三角形钢屋架课程设计
三角形钢屋架课程设计任务书
一、设计题目
啤酒厂A线车间单层单跨厂房的三角形钢屋架。
二、设计资料
厂房，三角形屋架跨度14.7m，间距6m，设有两台工作级别A4的软钩吊车，建筑平面示意如图1所示，屋面材料采用上、下两层多波形压型钢板（自重0.12 2
kN），中间用100mm
/m
厚玻璃丝棉保温层（自重0.0653
kN），屋面离地面高度约为7m，厂房长度12m。基本风压
/m
0.452
kN。屋架两端支撑于截面为400mm×400mm的钢筋混凝土柱/m
/m
kN，雪荷载为0.402
上，柱混凝土等级为C20。
三、设计内容
1、选择钢屋架的材料。
2、确定钢屋架的几何尺寸。
3、屋架及屋盖支撑的尺寸
4、檩条的设计
5、钢屋架设计
6、绘制钢屋架施工图
四、参考资料
1、《钢结构设计规范》（GB50017—2002）。
2、《建筑结构荷载规范》（GB50009—2001）。
3、《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）。
4、《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068—2001）。
5、《建筑结构制图标准》（GB—T50101—2001）。
6、《建筑结构设计术语和符号标准》（GB/T50083—97）。
7、《钢结构设计手册》，罗邦富等，中国建筑工业出版社，1988。
8、《钢结构》（第二版），魏明钟主编，武汉理工大学出版社，2002。
三角形钢屋架课程设计计算书
一、 屋架尺寸和檩条、支撑布置
1、屋架尺寸
屋架计算跨度：
mm l l 29700300300003000=-=-=
屋面高度： h=4740mm
上弦长度：mm L 112762)9285.02/(23700=?=
节间长度：mm a 21276
12762
==
' 屋面倾角：08.215.21
tan ==acr α
节间水平投影长度：mm a a 19759285.02127cos =?='=α 屋架几何尺寸见图2。 2、檩条和支撑布置
根据屋面材料的最大容许檩距，可将檩条布置于上弦节点上（见图2），檩距为节间长度。在檩条的跨中布置一道拉条。
127
62
2127
34373437
34
37
3437
34
37
255
5
3437
1664
1664
1664
1664
4740
150
12000
212
7
212
7
2127
212
7
2127
34
37
根据厂房总长度72mm ，跨度24mm,有中级工作制吊车及第一开间尺寸5.5m 等因素，可在厂房两端的第二开间设置一道上弦横向水平支撑和下弦横向水平支撑，并在同一开间两榀相邻屋架的腹杆间设置一道垂直支撑（在跨中，见图3）。
上弦檩条可兼作系杆，故不另设系杆，在下弦跨中央设置一道通长的柔性系杆。此外，在厂房两端的第一开间下弦各设三道刚性系杆（见图3）。
二、 檩条设计
选用［12.6槽钢截面，由型钢表查得，自重12.32m kg /≈0.12m kN /，31.62cm W x =，
3
2.10cm W y =，
4
391cm I x =。
1、荷载计算（对轻屋面，可只考虑可变荷载效应控制的组合）
永久荷载：（坡面）
压型钢板： m kN /52.0127.212.02=?? 檩条和拉条： m kN /12.0 永久荷载标准值： m kN g k /70.0=
可变荷载：（檩条受荷水平投影面积为276.126127.2m =?，未超过260m ，故屋面均布活荷载取2/5.0m kN ，大于雪荷载，故不考虑雪荷载。）
m kN q k /99.09285.0127.25.0cos 127.25.0=??=?=α
檩条均布荷载设计值：
m kN q g q K Q K G /23.299.04.170.02.1=??==＋＋γγ
m kN q q m kN q q y x /83.03714.023.2sin /07.29285.023.2cos =?===?==αα
2、强度验算
弯矩设计值（见图4）：
m kN l q M x x ?=??==32.9607.281
8122
m kN l q M y y ?-=??=-=93.0)26
(83.081)2(8122
（因此在檩条的跨中设置了一道拉条）
檩条的最大应力（拉应力）位于槽钢下翼缘的肢尖处。
ny
y y nx x x
W M W M γγ＋
33
36102.102.11093.0101.6205.11032.9???+???= 22/215/219mm N f mm N =?=
相差不大，可忽略不计 3、刚度验算
只验算垂直于屋面方向的挠度。 荷载标准值：
m kN q g K K /02.299.003.1=+=+ α
cos )()(G G y K K q g q g +=+
m kN /88.19285.002.2=?=
EI
l q g l v y K K 3)(3845+?=
150
11831103911006.2600088.13845433<=?????= 因有拉条，不必验算整体稳定性。故选用［12.6槽钢檩条能满足要求。
三、 屋架节点荷载计算
1、永久荷载（水平投影面）
压型钢板： 2/26.09285.0/12.02m kN =? 檩条和拉条： 2/06.0975.1/12.0m kN = 屋架和支撑自重： 2/38.024011.012.0011.012.0m kN L =?+=+ 水平投影面永久荷载标准值： 2/70.0m kN g k = 2、屋面活荷载
屋面活荷载为2/5.0m kN 。 3、风荷载
风荷载高度变化系数为1.25，屋面迎风面得体型系数为－0.328，背风面为－0.5，所以负风压的设计值（垂直于屋面）为
迎风面：21/17.03.0328.025.14.1m kN -=???-=ω 背风面：22/26.03.05.025.14.1m kN -=???-=ω
1ω和2ω均小于永久荷载（荷载分项系数取 1.0）垂直于屋面的分量
2/53.09285.057.0m kN =?，所以永久荷载与风荷载联合作用下不会使杆件的内力变号，故风荷
载产生的内力的影响不予考虑。 4、屋架上弦在檩条处的集中荷载
屋架上弦在檩条处的集中荷载设计值由可变荷载效应控制的组合为
kN F 2.18975.16)5.04.170.02.1(=???+?=
四、 屋架杆件内力计算
由于屋面坡度较小，风荷载为吸力，且远小于屋面永久荷载，故其与永久荷载组合时不会增大杆件内力，因此不予考虑芬克式屋架在半跨活荷载作用下，腹杆内力不会变号，故只须按全跨永久荷载与全跨活荷载组合计算屋架杆件的内力。
屋架杆件内力计算可用图解法或数解法进行。此屋架为标准屋架，可直接由建筑结构静力计算手册查得各杆件的内力系数，然后乘以节点荷载即为各相应杆件的内力。见表1
屋架杆件内力计算表
杆件名称
杆件
内力系数 内力设计值/kN 上弦
