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。
表1 桁架杆件内力组合设计值 杆件
内力系数 内力设计值/kN(P=10kN) 上弦杆
AB BC CD DE EF FG -17.39 -16.13 -16.76 -16.44 -15.18 -15.81 -184.68 -171.30 -177.99 -174.59 -160.89 -167.90 下弦杆
AH HI IJ +16.50 +13.50 +9.00 +175.23 +143.37 +95.58 腹杆
DI BH 、CH EK 、FK HD 、DK IK KG GJ
-2.85 -1.34 -1.34 +3.00 +4.50 +7.50 0
-30.27 -14.23 -14.23 +31.86 +47.79 +79.65 0
注：负为压杆，正为拉杆。 5.2 上弦杆的弯矩
由《钢结构与组合结构》查的，上弦杆端节间最大正弯矩：M1=0.8M0，其它节间最大正弯矩和节点负弯矩为M2=±0.6M0。 上弦杆节间集中载荷 P=10.62kN
节间最大弯矩 M0= Pl/4 =10.62×1.475/6=3.92kN·m 端节间 M1=0.8M0=3.136kN·m 中间节间及节点 M2=±0.6M0=±2.35kN·m 6 屋架杆件截面设计
在设计屋架杆件截面前，首先要确定所选节点板的厚度。在三角形屋架中，节点板厚度与弦杆的最大内力有关。根据弦杆最大内力Nmax=184.68kN ,查《钢结构设计及实用计算》P83页表5-1单壁式桁架节点板厚度选用表可选择支座节点板厚为10mm ,其它节点板厚为8mm 。 6.1 上弦杆
整个上弦杆采用等截面通长杆，由两个角钢组成T 形截面压弯构件，以避免采用不同截面时的杆件拼接。
弯矩作用平面内的计算长度 lox=1555mm 侧向无支撑长度 l 1=2×1555=3110mm
首先试选上弦截面为2∟100×7，查《钢结构》得其主要参数： 2
23.86A cm ,
=3max 86.08x W cm ，=3min 31.36x W cm ,=3.10x i cm =4.37x i cm
截面塑性发展系数 γx1=1.05,γx2=1.2。 6.1.1 强度验算
取AB 段上弦杆（最大内力杆段）验算： 轴心压力： N=184.68kN
最大正弯矩（节间）： Mx=M1=3.10kN·m ； My=M2=2.35kN·m
截面强度验算由负弯矩控制。
γ??+=+=
22
23
min 184.6810 2.3510139.85/215/23.8610 1.231.3610x x x M N N mm N mm A w
6.1.2 弯矩作用平面内的稳定性验算
λx=l0x / ix=155.5/3.09=50.32＜150， 按GB50017附录C 表C-2查得x ?=0.856
λπ????=
==2
33
2
2
3.142061023.86101938.550EX x EA
N KN
按有端弯矩和横向荷载同时作用使弦杆产生反向曲率，故取等效弯矩系数为0.85mx β=
max 0.81m x
x x x Ex M N
f
A
N W N β?γ+≤?
?
-
???
＇
???+
=
???-? ???
3
6
23
184.68100.85 3.1010101.2215184.680.85623.8610 1.05*86.0810.82243mm mm
补充验算：
min 1 1.25
mx x
x x Ex M N
f
A
N W N βγ-≤?
?- ??
?
＇
故平面内的稳定性得以保证。 6.1.3 弯矩作用平面外的稳定性验算
此稳定性由负弯矩控制，验算上弦杆ABC 段在弯矩作用下平面外的稳定性 轴心压力 N1=184.86kN ，N2=171.30kN 。
loy= l1(0.75+0.25N2/N1)=2×155.5×(0.75+0.25×184.86/171.30)=317.15
λy= loy / iy =305.36 / 4.39=69.56＜150 查《钢结构》附表得0.844y ?=，
对弯矩使角钢水平肢受压的双角T 形截面，查相关规范得整体稳定系数
b ?可用下式计算：
235
10.001710.00170.844
0.998235
235
y
b y
f ??=-=-?= 在计算长度范围内弯矩和曲率多次改变向号，为偏于安全，取
0.85tx mx ββ==。
β?????+=+=
2
3
min 184.86100.85 2.3510212.12150.88423.86100.99831.3610tx x y b x M N mm mm A W
平面外长细比和稳定性均满足要求。 6.1.4 局部稳定验算
对由2∟100*6组成的T 形截面压弯构件 翼缘：
----===<100610
14156
b b t r t t 满足局部稳定要求。 腹板：
--==<01415w b b t r
t t
亦满足要求。
所选上弦杆截面完全满足各项要求，截面适用。 6.2 下弦杆（轴心受拉杆件）
