-1CL-1
CL-1CL-1CL-1CL-1
CL-1
CL-1
CL-1
CL-1
LL-1
LL-1LL-1LL-1LL-1
LL-1LL-1LL-1LL-1
LL-1LL-1LL-1LL-1LL-1LL-1LL-1K L -1
K L -1
K L -1
K L -1
K L -1
K L -1
K L -1
K L -1
K L -1
K L -1
K L -1
K L -1
K L -1
K L -1
K L -1
A
B
C
D
9000
9000900090009000
9000
9000
450045004500450045004500
600
18
56418
12
二、次梁CL-1截面设计 1、
结构材料材质 混凝土自重
厚度：
Q345钢: 22/185,/310mm N f mm N f v == E50焊条，2/200mm N f w f = 2、
荷载组合计算
楼面板永久荷载标准值：m kN g k /5.225.45=?= 楼面板自重标准值：m kN /5.135.412.025=??
楼面板活载标准值： m kN q k /455.410=?= 楼面板恒载设计值：()m kN g d /2.432.15.135.22=?+= 楼面板活载设计值：m kN q d /634.145=?= 组合均布荷载标准值为：m kN /81455.225,.13=++ 组合均布荷载设计值为：m kN /2.106632.43=+ 3、
计算最大弯矩与剪力设计值
在设计荷载作用下的最大弯矩为： 4、
确定次梁的截面尺寸
次梁所需的截面抵抗矩(钢梁自重未知，故考虑安全系数1.02）： 次梁选用H 形截面，则选用HM600*300. 查表得其截面特征： 若考虑梁的自重： 5.次梁验算
（1）按抗弯强度验算 故次梁的抗弯强度满足要求。 （2）抗剪强度验算
故次梁抗剪强度满足要求。 (3) 刚度验算
[]mm
l
mm EI l q x k 3625098.28101180001006.23849000)10008.91515.225.4345(538454
544==<=?????÷?+++?==νν故满足刚度要求。
综上所述，HM600X300X12X18型钢满足要求。
三、框架主梁KL-1截面设计
1、力学模型分析及其内力计算
荷载的传力途径为：楼面板－次梁－主梁－柱－基础。楼面板
和次梁的自重等恒载通过次梁传递到主梁，根据以上的简化，次梁简化为两段铰接，故以集中力的形式将力传递到主梁上。在计算恒载时，由于主梁的截面尚未选定且主梁自重所占比例较小，可先不考虑在计算范围内。 框架主梁设计简图：
由次梁传到主梁上的集中力如下：
恒载标准值：KN g k 1.4029108.915192.433=???+?=- 活载标准值：KN q k 405945=?= 恒载设计值：KN G 52.4824022.1=?= 活载设计值：KN Q 5674054.1=?= 对于连续多跨梁，有如下规律：
（1）支座处最不利荷载组合是将活荷载满布于此支座所在的两跨，其余跨相邻布置活荷载；
（2）跨中截面的最不利荷载组合既是将活荷载满布于此跨，其余跨相邻布置活荷载。
由此可以得到5种最不利荷载组合。 ① 集中活荷载作用于第1单元 ② 集中活荷载作用于第2单元 ③ 集中活荷载作用于第1、3单元 ④ 集中活荷载作用于第1、2单元 ⑤ 集中活荷载作用于第1、2、3单元
a ．恒载与情况①的组合荷载引起的主框架梁弯矩图和剪力图
G+Q G G
b ．恒载与情况②的组合荷载引起的主框架梁弯矩图和剪力图 G G+Q G
c ．恒载与情况③的组合荷载引起的主框架梁弯矩图和剪力图 G+Q G G+Q
d ．恒载与情况④的组合荷载引起的主框架梁弯矩图和剪力图 G+Q G+Q G
e ．恒载与情况⑤的组合荷载引起的主框架梁弯矩图和剪力图 G+Q G+Q G+Q 由以上五种情况可知：
梁在恒载与工况2的组合荷载作用下弯矩最大m KN M ?=34.1393max 梁在恒载和工况3的组合荷载作用下剪力最大KN V 64.595max =。 2、框架梁的设计及验算
所需截面模量为（钢梁自重为止故考虑安全系数1.02）： 2.1、腹板高度 (1)梁的最小高度
根据正常使用极限状态的要求，梁在荷载标准值的作用下的挠度υ不得超过设计规范规定的容许值[]/l n υ=。据此可得到简支梁的最小高度为
3min
101340???=?
??
??f n l h x γ n=400 (2)梁的经济高度 经济高度经验公式为
取腹板高度mm h w 900= 2.2、腹板厚度 取mm t w 15= 2.3、翼缘板的尺寸
翼缘宽度：()mm b mm mm h b 300,333,20031
,51w ==??
?