AB －14.81 －269.6 BC －13.66 －248.6 CD －14.07 －256.1 DE －13.70 －249.4 EF －12.55 －228.4 FG
－12.95 －235.7 下弦
AH ＋13.75 ＋250.3 HI
＋11.25
＋204.8
IJ
＋7.50 ＋136.5
腹杆
DI －2.79 －50.8 BH,CH －1.21 －21.9 EK,FK －1.21 －21.9 HD,DK ＋2.50 ＋45.5 IK ＋3.75 ＋68.3 KG ＋6.25
＋113.8 GI
0.00
０
五、 杆件截面选择
弦杆端节间最大内力为﹣269.6kN,由焊接屋架节点板厚度选用表，可选用屋架中间节点板厚度为8mm ，支座节点板厚度为10mm 。 1、上弦杆
整个上弦不改变截面，按最大内力计算。kN N 6.269max +=，即cm l x 7.2120=。 选用2∟90×7短肢相连的T 形截面，由型钢表查得
26.243.122cm A A n =?==，cm i x 78.2=，cm i y 0.4=
222
3/215/5.10910
6.24106.269mm N f mm N A N n =<=??==σ 350][7778
.27
.2120=<===
λλx x x i l 350][4.1060
.44
.4250=<==
=
λλy
y y i l 故所选截面合适。 2、腹杆 （1） DI 杆。
kN N DI 8.50-=，cm l l x 4.2045.2558.08.00=?==，cm l l y 5.2550==
选用2∟50×4，28.79.32cm A =?=，cm i x 54.1=，cm i y 35.2=。
150][13354
.14.2040=<===
λλx x x i l 150][7.10835
.25
.2550=<==
=
λλy
y y i l 根据133max ==x λλ查表得375.0=?，则
2
22
3/215/7.173108.7375.0108.50mm N f mm N A N =<=???=? 所选截面合适。
（2） BH 、CH 、EK 、FK 杆。
kN N 9.21-=，cm l 4.166=
选用∟56×4单角钢截面，239.4cm A =，cm i y 11.10=，则
cm l l 8.1494.1669.09.00=?==
150][13511
.18.14900=<===
λλy i l 由135=λ查表得3455.0=?。
单角钢单面连接计算构件稳定性时强度设计值折减系数为
80.01350015.06.00015.06.0=?+=+=λγr
2223/17221580.0/14410
39.43455.0100.16mm N f mm N A N r =?=<=???=γ? 故所选截面满足要求。 （3） HD 、DK 杆
kN N 5.45+=，cm l 7.343=
选用∟45×4单角钢截面，249.3cm A =，cm i y 89.00=，则
cm l l 3097.3439.09.00=?==
350][7.34299
.030900=<===
λλy i l
单角钢单面连接计算构件强度时强度设计值折减系数85.0=r γ，则
2
22
3/8.18221585.0/4.1301049.3105.45mm N f mm N A N r n =?=<=??==γσ 故所选截面满足要求。 （4） IK 、KG 杆
两根杆件采用相同截面，并按最大内力kN N KG 8.113+=计算，cm l l x 7.3430==，
cm l l x y 4.6877.3432200=?==。
选用2∟45×4，298.649.32cm A =?=，cm i x 38.1=，cm i y 16.2=，则
350][1.24938
.17.3430=<===
λλx x x i l 350][2.31816
.24
.6870=<==
=
λλy
y y i l 222
3
/215/1631098.6108.113mm N f mm N A N n =<=??==σ 故所选截面满足要求。 （5） GJ 杆。
0=N ，cm l 474=。
对有连接垂直支撑的屋架WJ —2，采用2∟56×4组成十字形截面，并按受压支撑验算其
长细比。
cm
i y 18.20=，
cm
l l 3964409.09.00=?==
200][7.18118
.239600=<===
λλy i l
故满足要求。
对不连接垂直支撑的屋架WJ —1，选用∟56×4单角钢，并按受拉支撑验算其长细比，
cm
i y 11.10=。
400][8.35611
.139600=<===
λλy i l
故满足要求。
屋架各杆件截面选择情况列于表2。
表2 屋架杆件截面选择表杆
件名称杆件编号
内力
设计
值N
(kN)
计算长度
（mm）
选用截面
截面
面积
A
(cm2)
杆件
受力
类型
长细比容许
长细
比
[λ]
min
?
计算
应力
σ
(N/mm
2)
杆件端部
的角钢肢
背和肢尖
焊缝(mm)
填板
数(每
节间) l0x l0y x
λ
y
λ
上弦AB、BC、
CD、DE、
EF、FG
-269.6 2127 4254 2∟90×6 24.6 压杆7．5
106.
4
150 0.515 197.0 —— 1
下弦AH、HI、
IJ
250.3 4976 1185
2∟75×
50×5
12.26 拉杆346 322 350 ——204.2
6-150
4-80
2
腹杆
DI -50.8 2044 2555 2∟50×4 7.8 压杆133
108.
7
150 0.375 173.7
4-50
4-50
2 BH、CH、
EK、FK
-21.9 1498 1498 ∟56×4 4.39 压杆135150 0.346 144
4-50
4-50 HD、DK +45.4 3090 3090 ∟45×4 3.49 拉杆347.2350 ——130.4
5-80
4-50 IK、GK +113.8 3437 6874 2∟45×4 6.98 拉杆249
318.
2
350 ——163
5-80
4-50
2 GJ
0 (压) 4266 4266 2∟56×6 8.78 压杆λy0=195.7200 ————
4-50
4-50
7
0 (拉) 4266 4266 2∟56×6 4.39 拉杆λy0=384.3400 ————
4-50
4-50
六、节点设计
1、屋脊节点（见图6）
腹杆GK与节点板的连接焊缝，查表得2
/
160mm
N
f w
f
=（以下同），取肢背和肢尖的焊角尺寸分别为mm
h
f
5
1
=和mm
h
f
4
2
=，则杆端所需的焊缝长度分别为
肢背：10
7.0
2
10
1
1
1
1
+
?
?
=
+
=
w
f
f
GK
w f
h
N
K
l
l mm
3.
71
10
160
5
7.0
2
10
5.
102
67
.03
=
+
?
?
?
?
?