整个下弦钢不改变截面，采用等截面通长杆。在下弦节点I 处，下弦杆角钢水平肢上开有直径为17.5mm 的安装螺栓扩孔。因此，计算下弦杆强度时，必须考虑及此。此外，选截面时还要求角钢水平肢（开孔肢）的边长≥63mm ，以便开d 0=17.5mm 的安装螺栓孔。 首先按段AH 的轴心拉力N=175.23kN
下弦杆的计算长度 lox=393.4cm （取下弦杆IJ 段的长度） loy=2×393.4=786.8cm 需要
?≥=?=3
2175.2310108.15215
n N A cm f
[]
393.4
1.124350
ox
x l i cm λ≥
=
=
[]
786.8
2.248350
oy
y l i cm λ≥
=
=
选用2∟56×4的角钢，其截面相关参数为 A=8.78cm 2，ix=1.73cm ，iy=2.52cm 。 62.1 长度验算
杆段AH An=A=8.78cm 2
σ?===
2
175.2310199.59/215/8.7810
n N N mm N mm A 杆段HI
σ?==
=
222
143.3710163.29/215/8.7810n N N mm N mm A
杆段IJ
σ?===
2
95.5810108.86/215/8.7810
n N N mm N mm A 6.2.2 长细比验算
393.4
227.43501.73ox x x l i λ=
==＜
786.8
312.223502.52
oy y y
l i λ=
=
=＜
下弦杆长细比满足要求，所以所选下弦杆截面适用。 6.3 腹杆
5.3.1 中间竖腹杆JG
对于中间竖腹杆，N=0，l =295cm
对连接垂直支撑的桁架，采用2∟50×4组成十字形截面，cm i i ox 94.1min == 单个角钢∟50×4，min i =0.99cm 0l =0.9 l =0.9×295=265.5cm
0min
265.5
136.863501.94o l i λ=
=
=＜
可满足要求。
6.3.2 主斜腹杆IK 、KG
主斜腹杆IK 、KG 两杆采用相同截面，lox=245.8cm ，loy=2245.8=491.6cm ， 内力设计值 N=+79.65kN 所需净截面面积
-?==?=3
2279.651010 3.7215
N A cm f
[]
245.8
0.70350
ox
x l i cm λ≥
=
=
[]
491.6
1.40350
oy
y l i cm λ≥
=
=
选用2∟30×4，T 形截面
=?=>222 2.27 5.52 3.7A cm cm ，
ix=0.90cm ＞0.7cm ， iy=1.49＞1.40cm 可以使用
6.3.3 腹杆DI
NDI=-30.27kN ，lox=0.8 l=0.8×155.5=124.4cm ，loy=l =155.5cm 选用∟40×4，A=3.09cm 2,ix=1.22cm ，iy=1.96cm 刚度验算：
124.41021501.22ox x x l i λ=
==＜
155.5
791501.96
oy y y
l i λ=
=
=＜
按b 类截面查表得
0.542x ?=
??==
2
30.2710180.7/215/0.542 3.0910
x N N mm N mm A 可满足要求。
6.3.4 腹杆BH 、CH 、EK 、FK
4根杆均为压杆，受力及长度均有小于DI 杆，故可按DI 杆选用∟40×4，只不采用填板。 6.3.5 腹杆HD 、DK
两者均为拉杆。N=+31.86kN ,l=24.58cm 。仍选用∟30×4，A=2.76cm 2 验算如下：
?==
22231.8610115.4/215/2.7610
N N mm N mm A
λx=lox / ix=0.8×245.8/0.9=218.49＜350 可满足要求。
6.4填板设置与尺寸选择
双角钢杆件的填板设置与尺寸选择如表2
表2 填板设置与尺寸选择
杆件名称杆件截面节间杆件
几何长度
（mm)
i
(mm)
40i(压
杆）或80i
（拉杆）
(mm)
实际填板
间距
(mm)
每一节间
填板数量
(块)
填板尺寸b
×t×h(mm)
上弦杆2∟100×6 1555 31.0 856 778 1 60×6×70
下弦杆AH、HI
2∟56×4
2458
17.3 1384
1229 1
60×6×76 IJ 3934 1311 2
腹杆
GJ 2∟50×4 2950 9.9 792 658 5 60×6×80 IK、KG 2∟30×42458 9 720 1153 5 40×6×50
7 屋架节点设计
角焊缝强度设计（E43型焊条）2
/
160mm
N
f w
f
屋架各杆件轴线至各杆件角钢背面的距离Z0＇如表3，表中Z0为杆件重心线至角钢背
面的距离。
表3 屋架各杆件轴线至角钢背面的距离Z0＇
杆件名称杆件截面
重心距离
Z0(mm)
轴线距离
Z0＇(mm)
备注上弦杆2∟100×6 27.1 30
下弦杆2∟56×415.3 20
腹
杆
