一、 课程设计名称
普通梯形钢屋架设计
二、 课程设计资料
乌鲁木齐地区某车间，采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。跨度为27m ，柱距6m ，长度为84m 。车间内设有两台20/5tkN 中级工作制吊车，计算温度高于-20℃，地震设计烈度为8度。采用三毡四油，上铺小石子防水屋面，水泥砂浆找平层，厚泡沫混凝土保温层，1.5m ×6m 预应力混凝土大型屋面板。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，柱截面为400mm ×400mm ，混凝土标号为C20。
设计荷载标准值见表1（单位：kN/㎡）。
三、 钢材和焊条的选用
根据乌鲁木齐地区的计算温度、荷载性质和连接方法，屋架刚材采用 Q235B ，要求保证屈服强度 fy 、抗拉强度 fu 、伸长率δ和冷弯实验四项机械性能及硫（S ）、磷（P ）、碳（C ）三项化学成分的合格含量。焊条采用 E43型，手工焊。
四、 屋架形式和几何尺寸
屋面材料为预应力混凝土大型屋面板，采用无檩屋盖体系，平坡梯形钢屋架。屋面坡度。10/1=i 屋架计算跨度。mm l l 2670015022700015020
=?-=?-=
屋架端部高度取：mm H 19900=。
跨中高度：mm i l
H 312012/12/2670020002
H 00=?+=?+=
为了使屋架节点受荷,配合屋面板1.5m 宽，腹杆体系大部分采用下弦节间水平尺寸为
3.0m的人字形式，上弦节间水平尺寸为 1.5m，屋架几何尺寸如图
图1：27米跨屋架几何尺寸
五、屋盖支撑布置
根据车间长度、跨度及荷载情况，在车间两端 5.5m 开间内布置上下弦横向水平支撑，在设置横向水平支撑的同一开间的屋架两端及跨中布置三道竖向支撑，中间各个屋架用系杆联系，在屋架两端和中央的上、下弦设三道通长系杆，其中：上弦屋脊节点处及屋架支座出的系杆为刚性系杆（图2），安装螺栓采用 C 级，螺杆直径：d=20mm，螺孔直径：d0=21.5mm。
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）
六、荷载及内力计算
1、荷载分析
活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：
SBS 改型沥青油毡防水层 0.4 kN/㎡ 20厚水泥砂浆找平层 0.4 kN/㎡ 100厚水泥珍珠岩保温层 0.04 kN/㎡ 冷底子油隔气层 0.05 kN/㎡ 混凝土大型屋面板 1.4 kN/㎡ 屋架及支撑自重 0.12+0.11×27=0.417kN/㎡
总计 2.707 kN/㎡
可变荷载标准值:
雪荷载 0.8kN/㎡ 积灰荷载 0.0kN/㎡ 不需要考虑风压作用
由可变荷载效应控制的组合： =(1.2×2.707＋1.4×0.8)×1.5×6 =39.32kN
由永久荷载效应控制的组合： =(1.35×2.707＋1.4×0.8×0.7)×1.5×6 =39.95 kN
所以本设计按永久荷载效应控制设计
112
n
G GK Q Q K Qi ci Qik i S S S S γγγψ==++∑1
n G GK Qi ci Qik
i S S S γγψ==+∑
七、内力计算
内力计算
杆端内力值 ( 乘子 = 1)
-----------------------------------------------------------------------------------------------
杆端 1 杆端 2
---------------------------------------- ------------------------------------------ 单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩
-----------------------------------------------------------------------------------------------
1 217.883198 0.00000000 0.00000000 217.883198 0.00000000 0.00000000
2 550.201972 0.00000000 0.00000000 550.201972 0.00000000 0.00000000
3 769.026560 0.00000000 0.00000000 769.026560 0.00000000 0.00000000
4 761.54687
5 0.00000000 0.00000000 761.546875 0.00000000 0.00000000
5 761.546875 0.00000000 0.00000000 761.546875 0.00000000 0.00000000
6 769.026560 0.00000000 0.00000000 769.026560 0.00000000 0.00000000
7 550.201972 0.00000000 0.00000000 550.201972 0.00000000 0.00000000
8 217.883198 0.00000000 0.00000000 217.883198 0.00000000 0.00000000
9 -19.9750000 0.00000000 0.00000000 -19.9750000 0.00000000 0.00000000
10 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
11 -408.387236 0.00000000 0.00000000 -408.387236 0.00000000 0.00000000
12 -408.387236 0.00000000 0.00000000 -408.387236 0.00000000 0.00000000
13 -657.056231 0.00000000 0.00000000 -657.056231 0.00000000 0.00000000
14 -681.220756 0.00000000 0.00000000 -681.220756 0.00000000 0.00000000
15 -681.220756 0.00000000 0.00000000 -681.220756 0.00000000 0.00000000
16 -790.037839 0.00000000 0.00000000 -790.037839 0.00000000 0.00000000
17 -811.021579 0.00000000 0.00000000 -811.021579 0.00000000 0.00000000
18 -811.021579 0.00000000 0.00000000 -811.021579 0.00000000 0.00000000
19 -811.021579 0.00000000 0.00000000 -811.021579 0.00000000 0.00000000
20 -811.021579 0.00000000 0.00000000 -811.021579 0.00000000 0.00000000
21 -790.037839 0.00000000 0.00000000 -790.037839 0.00000000 0.00000000
22 -681.220756 0.00000000 0.00000000 -681.220756 0.00000000 0.00000000
23 -681.220756 0.00000000 0.00000000 -681.220756 0.00000000 0.00000000
24 -657.056231 0.00000000 0.00000000 -657.056231 0.00000000 0.00000000
25 -408.387236 0.00000000 0.00000000 -408.387236 0.00000000 0.00000000
26 -408.387236 0.00000000 0.00000000 -408.387236 0.00000000 0.00000000
27 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
28 -19.9750000 0.00000000 0.00000000 -19.9750000 0.00000000 0.00000000
29 -403.465325 0.00000000 0.00000000 -403.465325 0.00000000 0.00000000
30 325.661024 0.00000000 0.00000000 325.661024 0.00000000 0.00000000
31 -266.929202 0.00000000 0.00000000 -266.929202 0.00000000 0.00000000
32 194.717143 0.00000000 0.00000000 194.717143 0.00000000 0.00000000
