钢结构强度稳定性计算书
计算依据：
1、《钢结构设计标准》GB50017-2017
一、构件受力类别：
轴心受弯构件。
二、强度验算：
1、受弯的实腹构件，其抗弯强度可按下式计算：
M x/γx W nx + M y/γy W ny≤ f
式中M x，M y──绕x轴和y轴的弯矩，分别取 1.8×106 N·mm,1×106 N·mm；
γx, γy──对x轴和y轴的截面塑性发展系数，分别取 1.05,1.2；
W nx,W ny──对x轴和y轴的净截面抵抗矩,分别取 237000 mm3, 31500 mm3；
计算得：M x/(γx W nx)+M y/(γy W ny)=1.8×106/(1.05×237000)+1×106/(1.2×31500)=33.688 N/mm2≤抗弯强度设计值f=215 N/mm2，故满足要求！
2、受弯的实腹构件，其抗剪强度可按下式计算：
τmax = VS/It w≤ f v
式中V──计算截面沿腹板平面作用的剪力,取 V=5×103 N；
S──计算剪力处以上毛截面对中和轴的面积矩,取 S= 138000 mm3；
I──毛截面惯性矩,取 I=23700000 mm4；
t w──腹板厚度,取 t w=7 mm；
计算得：τmax = VS/It w = 5×103×138000/(23700000×7)=4.159
N/mm2≤抗剪强度设计值f v = 175 N/mm2，故满足要求！
3、在最大刚度主平面内受弯的构件，其整体稳定性按下式计算：
M x/φb W x≤ f
式中M x──绕x轴的弯矩，取 1.8×106 N·mm；
φb──受弯构件的整体稳定性系数,取φb= 0.9；
W x──对x轴的毛截面抵抗矩W x,取 947000 mm3；
计算得：M x/φb w x = 1.8×106/(0.9×947000)=2.112 N/mm2≤抗弯强度设计值f= 215 N/mm2，故满足要求！
4、在两个主平面受弯的钢管形截面构件，其整体稳定性按下式计算：
M x/φb W x + M y/γy W ny≤ f
式中M x，M y──绕x轴和y轴的弯矩，分别取 1.8×106 N·mm,1×106 N·mm；
φb──受弯构件的整体稳定性系数,取φb= 0.9；
γy──对y轴的截面塑性发展系数，取 1.2；
W x,W y──对x轴和y轴的毛截面抵抗矩,分别取 947000 mm3, 85900
mm3；
W ny──对y轴的净截面抵抗矩,取 31500 mm3
计算得：M x/φb w x +M y/ γy W ny = 1.8×106/(0.9×947000)+1×106/(1.2×31500)=28.567 N/mm2≤抗弯强度设计值f=215 N/mm2，故满足要求！
轴心受力构件的强度和刚度计算 1．轴心受力构件的强度计算 轴心受力构件的强度是以截面的平均应力达到钢材的屈服应力为承载力极限状态。轴心受力构件的强度计算公式为 f A N n ≤= σ （4-1） 式中： N ——构件的轴心拉力或压力设计值； n A ——构件的净截面面积； f ——钢材的抗拉强度设计值。 对于采用高强度螺栓摩擦型连接的构件，验算净截面强度时一部分剪力已由孔前接触面传递。因此，验算最外列螺栓处危险截面的强度时，应按下式计算： f A N n ≤= ' σ （4-2） 'N =)5 .01(1 n n N - （4-3） 式中： n ——连接一侧的高强度螺栓总数； 1n ——计算截面（最外列螺栓处）上的高强度螺栓数； ——孔前传力系数。 采用高强度螺栓摩擦型连接的拉杆，除按式（4-2）验算净截面强度外，还应按下式验算毛截面强度 f A N ≤= σ （4-4） 式中： A ——构件的毛截面面积。 2．轴心受力构件的刚度计算 为满足结构的正常使用要求，轴心受力构件应具有一定的刚度，以保证构件不会在运输和安装过程中产生弯曲或过大的变形，以及使用期间因自重产生明显下挠，还有在动力荷载作用下发生较大的振动。 轴心受力构件的刚度是以限制其长细比来保证的，即