=故取mm
l80
1
=。
肢尖：87.028222
2+??=+=w
f
f GK w f h N K l l mm 8.45816047.02105.10233.03
=+?????= 取mm l 502= 拼接角钢采用与上弦杆等截面，肢背处削棱，竖肢切去mm h t V f 175575=++=++=，取
mm V 20=，并将竖肢切口后经热弯成型用对接焊缝焊接。拼接接头一侧所需的焊缝计算长度为
mm f h N l w
f
f w 10516057.04107.2357.043
=????=??= 拼接角钢的总长度为
mm d l l w 28050)10105(2)10(2=++=++=
上弦杆与节点板的塞焊缝，假定承受节点荷载F/2。上弦肢尖与节点板的焊缝连接按弦杆内力GF N 的15%计算，且考虑由此力产生的偏心弯矩作用（偏心距e=54mm ）。设肢尖焊缝焊角尺寸f h =5mm,节点板总长度为660mm,(根据上述腹杆与节点板的焊缝连接长度，并考虑杆件间应留的空隙等，按比例绘出节点大样图，从而确定节点板尺寸)，则节点一侧弦杆焊缝的计算长度为mm l w 32510209285.0/)2/660(1020cos /)2/660(=--=--=α
焊缝应力为
23
/5.15325
57.02107.23515.07.0215.0mm N l h N w f f =?????=?=τ
2
2
32
/6.18325
57.026107.23515.07.02615.0mm N l h Ne w
f f =??????=???=
σ 2222
22/160/9.216.18)22
.15.15()()(
mm N f mm N w f f f f =<=+=+τβσ 由以上计算结果可知，因弦杆与节点板的连接焊缝受力不大，且连接长度较大，故可按构造进行满焊，不必计算。 2、下弦拼接节点（见图7）
屋架跨度24m 超过运输界限，故将屋架分为两个运输单元，在屋脊节点G 和下弦节点I 处设置工地拼接。腹杆杆端与节点板的焊缝连接按IK 和ID 中最大内力kN N IK 3.68=计算。
设肢背和肢尖的焊角尺寸均取mm h f 4=，则杆端所需的焊缝长度分别为
肢背：87.0281111+??=+=w
f f IK w f h N K l l mm 1.59816047.02103.6867.03
=+?????= 故取mm l 601=。 肢尖：87.028222
2+??=+=w
f
f IK w f h N K l l mm 2.33816047.02103.6833.03
=+?????= 取mm l 502= 弦杆与节点板的连接焊缝按弦杆内力IH N 和IJ N 的内力差N ?计算，因N ?较小，按构造布置焊缝即可满足要求，不作计算。
拼接角钢采用与下弦杆相同截面，肢背处削棱，竖肢切去mm h t V f 155555=++=++=。按拼接焊缝与杆件等强度原则，接头一侧每条焊缝所需的计算长度为
mm f h Af l w
f f w 11716057.04215
1024.127.042=?????=?= 故w l 取120mm. 拼接角钢所需总长度为
mm l l w 27010)10120(210)10(2=++=++=
3、上弦节点D （见图8）
各腹杆杆端与节点板的焊缝计算从略，节点板的形状和尺寸如图8所示。
上弦肢背塞焊缝承受檩条传来的集中荷载（节点荷载）F ，取节点板缩进肢背5mm,mm t h f 42/82/===,则
w
f f f l h F
7.02??=
βσ
)
8700(47.0222.1102.183
-?????= 22/1281608.08.0/8.3mm N f mm N w f =?=<= 肢尖与节点板的焊缝承受弦杆的内力差：
N ?=kN N N DE DC 7.64.2491.256-=+-=-
偏心距e=65mm ，且节点板长度较大，故可不作计算，按构造要求布置焊缝进行满焊即可。
4、支座节点（见图9）
屋架支承于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，2/10mm N f ce =，为便于施焊，取下弦轴线至支座底板上表面的距离为160mm,并设置图10所示加劲肋。下弦杆端与节点板的焊缝取肢背和肢尖的焊缝尺寸分别为mm h f 51=和mm h f 42=，则所需焊缝长度为
肢背：127.02121111+??=+=w
f f AH w f h N K l l mm 1371216057.02103.25067.03
=+?????= 故取mm l 1101=。 肢尖：mm f h N K l l w
f f AH w 92816047.02103.25033.087.0283
222
2=+?????=+??=+= 取mm l 1002=
上弦杆端与节点板的焊缝，由于焊缝长度较大，可不必计算，按构造要求即可。 （1） 支座底板计算
支座反力为 kN F R 2.1092.1866=?==
支座底板尺寸取mm mm b a 250250?=?,采用M22锚栓，并用图示U 形缺口。柱顶混凝土
的压应力为
2
22
3/10/61.1250
102.109mm N f mm N A R ce n f =<=?==σ 底板的厚度按屋架反力作用下的弯矩计算。支座节点板和加劲肋将支座底板分为四块，每块底板均为两相邻边固定支承而另两相邻边自由的板。
两支承边之间的对角线长度为mm a 170)2
10
125()210125(221=-+-= 两支承边的交点到对角线的垂直长度为
mm a b 852/11==，5.0170/85/11==a b ，查表得058.0=β，则 mm N qa M ?=??==4.300017079.1058.022
1β
底板所需厚度（f 按厚度t 在40~16范围取值）：
mm f M t 4.9205
3000
66=?== 故取mm t 20=。
（2） 加劲肋与节点板的连接焊缝。
加劲肋与节点板的连接焊缝计算与牛腿焊缝相似，如
图10所示。假定一块加劲肋的受力为屋架支座反力的1/4，
即
kN R V 3.274
2
.1094===
kN Ve M 8.1632
5
.05.126.24=-?==
加劲肋厚度采用10mm ，焊脚尺寸f h 取6mm ，焊缝计算长度为mm l w 138********=-?-=，则焊缝应力为：
2
22
)7.02()7.026(
w
f w
f f f l h V
l h M
?+??=βσ
2
322
4)13867.02103.27()138
67.0222.1108.1636(????+??????= 22/160/6.55mm N f mm N w f =<=
15
15
15
15
5
90
120
60
60
V
V
M 90
90
图 10 加劲肋的计算简图（单位：mm）
（3）加劲肋、节点板与支座底板的连接焊缝。
图10所示切口宽度为15mm ，两条节点板和四条加劲肋焊缝的总长度为
mm
l
w
860)10155125(4)10250(2=---+-=∑
223
/160/8.2486067.022.1102.1097.0mm N f mm N l h R w f w f f f =<=????=?=∑βσ
故满足要求。
其余各节点的构造见施工图。
七、 屋架施工图
屋架施工图如图11所示。
三角屋架设计 1 设计资料及说明 1、单跨屋架，平面尺寸为60m×18m，S=6m，即单跨屋架结构总长度为36m，跨度为18m，柱距为6m。 2、屋面材料：规格长尺压型钢板。 3、屋面坡度i=1：3。活（雪）载为0.35kN/m2,基本风压为0.70kN/m2。 4、屋架支承在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号C30，柱顶标高8m。 5、钢材标号为Q235-B，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= l0×i/2=17700/(2×3)=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=1555×0.9487=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 3.1 屋架支撑 1、在房屋两端第一个之间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。