33 -59.8868957 0.00000000 0.00000000 -59.8868957 0.00000000 0.00000000
34 -154.815875 0.00000000 0.00000000 -154.815875 0.00000000 0.00000000
35 -122.165531 0.00000000 0.00000000 -122.165531 0.00000000 0.00000000
36 37.8794924 0.00000000 0.00000000 37.8794924 0.00000000 0.00000000
37 -59.9250000 0.00000000 0.00000000 -59.9250000 0.00000000 0.00000000
38 30.0019319 0.00000000 0.00000000 30.0019319 0.00000000 0.00000000
39 -39.9500000 0.00000000 0.00000000 -39.9500000 0.00000000 0.00000000
40 37.0424233 0.00000000 0.00000000 37.0424233 0.00000000 0.00000000
41 67.2093102 0.00000000 0.00000000 67.2093102 0.00000000 0.00000000
42 -39.9500000 0.00000000 0.00000000 -39.9500000 0.00000000 0.00000000
43 27.7235447 0.00000000 0.00000000 27.7235447 0.00000000 0.00000000
44 67.2093102 0.00000000 0.00000000 67.2093102 0.00000000 0.00000000
45 37.0424233 0.00000000 0.00000000 37.0424233 0.00000000 0.00000000
46 -403.465325 0.00000000 0.00000000 -403.465325 0.00000000 0.00000000
47 325.661024 0.00000000 0.00000000 325.661024 0.00000000 0.00000000
48 -266.929202 0.00000000 0.00000000 -266.929202 0.00000000 0.00000000
49 194.717143 0.00000000 0.00000000 194.717143 0.00000000 0.00000000
50 -59.8868957 0.00000000 0.00000000 -59.8868957 0.00000000 0.00000000
51 -154.815875 0.00000000 0.00000000 -154.815875 0.00000000 0.00000000
52 -122.165531 0.00000000 0.00000000 -122.165531 0.00000000 0.00000000
53 37.8794924 0.00000000 0.00000000 37.8794924 0.00000000 0.00000000
54 -59.9250000 0.00000000 0.00000000 -59.9250000 0.00000000 0.00000000
55 -39.9500000 0.00000000 0.00000000 -39.9500000 0.00000000 0.00000000
56 30.0019319 0.00000000 0.00000000 30.0019319 0.00000000 0.00000000
57 -39.9500000 0.00000000 0.00000000 -39.9500000 0.00000000 0.00000000
58 27.7235447 0.00000000 0.00000000 27.7235447 0.00000000 0.00000000
59 -39.9500000 0.00000000 0.00000000 -39.9500000 0.00000000 0.00000000
60 -39.9500000 0.00000000 0.00000000 -39.9500000 0.00000000 0.00000000
61 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
-----------------------------------------------------------------------------------------------
八、杆件设计
腹杆最大内力N＝-403.47N，查表得，中间节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选
用12mm 。
8.1上弦杆
整个上弦采用等截面，按HI 、IJ 杆件的最大设计内力设计。
N ＝-811.02kN
上弦杆计算长度：
在屋架平面内：为节间轴线长度mm l l ox 15050== 在屋架平面外：mm l oy 3000=(取两块屋面板宽度)
选用 2 L125?10 A=48.472
mm ， x i =3.85cm ，y i
=5.59cm 。
x λ=x
ox i l =150.5/3.85=39.09＜[λ]=150 y λ=y oy i l =300/5.59=53.67 ＜[λ]=150
由于92.135.12/30058.0/58.05.121/5.12/=?=<==b l t b oy
所以， =60.59
61=λ，查Q235钢的稳定系数表，可得0.802=? 则需要的截面积：
=??=A =4874
802.01002.8113?σN 207.48N/2mm ＜f=215N/2
mm
填板每节间放一块（满足1l 范围内不小于两块）a l =75.25<40i=40×3.85=154
8.2下弦杆
整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的cd 杆计算。
N=769.03kN
mm l ox 4500=，mm l l oy
133502/267000===
4
220.475(1)
yz y oy b l t λλ=+?
选用2L 125×80×10，因,0x oy l l ??故用不等肢角钢，短肢相并。
A ＝39.42
cm ，cm .262 i x =，cm 19.6i y =
35012.19926
.2450
i l ox <===x x λ， 35067.21519.61335i l oy <===y y λ ===
3940
769030A N σ195.19N/2mm ＜f=215N/2
mm ，所以满足要求。 填板每节间放一块（满足1l 范围内不小于两块）a l =275<80i=80×3.98=318
8.4腹杆
1 杆件A —a N ＝-811.02kN mm l ox 1990= mm l oy 1990=
选用2L 56×5，查角钢规格表得
A ＝10.842
c m ，cm 72.1i x =，cm 77.2i y =
1507.1151.72199i l ox <===
x x λ， 15071.8477
.2199i l oy <===y y λ 由于x y
λλ<，只需求x ?。查表x ?＝0.458，则:
=?==
1084
584.019980A N y ?σ40.24N/2mm ＜f=215N/2
mm 2 杆件B —a N ＝-403.47kN mm l ox 2500= mm l oy 2500=
选用2L 125×80×8（长肢相连），查角钢规格表得
A ＝322
c m ，cm 01.4i x =，cm 35,3i y =
15034.624.01250
i l ox <===x x λ， 15074.6335.3250i l oy <===y
y λ 由于x y λλ<，只需求x ?。查表x ?＝0.668，则:
=?==
3200
668.0403470A N y ?σ188.75N/2mm ＜f=215N/2
mm 3 杆件B —b N ＝325.66kN mm l ox 25848.0?= 2584=oy l
选用2L 80×6，查角钢规格表得
A ＝18.82
c m ，cm 47.2i x =，cm 73.3i y =
35069.8347
.2256.7
i l ox <===
x x λ， 35028.6973.34.258i l oy <===y y λ ===
1880
325660A N σ173.22N/2mm ＜f=215N/2
mm ，所以满足要求。 填板每节间放2块 a l =258.4/3=86.13<80i=80×2.47=197.6
4杆件c —b N ＝-39.95kN mm l ox 1785= mm l oy 2231=
选用2L 50×5，查角钢规格表得
A ＝9.62
c m ，cm 53.1i x =，cm 53.2i y =
15065.1161.53
179