][λλ≤ （4-5） 式中： λ——构件的最大长细比； [λ]——构件的容许长细比。 3. 轴心受压构件的整体稳定计算 《规范》对轴心受压构件的整体稳定计算采用下列形式： f A N ≤? （4-25） 式中：?——轴心受压构件的整体稳定系数，y cr f σ?= 。 整体稳定系数?值应根据构件的截面分类和构件的长细比查表得到。 构件长细比λ应按照下列规定确定： （1）截面为双轴对称或极对称的构件 ? ?? ==y y y x x x i l i l //00λλ （4-26） 式中：x l 0，y l 0——构件对主轴x 和y 的计算长度； x i ，y i ——构件截面对主轴x 和y 的回转半径。 双轴对称十字形截面构件，x λ或y λ取值不得小于t （其中b/t 为悬伸板件宽厚比）。 （2）截面为单轴对称的构件 以上讨论柱的整定稳定临界力时，假定构件失稳时只发生弯曲而没有扭转，即所谓弯曲屈曲。对于单轴对称截面，绕对称轴失稳时，在弯曲的同时总伴随着扭转，即形成弯扭屈曲。在相同情况下，弯扭失稳比弯曲失稳的临界应力要低。因此，对双板T 形和槽形等单轴对称截面进行弯扭分析后，认为绕对称轴（设为y 轴）的稳定应取计及扭转效应的下列换算长细比代替y λ [] 2 /122202022222)/1(4)()(2 1 z y z y z y yz i e λ λλλλλλ--+++= )/7.25//(2 202ωωλl I I A i t z +=
《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
《钢结构》网上辅导材料五 受弯构件的强度、整体稳定和局部稳定计算钢梁的设计应进行强度、整体稳定、局部稳定和刚度四个方面的计算。 一、强度和刚度计算 1．强度计算 强度包括抗弯强度、抗剪强度、局部承压强度和折算应力。 （1）抗弯强度 荷载不断增加时正应力的发展过程分为三个阶段，以双轴对称工字形截面为例说明如下： 图1 梁正应力的分布 f，荷载继续增1）弹性工作阶段荷载较小时，截面上各点的弯曲应力均小于屈服点 y f（图1b）。 加，直至边缘纤维应力达到 y 2）弹塑性工作阶段荷载继续增加，截面上、下各有一个高度为a的区域，其应力f。截面的中间部分区域仍保持弹性（图1c），此时梁处于弹塑性工作阶段。 σ为屈服应力 y 3）塑性工作阶段当荷载再继续增加，梁截面的塑性区便不断向内发展，弹性核心不断变小。当弹性核心完全消失（图1d）时，荷载不再增加，而变形却继续发展，形成“塑性铰”，梁的承载能力达到极限。 计算抗弯强度时，需要计算疲劳的梁，常采用弹性设计。若按截面形成塑性铰进行设计，可能使梁产生的挠度过大。因此规范规定有限制地利用塑性。 梁的抗弯强度按下列公式计算： 单向弯曲时
f W M nx x x ≤= γσ （1） 双向弯曲时 f W M W M ny y y nx x x ≤+=γγσ （2） 式中 M x 、M y —绕x 轴和y 轴的弯矩（对工字形和H 形截面，x 轴为强轴，y 轴为弱轴）； W nx 、W ny —梁对x 轴和y 轴的净截面模量； y x γγ,—截面塑性发展系数，对工字形截面，20.1,05.1==y x γγ；对箱形截面， 05.1==y x γγ； f —钢材的抗弯强度设计值。 当梁受压翼缘的外伸宽度b 与其厚度t 之比大于y f /23513 ，但不超过y f /23515时，取0.1=x γ。 需要计算疲劳的梁，宜取0.1==y x γγ。 （2）抗剪强度 主平面受弯的实腹梁，以截面上的最大剪应力达到钢材的抗剪屈服点为承载力极限状态。 v w f It VS ≤= τ （3） 式中 V —计算截面沿腹板平面作用的剪力设计值； S —中和轴以上毛截面对中和轴的面积矩； I —毛截面惯性矩； t w —腹板厚度； f v —钢材的抗剪强度设计值。 当抗剪强度不满足设计要求时，常采用加大腹板厚度的办法来增大梁的抗剪强度。 型钢腹板较厚，一般均能满足上式要求，因此只在剪力最大截面处有较大削弱时，才需进行剪应力的计算。
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
. 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
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
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
