黄淮学院建筑工程学院
《钢结构原理与设计》课程设计
所选题号：31
（跨度为21m，材料为：Q235. 雪荷载为：0.75 保温荷载为0.35）
系（院）：建筑工程学院
姓名：王东亮
学号：1137110236
专业：土木工程
年级：2011级
完成日期：2013.12.15
目录
1 设计资料 4 1.1结构形式 4 1.2屋架形式及荷载 4
1.3屋盖结构及荷载 4
2 屋架尺寸及支撑布置 5 2.1屋架几何尺寸及内力图 5
2.2支撑布置图5
3 荷载计算 6 3.1永久荷载 6 3.2可变荷载 6
3.3荷载组合 6
4 内力计算 7
5 杆件设计 7 5.1上弦杆7 5.2下弦杆8 5.3端斜杆 8 5.4斜腹杆 9
5.4.1 B C杆9
5.4.2 C D杆9
5.4.3 DE杆9
5.4.4 EF杆10
5.4.5 FG杆 10
5.4.6 GH杆11 5.5 竖杆 11
6 节点设计 12 6.1 下弦节点E
6.2 下弦中央节点G 13 6.3 上弦节点E 14 6.4 屋脊节点H 15 6.5 支座节点A 16 6.5.1 底板计算 16 6.5.2 加劲肋与节点板连接焊缝的计算17
6.5.3 节点板、加劲肋与底板连接焊缝计算17
7 参考文献 19
8 致谢 19
9 附录 19
1 设计资料
某厂房总长90ｍ，跨度21m，屋盖体系采用1.5×6.0预应力混凝土屋板
1.1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=1:10；L为屋架跨度。地区计算温度高于-20℃，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.1g，二类场地。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。
1.2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）如附表图所示。屋架采用的钢材为Q235钢，焊条为E43型。
1.3 屋盖结构及荷载：
无檩体系：采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）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；
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值根据不同学号按附表取。施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载取0.6 KN/m2。
③屋面各构造层的荷载标准值：见下表
2 屋架尺寸及支撑布置2.1 屋架几何尺寸及内力图
2.2 支撑布置图
3 荷载计算
3.1 永久荷载各项标准值为
三毡四油（上铺绿豆沙）防水层 0.4 KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m
2 保温层 0.35 KN/m 2 一毡二油隔气层 0.05 KN/m 2
水泥砂浆找平层 0.3 KN/m
2
预应力混凝土屋面板 1.45 KN/m
2
屋架自重 0.12+0.11x21=0.351 KN/m 2
则永久荷载标准值为： 3.301 KN/m 2
3.2 可变荷载各项标准值为
屋面活荷载（或雪荷载）标准值： 0.75 KN/m 2 积灰荷载： 0.6 KN/m 2
则可变荷载标准值为： 0.75+0.6=1.35 KN/m 2
3.3 荷载组合：设计时，考虑三种荷载组合：
（1）全跨永久荷载+左半跨可变荷载 （2）全跨永久荷载+右半跨可变荷载 （3）全跨永久荷载+全跨可变荷载
在本题设计时，将跨度中央每侧各两根斜腹杆均按压杆控制其长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。
节点荷载设计值：
按照可变荷载效应控制的组合：
Fd=×3.301+1.4×0.75+1.4×0.9×0.6)×1.5×6=51.9KN
其中，永久荷载，荷载分项系数2.1=G γ；
屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数4.11=Q γ； 组合系数7.01=ψ；
积灰荷载，9.0,4.122==ψQ r ; 按照永久荷载效应控制的组合：
Fd=(1.35×3.301+1.4×0.75×0.7+1.4×0.9×0.6)×1.5×6=54 KN
其中，永久荷载，荷载分项系数35.1=G γ；
屋面活荷载或雪荷载，荷载分项系数4.11=Q γ；
组合系数7.01=ψ；
积灰荷载，4.12=Q γ; 9.02=ψ
故节点荷载取54 KN ，支座反力为7x54=378 KN 。
4 内力计算
用图解法或数乘法皆可解出在全跨荷载作用下屋架杆件的内力，屋架杆件内力表如下： 屋架杆件内力表：（注：表中加粗、倾斜的为该类杆件中所受荷载最大的杆件）
5 杆件设计
腹杆的最大内力值为414.9KN,查课本表7.4，得出中间节点板厚度为10mm ，支座节点板厚度为12mm 。 5.1 上弦杆
整个上弦杆不改变截面，采热轧不等边角钢短肢组合，其中设计内力最大的是FH 杆，
N=-657.7 KN ox l =150.75cm oy l =300cm
选用：2L140x90x12 (短肢相并)
A=52.8cm 2
54.2i =x cm 81.6i =y cm 两角钢之间加 10mm 厚填板。
][4.59.
54.275
.150λλ<===
ix lox x =150
][1.4481
.6300λλ<===iy loy y =150 , 814.0=y ?(b 类)
双角钢T 型截面绕对称轴（y 轴）应按弯扭屈曲计算长细比yz λ,
1214
300
56.06.112.114=<==t b
y oy yz b t l t λλ>=?+=+=7.45)14
×7.522.1300(1×11.6×7.3)7.521(b 7.34
22422
故由7.45m ax ==yz λλ，按b 类查附表4.2得: 875.0=?