??=取
又：29.28436
mm h
t h W A w x f =?-=
初选截面如图所示： 2.4、主梁的截面特性 2.5、翼缘与腹板连接焊缝计算 2.6、主梁截面验算
主梁自重标准值：m kN q /38.1108.985.7179456'=???=- 主梁自重设计值：m kN q /66.138.12.12.1'=?=
主梁（包括自重）所承受的最大弯矩与最大剪力按照近似计算：
(1)抗弯强度验算
考虑部分发展塑性变形 取 1.05x γ= 所以抗弯强度满足要求 (2)抗剪强度验算 所以抗剪强度满足要求 (3)局部承压强度验算
跨中集中力：kN F 52.104956752.482=+= 局部压应力：
(4)折算应力验算
由内力图可知，最大弯矩和剪力发生的截面（跨中）很接近，可当成发生在同一截面来验算，且在跨中作用有集中荷载。因此需验算跨中截面腹板与翼缘处折算应力：
2
2222222/3109.2596.733.27445.323.27445.323mm N mm N c c <=?+?-+=+-+τσσσσ 式中, c στσ,,-------- 腹板计算高度边缘同一点上同时产生的正应力、剪应力和局部压应力
其中,2
10
6145.3210
8.105.1435101410mm N I My x x =????==γσ，跨中截面腹板与翼缘处正应力
折算应力满足。 (5)整体稳定性验算
连续梁两端固结，受压翼缘自由长度m l 5.41=，次梁可视为主梁受压翼缘的一个侧向支承点，故1615300
4500
1<==b l 。故不需要验算该梁的整体稳定性。 所以主梁的整体稳定性满足要求
(6)局部稳定性
由于考虑了截面部分发展塑性变形，受压翼缘板的自由外伸宽度与其厚度之比 局部稳定性符合要求。 (7)主梁刚度验算
主梁在组合荷载作用下的最大挠度为
所以主框架梁刚度满足要求。 (8)翼缘与腹板焊缝计算 故满足。
综上所述，主梁设计截面满足要求。
四、框架柱的验算设计
边柱验算：m kN M kN ?=1410,11.603 ①强度验算
226
3/310/48.4023647508
05.1101410175681011.603mm N mm N W M A N x >=??+?=+γ不满足要求。故框架柱选用截面尺寸为H600x400x20x30的焊接H 型钢。
()()mm
A
I i mm A I i mm A mm I mm h I
W mm I y y x
x y x x x 95.9565.2453480054020304002102.32054012
1
24003012170288802/101.236060012400121
60040012124
8333
493==
===?+??=?=???+??===?=-?-?-??= ②整体稳定性及刚度 弯矩作用在平面内： 弯矩作用在平面外：
2
2632
2
/310/9.2147028880
03.11014100.10.13480086.01011.60303
.144000
64.4007.144000/07.10
.1,0.1,86.0,64.40mm N mm N W M A N b ex y y
b ex y y <=????+??=+=-=-=====?βη?λ?βη?λ
③局部稳定性：
H 型钢不需要验算局部稳定性 综上所述框架柱承载能力足够。
五、主梁短梁段与柱的焊缝连接设计
1、 焊缝处内力计算
由主梁在各种不利荷载组合下的内力图可知，在连接处的最大内力为：
焊缝分布情况如下 2 、 焊脚尺寸的设计
焊件均采用Q345钢材，焊条为E50型，角焊缝为手工焊接，采用引弧板，没有起弧和落弧引起的缺陷。 按构造要求确定焊脚的尺寸：
角焊缝的尺寸除满足强度要求外，还必须符合对其尺寸的限制和构造的要求 根据构造要求
最大焊脚尺寸： 当采用手工焊时，mm h f 18152.1t 2.1max =?=≤ 其中min t 为较薄板件的厚度
最小焊脚尺寸：当采用手工焊时，
mm t h f 8.5155.15.1max min =?=≥
其中max t 为较厚板件的厚度 由上取mm h f 15= 3 验算焊缝强度
3.1焊缝截面特征
我国设计规范中规定侧面角焊缝的计算长度不宜大于f h 60，当超过这个值时，超出部分不予考虑。设计中竖直焊缝为
mm h mm f 90060870=<故焊缝计算截面如图所示：
水平焊缝面积 竖向焊缝面积 焊缝总面积 焊缝惯性矩
492
231064.32)2152900(157.03004)2152870(157.05.1422870157.0121mm I ?=?+???+?+???+????=
（水平焊缝绕自身轴惯性矩很小，计算时忽略。） 3.2焊缝强度检算
有规范，钢材为Q345，焊条为E50型的手工焊，角焊缝强度设计值为:
根据最不利荷载计算出的内力，可知在短梁段与柱连接点处的最大内力可能出现两种情况：（轴力为0）
(1)“a ”点应力分析： “a ”点应力为 故“a ”点满足要求。 （2）“b ”点应力分析： “b ”点应力为：
()
222
2
/200/0.142mm N f mm N w f V
fb
f M
fb
b =<=+???
?
??=τβσσ故“b ”点满足
要求。
综上所述焊缝强度满足要求。
六、设计框架主梁短梁段与梁体工地高强螺栓拼接节点
1连接处内力计算： 选择短梁段为1.0m 。 （1）由集中力产生的固端内力
由前所述，梁在恒载与工况2的组合荷载作用下
弯矩最大m KN M ?=34.1393max ，对应最大剪力为kN V 64.5951=。 集中荷载在1.0m 处产生的内力： 弯矩：m kN a V M M ?=?-=7.7971101， 剪力：kN V V 64.595101== （2）由均布荷载产生的固端弯矩： 由均布荷载产生的固端弯矩: 均布荷载在1.0m 处产生的内力：
（3）由均布荷载及集中荷载叠加所得的弯矩及剪力 m kN M M M ?=+=+=02.80332.57.79702010， 2 高强螺栓的连接设计 （1）力矩分配
采用精确设计的方法，即弯矩由翼缘和腹板共同承担，剪力仅由腹板承担，翼缘承担的弯矩和腹板承担的弯矩按刚度成比例分配：
mm b 300=，mm h 900=，mm t 15=，mm t w 15=
则分配到翼缘的弯矩：m kN M I I M b O
b F F ?=?==8.54702.80358.276
.10
分配到腹板上的弯矩：m kN M M M F W ?=-=-=22.2558.54702.8030 3.螺栓计算
(1）.梁单侧翼缘连接所需的高强度螺栓数目为：
06.3105.202885108.5473
6
=???==
b
v
xf fx hN M n ，取4fx n =。 (2).腹板上的螺栓计算 1).设计资料
2).单个螺栓的参数计算 所选螺栓的参数:
采用规范 : GB50017-2003 钢结构设计规范
类型及等级 : 高强螺栓摩擦型连接10.9级M30，采用喷砂（丸）处理，μ=0.5 受剪面数目 n v : 2 连接板钢号 : Q345
同一受力方向连接板较小总厚度Σt: 10 mm 3).螺栓群受力计算
螺栓群受扭矩T 和竖向剪力V 以及水平力F （即偏心力作用下螺栓群抗剪）, 采用弹性分析法。 螺栓的最大内力：
所以螺栓的连接设计满足受力要求。
4.拼接板截面尺寸确定
为使拼接板结点具有足够的强度，并保证梁刚度的连续性，在确定梁的翼缘和拼接连接板时，应根据连接板的净截面面积大于等于梁净截面面积。
翼缘外侧拼接连接板的厚度t 外：
假设内侧拼接板的厚度为t 内=8mm. 则翼缘内侧内侧拼接板的宽度，
取
100b mm =。
腹板连接板厚度， 取