i l ox <===x x λ， 15088.1853.2223i l oy <===y y λ 查表x ?＝0.453，则:
=?==
960
453.039950A N y ?σ91.86N/2mm ＜f=215N/2
mm 填板每节间放2块 a l =223.1/3=74.37<40i=40×1.53=61.2 5 杆件D —b N ＝-266.93kN mm l ox 2236= mm l oy 2795=
选用2L 90×6，查角钢规格表得
A ＝21.282
c m ，cm 79.2i x =，cm 12.4i y =
15014.802.79
223.6i l ox <===
x x λ， 15067.8412.45
.279i l oy <===y y λ
查表x ?＝0.688，则:
=?==
2128
688.0266930A N y ?σ182.3N/2mm ＜f=215N/2
mm 填板每节间放2块 a l =279.5/3=93.17<40i=40×2.79=111.6 6杆件D —c N ＝194.72kN mm l ox 2236= mm l oy 2795=
选用2L 70×5，查角钢规格表得
A ＝13.762c m ，cm 16.2i x =，cm 31.3i y =
3505.10316
.2223.6
i l ox <===
x x λ， 35044.8431.35.279i l oy <===y y λ ===
1376
194720A N σ141.5N/2mm ＜f=215N/2
mm ，所以满足要求。 填板每节间放2块 a l =279.5/3=93.17<80i=80×2.16=172.8 7 杆件E —c N ＝-59.89kN mm l ox 1988= mm l oy 2485=
选用2L 50×5，查角钢规格表得
A ＝9.62
c m ，cm 53.1i x =，cm 53.2i y =
1509.1291.53
198.8i l ox <===x x λ， 15098.2253.25.248i l oy <===y y λ
查表x ?＝0.387，则:
=?==
960
387.059890A N y ?σ161.2N/2mm ＜f=215N/2
mm 填板每节间放3块 a l =248.5/4=62.13<40i=40×1.53=61.2 8 杆件G —f N ＝-122.17kN mm l ox 1625= mm l oy 2031=
选用2L 70×5，查角钢规格表得
A ＝13.762
c m ，cm 16.2i x =，cm 31.3i y =
1509.1292.16
162.5
i l ox <===x x λ， 15061.3531.31.203i l oy <===y y
λ 查表x ?=0.655，则:
=?==
1376
655.0122170A N y ?σ135.6N/2mm ＜f=215N/2
mm 填板每节间放2块 a l =203.1/3=67.7<40i=40×2.16=86.4 9 杆件F —f N ＝-39.95kN mm l ox 994= mm l oy 1243=
选用2L 50×5，查角钢规格表得
A ＝9.62
c m ，cm 53.1i x =，cm 53.2i y =
150651.53
99.44
i l ox <===
x x λ， 15049.4353.23.124i l oy <===y y λ 查表x ?＝0.78，则:
=?==
960
78.039950A N y ?σ53.35N/2mm ＜f=215N/2
mm 填板每节间放3块 a l =124.3/3=42<40i=40×1.53=61.2 10 杆件E —f N ＝30kN mm l ox 1495= mm l oy 1869=
选用2L 50×5，查角钢规格表得
A ＝9.62
c m ，cm 53.1i x =，cm 53.2i y =
1507.971.53
149.52
i l ox <===x x λ， 15073.8753.29.186i l oy <===y y λ ===
960
30000A N σ31.25N/2mm ＜f=215N/2
mm ，所以满足要求。 填板每节间放3块 a l =186.9/4=46.73<80i=80×1.53=122.4 11杆件C —f N ＝-154.82kN mm l ox 1625= mm l oy 2031=
选用2L 70×5，查角钢规格表得
A ＝13.762
c m ，cm 16.2i x =，cm 31.3i y =
1509.1292.16
162.5
i l ox <===x x λ， 15061.3531.31.203i l oy <===y y λ 查表x ?=0.655，则:
=?==
1376
655.0154820A N y ?σ179.6N/2mm ＜f=215N/2
mm 填板每节间放2块 a l =203.1/3=67.7<40i=40×2.16=86.4 12 杆件G —d N ＝37.88kN mm l ox 2498= mm l oy 3123= 选用2L 70×5，查角钢规格表得
A ＝13.762c m ，cm 16.2i x =，cm 31.3i y =
35067.11516
.2249.8
i l ox <===
x x λ， 35035.9431.33.312i l oy <===y y λ ===
1376
37880A N σ27.53N/2mm ＜f=215N/2
mm ，所以满足要求。 填板每节间放2块 a l =312.3/4=104.1<80i=80×2.16=172.8 13 杆件H —d N ＝-59.93kN mm l ox 2293 mm l oy 2866=
选用2L 63×5，查角钢规格表得
A ＝12.282
c m ，cm 94.1i x =，cm 04.3i y =
15018.1181.94
229.28
i l ox <===
x x λ， 15094.2804.36.286i l oy <===y y λ 查表x ?=0.447，则:
=?==
1228
447.059930A N y ?σ109.17N/2mm ＜f=215N/2
mm 填板每节间放3块 a l =286.6/4=71.65<40i=40×1.94=77.6 14 杆件H —g N ＝27.72kN mm l ox 1591= mm l oy 1989=
选用2L 50×5，查角钢规格表得
A ＝9.62
c m ，cm 53.1i x =，cm 53.2i y =
3501041.53
159.12
i l ox <===x x λ， 35073.6253.29.198i l oy <===y y λ ===
960
27720A N σ28.87N/2mm ＜f=215N/2
mm ，所以满足要求。 填板每节间放2块 a l =198.9/3=66.3<80i=80×1.53=122.4 15 杆件I —g N ＝-39.95kN mm l ox 1146= mm l oy 1433=
选用2L 50×5，查角钢规格表得
A ＝9.62
c m ，cm 53.1i x =，cm 53.2i y =
15093.741.53114.6
i l ox <===x x λ， 15056.6453.23.143i l oy <===y
y λ
查表x ?＝0.72，则:
=?==
960
72.039950A N y ?σ57.8N/2mm ＜f=215N/2
mm 填板每节间放2块 a l =143.3/3=47<40i=40×1.53=61.2 16 杆件J —g N ＝67.2kN mm l ox 2164= mm l oy 4328=
选用2L 70×5，查角钢规格表得
A ＝13.762
c m ，cm 16.2i x =，cm 31.3i y =
15019.1002.16
216.4
i l ox <===x x λ， 150130.7631.38.432i l oy <===y y
λ ===
1376
67200A N σ48.84N/2mm ＜f=215N/2
mm ，所以满足要求。 填板每节间放2块
17 杆件g —d N ＝37kN mm l ox 2164= mm l oy 4328=
选用2L 70×5，查角钢规格表得
A ＝13.762
c m ，cm 16.2i x =，cm 31.3i y =
15019.1002.16
216.4i l ox <===
x x λ， 150130.7631.38
.432i l oy <===y y λ
===
1376
37000A N σ48.84N/2mm ＜f=215N/2
mm ，所以满足要求。 填板每节间放2块
18 杆件J —e N ＝0kN mm l ox 2808 mm l oy 2808=
选用2L 63×5，查角钢规格表得
A ＝12.282
c m ，cm 94.1i x =，cm 04.3i y =
20074.1441.94
280.8
i l ox <===x x λ， 20092.3704.38.280i l oy <===y y
λ =σ0N/2
mm
填板每节间放2块
屋架杆件截面选择表
九、节点设计
9.1 下弦节点“b ”