5.1684460
875.0657700=?==
A N ?σN/ mm 2<215N/ mm 2 满足要求 填板每个节间放一块（满足l 范围内不少于两块）l=75.4cm<40i=40?2.26=90.4cm 。 5.2 下弦杆
整个下弦杆不改变截面，采热轧不等边角钢短肢组合，其中设计内力最大的是eg 杆，
N=645.9KN ox l =300cm oy l =1050cm
连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm ，可不考虑螺栓孔削弱。 选用：2L125x80x8 (短肢相并)
A=32 cm 2
29.2i =x cm 07.6i =y cm
350][13129
.2300
=<===λλix lox x 350][17307.61050=<===λλiy loy y
22/215/8.2013200
645900
mm N mm N A N <===
σ 满足要求 填板每个节间放一块（满足l 范围内不少于两块）l=150cm<80i=80 ?2.37=189.6cm 。 5.3 端斜杆
整个下弦杆不改变截面，采热轧不等边角钢长肢组合，其中设计内力最大的是aB 杆，杆长L=253cm ，N=-414.9KN ox l =L=253cm oy l =L=253 cm
选用：2L 140x90x10 (长肢相并)
A=44.6 cm 2
56.2i =x cm 66.3i =y cm
150][8.9856.2253=<===
λλix lox x 150][1.6966
.3253
=<===λλiy loy y 由于x λ大于y λ，热轧不等边角钢长肢组合将绕x 轴失稳，故由x λ查表4.2得：566.0=?
4.1644460
566.0414900=?==
A N ?σN/ mm 2<215 N/ mm 2 满足要求 填板放两块，cm i cm l a 8.9437.240403.84=?=<=
5.4 斜腹杆 5.4.1 Bc 杆
整个Bc 杆不改变截面，采用热轧等边角钢组合，其中设计内力
N=313.6KN ox l =0.8×261.3=209cm oy l =261.3cm
连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm ，可不考虑螺栓孔削弱。 选用：2L70x6
A=16.32 cm 2
15.2i =x cm 26.3i =y cm
350][2.9715
.2209
=<===λλix lox x 350][2.8026.33.261=<===λλiy loy y
mm N/ 215/2.1921632
313600
22<===
mm N A N σ 满足要求 填板每个节间放两块（满足l 范围内不少于两块）l=87.1cm<80i=80 ?1.94=155.2cm 。 5.4.2 cD 杆
整个cD 杆不改变截面，采用热轧等边角钢，其中设计内力
N=-238.1KN ox l =286.4×0.8=229.12cm oy l =L=286.4cm
选用：2L90x6
A=21.28 cm 2
79.2i =x cm 05.4i =y cm
150][1.8279
.212
.229=<===
λλix lox x 150][7.7005.44.286=<===λλiy loy y 由于x λ大于y λ，热轧等边角钢组合将绕x 轴失稳，故由x λ查表4.2得：674.0=?
1662128
674.0238100=?==
A N ?σN/mm 2<215 N/mm 2
满足要求 填板每个节间放两块（满足l 范围内不少于两块）l=95.4cm<80i=80×2.47=197.6cm 。
5.4.3 De 杆
整个De 杆不改变截面，采用热轧等边角钢组合，其中设计内力
N=150.8KN ox l =0.8×286.4=229.12cm oy l =286.4cm
连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm ，可不考虑螺栓孔削弱。 选用：2L50x4
A=7.8 cm 2
54.1i =x cm 43.2i =y cm
350][8.14854
.112
.229=<===λλix lox x 350][9.11743.24.286=<===λλiy loy y
22/215/3.193780
150800
mm N mm N A N <===
σ 满足要求 填板每个节间放两块l=95.4cm<80i=80 ?1.22=97.6cm 。 5.4.4 eF 杆
整个eF 杆不改变截面，采用热轧等边角钢，其中设计内力
N=-84.9KN ox l =312.4×0.8=249.92cm oy l =L=312.4cm
选用：2L 63x6
A=14.58 cm 2
93.1i =x cm 98.2i =y cm
150
][5.12993.192.249=<===
λλix lox x 150][8.10498.24.312=<===λλiy loy y
由于x λ大于y λ，热轧等边角钢组合将绕x 轴失稳，故由x λ查表4.2得：39.0=?
3.1491458
39.084900=?==
A N ?σN/ mm 2<215 N/ mm 2
满足要求 填板每个节间放三块l=62.48cm<80i=80×1.93=154.4cm 。
5.4.5 Fg 杆
整个Fg 杆不改变截面，采用热轧等边角钢组合，其中设计内力
N=17.7KN ox l =0.8×312.4=249.9cm oy l =312.4cm
连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘的距离约为100mm ，可不考虑螺栓孔削弱。 选用：2L50x4
A=7.8 cm 2
54.1i =x cm 43.2i y =cm
350][3.16254
.19.249=<===
λλix lox x 350][6.12843.24
.312=<===λλiy loy y
22/215/7.22780
17700mm N mm N A N <===
σ 满足要求 填板每个节间放三块l=78.1cm<80i=80 ?1.22=97.6cm 。 5.4.6 gH 杆
杆件gH 为跨中央两侧的斜腹杆，由于在荷载组合时未考虑半跨荷载作用的情况，故gH 杆应按压杆控制其长细比。整个gH 杆不改变截面，采用热轧等边角钢，其中设计内力
N=38.5KN ox l =3390×0.8=271.2cm oy l =L=339cm
选用：2L63x6
A=14.58 cm 2
93.1i =x cm 98.2i y =cm
150][5.14093
.12
.271=<===
λλix lox x 150][8.11398
.2339=<===
λλiy loy y 由于x λ大于y λ，热轧等边角钢组合将绕x 轴失稳，故由x λ查表4.2得：343.0=?