由此得翼缘外侧拼接板尺寸为：300x12x400 翼缘内侧拼接板尺寸为：100x8x400 腹板连接板尺寸为 ：400x22x580 5构件净截面强度验算 1.梁翼缘验算
钢板上的螺栓分布图如下图所示：由图可见，对并列螺栓，只需验算I I -净截面即可。
钢材净截面
正应力223
'3103.158384010608mm N f mm N A N
n
=≤=?==σ
满足要求。 2.验算钢腹板净截面强度
与翼缘验算同，对并列螺栓，只需验算I-I 净截面。
由于腹板的净截面
高强螺栓传递轴力时，已有一部分由于摩擦作用再孔前传递，所以净截面上的轴力为
正应力26
3'1.1621783008
1022.255114001068.216mm N W M A N n n n =?+?=+=σ
腹板截面满足要求。
七、次梁与主梁工地拼接节点设计
1、设计资料 主梁腹板 次梁腹板
梁端反力设计值V=372.7kN 2、
次梁腹板与连接角钢的螺栓计算
构件拼接时采用M20（d=20mm ）的10.9级摩擦型高强螺栓连接，孔径mm d 5.210=
一个M20高强螺栓的抗剪承载力设计值：
式中 传力摩擦面数目，本设计中取2。
摩擦面的抗滑移系数，钢材采用Q345，喷砂（丸）， 每个高强度螺栓的预拉应力，通过查阅《钢结构设计规范》，对于M20，
P取155KN。
采用n=3个。
连接角钢长：
3、验算次梁腹板净截面抗剪强度
4、连接角钢尺寸
根据规范，容许设置21.5mm螺栓孔的角钢最小边长为75mm 综上，采用2L80×6
设计完毕
中南大学 《钢结构基本原理》 课程设计 设计名称：钢框架主次梁设计 专业班级：土木1112班 姓名：周世超 学号： 指导老师：龚永智 设计任务书 （一）、设计题目 某钢平台结构（布置及）设计。 （二）、设计规范及参考书籍 1、规范 （1）中华人民共和国建设部. 建筑结构制图标准[S]（GB/T50105－2001） （2）中华人民共和国建设部. 房屋建筑制图统一标准[S]（GB/T50001－2001） （3）中华人民共和国建设部. 建筑结构荷载规范[S]（GB5009－2001）（4）中华人民共和国建设部. 钢结构设计规范[S]（GB50017－2003）（5）中华人民共和国建设部. 钢结构工程施工质量验收规范[S]（GB50205-2001） 2、参考书籍
（1）沈祖炎等. 钢结构基本原理[M]. 中国建筑工业出版社，2006 （2）毛德培. 钢结构[M]. 中国铁道出版社，1999 （3）陈绍藩. 钢结构[M]. 中国建筑工业出版社，2003 （4）李星荣等. 钢结构连接节点设计手册（第二版）[M]. 中国建筑工业出版社，2005 （5）包头钢铁设计研究院?中国钢结构协会房屋建筑钢结构协. 钢结构设计与计算（第二版）[M]. 机械工业出版社，2006 （三）、设计内容 某多层图书馆二楼书库楼面结构布置示意图如图一所示，结构采用横向框架承重，楼面板为120mm厚的单向实心钢筋混凝土板。荷载的传力途径为：楼面板—次梁—主梁—柱—基础，设计中仅考虑竖向荷载与动荷载的作用。框架按照连续梁计算，次梁按照简支梁计算。其中框架柱为焊接H型钢，截面尺寸为H600X300X12X18，楼层层高取3.9米 采用的钢材为Q345，焊条为E50 柱网尺寸9 ×9，永久荷载5，活荷载10 活荷载分项系数为1.4 恒荷载分项系数为1.2 （四）、设计内容要求 1)验算焊接H型钢框架柱的承载能力，如不满足请自行调整 2)设计次梁截面CL-1（热轧H型钢）。 3)设计框架主梁截面KL-1（焊接工字钢）。 4)设计框架主梁短梁段与框架柱连接节点，要求采用焊缝连接，短
贵州大学高等教育自学考试实践考试 钢结构课程设计 课程代码：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，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（1.4KN/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， 3、设计任务分解 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 4、设计成果要求 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、图文并茂，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。
一由设计任务书可知： 厂房总长为120m，柱距6m，跨度为24m，屋架端部高度为2m，车间内设有两台中级工作制吊车，该地区冬季最低温度为-22℃。暂不考虑地震设防。 屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。卷材防水层面（上铺120mm 泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层）。屋面活荷载标准值为0.7KN/㎡，雪荷载标准值为0.4KN/㎡，积灰荷载标准值为0.5KN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，钢屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20. 二选材： 根据该地区温度及荷载性质，钢材采用Q235-C。其设计强度为215KN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接，构件采用钢板及热轧钢筋，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度L。=24000-2×150=23700，端部高度：h=2000mm(轴线处)，h=2150(计算跨度处)。 三结构形式与布置： 屋架形式及几何尺寸见图1所示： 图1 屋架支撑布置见图2所示：
图2 四荷载与内力计算： 1．荷载计算： 活荷载于雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。 永久荷载标准值： 防水层（三毡四油上铺小石子）0.35KN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40 KN/㎡保温层（40mm厚泡沫混凝土0.25 KN/㎡预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/㎡钢屋架和支撑自重0.12+0.011×24=0.384 KN/㎡ 总计：2.784 KN/㎡可变荷载标准值： 雪荷载＜屋面活荷载（取两者较大值）0.7KN/㎡积灰荷载0.5KN/㎡风载为吸力，起卸载作用，一般不予考虑。 总计：1.2 KN/㎡永久荷载设计值 1.2×2.784 KN/㎡=3.3408KN/㎡可变荷载设计值 1.4×1.2KN/㎡=1.68KN/㎡2．荷载组合： 设计屋架时应考虑以下三种组合： 组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦荷载P=(3.3408KN/㎡+1.68KN/㎡) ×1.5×6=45.1872KN 组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦荷载P1=3.3408KN/㎡×1.5×6=30.07KN P2=1.68KN/㎡×1.5×6=15.12KN 组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板自重+半跨屋面活荷载