2、因为屋架是有檩屋架，为了与其他支撑相协调，在屋架的下弦节点设计三道柔性水平系杆，上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的檩条代替。 3、根据厂房长度36m,跨度为4m，在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑，下弦横向水平支撑及垂直支撑。如图2所示。 图2屋盖支撑布置 4 荷载计算 屋架支撑0.3（kN/m2） 压型钢板015*3.16/3=0.158（kN/m2） 檩条和拉条0.13（kN/m2） 合计g k=0.588（kN/m2） 可变荷载q k=0.3（kN/m2） 檩条的均布荷载设计值q=γG g k+γQ q k=1.2×0.588+1.4×0.35=1.20kN/m2 节点荷载设计值P=qa＇s=1.13×1.475×6=10.62kN 5 屋架的内力计算 5.1 杆件的轴力 芬克式三角形桁架在半跨活（雪）荷载作用下，腹杆内力不变号，故只按全跨雪荷载和全跨永久荷载组合计算桁架杆件内力。根据《建筑结构静力计算手册》，对于十二节间芬克式桁架，n=17700/2950=6。先差得内力系数，再乘以节点荷载P=10.62kN,屋架及荷载是对称的，所以只需计算半个屋架的杆件轴力。计算出的内力如表1所示。
芬克式三角形钢屋架设计 一、 设计资料 某厂房总长度为36m ，跨度为18m ，纵向柱矩为6m 。 初选芬克式屋架基本形状及尺寸参数如下图所示： 屋面坡度5.2:1=i ，坡角08.21arctan ==i α，3714.0sin =α，9285.0cos =α； 屋架计算长度m l 7.1715.02180=?-=；中间高度m h 54.3=； 上弦划分为4个区间，每个区间长度mm 2383； 下弦分为3个区间。区间长度分别为mm 2566，mm 2566，mm 3718； 上弦每节间设置两根檩条，檩条间设有拉条，檩条间距为mm 794。 屋架支撑布置如下图所示：
1）永久荷载 彩色钢板屋面：215.0m kN ； 保温层及灯具：255.0m kN ； 屋架及支撑自重按经验公式 20.120.011w P =+?（跨度）KN/m 计算；
檩条重量：209.0m kN ； 2） 可变荷载 屋面活载 ： 27.0m kN ； 雪荷载： 235.0m kN ； 积灰荷载： 20.1m kN 二、荷载计算 1.荷载标准值计算 将沿屋面斜面分布的恒荷载换算为沿水平投影面分布的荷载，应乘以系数 077.1cos 1 =α 。 彩色钢板屋面： 2162.015.0077.1m kN =? 保温层及灯具： 2592.055.0077.1m kN =? 屋架及支撑自重： 2318.018011.012.0m kN =?+ 檩条重量： 2097.009.0077.1m kN =? 恒载合计： 2106.1m kN 屋面活载 （或雪荷载，两者中取较大值）： 27.0m kN ； 积灰荷载： 20.1m kN 2、荷载组合 由《建筑结构静力计算手册》查表可知，三角形芬克式屋架的腹杆在半跨荷载下内力不变号。只按全跨荷载计算即可。 节点荷载
18m三角形钢屋架设计 1 设计资料及说明 设计一位于惠州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36m×18m，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1820×725×8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：γ G =1.2，γ Q =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= l0×i/2=17700/(2×3)=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=1555×0.9487=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 3.1 屋架支撑 1、在房屋两端第一个之间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支
撑。 2、因为屋架是有檩屋架，为了与其他支撑相协调，在屋架的下弦节点设计三道柔性水平系杆，上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的檩条代替。 3、根据厂房长度36m ,跨度为4m ，在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑，下弦横向水平支撑及垂直支撑。如图2所示。 图2 屋盖支撑布置 3.2 屋面檩条及其支撑 波形石棉瓦长1820mm,要求搭接长度≥150mm ，且每张瓦至少要有三个支撑点，因此最大檩条间距为 max 1820150 83531p a mm -= =- 半跨屋面所需檩条数 15556 112.1835p n ?= +=根 考虑到上弦平面横向支撑节点处必须设置檩条，为了便于布置，实际取半跨屋面檩条数13根，则檩条间距为： max 15556778835131p p a a mm ?===-＜ 可以满足要求。
轻型屋面三角形钢屋架米跨度
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钢结构课程设计 (说明书） 题目12m轻型屋面三角形钢屋架设计 指导教师付建科 学生杨朗 学号２0１110６1４3 专业材料成型及控制工程 班级2０１1106１班 完成日期?2０１4年?６月１9日
轻型屋面三角形钢屋架设计说明书 学 生:孟杰 学号：２０1１10614１ 指导教师:付建科 (三峡大学 机械与材料学院) 1 设计资料与材料选择 设计一位于杭州市近郊的单跨屋架结构（封闭式)，要求结构合理,制作方便，安全经济。原始资料与参数如下： ①、单跨屋架总长36m,跨度12m ，柱距S ＝4m ； ②、屋面坡度i=1∶3，恒载０.３kN/mm 2,活(雪)载0.3k Ｎ／mm 2； ③、屋架支承在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号C2０，柱顶标高6m; ④、屋面材料:波形石棉瓦(１820×72５×8）； ⑤、钢材标号:Ｑ235-B.F,其设计强度为215Ｎ∕ｍm 2 ⑥、焊条型号:E ４３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)，荷载分项系数取: γＧ=1．2,γＱ=1.4。 2 屋架形式及几何尺寸 对于于屋面坡度较大(i ≤1／８)的屋盖结构多用三角形钢屋架,而且三角形芬克式轻型钢屋架一般均为平面桁架式，其构造简单，受力明确，腹杆长杆受拉,短杆受压，受力较小,且制作方便,易于划分运送单元，适用于坡度较大的构件自防水屋盖。本课题采用八节间的三角形芬克式轻钢屋架。已知屋面坡度i ＝1∶３,即, 屋面倾角: 43.18)/31arctan(==α 3162.0sin =α 9487.0cos =α 屋架计算跨度：L 0＝L-３00=１200０-300＝1170０mm 屋架跨中高度：mm i L h 19503211700 20=?=?= 上弦长度: mm L l 89.61579487.0211700 cos 200=?==α 上弦节间长度:mm l l 47.153940== 上弦节间水平投影长度:mm l a 5.14629487.047.1539cos =?=?=α 根据已知几何关系,求得屋架各杆件的几何长度如图1所示(因对称，仅画出半榀屋架)。
一、设计资料： 1.结构形式: 某厂房总长度90m，跨度为18m.，纵向柱距6m，采用梯形钢屋架，无檩屋盖体系，采用1.5×6.0m预应力混凝土屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400x400，柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=1/10。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为8度，屋架下弦标高为18m；厂房桥式吊车为2台150/30t（中级工作制），锻锤为2台5t。 2. 屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的力）如附图所示。 屋架采用的钢材为：Q235钢；焊条为：E43型。 3.荷载标准值（水平投影面计） 荷载： ①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋 架及支撑自重，以KN/m2为单位； =0.35KN/m2， ②可变荷载：活荷载标准值为0.7KN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为S 0活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值。 积灰荷载标准值： 0.7KN/m2 ③屋面各构造层的荷载标准值： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4KN/m2 保温层： 0.4KN/m2 一毡二油隔气层 0.05KN/m2 水泥砂浆找平层 0.3KN/m2 预应力混凝土屋面板 1.45KN/m2 二、结构形式与布置图： 屋架支撑布置图如下图所示。