771458
343.038500=?==
A N ?σN/ mm 2<215 N/ mm 2
满足要求 填板每个节间放三块l=84.75cm<80i=80 ?1.93=154.4cm 。
5.5 竖杆
整个竖杆不改变截面，采用热轧等边角钢，设计内力最大的是Gg 杆
N=-54KN ox l =289×0.8=231.2cm oy l =L=289cm 选用：2L 63x6
A=14.58 cm 2
93.1i =x cm 98.2i y =cm
150][8.11993.12.231=<===
λλix lox x 150][9798
.2289
=<===λλiy loy y 由于x λ大于y λ，热轧等边角钢组合将绕x 轴失稳，故由x λ查表4.2 44.0=?
2.841458
44.054000
=?=
=A N ?σN/ mm 2<215 N/ mm 2 满足要求
填板每个节间放两块l=96.3cm<80i=80×1.93=154.4cm 。
其余竖杆截面选择见下表
屋架杆件截面选用表
6 节点设计
6.1 下弦节点e
先算腹杆与节点板的连接焊缝：De 杆肢背及肢尖焊缝的焊角尺寸均取4mm ，则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）
'lw =
8.1258160
47.02150800
7.0827.0=+????=+mm mm hef N w f mm 取 130mm "'lw =5.588160
47.021508003.0823.0=+????=+mm mm hef N w f mm 取 60mm 对Ee 和eF 杆件，取肢背及肢尖焊缝的焊角尺寸均为6mm
则Ee 杆：
'lw =
1.401216067.0254000
7.01227.0=+????=+mm mm hef N w
f
mm 取 50mm
"'lw =1.241216067.02540003.01223.0=+????=+mm mm hef N w
f mm 取 30mm
eF 杆：
'
lw =2.561216067.0284900
7.01227.0=+????=+mm mm hef N w
f
mm 取 60mm "'lw =
3112160
67.02849003.01223.0=+????=+mm mm hef N w
f mm 取 40mm
其次验算下弦杆与节点板连接焊缝，内力差=?N 645.9-526.2=119.7KN 。由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板长度为45cm ，角焊缝计算长度l w =45-1.2=43.8cm ，采用焊缝4mm ，则肢背焊缝应力为
2/2.34438
47.02119700
7.0mm N f =????=
τ<160 N/ mm 2
下弦节点e 详图如下：
6.2 下弦中央节点g
先算腹杆与节点板的连接焊缝：Fg 杆肢背及肢尖焊缝的焊角尺寸均取4mm ，则所需焊缝长度（考虑起灭弧缺陷）
'
lw =8.218160
47.0217700
7.0827.0=+????=+mm mm hef N w
f mm 取 30mm
"'lw =9.138160
47.02177003.0823.0=+????=+mm mm hef N w f mm 取 15mm
对Gg 和gH 杆件，取肢背及肢尖焊缝的焊角尺寸均为6mm
则Gg 杆：
'lw =
1.401216067.0254000
7.01227.0=+????=+mm mm hef N w
f
mm 取 50mm "'lw =
361216067.0254000
3.01223.0=+????=+mm mm hef N w
f
mm 取 40mm gH 杆：
'
lw =1.3212160
67.0238500
7.01227.0=+????=+mm mm hef N w
f mm 取 40mm "'lw =
6.2012160
67.0238500
3.01223.0=+????=+mm mm hef N w
f mm 取 22mm 其次验算下弦杆与节点板连接焊缝，内力差=?N 645.9-635.5=10.4KN 。由于该处受力较小，所以不需考虑验算，取焊缝尺寸为4mm 即可满足设计需求。
下弦中央节点g 详图如下：
6.3 上弦节点E
由于Ee 杆受力较小，所以不需考虑验算，取焊缝尺寸为6mm 即可满足设计需求。这里验算上弦与节点板连接焊缝：节点板缩进10mm ，肢背采用塞焊缝，承受节点荷载Q=54KN ，
f h =t/2=5mm ，'lw ="'
lw =400-10=390mm 。
8.19390
57.0254000
=???=σ 2/mm N <2/2.19516022.1mm N f w f f =?=?β
肢尖焊缝承担弦杆内力差△N=657.7-608.1=49.6KN ，偏心距e=125-18.1=106.9，偏心力矩M=△Ne=5.3KN*m,采用焊缝10mm ，则 对△N
2/4.15230
107.0249600
mm N f =???=
τ
对M 由课本式（3.22）有
22
62
""
/9.4223067.02103.567.026mm N M l h w
f f =?????=?=
σ 则焊缝强度为：22222/4.38)22.1/9.42(4.15)22.1/()(mm N f f =+=+στ<160 N/ mm 2
上弦节点E 详图如下：
6.4 屋脊节点H
由于腹杆gH 受力较小，计算从略。弦杆与节点板连接焊缝受力不大，按构造要求决定焊缝尺寸，一般可不计算。这里进行拼接计算，拼接角钢采用与上弦杆相同截面2L140x90x10，除倒棱外，竖肢需切去mm h t f 3212101012=++=++=?，按上弦坡度热弯。拼接角钢与上弦连接焊缝在接头一侧的总长度
mm f h N l w f f w 2.587160
107.0657700
7.0=??==
∑
共四条焊缝，认为平均受力，每天焊缝实际长度：
mm l w 8.162164
2
.587=+=
拼接角钢总长度为： mm l 6.341168.1622=+?= 取380mm 屋脊节点H 详图如下：
6.5 支座节点a
杆端焊缝计算从略，以下给出底板等的计算。 6.5.1 底板计算
支座反力为7x54=378KN ，混凝土强度C30，3.14=c f 2/mm N ，故所需底板净面积：
2264343
.1437800mm A n ==
锚栓直径取
25mm ，锚栓孔直径取
50mm ，则所需底板毛面积：
229.32341
514.34523.264cm A A A O n =?