课程设计任务书 题目：梯形钢屋架 ——某工业厂房 适用专业：土木工程2010级 指导教师：雷宏刚、李海旺、闫亚杰、焦晋峰 太原理工大学建筑与土木工程学院 2013年12月
一、设计题目：梯形钢屋架 二、设计资料 某工业厂房，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，夹芯材料选用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.20 kN/m2计算），檩条采用冷弯薄壁C型钢。屋面排水坡度见表1，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。不考虑积灰荷载。 注：屋架、檩条、拉条及支撑自重标准值可按下列数值考虑： 0.30kN/m2（6.0m） 0.40kN/m2（7.5m） 三、设计内容及要求 要求在2周内（2013.12.23～2014.1.3）完成钢结构课程设计内容，提交设计图纸及计算书一套。 1. 设计内容 （1）进行屋盖结构布置并选取计算简图； （2）屋架内力计算及内力组合； （3）屋架杆件设计； （4）屋架节点设计； （5）屋架施工图。 2. 设计要求 （1）整理设计计算书一份 ○1设计条件 ○2结构布置 ○3计算简图 ○4荷载选取 ○5内力计算 ○6内力组合 ○7构件设计 ○8节点设计 ○9挠度验算 （2）绘制施工图 ○1屋盖布置图（图纸编号01）：屋架平面布置图+上、下弦支撑平面布置图+垂直支撑布置图； ○2屋架施工图（图纸编号02）：屋架几何尺寸、内力简图+屋架施工详图+节点、异形零件详图+设计说明+材料表等。
表1 梯形钢屋架课程设计任务表 坡度1:10 1:20 长度（m）60（柱距6m）75（柱距7.5m）72（柱距6m）90（柱距 题号跨度 21 24 27 30 21 24 27 30 21 24 27 30 21 24 地点 北京市 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 上海市17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 乌鲁木齐33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 4546 成都市49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 南京市65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 哈尔滨81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 太原市97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 运城市113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 长治市129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 吕梁市145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 四、参考资料 （1）钢结构设计基本原理，雷宏刚，科学出版社 （2）钢结构设计，黄呈伟、李海旺等，科学出版社 （3）建筑结构荷载规范，GB 50009-2012 （4）钢结构设计手册（上册）第三版，中国建筑工业出版社 （5）轻型屋面梯形钢屋架，中国建筑标准设计研究院 （6）钢结构设计规范，GB 50017-2003 （7）土木工程专业—钢结构课程设计指南，周俐俐等，中国水利水电出版社
. . XX 工程学院 建筑钢结构 课程设计 班级： 学号： ：
目录 前言 (2) 某车间刚屋架设计 1.设计资料 (3) 2.荷载计算 (5) 3.荷载组合 (5) 4.内力计算 (6) 5.杆件设计 (7) 6.节点设计 (11) 参考文献 (19)
前言 本书意在完成钢结构设计课的作业，以及对自己两学期来钢结构设计课所学知识的一次检验。本书主要对一个单层厂房的屋盖进行设计验算，。编撰过程由于疏忽或个人知识面的局限性，难免会产生一些失误以及错误，望各位老师批评改正。
某车间钢屋架设计 1. 设计资料 １.１屋面类型 无檩屋面，屋面采用1.5X6m 的预应力钢筋混凝土大型屋面板。 １.２杆件及连接 杆件采用Q235钢，钢材强度设计值f =215N/mm 2。角焊缝强度设计值 为 2/160mm kN f w f １.３屋架主要尺寸 Ⅰ.跨度30ｍ Ⅱ.屋架上弦坡度１/１０ Ⅲ.架端架高度1990ｍｍ Ⅳ.屋架跨中高度3340ｍｍ １.４其他设计资料 Ⅰ.厂房长度２４０ｍ Ⅱ.屋架支撑于钢筋混凝土柱顶 Ⅲ.柱距６ｍ Ⅳ.柱网布置如图
Ⅴ.架几何尺寸 Ⅵ.屋架支撑布置
2.荷载计算 预应力混凝土大型屋面板 1.0?1.4 kN/m2=1.4 kN/m2 屋架自重0.12+0.011?30=0.45 KN/m2 永久荷载 2.2 KN/m2 共 4.05 kN/m2屋面活载 1.0 kN/m2 3. 荷载组合 由永久荷载控制的荷载组合值为 q=1.35×4.05＋1.4×0.7×1.0=6.45KN／㎡ 由可变荷载控制的荷载组合值为 q=1.2×4.05+1.4×1.0=6.26KN／㎡ 故永久荷载控制的组合起控制作用。 Ⅰ.全垮永久荷载加全垮可变荷载 F=6.45×1.5×6=58.05KN Ⅱ.全垮永久荷载加半跨可变荷载
参考实例： 钢结构课程设计例题 －、设计资料 某一单层单跨工业长房。厂房总长度为120m，柱距6m，跨度为27m。车间内设有两台中级工作制桥式吊车。该地区冬季最低温度为－20℃。 屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。上铺120mm 厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。屋面活荷载标准值为0.6kN/㎡，雪荷载标准值为0.75kN/㎡，积灰荷载标准值为0.5kN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。柱头截面为400mm ×400mm，所用混凝土强度等级为C20。 根据该地区的温度及荷载性质，钢材采用Q235―A―F，其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接。构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度：Lo=27000－2×150=26700mm，端部高度：h=2000mm（轴线处），h=2015mm（计算跨度处）。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸见图1所示。 图1 屋架形式及几何尺寸
屋架支撑布置见图2所示。 符号说明：GWJ-（钢屋架）；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） 图2 屋架支撑布置图