设 B-b 杆的肢背和肢尖焊缝 mm mm h f 68和=，所需焊缝长度为：
肢背1l ：mm h f h N K l f w
f f 1378216087.021066.3253/227.023
111=?+?????=+?=
肢尖2l ：mm h f h N K l f w
f
f 936216067.021066.3253/127.023
222=?+?????=+?=
取mm l 1401=，mm l 1002=。
设 D-b 杆的肢背和肢尖焊缝 mm mm h f 56和=，所需焊缝长度为：
肢背1l ：mm h f h N K l f w
f
f 1446216067.021093.2663/227.023
111=?+?????=+?= 肢尖2l ：mm
h f h N K l f w
f f 895216057.021093.2663/227.023
222=?+?????=+?=
取mm l 1501=，mm l 902=。
C-b 杆的内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取mm h f 5=。
根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间的间隙以及制作、装配等误差，按比例作出节点详图（见下图），下弦与节点板连接到焊缝长度为375mm ，采用mm h f 6=，焊缝承受节点左、右弦杆的内力差△N ＝N bc -N ab ＝550.2-217.88＝332.32KN 。验算肢背焊缝的强度：
()
2
23
1N/160/65.721237567.02103.3323/27.02mm mm N l h N K w f f <=-?????=??=τ
下弦节点“b ”
9.2 上弦节点“B ”
斜杆Bb 与节点板连接焊缝计算，与下弦节点b 中Bb 杆计算相同。斜杆B-a 与节点板连接焊缝计算：N=-403.47kN 。
设 “B-a ”杆的肢背与肢尖的焊脚尺寸分别为8mm 和6mm 。所需焊缝长度为:
肢背1l ：mm h f h N K l f w
f f 1708216087.021047.4033/227.023
111=?+?????=+?=
肢尖2
l ：mm h f h N K l f w
f
f 1206216067.021047.4033/127.023
222=?+?????=+?=取mm l 1701=，mm l 1202=。
为了便于在上弦上搁置大型屋面板，上弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm 。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条角焊缝计算，槽焊缝强度设计值乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P 与上弦垂直。上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得到：
。
节点板厚实度mm h mm h f f 5,5102
1
2121==?=?=
肢尖焊缝承担弦杆内力kN N 39.408=，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载kN F 95.39=。上弦与节点板间焊缝长度为330mm ，则
MPa f 78.69)
12430(107.02408390
=-???=
τ
MPa f 82.6)
12430(107.0239950
=-???=
σ
MPa 160MPa 01.6878.69)22
.182.6(2222<=+=+f
f f τβσ）（ 节点如图:
上弦节点“B ”
9.3 屋脊节点“J ”
弦杆一般用与上弦杆同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢进行切肢、切棱。拼接角钢的这部分削弱可以靠节点板来补偿。拼接一侧的焊缝长度可按弦杆内力计算。
N=-811.02kN 。设肢尖、肢背焊脚尺寸为 10mm 。则需焊缝长度为
mm l w 2361016087.04811020
=+???=,取mm l w 240=
拼接角钢长度取 600>2×240=480mm
上弦与节点板间的槽焊，假定承受节点荷载，验算略。上弦肢尖与节点板的连接焊缝,应按上弦内力的15%计算。设肢尖焊缝mm h f
10=,节点板长度为460mm ，节点一侧弦杆
焊缝的计算长度为mm l w 200)20102/460(=--=。
焊缝应力为：
MPa N f 4.43200
010.72811020
0.15=????=
τ
MPa MPa M f
16073.105200
010.7212.818110200.1562
<=??????=σ MPa 160MPa 75.434.43)22
.182.6(22
22<=+=+f
f f τβσ）（ 节点形式如图:
屋脊节点“J ”
9.4 端部支座节点“a ”
为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取160mm 。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度相等，厚度12mm 。 （1）支座底板的计算
支座反力： KN R 55.359=
设支座底板的平面尺寸采用mm mm 400280?，如仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为289600320280mm =?。验算柱顶混凝土的抗压强度：
MPa f MPa A R c n 6.901.489600
359550=<===
σ 式中：c f －混凝土强度设计值，对C20混凝土，MPa f c 6.9=。
支座底板的厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将底板分为四块，每块板为两相邻边支承而另两相邻边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为：
2
2
2a M σβ=
式中：σ－底板下的平均应力，即σ=4.01MPa 。 2
a －两边支承之间的对角线长度，即mm a 190)6140()2
10140(22
2=-+-
=
2β－系数，由22/b a 查表确定。 2
b 为两边支承的相交点到对角线
2
a 的垂直距离。由此得：
5.0190
2
.95,2.95190135134222===?=
a b mm b 查表得
2β＝0.056。则单位宽度的最大弯矩为：
mm N a M ?=??==810619001.4056.022
22σβ
底板厚度：
5.15215
8106
66=?==
f
M
t ㎜，取t ＝20mm
《钢结构课程设计任务书》 一、设计题目：焊接普通钢屋架设计 二、普通钢屋架课程设计目的及要求 通过钢屋架课程设计要求能掌握屋盖系统结构布置和进行构件编号的方法；能综合运用有关力学和钢结构课程所学知识，对钢屋架进行内力分析、截面设计和节点设计；掌握钢屋架施工图的绘制方法。 三、课程设计资料 1. 建筑类别 厂房总长度120m，檐口高度15m。厂房为单层单跨结构，内设两台中级工作制桥式吊车。 拟设计钢屋架简支与钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为C30。柱顶截面尺寸为400?400mm。钢屋架设计不考虑抗震设防。 厂房柱距选择： 6米 2. 屋架形式 2.1 三角形屋架 1）属有檩体系：檩条采用槽钢10，跨度为6m，跨中设一根拉条φ10。 2）屋架屋面做法及荷载取值（标准荷载值） 永久荷载：波形石棉瓦自重 0.20kN/m2 檩条及拉条自重 0.20kN/m2 保温木丝板重 2 2 2 2 2 d4cm 0.25kN/m e4cm 0.38kN/m f8cm 0.50kN/m 10cm 0.60kN/m h12cm 0.70kN/m ? ? ? ? ? ? ? ?? ：厚 ：厚 ：厚 g：厚 ：厚 钢屋架及支撑重（0.12+0.011?跨度）kN/m2 可变荷载：屋面活荷载 0.30kN/m2 积灰荷载 10.2 20.3 30.35 40.4 --- ? ?--- ? ? --- ? ?--- ? kN/m2 注: 1.以上荷载值均为水平投影 2.A,B屋架的形式与尺寸见图1
2.2 梯形钢屋架 1）属无檩体系：采用预应力混凝土大型屋面板(1.5m ?6m)。 2）屋架屋面做法及荷载取值（标准荷载值） 永久荷载：防水层（三毡四油上铺小石子） 0.35kN/m 2 找平层（2cm 厚水泥砂浆）0.02?20＝0.4kN/m 2 保温层（泡沫混凝土）：222d 4cm 0.25kN/m e 8cm 0.50kN/m f 12cm 0.70kN/m ?? ??? ：厚：厚：厚 预应力大型屋面板： 1.4kN/m 2 钢屋架及支撑重： (0.12+0.011?跨度)kN/m 2 可变荷载：屋面活荷载 0.70kN/m 2 积灰荷载 ??? ? ??? ------------6.045.034.023.01kN/m 2 注：1.以上数值均为水平投影值 2.C 形式及尺寸见图1