?+??+=+= 按照构造要求采用底板面积为a ×b=28×28=784>323.9cm 2
，垫板采用-100×100×18，
孔径26mm 。实际底板净面积:
224.7244
1
514.3542784cm A n =?
?-??-= 底板实际应力：2
2mm /22.5104.724378000N q =?=
cm a 9.1824.11422.1142
1=??? ??-+??? ?
?-= cm b 43.99.184.133.131=?
= 5.09
.1843
.911==
a b ，查表得,056.0=β则： mm N qa M /1044218922.5056.022=??==β
所需底板厚度：mm M
t 5.17205
10442
6f 6=?=>
用t=18mm,
故底板尺寸为-280×280×18 6.5.2加劲肋与节点板连接焊缝的计算 加劲肋连接焊缝传递的力KN R V 5.944
3784===
cm KN Ve M .4.62865.65.94=?==
节加劲肋高度厚度取与中间节点板相同（即-495×140×12）采用h f =6mm,验算焊缝应力；
()
2/2.231249567.0294500
mm N f =-???=
τ
()
2
2
4/2.191249567.02104.6286mm N f =-?????=σ 22222/1.28)22.1/2.19(3.23)22.1/()(mm N f f =+=+στ<160N/ mm 2
6.5.3 节点板、加劲肋与底板连接焊缝计算
采用h f =10mm,实际焊缝的总长度： 2×（28+11.8×2）-12×1=91.2cm 焊缝应力：222.19516022.1/74912
107.0378000
mm N f mm N w t f f =?=<=??=
βσ
支座节点a 详图如下：
7 参考文献：
[1]戴国欣主编，《钢结构》，武汉理工大学出版社，2013年出版。
[2]陈绍番主编，《钢结构》（上、下册），中国建筑工业出版社，2003年出版。
[3]汪一骏主编，《轻型钢结构设计手册》，中国建筑工业出版社2001年出版。
[4]魏明钟主编，《钢结构》，武汉理工大学出版社，2002年出版。
8 致谢：
经过一个星期的时间，我如期完成了题为“钢屋盖设计”的课程设计任务。在设计期间，我碰到了各种专业的问题，都及时得到了老师和同学们的正确解答。指导老师详细地给我们介绍设计的每一步骤，耐心讲解了如何运用力学的知识计算结构的荷载、内力以及配筋。之外，同学们之间也非常热心地互相帮助，都能够把自己所掌握的知识传授给我。
通过本次课程设计，使我巩固了这学年学的这门课，并且还从中学到了一些新的建筑结构知识，以及了解和掌握了如何使用AutodeskCAD结构施工图设计辅助软件。再此，我要对指导本次课程设计的刘凌云老师深表感谢，与此同时，还要感谢帮助过我的同学们，谢谢你们对我热情和耐心的指导！
9 附录：
钢屋架结构施工图（见图纸）
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》课程设计 题目：武汉某车间钢结构屋架设计 院（系）：城市建设学院 专业班级：土木090 学生姓名： 学号： 指导教师：蒋华 2012年6月11日至2012年6月15日 华中科技大学武昌分校制
《钢结构》课程设计任务书
目录 一、设计资料 (5) 二、屋架几何尺寸及檩条布置 (5) 1、屋架几何尺寸 (5) 2、檩条布置 (6) 三、支撑布置 (6) 1、上弦横向水平支撑 (6) 2、下弦横向和纵向水平支撑 (6) 3、垂直支.撑 (7) 4、系杆 (7) 四、荷载与内力计算 (7) 1、荷载计算 (7) 2、荷载组合 (7) 3、内力计算 (8)
一、设计资料： 1、某车间跨度为18m,厂房总长度90m，柱距6m。 2、采用1.5m×6m，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18.000m，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为450mm×450mm，所用混凝土强度等级为C30，轴心抗压强度设计值 f＝14.3N/mm2。抗风柱的柱距为6m，上端与屋架上弦用板铰连接。 c 4、钢材用Q235，焊条用E43 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 = 30m > 24m ，为避免影响使用和外观，制造时应起拱 f = L / 500 = 60mm 。 屋架计算跨度l0= L - 2 ? 0.15 = 30 - 2 ? 0.15 = 29.7m 。 =h0+i? l0/2=3585mm。 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（其中虚线为原屋架，实线为起拱后屋架）。
长沙理工大学继续教育学院梯形钢屋架课程设计 年级： 专业： 姓名： 学号： 指导老师：
时间：2017 年月日
目录 课程设计任务书 (1) 一、设计资料： (2) 二、屋架几何尺寸及檩条布置 (3) 三、支撑布置 (4) 四、荷载与内力计算 (5) 五、杆件截面设计 (9) 六、节点设计 (17) 七、填板设计 (35)
长沙理工大学继续教育学院课程设计任务书
一、设计资料： 1、某车间跨度为18m,厂房总长度90m，柱距6m。 2、采用1.5m×6m，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18.000m，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为450mm×450mm，所用混凝土强度等级为C30，轴心f＝14.3N/mm2。抗风柱的柱距为6m，上端与屋架上弦用板抗压强度设计值 c 铰连接。 4、钢材用Q235，焊条用E43 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 30m 24m ，为避免影响使用和外观，制造时应起拱 f L / 500 60mm 。 屋架计算跨度l0L 2 0.15 30 2 0.15 29.7m 。跨中高度H 0=h0+i l0 /2=3585mm。 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（其中虚线为原屋架，实线为起拱后屋架）。 图2
《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
钢结构课程设计指导书 （梯形钢屋架） 土木工程学院钢结构教研室