三、荷载与内力计算 1.荷载计算 荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。 永久荷载标准值 放水层（三毡四油上铺小石子）0.35kN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40kN/㎡保温层（120mm厚泡沫混凝土）0.12*6=0.70kN/㎡ 预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡ 钢屋架和支撑自重0.12+0.011×27=0.417kN/㎡管道设备自重0.10 kN/㎡ 总计 3.387kN/㎡可变荷载标准值 雪荷载0.75kN/㎡ 积灰荷载0.50kN/㎡ 总计 1.25kN/㎡ 永久荷载设计值 1.2×3.387=4.0644 kN/㎡（由可变荷载控制） 可变荷载设计值 1.4×1.25=1.75kN/㎡ 2.荷载组合 设计屋架时，应考虑以下三种组合： 组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦节点荷载P=(4.0644+1.75) ×1.5×6=52.3296 kN 组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦节点荷载 P=4.0644×1.5×6=36.59 kN 1 P=1.75×1.5×6=15.75 kN 2 组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载 P=0.417×1.2×1.5×6=4.5 kN 屋架上弦节点荷载 3 P=(1.4×1.2+0.75×1.4) ×1.5×6=24.57 kN 4 3.内力计算 本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。
土建专业 钢结构 课程设计 钢结构课程设计 一、课程设计的性质和任务 《钢结构》是土木工程专业的重要专业课，为了加强学生对基本理论的理解和《钢结构》设计规范条文的应用，培养学生独立分析问题和解决问题的能力，必须在讲完有关课程内容后，安排2周的课程设计，以提高学生的综合运用能力。课程设计又是知识深化、拓宽的重要过程，也是对学生综合素质与工程实践能力的全面锻炼，是实现本科培养目标的重要阶段。通过课程设计，着重培养学生综合分析和解决问题的能力以及严谨、扎实的工作作风。为学生将来走上工作岗位，顺利完成设计任务奠定基础。 课程设计的任务是，通过进一步的设计训练，使学生熟悉钢结构基本构件的设计和构造设计的基本原理和方法，具备一般钢结构设计的基本技能；能够根据不同情况，合理地选择结构、构造方案，熟练地进行结构设计计算，并学会利用各种设计资料。 二、课程设计基本要求 课程设计是综合性很强的专业训练过程，对学生综合素质的提高起着重要的作用。基本要求如下： 1、时间要求。一般不少于2周； 2、任务要求。在教师指导下，独立完成一项给定的设计任务，编写出符合要求的设计说明（计算）书，并绘制必要的施工图。 3、知识和能力要求。在课程设计工作中，能综合应用各学科的理论知识与技能，去分
析和解决工程实际问题，使理论深化，知识拓宽，专业技能得到进一步延伸。通过毕业设计，使学生学会依据设计任务进行资料收集、和整理，能正确运用工具书，掌握钢结构设计程序、方法和技术规范，提高工程设计计算、理论分析、技术文件编写的能力，提高计算机的应用能力。 三、课程设计的内容 《钢结构》课程设计的选题要符合教学基本要求，设计内容要有足够的深度，使学生达到本专业基本能力的训练。对学习好、能力强的学生，可适当加深加宽。 题目：钢屋架设计 采用平面钢屋架作为设计题目。设计内容包括：屋架内力计算、屋架杆件设计；节点设计；施工图绘制以及材料用量计算等。 完成的设计成果包括：结构设计计算书一份，施工图1~3张（2号）。 普通钢屋架设计 案例及设计指导 参考题目： 一、题目：普通梯形钢屋架设计 （一）设计资料 郑州某工业厂房，长度102m，屋架间距6m，车间内设有两台20/5t中级工作工作制桥式吊车，屋面采用×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板。水混珍珠岩制品保温层10cm，20mm 厚水混砂浆找平层，三毡四油防水层，屋面坡度1/10。屋架两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土C30，屋架跨度和屋面积灰荷载按指定的数据进行计算。 1、屋架跨度（1）24m （2）27m 2、屋面积灰荷载标准值（1）m2（2）m2
XX 工学院 课程实训 课程名称：钢结构设计原理专业层次：土木工程（卓越）
1、设计资料 1）某厂房跨度为24m，总长90m，柱距6m，屋架下弦标高为18m。 2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30。 3）屋面采用1.5×6m的预应力钢筋混凝土大型屋面板（屋面板不考虑作为支撑用）。 4）该车间所属地区西安。 5）采用梯形钢屋架。 考虑静载：①预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）1400N/m2 ②二毡三油防水层400N/m2 ③20mm厚水泥砂浆找平400N/m2 ④支撑重量70N/m2 考虑活载：活载700N/m2
6）钢材选用Q345钢，焊条为E50型。 2、屋架形式和几何尺寸 屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。 屋面坡度 i=1/10； 屋架计算跨度L 0＝24000－300＝23700mm ； 端部高度取H=1990mm ，中部高度取H=3190mm （为L 0/7.4）。 屋架几何尺寸如图1所示： 1拱50 图1：24米跨屋架几何尺寸
三、支撑布置 由于房屋长度有6米，故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。 上弦平面支撑布置
屋架和下弦平面支撑布置
垂直支撑布置 4、设计屋架荷载 屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。由于风荷载为0.35kN/m2 小于0.49kN/m2，故不考虑风荷载的影响。沿屋面分布的永久荷载乘以1/cosα=√1+102/10=1.005换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（ P=0.12+0.011 跨度）计 w 算，跨度单位为m。 标准永久荷载： 二毡三油防水层
课程设计 课程名称：钢结构设计 设计题目：昆明地区某工厂金工车间钢屋架设计学院：土木工程学院 专业：土木工程 年级：大学三年级 姓名：郭锐 学号：19 指导教师：王鹏 日期：2016年12月
课程设计任务书 土木工程学院学院土木工程专业 3 年级姓名：郭锐学号：13325 课程设计题目：昆明地区某工厂金工车间钢屋架设计 课程设计主要内容： （一）设计资料 昆明地区某工厂金工车间，长度90m，柱距6m，车间内设有两台30/5t中级工作制桥式吊车，屋面采用1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板。20mm厚水泥砂浆找平层，三毡四油防水层，屋面坡度1/10~1/12。屋架两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400m m，混凝土C20，屋面活荷载0.50 kN/m2，屋面积灰荷载0.75 kN/m2，屋架跨度、屋架计算跨度、屋面做法和屋架端高按指定的数据进行计算。 1、屋架跨度（1）21m（2）24m 2、屋面计算跨度（1）L0＝L （2）L0＝L-300mm 3、屋面做法（1）有保温层（2）无保温层 4、屋架端高（1）h0=1.8m （2）h0=1.9m （3）h0=2.0m h=2.1m （4）0 （二）设计要求 1、由结构重要性，荷载特征（静荷），连接方法（焊接）及工作温度选用钢材及焊条。 2、合理布置支撑体系，主要考虑 （1）上弦横向水平支撑 （2）下弦横向水平支撑 （3）垂直支撑 （4）系杆（刚性或柔性） 并在计算书上画出屋盖支撑布置图，并对各榀屋架进行编号 3、荷载及内力计算