第一章：设计资料 某单跨单层厂房，跨度L＝24m，长度54m，柱距6m，厂房内无吊车、无振动设备，屋架铰接于混凝土柱上，屋面采用1.5*6.0m太空轻质大型屋面板。钢材采用Q235－BF，焊条采用E43型，手工焊。柱网布置如图2.1所示，杆件容许长度比：屋架压杆【λ】＝150 屋架拉杆【λ】＝350。 第二章：结构形式与布置 2.1 柱网布置 图2.1 柱网布置图 2.2屋架形式及几何尺寸 由于采用大型屋面板和油毡防水屋面，故选用平坡梯形钢屋架，未考虑起拱时的上弦坡度i＝1/10。屋架跨度l＝24m，每端支座缩进0.15m，计算跨度l0＝l－2*0.15m＝23.7m；端部高度取H0＝2m，中部高度H ＝3.2m；起拱按f＝l0/500，取50mm，起拱后的上弦坡度为1/9.6。 配合大型屋面板尺寸（1.5*6m），采用钢屋架间距B＝6m，上弦节间尺寸1.5m。选用屋架的杆件布置和尺寸如施工图所示。
图2.2 屋架的杆件尺寸 2.3支撑布置 由于房屋较短，仅在房屋两端5.5m开间内布置上、下弦横向水平支撑以及两端和中央垂直支撑，不设纵向水平支撑。中间各屋架用系杆联系，上下弦各在两端和中央设3道系杆，其中上弦屋脊处与下弦支座共三道为刚性系杆。所有屋架采用统一规格，但因支撑孔和支撑连接板的不同分为三个编号：中部6榀为WJ1a ,设6道系杆的连接板，端部第2榀为WJ1b，需另加横向水平支撑的的连接螺栓孔和支撑横杆连接板；端部榀（共两榀）为WJ1c。 图2.3 上弦平面
12 1 2 1---1 2---2 图2.3下弦平面与剖面 第三章：荷载计算及杆件内力计算 3.1屋架荷载计算 表3.1 屋架荷载计算表 3.2屋架杆件内力系数 屋架上弦左半跨单位节点荷载作用下的杆件内力系数经计算如图所示。屋架上弦左半跨单位节点荷载、右半跨单位节点荷载、全跨单位节点荷载作用下的屋架左半跨杆件的内力
课程设计说明书题目：钢结构梯形钢屋架设计 学院（系）： 年级专业： 学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称：
一、设计资料 (3) 二、结构形式与布置 (3) 三、荷载计算 (5) 四、内力计算 (6) 五、杆件设计 (8) 六、节点设计 (15) 梯形钢屋架课程设计计算书 一、设计资料 1、厂房的跨度分别取18m、21m、24m，长度为60m，柱距6m。车间内设有两台30/5t中级工作制吊车。梯形屋架，屋架端高分别为1.6m、1.7m、1.8m、1.9m、2.0m，
屋面坡度分别为i=1/9，1/10、1/11、1/12，屋架支撑在钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400mm ，混凝土标号为C25；计算温度最低－20℃。采用1.5×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板和卷材屋面。屋面做法：三毡四油绿豆砂防水层，20厚1：3水泥砂浆找平层，80厚泡沫混凝土保温层。屋面活荷载标准值0.52/kN m ，雪荷载标准值0.52/kN m ，积灰荷载标准值0.52/kN m 。由于屋面坡度小、重型屋面，不考虑风荷载。 2、屋架计算跨度 01820.1517.7l m m m =-?= 3、跨中及端部高度：本题设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，屋面坡度为 i=1/10，屋架在18m 轴线处的端部高度' 0 1.800h m =，屋架的中间高度h=2.800m ，则屋 架在17.7m 处，两端的高度为m h 817.10=。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如图1所示。 根据厂房长度60m 、跨度及荷载情况，设置了两道上、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。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2所示。 图1 梯形钢屋架形式和几何尺寸
《钢结构设计原理》课程设计 计算书 专业：土木工程 姓名 学号： 指导老师：
目录 设计资料和结构布置- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -1 1.铺板设计 1.1初选铺板截面 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 1.2板的加劲肋设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3 1.3荷载计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4 3.次梁设计 3.1计算简图- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 3.2初选次梁截面 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5 3.3内力计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 3.4截面设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6 4.主梁设计 4.1计算简图 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 4.2初选主梁截面尺寸 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 7 5.主梁内力计算 5.1荷载计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 5.2截面设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 6.主梁稳定计算 6.1内力设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - 11 6.2挠度验算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13 6.3翼缘与腹板的连接- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13 7主梁加劲肋计算 7.1支撑加劲肋的稳定计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 14 7.2连接螺栓计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 14 7.3加劲肋与主梁角焊缝 - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - 15 7.4连接板的厚度 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 7.5次梁腹板的净截面验算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15 8.钢柱设计 8.1截面尺寸初选 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 16 8.2整体稳定计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 16 8.3局部稳定计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 8.4刚度计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17 8.5主梁与柱的链接节点- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 18 9.柱脚设计 9.1底板面积 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21 9.2底板厚度 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21 9.3螺栓直径 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21 10.楼梯设计 10.1楼梯布置 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 22