钢结构课程设计指导书 绪言课程设计目的要求 课程设计是一个重要的教学过程，是对学生知识和能力的总结。要求学生通过钢结构课程设计，进一步了解钢结构的结构型式、结构布置和受力特点，掌握钢结构的计算简图、荷载组合和内力分析，掌握钢结构的构造要求等。要求在老师的指导下，参考已学过的课本及有关资料，综合应用钢结构的材料、连接和基本构件的基本理论、基本知识，进行整体钢结构设计计算，并绘制钢结构施工图。 第一节 钢结构课程设计题目 一、设计题目 某24m跨度车间钢屋架设计。 二、 设计任务 1、选择钢屋架的材料 2、确定屋架形式及几何尺寸 3、屋盖及支撑的布置 4、钢屋架的结构设计 5、绘制钢屋架施工图及材料表 三、 设计资料 某厂一金工车间跨度24m，长度为90m，柱距6m，内设两台50/5t中级工作制桥式吊车，设防烈度为7度。屋面采用1.5×6.0m大型屋面板。20mm厚水泥砂浆找平，上铺80mm厚泡沫混凝土保温层；三毡四油防水层，上铺小石子。屋面坡度i=1/10。屋面活荷载标准值0.7kN/m2，雪荷载标准值0.5 kN/m2，积灰荷载标准值0.3 kN/m2。屋架铰接于钢筋混凝土柱上，上柱截面b×h=400×400mm，混凝土强度等级为C20。 第二节 钢屋架设计计算 一、材料选择 根据荷载性质，钢材可采用Q235-A.F，要求保证屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯试验及碳、硫、磷含量合格。屋架连接方法采用焊接，焊条可选用
E43型，手工焊。 二、屋架形式及几何尺寸 因屋面采用混凝土大型屋面板，屋面坡屋i＝1／10，故宜采用梯形屋架。 屋架计算跨度应取l。=l-2×150=24000-300=23700mm。 屋架端部高度H。与屋架中部高度及屋面坡度相关，我国常将H。取为1.8～2.1m等较整齐的数值，以利多跨屋架时的屋面构造。可取H。=1990mm。 为使屋架上弦只受节点荷载，腹杆体系采用节间为3m的人字形式，屋面板传来的荷载，正好作用在节点上，使之传力更好。 屋架跨中起拱l／500 ，可取50mm。 三、支撑布置 根据车间长度，屋架跨度，荷载情况，以及吊车设置情况，宜布置三道上、下弦横向水平支撑，垂直支撑和系杆，屋脊节点及屋架支座处沿厂房通长设置刚性系杆，屋架下弦沿跨中通长设一道柔性系杆。凡与支撑连接的屋架可编号为GWJ—2，其它编号均为GWJ—l。 四、荷载和内力计算 1、荷载计算 屋面活荷载与雪载一般不会同时出现，可取其中较大者进行计算。 屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）可按经验公式计算。 荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按水平投影面积计算。 2．荷载组合 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 （2） 全跨永久荷载+半跨可变荷载 （3） 全跨屋架与支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 3. 内力计算 按图解法、解析法、电算法均可计算屋架各杆内力。 先求出单位荷载作用于各节点时的内力，即内力系数，然后可求出当荷载作用于全跨及半跨各节点时的杆件内力，并求出三种荷载组合下的杯件内力．取其中不利内力（正、负最大值）作为设计屋架的依据。可列表计算。 跨中附近斜腹件的内力发生变号，由于考虑了施工阶段荷载的不利分布。
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 。
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
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。
普通钢屋架设计 --------焊接梯形钢屋架设计 －、设计资料 1、某一单层单跨工业厂房，总长度为102m，跨度为24m。 2、厂房柱距6m，钢筋混凝土柱，混凝土的强度等级C20，柱头截面为400mm×400mm， 屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。 3、车间设有两台中级工作制桥式吊车，一台150T，一台30T，吊车平台标高+12.000m。 4、荷载标准值（按水平投影面计）： （1）永久荷载：二毡三油（上铺绿豆砂）防水层0.4 KN/ m 水泥砂浆找平层0.4 KN/ m2 保温层0.5 KN/ m2 一毡二油隔气层0.05 KN/ m2 预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/ m2 屋架及支撑自重0.384KN/m2 （2）可变荷载：屋面活荷载标准值0.7KN/ m2 荷载标准值 0.35 K N/ m2 积灰荷载标准值 1.3KN/ m2 5．屋架计算跨度，几何尺寸及屋面坡度如图所示 由上图可知：屋架的计算跨度：Lo=24000－2×150=23700mm，端部高度：h=1990mm（轴线处）。 6、钢材Q235钢、角钢、钢板各种规格齐全；有各种类型的焊条和C级螺栓可供用。
7、钢屋架的制造、运输和安装条件：在金属结构厂制造，运往工地安装，最大的运输长度16m， 运输高度3.85m，工地有足够的起重安装条件。 二、设计内容 一）、屋盖的支撑系统布置 （1）屋架上弦支撑系统的具体布置 对上弦平面，横向支撑应设置在房屋两端的第一个柱间内，为了增加屋盖的刚性，两道横向支撑的间距不宜超过60m。所以在屋盖中间应设置一道横向支撑，由于屋架跨度L≤30m应在屋架中坚和两端设置垂直支撑，无垂直支撑的其他柱间的屋架点间应设纵向系杆与之相连。上弦支撑具体布置图如下 （2）下弦平面支撑系统布置 同上弦平面支撑一样，设置相应的横向支撑、垂直支撑和系杆，加之纵向支撑一般设在屋架两端的节点间处，仅当房屋的跨度和高度较大、或房屋为厂房并设有壁行吊车或有较大震动设备，因而对房屋的整体刚度要求较高时设置之，对梯形屋架一般设置在下弦平面。其具体支撑布置如下：
梯形钢屋架课程设计 一、设计资料 (1)题号72，屋面坡度1: 10,跨度30m，长度102m,,地点：哈尔滨，基本 2 2 雪压：kN/m，基本风压：m。该车间内设有两台200/50kN中级工作制吊车，轨顶标高为8.5m。采用1.5m x 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=1/10。屋面活荷载标准值，血荷载标准值为 2 2 kN/m，积灰荷载标准值为kN/m。屋架绞支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为 400mm x 400mm。混凝土采用C20,,钢筋采用Q235B级，焊条采用E43 型。 (2)屋架计算跨度：l0=30m-2X 0.15m=29.7m。 (3)跨中及端部高度：采用无檩无盖方案。平坡梯形屋架，取屋架在30m轴线处的端部高度h。2.°05m。屋架跨中起拱按l0 /500考虑，取60mm。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如下图： ism 5