（1）屋面恒载计算。 （2）屋面活荷载与屋面雪荷载不同时考虑。 （3）屋面积灰荷载属于可变荷载。 （4）利用结构的对称性，仅计算屋架左半跨杆件内力。 （5）计算屋架杆力时，应考虑三种荷载组合。 （6）将屋面分布荷载转化为屋架节点荷载，利用左半跨单位节点荷载内力图计算杆力。 （7）确定各杆最不利内力（最大拉力或最大压力） 4、杆件截面选择 （1）屋架杆件常采用双角钢组合组成的T形截面或十字形截面，要根据λx=λy的等稳条件选择合理的截面形式。 （2）正确确定杆件的长细比，由轴心受力杆件确定杆件截面及填板数量。 （3）设计小组内每位同学所计算的上弦杆，下弦杆，斜杆截面选择过程要在计算书内详细说明，其余杆件截面选择可按同组内其他同学计算成果统一列表取用。 （4）杆件截面规格不宜过多，与垂直支撑相连的竖杆截面则不宜小于2L63×5。 5、节点设计 （1）熟知节点设计的基本要求及一般步骤。 （2）要在计算书内写出一般上下弦节点，下弦跨中节点，下弦支座节点及屋脊节点设计过程。 6、屋架施工图 （1）用铅笔绘制1#施工图 （2）施工图应包括 ①屋架简图（比例1∶100），左半跨标明杆件长度，右半跨注明杆件最不利内力，以及起拱度。 ②屋架正面图，上、下弦平面图（轴线比例1：20，杆件、节点比例1：10）。 ③侧面图，剖面图及零件详图。 ④注明全部零件的编号，规格及尺寸（包括加工尺寸和定位尺寸）孔洞位置，孔洞及螺 栓直径，焊缝尺寸以及对工厂加工和工地施工的要求。 ⑤材料表（一榀屋架的材料用量）。 ⑥说明（钢号、焊条型号、起拱要求、图中未注明的焊缝尺寸和油漆要求等）。 指导教师（签字）：
1.设计资料： ................................................................ 错误！未定义书签。 2.结构形式与布置 ............................................................ 错误！未定义书签。 3.荷载计算 .................................................................. 错误！未定义书签。 4.内力计算 .................................................................. 错误！未定义书签。 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 ，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（1.4KN/m 2 ），上铺100mm 厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m 3 ），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m 2 ），找平层2cm 厚（0.3KN/m 2 ），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/m 2 ，积灰荷载标准值0.6KN/m 2 ，雪荷载及风荷载见下表，7位同学依次按序号进行选取。 活载KN/m 2 1 2 3 4 5 6 7 基本雪压 0.30 0.75 0.10 0.20 0.45 0.50 0.35 基本风压 0.35 0.60 0.25 0.55 0.30 0.50 0.45 3、设计任务分解 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 4、设计成果要求 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、图文并茂，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 ，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（1.4KN/m 2 ），上铺100mm 厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m 3 ），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m 2 ），找平层2cm 厚（0.3KN/m 2 ），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/m 2 ，积灰荷载标准值0.6KN/m 2 ，雪荷载及风荷载见下表。 活载KN/m 2 1 2 3 4 5 6 7 基本雪压 0.30 0.75 0.10 0.20 0.45 0.50 0.35 基本风压 0.35 0.60 0.25 0.55 0.30 0.50 0.45 （2）屋架计算跨度 )(7.233.0240 m l =-= （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 mm h 19000=中部高度
一、设计题目 18m跨三角形钢桁架 二、设计资料 1、某单层轻型工业厂房，平面尺寸18m×90m，柱距6m，柱高6m，采用三角形钢屋架，跨度18m，屋面坡度i=1/3,屋面防水材料为波形彩钢瓦+50厚玻纤棉+钢丝网铝箔，冷弯薄壁C型钢檩条，檩条斜距1.555m，支撑布置自行设计，无吊车。采用钢筋混凝土柱，混凝土强度等级为C20，钢屋架与柱铰接，柱截面尺寸400×600mm；使用温度-5摄氏度以上，地震烈度7度，连接方法及荷载性质，按设计规范要求。屋架轴线图及杆件内力图见图。 2、荷载标准值如下： （1）、永久荷载（沿屋面分布） 屋面防水结构+檩条 0.2KN/m2 钢屋架及支撑等自重 0.35KN/m2 （2）、可变荷载 屋面活荷载（按水平投影）0.50KN/m2 基本风压（地面粗糙度为B类）0.80KN/m2 三、要求设计内容 1、屋盖结构布置 2、屋架杆件内力计算和组合 3、选择杆件截面型号，设计节点 4、绘制施工图 四、课题设计正文 （一）屋盖结构布置： 上弦节间长度为两个檩距，有节间荷载。上弦横向水平支撑设置在房屋两端及伸缩缝处的第一开间内，并在相应开间屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间屋架下弦跨中设置一道通长的水平系杆。上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连。上弦杆在屋架平面外的计算长度等于其节间几何长度；下弦杆在屋架平面外的计算长度为屋架跨度的1/2。具体支撑布置如下图：
屋架支撑布置 1-1剖面图 （二）、屋架杆件内力计算和组合 1、荷载组合：恒载+活荷载；恒载+半跨活荷载 2、上弦的集中荷载及节点荷载如下图： 上弦集中荷载
上弦节点荷载 上弦集中荷载及节点荷载表 3、上弦节点风荷载设计值如图所示。 （1）按照规范可知风荷载体形系数：背风面-0.5；迎风面-0.5 （2）上弦节点风荷载为： 上弦节点风荷载 W=1.4×（-0.5）×0.8×1.556×6=-5.228KN 4、内力计算 （1）杆件内力及内力组合如下表： （2）上弦杆弯矩计算。 端节间跨中正弯矩为 M1=0.8M0=0.8×P丿l=0.8（1/4×12.04kNm×3/√10×1.555m） =3.553kNm 中间节间跨中正弯矩和中间节点负弯矩为