钢结构设计原理与施工课程设计――钢结构厂房屋架 指导教师： 班级： 学生姓名： 学号： 设计时间：2011年6月7号 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系
梯形钢屋架课程设计计算书 一.设计资料： 1、车间柱网布置：长度60m ；柱距6m ；跨度24m 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0.384KN/m 2；檩条0.2KN/m 2；屋面防水层 0.1KN/m 2； 保温层0.4vKN/m 2；大型屋面板自重（包括灌缝）0.85KN/m 2；悬挂管道0.05 KN/m 2。 2）活载：屋面雪荷载0.35KN/m 2；施工活荷载标准值为0.7 KN/m 2；积灰荷 载1.2 KN/m 2。 5、材质Q235B 钢，焊条E43系列，手工焊。 二 .结构形式与选型 1.屋架形式及几何尺寸如图所示 : 拱50 根据厂房长度为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24m 故不设下弦支撑。
2.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
荷载组合方法： 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
屋架构件内力组合表 4．内力计算 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=－895.731KN 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=－520.651KN ，中间节点板厚度选用6mm ，支座节点板厚度选用8mm
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
强度定义 1、材料、机械零件和构件抵抗外力而不失效的能力。强度包括材料强度和结构强度两方面。强度问题有狭义和广义两种涵义。狭义的强度问题指各种断裂和塑性变形过大的问题。广义的强度问题包括强度、刚度和稳定性问题，有时还包括机械振动问题。强度要求是机械设计的一个基本要求。 材料强度指材料在不同影响因素下的各种力学性能指标。影响因素包括材料的化学成分、加工工艺、热处理制度、应力状态，载荷性质、加载速率、温度和介质等。 按照材料的性质，材料强度分为脆性材料强度、塑性材料强度和带裂纹材料的强度。①脆性材料强度：铸铁等脆性材料受载后断裂比较突然，几乎没有塑性变形。脆性材料以其强度极限为计算强度的标准。强度极限有两种：拉伸试件断裂前承受过的最大名义应力称为材料的抗拉强度极限，压缩试件的最大名义应力称为抗压强度极限。②塑性材料强度：钦钢等塑性材料断裂前有较大的塑性变形，它在卸载后不能消失，也称残余变形。塑性材料以其屈服极限为计算强度的标准。材料的屈服极限是拉伸试件发生屈服现象（应力不变的情况下应变不断增大的现象）时的应力。对于没有屈服现象的塑性材料，取与0。2％的塑性变形相对应的应力为名义屈服极限，用σ0。2表示。③带裂纹材料的强度：常低于材料的强度极限，计算强度时要考虑材料的断裂韧性（见断裂力学分析）。对于同一种材料，采用不同的热处理制度，则强度越高的断裂韧性越低。 按照载荷的性质，材料强度有静强度、冲击强度和疲劳强度。材料在静载荷下的强度，根据材料的性质，分别用屈服极限或强度极限作为计算强度的标准。材料受冲击载荷时，屈服极限和强度极限都有所提高（见冲击强度）。材料受循环应力作用时的强度，通常以材料的疲劳极限为计算强度的标准（见疲劳强度设计）。此外还有接触强度（见接触应力）。 按照环境条件，材料强度有高温强度和腐蚀强度等。高温强度包括蠕变强度和持久强度。当金属承受外载荷时的温度高于再结晶温度（已滑移晶体能够回复到未变形晶体所需要的最低温度）时，塑性变形后的应变硬化由于高温退火而迅速消除，因此在载荷不变的情况下，变形不断增长，称为蠕变现象，以材料的蠕变极限为其计算强度的标准。高温持续载荷下的断裂强度可能低于同一温度下的材料拉伸强度，以材料的持久极限为其计算强度的标准（见持久强度）。此外，还有受环境介质影响的应力腐蚀断裂和腐蚀疲劳等材料强度问题。 结构强度指机械零件和构件的强度。它涉及力学模型简化、应力分析方法、材料强度、强度准则和安全系数。 按照结构的形状，机械零件和构件的强度问题可简化为杆、杆系、板、壳、块和无限大体等力学模型来研究。不同力学模型的强度问题有不同的力学计算方法。材料力学一般研究杆的强度计算。结构力学分析杆系（桁架、刚架等）的内力和变形。其他形状物体属于弹塑性力学的研究对象。杆是指截面的两个方向尺寸远小于长度尺寸的物体，包括受拉的杆、受压的柱、受弯曲的梁和受扭转的轴。板和壳的特点是厚