一、设计资料 温州地区某一单跨厂房总长度60m，纵向柱距6m，跨度18m。建筑平面图如图1所示。 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i=1/10； L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，屋架下弦标高为18m； 厂房内桥式吊车为1台30t（中级工作制）。 2. 屋架形式及材料: 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2所示。屋架采用的钢材为Q235钢，并具有机械性能：抗拉强度、伸长率、屈服点、180℃冷弯试验和碳、硫、磷含量的保证；焊条为E43型，手工焊。 3. 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 0.5 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.5 KN/m2 保温层0.55 KN/m2 一毡二油隔气层 0.05 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2 预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m2 屋架及支撑自重：按经验公式0.120.011 q L =+计算： 0.318 KN/m2 悬挂管道： 0.15 KN/m2 ②可变荷载： 屋面活荷载标准值：2 7.0m kN / 雪荷载标准值： 0.35KN/m2 积灰荷载标准值： 1.2 KN/m2 厂房平面图
.51507.5 9 内力系数图 二、屋盖支撑布置 1、上弦横向水平支撑 上弦横向水平支撑布置在房屋两端的第二开间，沿屋架上弦平面在跨度方向全长布置。考虑到上弦横向水平支撑的间距大于60m,应在中间柱间增设横向水 平支撑。 2、下弦横向水平支撑 屋架跨度为18m,应在上弦横向水平支撑同一开间设置下弦横向水平支撑，
《钢结构设计》课程设计 姓名 学号 专业 指导老师
《钢结构》课程设计任务书
一、设计资料： 1、某工业厂房跨度为21m,厂房总长度72m，柱距6m。 2、采用1.5m×6.0m，预应力钢筋混凝土大型屋面板，Ⅱ级防水，卷材屋面桁架，板厚100mm，檩距不大于1800mm。檩条采用冷弯薄壁斜卷边 C 形钢 C220×75×20×2.5，屋面坡度i=l/10。 3、钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，柱顶标高18.0m，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为400mm×400mm，所用混凝土强度等级为C30，轴心抗压强度设计值f c ＝14.3N/mm2。抗风柱的柱距为6m，上端与屋架上弦用板铰连接。 4、钢材用Q345-B，焊条用E50 系列型。 5、屋架采用平坡梯形屋架，无天窗，外形尺寸（取一半）如图1 所示。 图1 二、屋架几何尺寸及檩条布置 1、屋架几何尺寸 屋面采用1.5m×6m的钢筋混凝土大型屋面板和卷材屋面，采用梯形屋架； 屋架上弦节点用大写字母A, B, C…连续编号，下弦节点以及再分式腹杆节点用小写字母a, b, c…连续编号。 由于梯形屋架跨度L = 21m ，为避免影响使用和外观，制造时应起拱 f = L / 500 = 42mm 。 屋架计算跨度l0= L - 2 ? 0.15 = 21 - 2 ? 0.15 = 20.7m 。 =h0+i? l0/2=2935mm。 跨中高度H 为使屋架上弦节点受荷，腹杆采用人字式，下弦节点的水平间距取1.5m,起拱后屋架杆件几何尺寸和节点编号如图 2 所示屋架。 图2
三、支撑布置 1、上弦横向水平支撑 上弦横向水平支撑应设置在厂房两端的第一个柱间，且间距不宜超过60m。本车间长度为72m, 因此需要布置三道横向水平支撑，如图4所示。 图 4 2、下弦横向和纵向水平支撑 屋架跨设置下弦横向和纵向水平支撑。下弦横向水平支撑与上弦横向水平支撑布置在同一柱间，如图5所示 图5 3、垂直支撑
. 1.设计资料 某车间厂房总长度约为108米,跨度为18m。车间设有两台30吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性的介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房,屋架采用三角形豪式钢屋架。屋面坡度为1：3，屋架间距为6m,屋架下弦标高为9米，其两端铰支于钢筋 混凝土柱上，上柱截面尺寸为400mm×400mm,混泥土强度等级为C20。屋面采用彩色压型钢屋板加保温层屋面，C型檩条，檩距为1.5～2?。屋面的活荷载为kNm=1.0，屋面的恒荷载的标准值为0.5γ2.1米。结构的重要度系数为022??，不考虑积灰荷载、风荷载，不考虑全跨荷载积雪不均匀分布m，雪荷载为0.350.2 kN kNm状况。屋架采用Q235B，焊条采用E43型。 2.屋架形式及几何尺寸 1′°2618=檩距arctan,=屋架形式及几何尺寸如图檩条支承于屋架上弦节点。屋架坡角为α3。为1.866m 屋架形式和几何尺寸1 图 支撑的布置3.上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间，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。2杆。在下弦两端设纵向水平支撑。支撑的布置见图
'. . 图2 支撑的布置图 4.檩条布置 檩条设置在屋架上弦的每个节点上，间距1.866m。因屋架间距为6m，所以在檩条跨中设一道直拉条。在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆。 荷载标准值5.35.31kN6=×6×=0.51.77××=0.5×1.866P上弦节点恒
荷载标准值110√3×61.866×0.35=60.35=×1.77×=3.72kN×P上弦 节点雪荷载标准值210√3 由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图 上弦节点恒荷载图3 由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图4 '. . 图4 上弦节点雪荷载 6.内力组合 内力组合见表—1
梯形钢屋架设计（21m 跨） 一、设计资料 某地区某金工车间。采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。跨度为21 m ，柱距6 m ,厂房长度为144 m ，厂房高度为15.7 m 。车间内设有两台150/520 kN 中级工作制吊车，计算温度高于 -20 ℃。采用三毡四油防水屋面上铺小石子设计荷载标准值0.4 kN/m 2，水泥砂浆找平层设计荷载标准值0.4 kN/m 2，泡沫混凝土保温层设计荷载标准值0.1 kN/m 2，水泥砂浆找平层设计荷载标准值0.5 kN/m 2， 1.5 m ×6.0 m 预应力混凝土大型屋面板设计荷载标准值1.4 kN/m 2。屋面积灰荷载0.35 kN/m 2，屋面活荷载0.35 kN/m 2，雪荷载为0.45 kN/m 2，风荷载为0.5 kN/m 2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，柱截面为400 mm ×400 mm ，砼标号为C20。 二、屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置 1、钢材及焊条选择 根据建造地区（北京）的计算温度和荷载性质及连接方法，钢材选用Q235-B 。焊条采用E43型，手工焊。 2、屋架形式及尺寸 本设计采用无檩屋盖，i ＝1/10，采用梯形屋架。 屋架跨度为L =21000 mm 屋架计算跨度为0L ＝L -300＝20700 mm ， 端部高度取0H ＝2000 mm ，（1/16 ～ 1/12）L ，（通常取为2.0 ～2.5 m ） 中部高度取H ＝0H +0.5i L ＝2000 + 0.1×21000/2＝3050 mm ， 屋架杆件几何长度见附图1所示，屋架跨中起拱42 mm （f = L /500考虑）。 为使屋架上弦承受节点荷载，配合宽度为1.5 m 的屋面板，采用上弦节间长度为3.0 m 。
黄冈市黄梅戏大剧院 结构计算说明书 北京航空航天大学交通科学与工程学院 组名：六合 指导教师：高政国 组长：王恒 组员：王豪、王鑫、王庆、许豪文、林敬辉 2011年5月
一、设计资料： 舞台主跨总长18ｍ，跨度30m，柱距6m，屋面采用1500*6000*30mm轻型金属夹心板，结构形式为钢筋混凝土柱，柱截面800*800mm。柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度为i=1:10；L 为屋架跨度。屋架下弦标高为29ｍ。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）如附表图所示。屋架采用Q345钢，焊条为E50型。 3屋盖结构及荷载 （1）轻型金属夹心板：采用1500*6000*30mm屋板（考虑屋面板起系杆作用） 荷载：①屋架及支撑自重：有公式q=0.12+0.11L，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； ②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7KN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为 S=0.35 KN/m2，施工活荷载标准值与雪荷载不 同时考虑。 ③屋面构造层的荷载标准值： 2000*2000*30mm 轻型金属夹心板 0.102KN/m2 二、屋架结构形式与选型（如图）