符号说明：WGJ-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 a.18米跨屋架(几何尺寸) b.18米跨屋架全跨单位荷载 作用下各杆件的力值 c . 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的力值 三、荷载与力计算： 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（上铺绿豆砂）防水层 0.4KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4KN/m2 保温层： 0.4KN/m2 一毡二油隔气层 0.05KN/m2 水泥砂浆找平层 0.3KN/m2 预应力混凝土屋面板 1.45KN/m2 钢屋架和支撑自重 0.12+0.011×18m=0.32KN/m2 总计：3.32KN/m2可变荷载标准值 雪荷载0.35KN/m2<屋面活荷载标准值0.70KN/m2，取0.70KN/m2 0.70KN/m2 积灰荷载 0.70KN/m2 总计：1.14KN/m2永久荷载设计值 1.2×3.32KN/m2=3.984KN/m2 可变荷载设计值 1.2×1.40KN/m2=1.96KN/m2 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F=(3.984KN/m2+1.96KN/m2) ×1.5×6m=53.50kN 组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载 =3.984KN/m2×1.5×6=35.86kN 屋架上弦节点荷载F 1 F =1.96KN/m2×1.5×6=17.64kN 2
' 芬克式三角形钢屋架设计 一、 设计资料 某厂房总长度为36m ，跨度为18m ，纵向柱矩为6m 。 初选芬克式屋架基本形状及尺寸参数如下图所示： 屋面坡度5.2:1=i ，坡角08.21arctan ==i α，3714.0sin =α，9285.0cos =α； [ 屋架计算长度m l 7.1715.02180=?-=；中间高度m h 54.3=； 上弦划分为4个区间，每个区间长度mm 2383； 下弦分为3个区间。区间长度分别为mm 2566，mm 2566，mm 3718； 上弦每节间设置两根檩条，檩条间设有拉条，檩条间距为mm 794。 屋架支撑布置如下图所示：
~ 1）永久荷载 彩色钢板屋面：215.0m kN ； 保温层及灯具：255.0m kN ； 屋架及支撑自重按经验公式 20.120.011w P =+?（跨度）KN/m 计算；
檩条重量：209.0m kN ； 2） 可变荷载 屋面活载 ： 27.0m kN ； 雪荷载： 235.0m kN ； - 积灰荷载： 20.1m kN 二、荷载计算 1.荷载标准值计算 将沿屋面斜面分布的恒荷载换算为沿水平投影面分布的荷载，应乘以系数 077.1cos 1 =α 。 彩色钢板屋面： 2162.015.0077.1m kN =? 保温层及灯具： 2592.055.0077.1m kN =? 屋架及支撑自重： 2318.018011.012.0m kN =?+ 。 檩条重量： 2 097.009.0077.1m kN =? 恒载合计： 2106.1m kN 屋面活载 （或雪荷载，两者中取较大值）： 27.0m kN ； 积灰荷载： 20.1m kN 2、荷载组合 由《建筑结构静力计算手册》查表可知，三角形芬克式屋架的腹杆在半跨荷载下内力不变号。只按全跨荷载计算即可。 节点荷载 ~ kN 16.484/960.19.04.17.04.1016.12.1F 1=????+?+?=）（
梯形钢屋架课程设计 一、设计资料 （1） 题号80，屋面坡度1：16，跨度30m ，长度96m ，柱距6m ，地点：，基本 风压：0.45kN/m 2,基本雪压：0.45 kN/m 2 （2） 采用1.5m ×6m 预应力混凝土大型屋面板，80mm 厚泡沫混凝土保护层， 卷材屋面，屋面坡度i=1/16。屋面活荷载标准值0.7kPa ，雪荷载标准值为0.45 kN/m 2，积灰荷载标准值为0.6 kN/m 2。 （3） 混凝土采用C20，，钢筋采用Q235B 级，焊条采用E43型。 （4） 屋架计算跨度：l 0=30m-2×0.15m=29.7m （5） 跨中及端部高度：采用无檩体系屋盖方案，缓坡梯形屋架。 取屋架在29.7m 轴线处的高度m h 972.10= 取屋架在30m 轴线处的端部高度m h 963.10 =' 屋架的中间高度m il h h 900.22 7 .29161972.12/00=?+ =+= 屋架跨中起拱按500/0l 考虑，取60mm 。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如下图： 梯形钢屋架支撑布置如下图：
屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算时取较大值进行计算，故取屋面活荷载0.7 kN/m 2进行计算。 屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式2(0.120.011)/k g l kN m =+计算，跨度单位为米（m ）。荷载计算表如下： 设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合 （1） 全跨永久荷载+全跨可变荷载： kN F 629.5565.1)82.1361.4(=??+= （2） 全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载： kN F 249.3965.1361.41=??= 半跨节点可变荷载： kN F 38.1665.182.12=??= （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： kN F 47.565.1608.03=??= 半跨接点屋面板自重及活荷载： kN F 83.2565.1)98.089.1(4=??+= （1）、（2）为使用节点荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。
钢结构课程设计 （说明书） 题目12m轻型屋面三角形钢屋架设计 指导教师付建科 学生杨朗 学号2011106143 专业材料成型及控制工程 班级20111061班 完成日期2014 年 6 月19 日
轻型屋面三角形钢屋架设计说明书 学 生：孟杰 学号：2011106141 指导教师：付建科 （三峡大学 机械与材料学院） 1 设计资料与材料选择 设计一位于杭州市近郊的单跨屋架结构(封闭式)，要求结构合理，制作方便，安全经济。原始资料与参数如下： ①、单跨屋架总长36m,跨度12m ，柱距S=4m ； ②、屋面坡度i=1∶3，恒载0.3kN/mm 2，活(雪)载0.3kN/mm 2； ③、屋架支承在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号C20，柱顶标高6m ； ④、屋面材料：波形石棉瓦(1820×725×8)； ⑤、钢材标号：Q235-B.F,其设计强度为215N ∕mm 2 ⑥、焊条型号：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)，荷载分项系数取： γG =1.2，γQ =1.4。 2 屋架形式及几何尺寸 对于于屋面坡度较大(i ≤1/8)的屋盖结构多用三角形钢屋架，而且三角形芬克式轻型钢屋架一般均为平面桁架式，其构造简单，受力明确，腹杆长杆受拉，短杆受压，受力较小，且制作方便，易于划分运送单元，适用于坡度较大的构件自防水屋盖。本课题采用八节间的三角形芬克式轻钢屋架。已知屋面坡度i=1∶3，即， 屋面倾角： 43.18)/31arctan(==α 3162.0sin =α 9487.0cos =α 屋架计算跨度：L 0=L-300=12000-300=11700mm 屋架跨中高度：mm i L h 19503211700 20=?=?= 上弦长度： mm L l 89.61579487.0211700 cos 200=?==α 上弦节间长度：mm l l 47.15394 0== 上弦节间水平投影长度：mm l a 5.14629487.047.1539cos =?=?=α 根据已知几何关系，求得屋架各杆件的几何长度如图1所示(因对称，仅画出半榀屋架)。