根据厂房长度（102>60）、跨度及荷载情况，设置三道上、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，该水平支撑的规格与中间柱间的支撑规则有所不同。梯形钢屋架支撑布置如下图： * 7
垂直支擢IT 垂直支撑27 三、荷载计算 1、荷载计算 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 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g k（0.12 0.11l）kN/m2计算，跨度单位为米（m）。荷载计算表如下： （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：
钢结构课程设计 －、设计资料 1、已知条件：梯形钢屋架跨度30m，长度72m，柱距6m。该车间内设有两台200/50 kN中级工作制吊车，轨顶标高为8.000 m。冬季最低温度为－20℃，地震设计烈度为6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0.65 kN/m2。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=30－2×0.15=29.7m， 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=3400mm，屋架跨中起拱按Lo/500考虑，取60mm。 二、结构形式与布置 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 SBS改型沥青油毡防水层0.40kN/㎡ 找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40kN/㎡ 保温层（100mm厚水泥珍珠岩）0.1×6=0.6kN/㎡ 隔气层（冷底子油）0.05 kN/㎡ 混凝土大型屋面板（包括灌浆） 1.40kN/㎡ 钢屋架和支撑自重0.12+0.011×30=0.45kN/㎡管道设备自重0.10 kN/㎡ 总计 3.23kN/㎡` 可变荷载标准值 屋面活荷载0.70 kN/㎡ 积灰荷载0.60kN/㎡ 总计 1.3kN/㎡ 永久荷载设计值 1.35×3.23=4.36kN/㎡ 可变荷载设计值 1.4×1.3=1.82kN/㎡ 2.荷载组合
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
－、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，按最大设计力IJ 、JK 计算，根据表得： N= -1139.63KN ，屋架平面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：
一丶设计资料 厂房总长60ｍ，跨度为24m，屋架间距b=6m，端部高度H=1990mm，中部高度H=3190mm 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C20，屋面坡度为i=1:10；L为屋架跨度。地区计算温度高于—20℃，无需抗震设防。 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）如附表图所示。屋架采用的钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊 3、屋盖结构及荷载 采用无檩体系。 用1.5×6.0预应力混凝土屋板。 荷载：①屋架及支撑自重：q=0.384KN/m2 ②屋面活荷载：活荷载标准值为0.7 KN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为 =0.7 KN/m2，活荷载标准值与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值 ③屋面个构造层的恒荷载标准值： 水泥砂浆找平层0.4KN/m2 保温层 0.4KN/m2 预应力混凝土屋面板 1.6KN/m2 永久荷载总和=2.784KN/㎡，活荷载总和=0.7 KN/㎡ 4、荷载组合。一般按全跨永久荷载和全跨可变荷载计算。 节点荷载设计值： 按可变荷载效应控制的组合计算（永久荷载：荷载分项系数γg=1.2；屋面活荷载活雪荷载：γq=1.4，组合值系数φ=0.7） F=（1.2×2.7844+0.7×1.4）×1.5×6=37.2 KN 按永久荷载效应控制的组合计算（永久荷载：荷载分项系数γg=1.35；屋面活荷载活雪荷载：γq=1.4，组合值系数φ=0.7） F=（1.35×2.784+0.7×1.4×0.7）×1.5×6=38.2KN 故取节点荷载设计值为F=38.2 KN，支座反力R=8F=305.6 KN 二丶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； ＝24000－300＝23700mm；端部高度取H=1990mm，跨中高度取屋架计算跨度L 3190mm，下端起拱50mm。 屋架几何尺寸如图1所示：
钢结构课程设计——24m跨钢屋架设计计算书 目录 设计资料 (2) 结构形式与布置 (3) 荷载计算 (5) 内力计算 (6) 杆件设计 (8) 节点设计 (12) 附件 pf程序数据 (18)
钢结构课程设计——24m跨钢屋架设计计算书 一、设计资料： 1.某单层单跨工业厂房，跨度24m，长度102m。 2.厂房柱距6m，钢筋混凝土柱，混凝土强度C20，上柱截面尺寸400x400mm， 钢屋架支承在柱顶。 3.吊车一台50T，一台20T，中级工作制桥式吊车（软钩），吊车平台标高12.000m。 4.荷载标准值 （1）永久荷载 三毡四油（上铺绿豆沙）防水层 0.4KN/m2 水泥砂浆找平层 0.3 KN/m2 保温层 0.6 KN/m2 一毡二油隔气层 0.05 KN/m2 预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m2 屋架（包括支撑）自重 0.12+0.011L=0.384 KN/m2 （2）可变荷载 屋面活载标准值 0.7 KN/m2 雪荷载标准值 0.35 KN/m2 积灰荷载标准值 0.3 KN/m2 5.屋架结构形式、计算跨度及几何尺寸见图1(屋面坡度为1:10)。 图1 梯形屋架示意图（单位: mm） 6.钢材选用Q235钢，角钢，钢板各种规格齐全，有各种类型的焊条和C级螺栓可供选用。 7.钢屋架的制造、运输和安装条件：在金属结构厂制造，运往工地安装，最大运输长度16m，运输高度3.85m，工地有足够的起重安装设备。