三、荷载及内力计算 1.永久荷载标准值 金属夹心屋面板 0.102KN/m2 屋架及支撑自重 0.12+0.011×30=0.45KN/m2 总计 0.552KN/m2 可变荷载标准值 屋面活荷载 0.7 KN/m2 积灰荷载 1.2 KN/m2 总计 1.9KN/m2 2.荷载组合 按可变荷载效应控制的组合： F d=(1.2×0.552+1.4×0.7+1.4×0.9×1.2) ×1.5×6=28.3896KN 按永久荷载效应控制的组合： F d=(1.35×0.552+1.4×0.7×0.7+1.4×0.9×1.2)×1.5× 6=26.4888KN 故节点荷载取28.3896KN 4截面选择 （1）上弦 整个上弦不改变截面，按最大内力计算： N max=-994.2KN，l ox=150.8cm，l oy=300.0cm （l1去两块屋面板宽度）选用2∟110×10，A=42.52cm2，i x=3.38cm i y=5.00cm
潍坊学院本科毕业设计（论文） 目录 目录 (Ⅰ) 摘要及关键词 (1) Abstract and Keywords (2) 前言 (3) 1、结构设计基本资料 (4) 1.1 工程概况 (4) 1.2 设计基本条件 (4) 1.3 本次毕业设计主要内容 (6) 2、结构选型与初步设计 (7) 2.1 设计资料 (7) 2.2 网架形式及几何尺寸 (7) 2.3 网架结构上的作用 (9) 2.3.1静荷载 (9) 2.3.2活荷载 (9) 2.3.3地震作用 (10) 2.3.4荷载组合 (10) 3、结构设计与验算 (11) 3.1 檩条设计 (11) 3.2 网架内力计算与截面选择 (18) 3.3 网架结构的杆件验算 (20) 3.3.1 上弦杆验算 (20) 3.3.2 下弦杆验算 (21) 3.3.3 腹杆验算 (23) 3.4 焊接球节点设计 (24) 3.5 柱脚设计 (27) 3.6 钢柱设计与验算 (29) 3.7钢筋混凝土独立基础设计 (32) 3.8网架变形验算 (39)
潍坊学院本科毕业设计（论文） 结束语 (41) 参考文献 (43) 附录（文献翻译） (44) 谢辞 (49)
摘要及关键词 摘要本次毕业设计为合肥地区加油站钢结构设计，此次设计主要进行的是结构设计部分。本次设计过程主要分为三个阶段： 首先，根据设计任务书对本次设计的要求，通过查阅资料和相关规范确定出结构设计的基本信息，其中包括荷载信息、工程地质条件等。 然后，根据设计信息和功能要求进行结构选型并利用空间结构分析设计软件MST2008进行初步设计。本次设计主体结构形式采用正放四角锥网架结构，节点形式采用焊接球节点，支撑形式采用四根钢柱下弦支撑，基础形式采用柱下混凝土独立基础。 最后，通过查阅相关规范和案例进行檩条、节点、支座等部分的设计，并通过整理分析得出的数据，进行了杆件、结构位移等的相关验算，最终确定了安全、可行、经济的结构模式。 关键词结构设计，网架结构，构件验算
－、设计资料 1、某工厂车间，采用梯形钢屋架无檩屋盖方案，厂房跨度取27m，长度为102m，柱距6m。采用1.5m×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，保温层、找平层及防水层自重标准值为1.3kN/m2。屋面活荷载标准值为0.5kN/m2，雪荷载标准值0.5kN/m2，积灰荷载标准值为0.6kN/m2，轴线处屋架端高为1.90m，屋面坡度为i=1/12，屋架铰接支承在钢筋混凝土柱上，上柱截面400mm×400mm，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=27m－2×0.15m=26.7m 3、跨中及端部高度： 端部高度：h′=1900mm（端部轴线处），h=1915mm（端部计算处）。 屋架中间高度h=3025mm。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如图一所示: 2、荷载组合 设计桁架时，应考虑以下三种组合： ①全跨永久荷载+全跨可变荷载 (按永久荷载为主控制的组合) ：全跨节点荷 载设计值：F=(1.35×3.12+1.4×0.7×0.5+1.4×0.9×0.6) ×1.5×6 =49.122kN 图三桁架计算简图 本设计采用程序计算结构在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表一。
1、上弦杆： 整个上弦杆采用相等截面，按最大设计内力IJ 、JK 计算，根据表得： N = -1139.63KN ，屋架平面内计算长度为节间轴线长度，即：ox l =1355mm ,本屋架为无檩体系，认为大型屋面板只起刚性系杆作用，不起支撑作用，根据支撑布置和内力变化情况，取屋架平面外计算长度oy l 为支撑点间的距离，即： oy l =3ox l =4065mm 。根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，如图四所示： 图四 上弦杆
一、课程设计名称 梯形钢屋架设计 二、课程设计资料 北京地区某金工车间，采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。跨度为27m，柱距6m，厂房高度为15.7m，长度为156m。车间内设有两台200/50kN中级工作制吊车，计算温度高于-20℃。采用三毡四油，上铺小石子防水屋面，水泥砂浆找平层，厚泡沫混凝土保温层，1.5m×6m预应力混凝土大型屋面板。屋面积灰荷载为0.4kN/㎡，屋面活荷载为0.4kN/㎡，雪荷载为0.4kN/㎡，风荷载为0.45 kN/㎡。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，柱截面为400mm×400mm，混凝土标号为C20。 设计荷载标准值见表1（单位：kN/㎡）。 三、钢材和焊条的选用 根据北京地区的计算温度、荷载性质和连接方法，屋架刚材采用 Q235沸腾钢，要求保证屈服强度 fy、抗拉强度 fu、伸长率δ和冷弯实验四项机械性能及硫（S）、磷（P）、碳（C）三项化学成分的合格含量。焊条采用 E43型，手工焊。
四、 屋架形式和几何尺寸 屋面材料为预应力混凝土大型屋面板，采用无檩屋盖体系，平坡梯形钢屋架。屋面坡度。10/1=i 屋架计算跨度。mm l l 2670015022700015020=?-=?-= 屋架端部高度取：mm H 20000=。 跨中高度：mm i l H 335033351.02/2670020002 H 0 0≈=?+=?+=。 屋架高跨比： .812670033500==l H 。 屋架跨中起拱,54500/mm l f ==取50 mm 。 为了使屋架节点受荷,配合屋面板1.5m 宽，腹杆体系大部分采用下弦节间水平尺寸为3.0m 的人字形式，上弦节间水平尺寸为 1.5m ，屋架几何尺寸如图 1 所示。 图1：27米跨屋架几何尺寸 五、 屋盖支撑布置 根据车间长度、跨度及荷载情况，在车间两端 5.5m 开间内布置上下弦横
梯形钢屋架课程设计 指导教师：宋拓 班级：土木81403 学生姓名：朱克林 学号：140008346 设计时间：2017年1月
1 设计资料 某厂房总长度72m ，跨度21m ，纵向柱距6m 。 钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C25，屋面坡度i=L/12，L 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7度，屋架下弦标高为18m 。 2 结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如图所示。 1990 1 3502290 2590 2890 3040 2613 2864 3124 2530 2864 3124 33901507.51507.51507.51507.51507.51507.51507.5150A a c e g h B C D F G H 150 07=10500× 21米跨屋架几何尺寸
A a +4 .1000 .000-7.472-11 .262- 12.18-12.18 - 7.68 4 -4.4 09 -1.5 72 +0.7 13 +5 .808 +2.7 92 +0. 328-1.0 -1.0 -1.0 -0.5+9 .744+1 1.962+11 .768c e g h B C D E F G H 0.5 1. 01.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 21米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值 A a c e g g 'e 'c ' +3.0100 .000-5.310-7.339-6.861-5.319-3.923-2.1620.0-5.641 -2.63 3 -0.0 47 +1 .913 +1.367 +1.57 +1.848+3.960 +1.222 -1.039 -1.200 -1.525-1.776 -2.043 -1.0-1.0-1.00.000.000.00 -0.5+6.663+7.326+5.884+4.636+3.081+1.0 90B C D E F G H G 'F 'E 'D 'C 'B '0. 51.01.01.01.01.01.01.0 21米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 屋架支撑布置如图所示。