课程设计说明书 课程名称：钢结构 设计题目：钢屋架设计 院系：土木与建筑工程学院 学生姓名： 学号： 专业班级： 指导教师： 2012年12月16日
课程设计任务书
三角形钢屋架课程设计 摘要： 为了让同学们更好的学习《钢结构》这门课程，加深对知识的理解和掌握，提高同学们的动手能力，学校组织了这次针对《钢结构》的课程设计。本次课程设计的主要内容是钢屋架的设计，钢屋架分三角形钢屋架和梯形钢屋架，本例课程设计题目为<三角形钢屋架设计与施工图的绘制>。通过对杆件内力的计算、杆件截面的设计、节点设计以及施工图的绘制，从而设计出满足工程需要的钢屋架。 关键词：钢结构三角形屋架杆件节点内力
目录 1.设计背景 (1) 1.1 设计资料 (1) 1.2 屋架形式 (1) 1.3 荷载情况 (2) 2.设计方案 (3) 2.1 屋架尺寸 (3) 2.2 檩条和支撑布置 (3) 3.方案实施 (5) 3.1 檩条的设计 (5) 3.2 屋架节点荷载计算 (6) 3.3 屋架杆件内力计算 (7) 3.4 杆件截面设计 (8) 3.5 节点设计 (12) 4.结果与结论 (20) 5.收获与致谢 (21) 5.1 收获 (21) 5.2 致谢 (21) 6.参考文献 (22) 7.附件 (23)
1.设计背景 1.1 设计资料 某厂房长66m ，檐口高度15m 。厂房为单层单跨结构，内设有两台中级工作制桥式吊车。 拟设计三角形钢屋架，屋架简支于钢筋混凝土柱上，柱的混凝土强度等级为C20，柱 顶截面尺寸为 ；钢屋架设计可不考虑抗震设防；厂房柱距选择为6m ， 跨度为24m 。厂房建筑平面示意图见图1。 图1 建筑平面示意图 1.2 屋架形式 屋架形式见图2。 图2 屋架形式
芬克式三角形钢屋架设计设计资料 某厂房总长度为49n,跨度为18m纵向柱矩为7n。 初选芬克式屋架基本形状及尺寸参数如下图所示： 屋面坡度 i 1:2.5，坡角arctani 21.80， sin 0.3714， cos 0.9285 ；屋架计算长度l o 18 2 0.15 17.7m ；中间高度h 3.54m ； 上弦划分为4个区间，每个区间长度2383mm ； 下弦分为3个区间。区间长度分别为2566mm, 2566mm，3718mm ； 上弦每节间设置两根檩条，檩条间设有拉条，檩条间距为794mm。 屋架支撑布置如下图所示：
荷载标准值（水平投影面计） 1）永久荷载 彩色钢板屋面：0.15kN /m 2 ; 保温层及灯具：0.55kN /m 2 ; 屋架及支撑自重按经验公式（P w 0.12 0.011跨度）KN/m 2计算; 檩条重量：0.09KN/m 2 ； 7000 7000 X5 7000 t ----- 1 --------------------------------- f
2) 可变荷载 屋面活载 ： 雪荷载： 积灰荷载： 荷载计算 1.荷载标准值计算 将沿屋面斜面分布的恒荷载换算为沿水平投影面分布的荷载, 2 1.077 0.15 0.162kN/m 2 1.077 0.55 0.59NN/m 2 2 0.12 0.011 18 0.318 kN /m 1.077 0.09 0.097 KN / m 2 1.169kN /m 2 0.8kN /m 2 2 、荷载组合 由《建筑结构静力计算手册》查表可知，三角形芬克式屋架的腹杆在半跨 荷载 下内力不变号。只按全跨荷载计算即可。 节点荷载 F 1 (1.2 1.169 1.4 0.7 1.4 0.9 0.8) 7 9/4 53.41KN F 2 (1.35 1.169 1.4 0.7 0.7 1.4 0.9 0.8) 7 9/4 51.54KN 四、屋架设计 1.节点集中荷载计算 0.7kN /m 2 ; 0.25kN/m 2 ; 2 0.8kN /m 应乘以系数1.077 cos 彩色钢板屋面： 保温层及灯具： 屋架及支撑自重： 檩条重量： 恒载合计： 屋面活载(或雪荷载，两者中取较大值) 2 0.7kN 积灰荷载:
南京工业大学课程设计用纸 三角屋架设 计 平面尺寸为 60mX18m , S=6m ，即单跨屋架结构总长度为 36m ，跨度为 屋架支承在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号 C30,柱顶标高8m 。 2 钢材标号为 Q235-B ，其设计强度值为 f=215N/mm 2 。 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: 节间水平段投影尺寸长度 a / =acos a =1555X 0.9487=1475mm 根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如图 图1屋架形式及几何尺寸 3屋架支撑布置 3.1屋架支撑 1、在房屋两端第一个之间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。 1设计资料及说明 1、单跨屋架, 18m ，柱距为 6m 。 2 、 屋面材料: 3、 屋面坡度 规格长尺压型钢板。 i=1 : 3。活（雪）载为0.35kN/m ,基本风压为0.70kN/m 。 5、 6、 焊条型号为E43型。 4、 7、 Y =1.2, Y =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a =arctg （ 1⑶ 屋架计算跨度 =18.435 , sin a =0.3162 cos a =0.9487 10 =1 — 300= 18000 — 300=17700mm 屋架跨中高度 h= 10 为/2=17700/(2 3)=2950mm 上弦长度 L=10/2COS a~ 9329mm 节间长度 a=L/6= 9329/6 ?1555mn 1所示
2、因为屋架是有檩屋架，为了与其他支撑相协调，在屋架的下弦节点设计三道柔性水 平系杆，上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的檩条代替。 3、根据厂房长度36m,跨度为4m ,在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向 图2屋盖支撑布置 4荷载计算 水平支撑，下弦横向水平支撑及垂直支撑。如图 2所示。 屋架支撑 压型钢板 檩条和拉条 2 0.3 ( kN/m ) 015*3.16/3=0.158 (kN/m 2 ) 0.13 (kN/m ) 合计 可变荷载 檩条的均布荷载设计值 2 g k =0.588 ( kN/m ) q k =0.3 (kN/m ) q= Y G g k + 丫 Q q k =1.2 *0.588+1.4 0.35=1.20kN/m 节点荷载设计值 P=qa / s=1.13 *475 6=10.62kN 5屋架的内力计算 5.1杆件的轴力 芬克式三角形桁架在半跨活（雪）荷载作用下, 腹杆内力不变号，故只按全跨雪荷载和 全跨永久荷载组合计算桁架杆件内力。根据《建筑结构静力计算手册》 ，对于十二节间芬克 式桁架，n=17700/2950=6。先差得内力系数，再乘以节点荷载 P=10.62kN ,屋架及荷载是对 称的，所以只需计算半个屋架的杆件轴力。计算出的内力如表 1所示。 1-4
钢屋架课程设计计算说明书 屋架杆件几何尺寸的计算 根据所用屋面材料的排水要求及跨度参数，采用芬克式三角形屋架。屋面坡 度为 i 1:2.5，屋面倾角为 arctg 1 /2.5 21.801 ，sin 0.3714， cos 0.9285。 屋架计算跨度： 1。 l 300 21000 300 20700 mm 屋架跨中高度： h 1。i/2 20700 / 2 2.5 4140 mm 上弦长度： L l 0 / 2cos 11147 mm 节间长度： a L/6 1858mm 节间水平段投影尺寸长度： 1 a a cos 1725mm 根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如下图所示 1.屋架支撑 （1）在房屋两端第一个之间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支 撑。 （2）因为屋架是有檩屋架，为了与其他支撑相协调，在屋架的下弦节点设计 三道柔性水平系杆，上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的檩条代替。 屋架支撑布置 图1屋架形式及几何尺寸