钢结构课程设计任务指导书 一目的和任务： 钢结构是工业与民用建筑专业四大结构之一。建筑是反映国民经济水平的一大标志，随着改革开放的深入和国民经济的发展、国家经济综合实力的稳步提高，钢结构在建筑中的应用越来越多了，该课程在该专业中原本的重要性也越来越加强了。本课程设计旨在在给出的已知条件下，综合运用所学知识，作出正确的计算、绘出相应的施工图。 二设计内容： 本设计主要是设计一钢屋架，其应涵盖以下内容： （一）钢材和焊条型号选择 根据地区温度、荷载特征、连接方法等选择 （二）屋架形式及几何尺寸 1、屋架按其外形一般可分为三角形和梯形，三角形屋架一般用于中、小跨度（l=18~24 m）的轻屋面结构，腹杆多采用芬克式。梯形屋架在全钢结构厂房中运用 较为广泛。 2、屋架的主要尺寸 1）跨度计算跨度=标志跨度一（300~400mm）。 2）高度三角形屋架高度主要取决于屋面坡度，当i=1/2~1/3时，h=（1/4~1/6）l0。梯形屋架的中部高度主要由经济高度决定，一般取h=（1/6~1/10）l。 （三）支撑布置 支撑分为上、下弦横向水平支撑，纵向水平支撑，垂直支撑和系杆等五种，应结合屋架形式，房屋的跨度、高度和长度，荷载情况及柱网布置等条件设置。 （四）檩条布置与计算 （五）屋架内力计 1、屋架的荷载和荷载组合 永久荷载一一包括屋面材料和檩条、屋架、天窗架、支撑以及天棚等结构的自重；可变荷载一一包括屋面活荷载、雪荷载、风荷载、积灰荷载以及悬挂吊车和重物等荷载； 可能遇到的最不利组合一般应考虑以下三种： 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 3）、全跨屋架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载 在多数情况，用第一种荷载组合计算的屋架杆件内力即为最不利内力。但在第二和第三种荷载组合下，梯形屋架跨中附近的斜腹杆可能由拉杆转为压杆或内力增大，应予考虑。组合时屋面活载和雪载不会同时出现，取两者中的较大值计算。
钢结构课程设计计算书 专业：土木工程 班级：土木094 姓名：王忠涛 学号：099044411 指导教师：贾冬云 安徽工业大学 建筑工程学院 土木工程系
《钢结构设计》课程设计计算书 1.设计资料 某车间厂房总长度约为108m。车间设有两台30吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房，屋架采用三角形桁架式钢屋架即芬克式屋架，屋架下弦标高为9m，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为400㎜×400㎜，混凝土强度等级为C20。屋面采用彩色压型钢板加保温层屋面，C型檩条，檩距为1.5m~2.2m。屋面恒荷载(包括屋面板、保温层、檩条、屋架及支撑等)水平投影标准值为0.50kN/㎡。屋面活荷载标准值为0.30kN/㎡。不考虑积灰荷载、风荷载。雪荷载0.4kN/㎡，不考虑全垮积雪不均匀分布情况。结构重要性系数为γ0=1.0。屋架采用Q235B钢，焊条采用E43型。 2.屋架形式和几何尺寸 屋架形式采用芬克式屋架屋面坡度1/3 屋架几何尺寸如下图： 屋架形式和几何尺寸 3.支撑布置 上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部，并在相应开间的屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚性细杆，下弦跨中设置一道通长的柔性细杆，上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连；下弦横向水平支撑与上弦横向水平支撑设置在同一柱间内。支撑的布置见下图。 上弦支撑布置图
下弦支撑布置图 纵向支撑布置图 檩条布置图 4.荷载计算 （1）永久荷载标准值： 屋面恒荷载标准值G k=0.50 kN/m2 屋面活荷载标准值Q k=0.30 kN/m2。 屋面雪荷载标准值S k=0.4 kN/ m2。 （2）上弦的集中荷载和节点荷载永久值。 檩条支承于上弦节点，屋架坡度为a=arctg1/3=18.4o′，檩距为1.975m。 上弦节点恒荷载水平投影标准值：P1=0.5×7.2×1.975=7.11 KN； 上弦节点雪荷载水平投影标准值：P2=0.4×7.2×1.975=5.69KN。 由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图
普通梯形钢屋架设计 一、设计资料 某车间跨度为m l 120=，屋架间距6m ，屋面采用m 65.1?预应力钢筋混凝土大型屋面板。20mm 厚水混砂浆找平层，三毡四油防水层，屋面坡度1/10。屋架两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土C30，屋架跨度、保温层荷载标准值和屋面积灰荷载标准值按指定的数据进行计算。 1、柱距6m,梯形钢屋架跨度m L 21= 2、屋架采用的钢材及焊条为：Q 235钢，焊条为E 43型，手工焊。 3、梯形钢屋架荷载标准值（水平投影面计） （1） 永久荷载： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 20mm 厚水泥砂浆找平层 0.4 保温层 0.5 预应力混凝土大型屋面板 1.4 屋架及支撑自重：按经验公式q = 0.12 + 0.011L 计算： q = 0.12 + 0.011×21=0.3512kN/m 悬挂管道： 0.15 2kN/m 永久荷载总和：0.4×2＋1.4+0.5+0.351+0.15=3.2012kN/m （2） 可变荷载： 屋面活荷载标准值： 0.7 雪荷载标准值： 0.35 积灰荷载标准值： 0.8 由于屋面活荷载与屋面雪荷载不同时考虑，屋面活荷载比屋面雪荷载大，取 较大值，这里下面计算只要考虑屋面活荷载。
二、节点荷载计算 ①全跨屋面永久荷载作用下 2/03.285.16201.3m kN P =??= ②全跨可变荷载作用下 2/78.125.169.08.05.167.0m kN P =???+??= ③当基本组合由可变荷载效应控制时，上弦节点荷载设计值为 ()kN S p 46.525.168.09.07.04.1809.282.1=???+?+?= 当基本组合由永久荷载效应控制时，上弦节点荷载设计值为： kN S p 14.545.16)8.09.07.07.0(4.1809.2835.1=???+??+?= 由上可知，本工程屋面荷载组合由永久荷载效应控制，节点集中力设计值P=54.14kN 。 ④屋架节点荷载计算，计算屋架时应考虑下列三种荷载组合情况： 第一、全跨永久荷载+全跨可变荷载； 第二、全跨永久荷载+（左）半跨可变荷载； 第三、屋架和支撑自重+（左）半跨屋面板重+（左）半跨施工荷载 设： 1P ---由永久荷载换算得的节点集中荷载； 2P ---由可变荷载换算得的节点集中荷载； 3P ---由部分永久荷载（屋架及支撑自重）换算得的节点集中荷载； 4P ---由部分永久荷载（屋面板重）和可变荷载（屋面活荷载）换算得 的节点集中荷载。
课程设计计算书专业：土木工程2013年3月1日