JG 2∟50×413.8 15
IK、KG 2∟30×48.9 10
DI 2∟40×411.3 15 单面连接BH、CH、
EK、FK
2∟40×411.3 15 单面连接DH、DK 2∟30×48.9 10 单面连接
7.1支座节点A
7.1.1 下弦杆与节点板间连接焊缝计算 N=175.23kN 7.01=k 3.02=k
取角钢肢背焊脚尺寸mm h f 51=，角钢肢尖焊脚尺寸mm h f 52=，按焊缝连接强度要求得 背部
??≥
+=+=?????1
1
1
310.7175.23102101100.725160
20.7w
f
w f f
k N
l h mm h f
趾部
??≥
+=+=?????1
1
2
320.3175.2310210460.725160
20.7w f
w f f
k N
l h mm h f
实际焊缝长度采用角钢肢背l 1=115mm 肢尖l 2=60mm 7.1.2 绘制节点详图
按以下方法、步骤和要求画节点大样，并确定节点板尺寸
（1）严格按几何关系画出汇交于节点A 的各杆件轴线（轴线至杆件角钢背面的距离Z 0＇按表3采用）。
（2）下弦杆与支座底板之间的净距取140mm （符合大于130mm 和大于下弦杆角钢水平肢宽的要求）。
（3）按构造要求预定底板平面尺寸为a ×b=220×220mm ，使节点A 的垂直轴线通过底板的形心。
（4）节点板上部缩进上弦杆角钢背面t1/2+2mm=7mm(式中t1=10mm 为节点板厚度），取上、下弦杆端部边缘轮廓线间的距离为20mm 和根据下弦杆与节点板间的连接焊缝长度等，确定节点板尺寸如图4所示。
图4 支座节点A
7.1.3 上弦杆与节点板间连接焊缝计算
N=184.68kN ， P 1=P/2=10.62/2=5.31kN
节点板与角钢背部采用塞焊缝连接（取h f1= t/2=6mm ），设仅承受节点荷载P 1。因P 1值很小，焊缝强度不必计算，一定能满足要求。
令角钢趾部角焊缝承受全部轴心力N 及其偏心弯矩M 的共同作用：其中
--=-?=?-?=?'331(100)10184.68(10030)1012.93M N Z KN m
取焊脚尺寸2f h =4mm ，由节点图中量得实际焊缝长度l=474mm (全长焊满时），计算长度 l w2=l-8mm=474-8=466mm ＞60h f2=360mm ，
取最小l w2=60，h f2=240mm 计算， σ??===????2
2
62
22
6612.9310106.89/20.720.74360
f
f w M N mm h l τ?=
=
=????2
2
3
2184.681091.6/20.720.74360
f f w
N
N mm h l
στβ+=+=<222
2
2
2
106.89(
)()91.6126.75/160/1.22
f f f N mm
N mm
焊缝强度可满足要求。
7.1.4 底板计算
支座反力 R=6P=6×10.62=60.72kN ， 采用C30混凝土柱c f =12 N/2
mm 。
锚栓直径采用φ20，底板上留矩形带半圆形孔，尺寸-220×220，锚栓套板用-40×10×40，孔径φ22。 （1）底板面积A
底板与钢筋混凝土柱面间的接触面面积
A=22×22-2×（4×5+0.5×π×2
5/4）=424.42
cm ； 接触面压应力：
?===<=?322
2
63.7210 1.50/12/424.410
c R q N mm f N mm A 可满足混凝土轴心抗压强度要求，预定底板尺寸a×b=220mm×220mm 适用。 （2）底板厚度t
底板被节点板和加劲肋划分成四块相邻边支承德小板，板中最大弯矩（取单位板宽计算）
()2
11M q a β=? （j ）
斜边 2
2
122122 1.214.822a cm
--????=+= ? ?????
斜边上之高 122122 1.2227.414.8b cm --???? ???????==
5.0/11=a b ，查表得β=0.06，代入（j ）
22(1)(14.810)0.06(1.411)(14.810)1853/M q N mm β=???=????=
所需底板厚度mm j M 1.7215
1853
66=?=，取t=12mm 。
底板选用-220?12?220。
7.1.5 节点板、加劲肋与底板间的水平连接焊缝的计算 （1）节点板与底板间水平连接焊缝
承受轴心力 N=R/2=63.72/2=31.86kN 焊缝计算长度
()22208424w
l
mm
=-=∑
需要 ()
()
31.86
0.550.7*424*1.22*1600.7w
f
f w f N h l f β≥
=
=∑
构造要求
max 1.5 1.512 5.2f h t mm
≥==
采用h f =6mm ，满足要求。 （2）加劲肋与底板间水平连接焊缝
N=R/2=63.72/2=31.86kN
()4548184w
l
mm
=-=∑
需要 ()
31.86
1.270.7184 1.22160f h ≥=???