（3）根据厂房长度为120m,跨度为21m，有中级工作制软钩桥式吊车等因 素，在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑，下弦横向水平支撑及垂直支撑，如下图所示 8000 8M0 MM 5XB0D0 6300 &000 勺噩| | | | | | 500 图2屋盖支撑布置 2.檩条设计 根据屋面材料的最大容许檩距，可将檩条布置育上弦节点上，檩条间距为节间长度。在檩条的跨中设置一道拉条。见图1。 选用［20a槽钢截面，由型钢表可查得，自重22.63kg /m 0.23kN/m， 3 3 4 W X 178cm ,W y 24.2cm , I x 1780cm 。 （1）荷载计算（对轻屋面，可只考虑可变荷载效应控制的组合） 永久荷载：（坡面）
钢屋架课程设计计算说明书 一、 屋架杆件几何尺寸的计算 根据所用屋面材料的排水要求及跨度参数，采用芬克式三角形屋架。屋面坡度为5.2:1=i ，屋面倾角为()ο801.215.2/1==arctg α，3714.0sin =α，9285.0cos =α。 屋架计算跨度： mm l l 20700300210003000=-=-= 屋架跨中高度： ()mm i l h 41405.22/207002/0=?=?= 上弦长度： mm l L 11147cos 2/0==α 节间长度： mm L a 18586/== 节间水平段投影尺寸长度： mm a a 1725cos '==α 根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如下图所示。 图1 屋架形式及几何尺寸 二、 屋架支撑布置 1. 屋架支撑 （1）在房屋两端第一个之间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。 （2）因为屋架是有檩屋架，为了与其他支撑相协调，在屋架的下弦节点设计三道柔性水平系杆，上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的檩条代替。 （3）根据厂房长度为120m ，跨度为21m ，有中级工作制软钩桥式吊车等因素，在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑，下弦横向水平支撑及垂直支撑，如下图所示。
图2 屋盖支撑布置 2. 檩条设计 根据屋面材料的最大容许檩距，可将檩条布置育上弦节点上，檩条间距为节间长度。在檩条的跨中设置一道拉条。见图1。 选用[20a 槽钢截面，由型钢表可查得，自重m kN m kg /23.0/63.22≈，4331780,2.24,178cm I cm W cm W x y x ===。 （1）荷载计算（对轻屋面，可只考虑可变荷载效应控制的组合） 永久荷载：（坡面） 板荷载： m kN m m kN /465.0858.1/25.02=? 檩条和拉条： m kN /23.0 m kN m kN m kN g k /695.0/23.0/465.0=+= 可变荷载：（檩条受荷水平投影面积为286.148858.1m m =?，未超过260m ，故屋面均布活荷载取2/5.0m kN ，大于雪荷载，故不考虑雪荷载。） m kN q k /929.0858.15.0=?= 檩条均布荷载设计值： m kN q g q K Q K G /135.2929.04.1695.02.1=?+?=+=γγ m kN q q x /793.03714.0135.2sin =?==α m kN q q y /982.19285.0135.2cos =?==α （2）强度验算 弯矩设计值（见图3）：
一、课程设计题目：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，屋架跨度18m，屋面坡度i，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。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°C以上。屋架轴线图及杆件在节点竖向单位力作用下的内力系数见下图。 几何尺寸内力系数 三角形屋架几何尺寸和内力系数 2、荷载标准值如下： （1）永久荷载(对水平投影面) 屋面板、防水结构及檩条0.20 kN/m2 (A项)钢屋架及支撑等自重0.35 kN/m2 (B项) （2）可变荷载 屋面活荷载(对水平投影面)0.30kN/m2 (E项)屋面雪荷载(对水平投影面)0.50kN/m2 (C项)基本风压(地面粗糙度为B类)0.55kN/m2 (D项)荷载学号调整 学号 荷载
荷载 学号 荷载 学号 荷载1号A项 +0.01 11号 B项 +0.01 21号 C项 +0.01 31号 D项 +0.012 A项 +0.02 12 B项
22 C项+0.02 32 D项+0.023 A项+0.03 13 B项+0.03 23 C项+0.03 33 D项+0.034 A项+0.04 14
+0.04 24 C项+0.04 34 D项+0.045 A项+0.05 15 B项+0.05 25 C项+0.05 35 D项+0.056 A项+0.06
B项+0.06 26 C项+0.06 36 D项+0.067 A项+0.07 17 B项+0.07 27 C项+0.07 37 D项+0.078 A项
钢结构设计原理课程设计——三角形钢屋架结构设计 设计时间
目录 1课程设计指导书 (6) 2屋架杆件几何尺寸的计算 (6) 3屋架支撑布置 (7) 3.1屋架支撑 (7) 3.2屋面檩条及其支撑 (8) 3.2.1截面选择 (8) 3.2.2强度计算 (9) 3.2.3强度验算 (9) 3.2.4荷载计算 (9) 4屋架的内力计算 (10) 4.1杆件的轴力 (10) 4.2上弦杆的弯矩 (10) 5屋架杆件截面设计 (10) 5.1上弦杆 (11) 5.2下弦杆 (12) 5.3腹杆 (13) 5.3.1中间竖腹杆JG (13) 5.3.2主斜腹杆IK、KG (14) 5.3.3腹杆DI (14) 5.3.4腹杆BH、CH、EK、FK (15) 5.3.5腹杆HD、DK (15) 5.4填板设置与尺寸选择 (15) 6屋架节点设计 (16) 6.1支座节点A (16) 6.2上弦一般节点B、C、E、F、D (20) 6.3屋脊拼接节点G (21) 6.4下弦一般节点H (23) 6.5下弦拼接节点I (23) 6.6下弦中央节点J (25) 6.7受拉主斜杆中间节点K (25) 8参考资料 (25)
三角形钢屋架课程设计指导书 西南交通大学自考班课程设计任务书 ——钢屋架设计 一、设计资料 1.某地区某金工车间，长18×Sm，跨度Lm，柱距Sm，采用无檩屋盖结构体系，梯形 钢结构屋架，1.5m×Sm预应力混凝土大型屋面板，膨胀珍珠岩制品保温层（容重4kN/m3，所需保温层厚度由当地温度确定），卷材屋面，屋面坡度i。基本风压W，基本雪压S. 活荷载q 2.某地区某车间，长18×S m，跨度L m，采用有檩屋盖体系，三角形屋架，屋面采用压 型钢板0.15Kn/m2，不保温，屋面坡度i。基本风压W，基本雪压S.活荷载q 根据附表选择题目。 屋架均简支于钢筋混凝土柱子上，混凝土标号为C20，建造地点见附表。屋架所受荷载，包括恒载，活荷载，及风雪荷载等，均应该根分组表采用。大组7组，小组52组，跨度24m，柱距6m，雪荷载0.75，风压0.3，屋面坡度0.42，屋面荷载0.5。 二、设计内容与要求 1.选择计算跨度，节间划分和腹杆形式，选用钢材以及焊条； 2.布置屋盖支撑，说明各支撑布置的必要性和作用，并按比例绘制出支撑布置图； 3.可用图解法或者查手册等方法求得半跨单位荷载作用下的杆力系数 4.荷载计算 5.杆力组合 6.选择杆件截面，列表汇总 7.节点设计 8.施工图绘制（包括绘制平面布置图、支撑布置图和一榀钢屋架设计详图，详图中必须 至少包含屋脊节点详图、跨中下弦节点详图和支座节点详图） 三、其它补充技术资料 1）三角形屋架 三角形屋架上弦坡度一般为i =1/2~1/3，跨度一般为18~24m之间，适用于屋面坡度较大的有檩体系屋盖。三角形屋架与柱只能做成铰接，故房屋的横向刚度较低，且屋架弦
16 届课程设计钢结构屋架设计 学生姓名田高生 学号3041212204 所属学院水利与建筑工程学院 专业土木工程 班级16-4 指导教师吴英 日期2014.12 塔里木大学教务处制