1.设计资料： 某厂房总长度90m，跨度为18m。屋盖体系为有檩条屋盖，檩条间距取为1.5m。纵向柱距为6m。 1.结构形式：钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度为i=1.8； 地区计算温度高于，无侵蚀性介质，屋架下弦标高为1.8m。 2.屋架形式及荷载：屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材为Q345,焊条为E50型。屋架及支撑自重为q=0.318KN/m2，压型钢板自重为0.15KN/m2檩条自重0.5KN/m；基本风压为0.50KN/m2，雪荷载为0.3KN/m2；活荷载为0.5KN/m2积灰荷载为1.3KN/m2；保温层荷载为0.7KN/m2。 2.屋架形式，尺寸，材料选择及支撑布置 屋架的计算跨度为18m，端部高度中部高度H=2890mm，屋架形式如图1 所示。根据建造地区的计算温度和荷载性质，钢材采用Q345。焊条采用E50型，手工焊。根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下弦横向水平支撑，垂直支撑和系杆，见图2和图3。 图1.1
图1.2 图1.3 图2.1 图2.2
图3 3.荷载和内力计算： （1）荷载计算： 屋架及支撑自重 保温层 压型钢板自重 檩条自重（0.5KN/m ） 恒荷载总和 活荷载 积灰荷载 活荷载总和 风荷载标准值： 0k w ωμμβz s z =查规范得，现20/55.0m kN w =风压高度变化系数近似取 m H 5.202/)04.399.1(18=++=，查得25.1=z μ，0.1=z β 风荷载体型系数：迎风坡面体型系数为6.0-，背风面5.0- 21/413.055.025.16.00.1m kN w -=???-=
湘潭大学 课程设计说明书 题目：仓库三角形钢屋架设计 学院：土木工程与力学学院 专业：土木工程 学号： 2011800813 姓名：谭振峰 指导教师：尹志明 完成日期： 2015.04.30
《钢结构》课程设计 指导书 一、本课程设计要求与目的： 要求同学们通过本课程设计，能掌握钢结构屋架的设计计算方法；以及钢结构绘图的一般做法规律。 二、设计资料： 某仓库跨度18m，长度36m，砖墙承重，每隔4m设有一砖半见方的砖柱墩，柱墩上设砼块以支承屋架，砼C20。屋面采用波形石棉瓦，油毡（0.05KN/m2）、屋面板（0.07+n/100 KN/m2）(n为学号的最后两位数)、檩条按0.1 KN/ m2考虑，不全部支于节点上。雪荷载按0.5 KN/ m2取用，不考虑积灰荷载。试设计一三角形芬克式屋架，坡度自定。钢材为Q235B，焊条E43型。 内容： （一）支撑布置 只布置上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、竖向支撑，并在下弦及上弦各布置三道系杆。 檩条、屋架设计 杆件截面选择、节点设计 结构施工图2#图纸一张
三角形钢屋架设计 1 设计资料及说明 设计一位于湘潭市郊区的单跨屋架结构（封闭式），主要参数如下： 1、单跨屋架，平面尺寸为36m318m，S=4m，即单跨屋架结构总长度为36m，跨度为18m，柱距为4m。 2、屋面材料为规格1820372538的波形石棉瓦。 3、屋面坡度i=1：3。恒载为0.3kN/m2 ,活（雪）载为0.60.3kN/m2。 4、屋架支承在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号C20，柱顶标高6m。 5、钢材标号为Q235-B.F，其设计强度值为f=215N/mm2。 6、焊条型号为E43型。 7、荷载计算按全跨永久荷载+全跨可变荷载（不包括风荷载）考虑，荷载分项系数取：γG =1.2，γQ =1.4。 2 屋架杆件几何尺寸的计算 根据所用屋面材料的排水需求及跨度参数，采用芬克式三角形屋架。屋面坡度为i=1：3,屋面倾角α=arctg（1/3）=18.435°，sinα=0.3162，cosα=0.9487 屋架计算跨度 l0 =l－300＝18000－300=17700mm 屋架跨中高度h= l03i/2=17700/(233)=2950mm 上弦长度 L=l0/2cosα≈9329mm 节间长度a=L/6=9329/6≈1555m m 节间水平段投影尺寸长度 a＇=acosα=155530.9487=1475mm 根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示 图1 屋架形式及几何尺寸 3 屋架支撑布置
钢结构课程设计
钢结构课程设计 －、设计资料 1、题号83的已知条件：梯形钢屋架跨度27m，长度72m，柱距6m。屋面坡度i＝1/10。屋面活荷载标准值为0.7 kN/m2，雪荷载标准值为0.5kN/m2，风荷载标准值0.45kN/m2。该车间内设有两台200/50 kN中级工作制吊车，轨顶标高为8.500 m。冬季最低温度为－20℃，地震设计烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g。采用1.5m×6m 预应力混凝土大型屋面板，80mm厚泡沫混凝土保温层，卷材屋面。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400 mm×400 mm，混凝土标号为C25。钢材采用Q235B级，焊条采用E43型。 2、屋架计算跨度： Lo=27000－2×150=26700mm 3、跨中及端部高度： 端部高度：h`=1900mm（轴线处），h=1915mm（计算跨度处）。 屋架的中间高度h=3250mm，屋架跨中起拱按Lo/500考虑，取50mm。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸见图1所示，支撑布置见图2所示。 图1 屋架形式及几何尺寸
符号说明：GWJ-（钢屋架）；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）
图2 屋架支撑布置 三、荷载与内力计算 1.荷载计算 荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。 永久荷载标准值 三毡四油放水层0.40kN/㎡ 找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40kN/㎡ 保温层（80mm厚泡沫混凝土）0.08×6=0.48kN/㎡ 预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡ 钢屋架和支撑自重0.12+0.011×27=0.42kN/㎡管道设备自重0.10 kN/㎡ 总计 3.2kN/㎡` 可变荷载标准值 屋面活荷载0.70 kN/㎡ 屋面积灰荷载0.6kN/㎡ 总计 1.3kN/㎡ 永久荷载设计值 1.35×3.2=4.32kN/㎡ 可变荷载设计值 1.4×1.3=1.82kN/㎡ 2.荷载组合 设计屋架时，应考虑以下三种组合： 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：F=(4.32+1.82) ×1.5×6=55.26kN ②全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载：F1=4.32×1.5×6=38.9 kN 半跨节点可变荷载：F2=1.82×1.5×6=16.38 kN ③全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载 全跨节点屋架及支撑自重：F3 =0.42×1.35×1.5×6=5.10kN 半跨大型屋面板重及活荷载：F4=(1.4×1.35+0.7×1.4) ×1.5×6= 25.83kN