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
设计某厂房钢屋架 一、设计资料 梯形屋架跨度24m，物价间距6m，厂房长度120m。屋架支撑于钢筋混凝土柱子上，节点采用焊接方式连接，，其混凝土强度C25，柱顶截面尺寸400mm×400mm。屋面用预应力钢筋混凝土大型屋面板。上弦平面侧向支撑间距为两倍节间长度，下弦平面在柱顶和跨中各设一道纵向系杆。屋面坡度i=1/10。刚材采用Q235B钢，焊条E43××系列，手工焊。 二、屋架形式和几何尺寸 屋架的计算跨度l0=L-300=24000-300=21000mm，端部高度取H0=2000mm，跨中高度H=3200mm 三、屋盖支撑布置（见图1） 四、荷载计算 ⒈永久荷载：预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）1.40KN／m2 防水层（三毡四油上铺小石子）0.35 KN／m2 找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40 KN／m2 保温层（泡沫混凝土）厚40mm 0.25KN／m2 钢屋架及支撑重0.12+0.011×24=0.384KN／m2 合计 2.784KN／m2 ⒉可变荷载：屋面荷载0.5KN／m2 雪荷载0.6KN／m2 由于可变荷载和雪荷载不能同时达到最大，因此去他们中的较大值。取0.6 KN／m2 五、屋架杆件内力计算与组合 永久荷载分项系数1.2，可变荷载分项系数1.4. ⒈荷载组合： ⑴全跨恒载＋全跨活载 ⑵全跨恒载＋半跨活载 ⑶全跨屋架，支撑自重＋半跨屋面板重＋半跨活载 ⒉节点荷载： 永久荷载F1=1.2×2.784×1.5×6=30.07KN
可变荷载F2=1.4×0.6×1.5×6=7.56KN ⒊屋架杆件内力计算 表一屋架构件内力组合表（单位：KN）见表1 六、屋架杆件设计 支座斜杆的最大内力设计值为-333.40 KN，查表9.1，中间节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选用12mm。 ⒈上弦杆 上弦采用等截面，按N=-572.28KN，FG杆件的最大设计内力设计。上弦杆计算长度：平面内：l ox=l o=1507mm；在屋架平面外，根据支撑和内力变化情况，取l oy =2×l0=3014mm。 假设λx=λy=120，查表得φ=0.437。取强度设计值f=215 N／mm2， 则需要的截面面积： A=N∕φf=572280∕0.751×215=3544mm2=35.44 cm2 需要回转半径： i x=l ox∕λ=1507∕70=21.5mm i y= l oy∕λ=1507×2∕70=43mm 根据需要的A、i x，查角钢型钢表，
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1.5～2.1米。结构的重要度系数为γ0=1.0，屋面的恒荷载的标准值为0.5 kN m 2?。屋面的活荷载为0.2 kN m 2?，雪荷载为 0.35 kN m 2?，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α=arctan 1 3=18°26′,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P 1=0.5×1.866×6× √10=0.5×1.77×6=5.31kN 上弦节点雪荷载标准值P 2=0.35×1.866×6× √10 =0.35×1.77×6=3.72kN 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