二、结构形式与布置 （1）屋架形式及几何尺寸如图2所示。 图2 屋架形式及几何尺寸（单位mm） （2）屋架支撑的种类有横向支撑、纵向支撑、垂直支撑和系杆。 横向支撑：根据其位于屋架上弦平面或者下弦平面，又可分为上弦横向支撑和下弦横向支撑，上弦平面横向支撑对保证上弦杆的侧向稳定性有着重要作用。设计人无数种屋架跨度为24m，室内有悬挂吊车，因此上弦与下弦都需在第一个柱间设置横向支撑，又因为长度为102m，所以应该在跨中增设一道横向支撑，保证横向支撑之间小于60m。 纵向支撑：设于屋架的上弦与下弦平面，布置在沿柱列的各屋架端部节间部位，它可以与横向支撑一起形成水平刚性盘，增加房屋的整体刚度，减轻受荷较大的框架所受水平荷载和产生的水平变形对于梯形屋架，纵向支撑设在屋架的下弦的平面。 垂直支撑：位于两屋架端部或跨间某处的竖向平面或者斜向平面内，它可以保证屋架侧向整体稳定性，传递纵向所受纵向荷载，对于梯形屋架跨度小于30m，因此只需在屋架两端和跨度中点设置垂直支撑。 系杆：在屋架上弦平面，屋架跨中和两端各布置一道通长的刚性系杆，其他结点设通长的柔性系杆；下弦平面，仅在跨中和两端布置通长的柔性系杆。 具体支撑形式如图3：
2（按附表取） 2 、题目 某厂房总长度90m 跨度为18m 屋盖体系为无檩屋盖。纵向柱距 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i=L/10 ； L 为屋架跨度。地区计算温度高于-20°C,无侵蚀性介质，屋 架下弦标高为18m 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、焊条为： Q345钢，焊条为 E50 型。 3. 屋盖结构及荷载 （1）无檩体系：采用1.5 x 6.0m 预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用） 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/m 为单 位； ②屋面活荷载：施工活荷载标准值为 0.7kN/m 2，雪荷载的 基本雪压标准值为S=0.35kN/m 2，施工活荷载与雪荷 载不同 时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载为 0.7kN/m 2 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 0.45kN/m 水泥砂浆找平层 0.7kN/m 保温层 0.4 kN/m 预应力混凝土屋面板 1.45kN/m
150 C € 1 >0l^e = 9iW(} 1,0 10 i.o i ?° TB + 7.962 + 9.279 ￡102 + 9.279 (a) 18 米跨屋架 ace 二、设计内容 1. 屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置 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(b)18 米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸作用下各杆件的内力值 可 匚 e g e (c) 18 米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 J z5n7 5 .1507^ 1507』历07』”°?】g C s E 5 T 3,470 g 1 弐一 o7oo o
一、题目 某厂房总长度90m，跨度为18m，屋盖体系为无檩屋盖。纵向柱距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i=L/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。 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=作用下杆件的内力）如附图所示。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 （1）无檩体系：采用×预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用） 荷载：①屋架及支撑自重：按经验公式q=+，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m2，雪荷载的基本雪压标准值为S0=m2，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载为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m2 水泥砂浆找平层m2 保温层kN/m2(按附表取) 预应力混凝土屋面板m2 附图
(a) 18米跨屋架 (b)18米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸作用下各杆件的内力值 (c) 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 设计内容 1.屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置 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，见下图。因连接孔和连接零件上有区别，图中给出W1、W2和W3 三 种编号 （a）上弦横向水平支撑布置图 （b）屋架、下弦水平支撑布置图 1-1、2-2剖面图 2.荷载计算 三毡四油防水层kN/m2 水泥砂浆找平层m2 保温层m2 预应力混凝土屋面板m2 屋架及支撑自重+=m2 恒荷载总和m2 活荷载m2 积灰荷载m2
北京建筑工程学院 土木与交通工程学院 《钢结构》课程设计任务书 班级 姓名 学号 日期 指导教师 2012年6月