目录 1.设计资料-------------------------------------------------------- 0 2.屋架杆件几何尺寸的计算------------------------------------------ 2 3.支撑布置-------------------------------------------------------- 3 3.1檩条布置------------------------------------------------------------- 3 3.2荷载计算------------------------------------------------------------- 3 3.3檩条的均布荷载设计值----------------------------------------------- 4 3.4强度验算------------------------------------------------------------- 5 3.5整体稳定性验算------------------------------------------------------- 5 3.6刚度验算------------------------------------------------------------- 5 4.屋架设计-------------------------------------------------------- 5 4.1屋架节点荷载计算: ---------------------------------------------------- 5 4.2屋架杆件内力计算----------------------------------------------------- 6 4.3屋架杆件截面设计----------------------------------------------------- 6 4.4填板设置与尺寸选择-------------------------------------------------- 10 5.屋架节点设计--------------------------------------------------- 11 5.1支座节点A ------------------------------------------------------------ 9 5.2上弦一般节点B、C、E、F、D ------------------------------------------- 14 5.3屋脊拼接节点G ------------------------------------------------------- 15 5.4下弦拼接节点I ------------------------------------------------------- 17 5.5下弦中央节点J ------------------------------------------------------- 19 5.6受拉主斜杆中间节点K ------------------------------------------------- 19 6.参考资料------------------------------------------------------- 18 6.致谢----------------------------------------------------------- 19
> 1:荷载计算 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，采用人字式三角形屋架。屋面坡度为i=1：,屋面倾角α=arctg（1/）=°，sinα=，cosα= =l－300＝15000－300=14700mm 屋架计算跨度 l ×i/2=14700/(2×=2940mm 屋架跨中高度 h= l /2cosα≈7903mm 上弦长度 L=l 节间长度 a=L/4=7903/4≈1979mm 节间水平段投影尺寸长度 a＇=acosα=1555×=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 屋架支撑 1、在房屋两端第一个之间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。 2、因为屋架是有檩屋架，为了与其他支撑相协调，在屋架的下弦节点设计三道柔性水平系杆，上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的檩条代替。 3、根据厂房长度36m,跨度为4m，在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑，下弦横向水平支撑及垂直支撑。如图2所示。 % 屋面檩条及其支撑 波形石棉瓦长1820mm,要求搭接长度≥150mm，且每张瓦至少要有三个支撑点，因此最大檩条间距为
max 1820150 83531p a mm -= =- 半跨屋面所需檩条数 15556 112.1835p n ?= +=根 考虑到上弦平面横向支撑节点处必须设置檩条，为了便于布置，实际取半跨屋面檩条数13根，则檩条间距为： max 15556778835131p p a a mm ?===-＜ 可以满足要求。 \ 3.2.1 截面选择 试选用普通槽钢[8，查表得m =m,I x =101cm 4,W x =25.3cm 3,W y =5.8cm 3; 截面塑性发展系数为γx =,γy =。 恒载 ×=（kN/m ） 石棉瓦 ×=（kN/m ） 檩条和拉条 （kN/m ） 合计 g k =（kN/m ） 可变荷载 q k =×=（kN/m ） 檩条的均布荷载设计值 q=γG g k +γQ q k =×+×=m ( q x =qsin α=×=m q y =qcos α=×=m 3.2.2 强度计算 檩条的跨中弯距 X 方向： 2211 1.1554 2.31088x y M q l kN m ==??=? Y 方向： 2211 0.37940.1903232y x M q l kN m = =??=? （在跨中设了一道拉条） 檩条的最大拉力（拉应力）位于槽钢下翼缘的肢尖处 662 33 2.310100.19010138215/1.0525.310 1.2 5.7910 y x x x y y M M f N mm W W ??=+=+===????б＜［б］γγ — 满足要求。 3.2.3 强度验算
2016 届课程设计 三角形钢屋架课程设计 说明书 学生姓名 学号 所属学院水利与建筑工程工程学院 专业土木工程 班级16-5 指导教师吴英 日期2014.12 塔里木大学教务处制
1 三角形钢屋架课程设计任务书 设计内容 （1）选择钢屋架的材料； （2）确定钢屋架的几何尺寸； （3）屋架及屋盖支撑的布置； （4）檩条的设计； （5）钢屋架的设计； （6）绘制钢屋架施工图。 设计题目：钢屋架 设计资料： 某厂房总长度90m，跨度根据不同的编号号从附表中取，屋盖体系可从以下所给的类型中选取。纵向柱距6m。 1.结构形式:钢筋混凝土柱，三角形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，三角形屋面坡度i=1： 2.5L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为8度，屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台150/30t（中级工作制），锻锤为2台5t。 2.屋架采用的钢材、焊条为：Q345钢，焊条为E50型。 3.屋盖结构及荷载 （2）有檩体系：采用型钢檩条，压型钢板作屋面板。标准值为0.58KN/m2 荷载： 屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，以KN/m2为单位； 基本风压为0.50 KN/m2，雪荷载为0.3 KN/m2；保温层0.7KN/m2；积灰荷载1.3 KN/m2设计内容： 1.屋架形式及几何尺寸确定
2.作屋盖结构及支撑的布置图； 3.选择钢材及焊接材料，并明确提出对保证项目的要求； 4.对钢屋架进行内力、杆件截面尺寸的计算；设计一个下弦节点、一个上弦节点、支座节点、屋脊节点及下弦中央节点。 5.绘制钢屋架施工详图。 1、屋架尺寸 屋架计算跨度：0l =l －300=24000－300=23700mm 屋面倾角： '1 arctan 2148,sin 0.3714,cos 0.92852.5ααα====o 屋架跨中的高度为：23700 47402 2.5h mm = =? 上弦长度：0 127622cos l l mm α= = 节间长度：' 1276221276 a mm == 节间水平投影长度：a=' a cos α=2127×0.9285=1975mm 屋架几何尺寸见图2。