1.设计资料 某车间厂房总长度约为108米,跨度为18m。车间设有两台30吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性的介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房,屋架采用三角形豪式钢屋架。屋面坡度为1：3，屋架间距为6m,屋架下弦标高为9米，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为 ,混泥土强度等级为C20。屋面采用彩色压型钢屋板加保温层屋面，C型檩条，檩距为1.5～2.1米。结构的重要度系数为，屋面的恒荷载的标准值为。屋面 的活荷载为，雪荷载为，不考虑积灰荷载、风荷载，不考虑全跨荷载积雪不均匀分布状况。屋架采用Q235B，焊条采用E43型。 2.屋架形式及几何尺寸 屋架形式及几何尺寸如图檩条支承于屋架上弦节点。屋架坡角为,檩距为 1.866m。 图1 屋架形式和几何尺寸 3.支撑的布置 上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间，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。在下弦两端设纵向水平支撑。支撑的布置见图2。
图2 支撑的布置图 4.檩条布置 檩条设置在屋架上弦的每个节点上，间距1.866m。因屋架间距为6m，所以在檩条跨中设一道直拉条。在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆。
5.荷载标准值 上弦节点恒荷载标准值 上弦节点雪荷载标准值 由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图3 图3 上弦节点恒荷载由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图4 图4 上弦节点雪荷载6.内力组合 内力组合见表—1 杆件名称杆件编 号 恒荷载及雪荷载半跨雪荷载内力组合最不利 荷载 （kN）内力 系数 恒载 内力 （kN） 雪载 内力 （kN） 内力 系数 半跨雪 载内力 （kN） 1.2恒+ 1.4雪 （kN） 1.2恒+ 1.4半跨 雪（kN）123452+32+5 上弦杆1-2-14.23-75.56 -52.94 -10.28-38.24 -164.78 -144.21 -164.78 2-3-12.65-67.17 -47.06 -8.7-32.36 -146.49 -125.92 -146.49 3-4-11.07-58.78 -41.18 -7.11-26.45 -128.19 -107.57 -128.19 4-5-9.49-50.39 -35.30 -5.53-20.57 -109.89 -89.27 -109.89 5-6-7.91-42.00 -29.43 -3.95-14.69 -91.60 -70.97 -91.60 下弦杆1-713.571.69 50.22 9.7536.27 156.33 136.8 156.33 7-813.571.69 50.22 9.7536.27 156.33 136.8 156.33 8-91263.72 44.64 8.2530.69 138.96 119.43 138.96 9-1010.555.76 39.06 6.7525.11 121.59 102.06 121.59 10-11947.79 33.48 5.2519.53 104.22 84.69 104.22
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
8米高广告牌钢结构设计计算书 1 基本参数 1.1广告牌所在地区： 福州地区; 1.2地面粗糙度分类等级： 按《建筑结构荷载规范》(ＧB50０09－2001) A类:指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区; B类:指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区； C类：指有密集建筑群的城市市区； D类:指有密集建筑群且房屋较高的城市市区； 依照上面分类标准，本工程按Ｂ类地形考虑。 2 广告牌荷载计算 2.1广告布广告牌的荷载作用说明: 广告牌承受的荷载包括:自重、风荷载、雪荷载以及活荷载. （1)自重:包括广告布、杆件、连接件、附件等的自重，可以按照4０0N/ｍ２估算： (2)风荷载:是垂直作用于广告牌表面的荷载,按GＢ50009采用; (３)雪荷载：是指广告牌水平投影面上的雪荷载，按GＢ500０9采用； （4)活荷载:是指广告牌水平投影面上的活荷载,按GB50009,可按500N/m２采用; 在实际工程的广告牌结构计算中，对上面的几种荷载,考虑最不利组合，有下面几种方式,取用其最大值: Ａ:考虑正风压时: ａ。当永久荷载起控制作用的时候,按下面公式进行荷载组合： S k＋=1。35G k ＋0.6×１。4w k ＋0.7×1。4S k (或Q k ) ｂ.当永久荷载不起控制作用的时候，按下面公式进行荷载组合：
S k+＝1。2Ｇ ｋ +1。4×w ｋ +0.7×1.4S k (或Ｑ k ） B:考虑负风压时： 按下面公式进行荷载组合: Ｓ k-＝1。0G ｋ +1。4w ｋ 2.2风荷载标准值计算: 按建筑结构荷载规范（ＧB50０0９—2001)计算： ｗ ｋ+=β gｚ μ ｚ μ s1＋ w ……7.1.1—２[GB5０0０9-２001 2006年版］ w k-＝β gz μ z μ s１－ ｗ ０ 上式中： ｗ k+ ：正风压下作用在广告牌上的风荷载标准值(ＭPa)； w k- :负风压下作用在广告牌上的风荷载标准值（MPａ); Z：计算点标高：8m; β gz :瞬时风压的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算（高度不足5m按５m计算): β ｇz =Ｋ(1＋2μ f ) 其中K为地面粗糙度调整系数,μ f 为脉动系数 A类场地：β gz =０。9２×(1+2μ f ）其中:μ f =０.38７×(Z／10）—0。12 B类场地：β gｚ=0.89×（１＋2μ f ) 其中：μ ｆ =０.5（Z/10)-０。16 C类场地：β gz =0.8５×(1+2μ f ) 其中:μ f =０．７３４(Z／10)-０.22 D类场地：β gz =０。８0×(１+2μ f ) 其中：μ f ＝1。2２48（Z/１0）—0.3 对于B类地形，８ｍ高度处瞬时风压的阵风系数: β gz =0.８９×（１+2×(0。5(Z／1０）—０。1６）)=1.8１２3 μ z :风压高度变化系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算： Ａ类场地：μ z ＝1。379×(Ｚ/10）0。2４ 当Z〉30０m时，取Z=300m,当Z〈５m时，取Z=5m; B类场地：μ z =(Z/10)0.32
梯形钢屋架课程设计计算书 1．设计资料： 1、车间柱网布置：长度90m ；柱距6m ；跨度18m 2、屋面坡度：1：10 3、屋面材料：预应力大型屋面板 4、荷载 1）静载：屋架及支撑自重0.45KN/m2;屋面防水层0.4KN/m2；找平层0.4KN/m2;大型屋面板自重（包括灌缝）1.4KN/m2。 2）活载：屋面雪荷载0.3KN/m2；屋面检修荷载0.5KN/m2 5、材质Q235B钢，焊条E43XX系列，手工焊。 2 . 结构形式与选型 屋架形式及几何尺寸如图所示 根据厂房长度(90m>60m)、跨度及荷载情况，设置上弦横向水平支撑3道，下弦由于跨度为18m故不设下弦支撑。 梯形钢屋架支撑布置如图所示：
3 . 荷载计算 屋面活荷载0.7KN/m2进行计算。荷载计算表
1、全跨永久荷载1F ＋全跨可变荷载2F 2、全跨永久荷载1F ＋半跨可变荷载2F 3、全跨屋架（包括支撑）自重3F ＋半跨屋面板自重4F ＋半跨屋面活荷载2F 4. 内力计算 计算简图如下 (c) (b) (a) 2 F /22 3//3F 22/F 4 2F /F 1/2/22 1// 2 2/4
5. 杆件设计 1、 上弦杆 整个上弦采用等截面，按FG 杆件的最大设计内力设计，即N=－210.32KN 上弦杆计算长度： 在屋架平面内：0x 0l l 1.508m ==，0y l 2 1.508 3.016m ==× 上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。 腹杆最大内力N=－115.16 KN ，中间节点板厚度选用6mm ，支座节点板厚度选用8mm 设λ＝60，υ＝0.807，截面积为3 2N 210.3210A 1327.4mm f 0.807215 =××＝＝υ