梯形钢屋架课程设计任务书 一、设计题目 简支梯形钢屋架设计 二、设计资料 工程名称：某机加工车间 1 结构平面布置 某地区单层单跨工业厂房机加工车间，屋架跨度及厂房长度见附表，柱距6m，屋架下弦标高16.5m。 2 排架结构体系 钢筋混凝土柱（混凝土强度等级为C20，上柱截面400×400）； 钢屋架铰支于柱上； 1.5×6.0m预应力钢筋混凝土大型屋面板； 屋面坡度10 i。 = /1 3 车间内设有中级工作制、起重量≤300KN的吊车，计算温度高于-200C。 4 材料 钢屋架选用Q235-B·F钢，焊条为E43型。 5 荷载（标准值）（屋面构造层做法也可自定） 二毡三油上铺小石子 0.35 KN/m2 (硫化型橡胶油毡,PVC建筑防水塑料油膏) 砂浆找平层(厚20mm) 0.40 KN/m2 泡沫混凝土保温层(厚80mm) 0.48 KN/m2 预应力钢筋混凝土大型屋面板1.4 KN/m2 （包括灌缝） 屋架及支撑自重（ 0.12+0.011l） KN/m2 悬挂管道（奇数） 0.15 KN/m2 吊顶（奇数） 0.55 KN/m2 活荷载或施工荷载：见附表 屋面积灰荷载：见附表 雪荷载： 0.40 KN/m2 6、钢屋架形式示意图（未表示起拱） 图1 钢屋架形式示意图 三、设计任务 要求设计钢屋架并绘制施工图。掌握钢屋架荷载的计算；掌握杆件内力的计算和组合，杆件的计算长度，截面型式，截面选择及构造要求，填板的设置及节点板的厚度；掌握普通钢屋架节点设计的原则和要求，主要节点的设计及计算和构造；掌握钢屋架施工图的内容和
21m跨径简支梯形钢屋架设计（有檩） 一、设计资料 厂房跨度为21m，长度为108m，柱距为12m，简支于钢筋混凝土柱上，屋面材料为长尺压型钢板，屋面坡度为i=1/10，采用轧制H型钢檩条，水平间距自定，雪荷载为s =0.25 KN/m2，不考虑风压。钢材采用Q235B，焊条采用E43型，混凝土标号为C20。 1、屋面荷载标准值： 屋架及支撑自重 0.117+0.11L=0.117+0.011*21=0.348 2 KN M 压型钢板=0.151 2 KN M 檩条（约0.5KN/M,间距1.5m） 0.333 2 KN M 恒荷载总和 0.832 2 KN M 雪荷载 0.25 2 KN M） KN M（小于0.5，取屋面活载0.5 2积灰荷载 0.6 2 KN M 活载总和 1.1 2 KN M 2、屋架计算跨径：020.152120.1520.7m l L =-?=-?=。 3、屋架形式及图示如图1：
二、荷载与内力计算 2.1、荷载计算 根据荷载规范，屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，取两者较大值计算。屋面荷载汇总 ： 表1 屋面荷载汇总 2.2、荷载组合 节点荷载设计值 按可变荷载效应控制的组合 (1.20.832 1.40.5 1.40.90.6) 1.51244.1792d F =?+?+????= 2KN M 其中永久荷载的分项系数 1.2G γ=,屋面活载或雪荷载载荷分项系数1 1.4Q γ=,组合只设计值1 0.7?=，积灰荷载 1.4Q γ= 20.9?= 按永久荷载效应控制的组合 (1.350.832 1.40.50.7 1.40.90.6) 1.51242.6456d F =?+??+????=2KN M 其中永久荷载的的分项系数 1.35G γ=，活荷载的分项系数1 1.4Q γ=，故节点荷载取44.17922KN M ,支座反力=7309.2544d d R F =2KN M 。
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：哈尔 滨，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：
1、荷载计算 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： 荷载名称 标准值（kN/m 2） 设计值（kN/m 2） 预应力混凝土大型屋面板 1.4 1.4×1.35=1.89 三毡四油防水层 0.4 0.4×1.35=0.54 找平层(厚20mm) 0.2×20=0.4 0.4×1.35=0.54 80厚泡沫混凝土保护层 0.08×6=0.48 0.48×1.35=0.648 屋架和支撑自重 0.12+0.011×030=0.45 0.45×1.35=0.608 管道荷载 0.1 0.1×1.35=0.135 永久荷载总和 3.23 4.361 屋面活荷载 0.7 0.7×1.4=0.98 积灰荷载 0.6 0.6×1.4=0.84 可变荷载总和 0.3 1.82 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=??=
一、设计资料 天津地区一单跨物资仓库，长96米，跨度为21米，钢筋混泥土柱（400×400），柱距6米，混凝土标号为C30，采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。屋面檐口离地面高度13.5米，设计温度高于-20℃。 屋面坡度i=1:10，采用1.5m×6.0m预应力混凝土大型屋面板，标准值为1.4kN/m2；20厚水泥砂浆找平层，标准值为0.4kN/m2；泡沫混凝土保温隔热层，标准值为0.3kN/m2；八层做法卷材屋面防水层，标准值为0.35kN/m2 。屋面积灰荷载0.45kN/m2，雪荷载为0.40kN/m2，风荷载为0.5kN/m2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm×400mm。其他资料参照相关标准规定。 根据天津地区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。 二、屋架形式及尺寸 无檩屋盖，i＝1/10，采用平坡梯形屋架。 屋架计算跨度为L ＝L-300＝20700mm， ＝1990mm， 端部高度取H +1/2iL＝1990+0.1×2100/2＝3040mm， 中部高度取H＝H 屋架杆件几何长度见附图1所示，屋架跨中起拱42mm（按L/500考虑）。 为使屋架上弦承受节点荷载，配合屋面板1.5m的宽度，腹杆体系大部分采用下弦间长为3.0m的人字式，仅在跨中考虑到腹杆的适宜倾角，采用再分式。 屋架杆件几何长度（单位：mm） 三、屋盖支撑布置 根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置四道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，为统一支撑规格，厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。在第一柱间的上弦平面设置刚性系杆保证安装时上弦杆的稳定，第一柱间下弦平面也设置刚性系杆以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端共设四道垂直支撑。在屋脊节点及支座节点处沿厂房纵向设置通长的刚性系杆，下弦跨中节点处设置一道纵向通长的柔性系杆，支撑布置见附图2。