采用h f =6mm ，满足要求。
7.1.6 加劲肋与节点板间竖向连接焊缝计算 加劲肋厚度采用6mm ，与中间节点板等厚。 每块加劲肋与节点板间竖向连接焊缝受力：
11
31.8615.93222
R V ??==?= ???
-≈?
=?
?=?3220
15.93100.884
4
b
M V KN mm 焊缝计算长度 l w =(40+63)-10=93mm 需要 β>+
=??2
21
6(
) 2.3620.720.7f w w f
w f
M V h mm l f
l
构造要求
max 1.5 1.512 5.2f h t mm
≥==
采用h f =6mm ，满足要求。
由以上计算可见，底板和加劲肋及其连接焊缝均是构造控制。 7.2 上弦一般节点B 、C 、E 、F 、D 7.2.1 按一下方法、步骤和要求绘制节点详图
（1）严格按几何关系画出汇交于节点B 的各杆件轴线（轴线至杆件角钢背面的距离Z 0＇按表3）；
（2）节点板上部缩进上弦杆角钢背面10mm 、取上弦杆与短压杆轮廓间距离为15mm 和根据短压杆与节点板间的连接焊缝尺寸等，确定节点板尺寸如图5所示； （3）标注节点详图所需各种尺寸。 7.2.2 上弦杆与节点板间连接焊缝计算
N 1=184.68kN N 2=171.30kN P=10.62kN
节点荷载P 假定全部由上弦杆角钢背部塞焊承受，取焊脚尺寸f h =3 mm ，（2t 为节点板厚度），因P 值很小，焊缝强度不必计算。
上弦杆角钢趾部角焊缝假定承受节点两侧弦杆内力差12N N N ?=-及其偏心弯矩M 的共同作用，其中
⊿21N N N -==184.68-171.30=13.38kN
--=?-?=?-?=330(100)1013.38(10030)100.94M N z kN m
图5 上弦杆一般节点详图
(a) 节点B 、E (b) 节点C 、F (c) 节点D
由图中量得实际焊缝长度l 2=141mm ,计算长度l w2=l 2-8mm=141-8=133mm
需要
()2
2
2226/1
20.7w f w
w f f M l h N l f β??≥
+? ? ????
=1.25 构造要求
max 1.5 1.512 5.2f h t mm
≥==
采用h f =6mm ，满足要求。
其他上弦一般节点（节点C 、D 、E 和F ）的设计方法、步骤等与节点B 相同，节点详图见图5所示。因节点E 和节点B 的几何关系、受力等完全相同，故节点详图也完全相同。节点C 和节点F 的详图也完全相同。 7.3 屋脊拼接节点G
N=167.90kN P=10.62kN
7.3.1 拼接角钢的构造和计算
拼接角钢采用与上弦杆截面相同的2∟70×7。拼接角钢与上弦杆间连接焊缝的焊脚尺寸取h f =6mm 。
拼接接头每侧的连接焊缝共有四条，按连接强度条件需要每条焊缝的计算长度
?>
==????3
167.90106340.76160
40.7w w
f N
l mm h f 拼接处左右弦杆端部空隙40mm ，需要拼接角钢长度
221.4a L mm =
为了保证拼接处的刚度，实际采用拼接角钢长度L a =350mm 。 此外，因屋面坡度较大，应将拼接接角钢的竖肢剖口
△3= 2×（70-7-18）/2.5=36mm 采用40mm ，如图6所示，先钻孔在切割，然后冷弯对齐焊接。 7.3.2 绘制节点详图
绘制方法、步骤和要求与上弦一般节点B 基本相同，腹杆与节点板间连接焊缝尺寸按表4采用。为便于工地拼接，拼接处工地焊一侧的弦杆一拼接角钢和受拉主斜杆与跨中吊环杆上分别设置直径为17.5mm 和13mm 的安装螺栓孔，节点详图如图6所示。
图6 屋脊拼接节点G
7.3.3 拼接接头每侧上弦杆与节点板间连接焊缝计算
拼接接头每侧上弦轴力的竖向分力Nsina 与节点荷载P/2的合力 V=Nsina - P /2=167.90*0.3162-10.62/2=47.8kN
设角钢背部的塞焊缝承受竖向合力V 的一半，取h f1=5mm ， 需要焊缝计算长度（因P/2很小，不计其偏心影响）
?>==????31
1/247.810/2
21.3420.7516020.7w w
f f V l mm h f
由图量得实际焊缝长度远大于120.4w l mm =，因此热内焊缝满足计算要求。在计算需要的1w l 时没有考虑斜焊缝的强度设计值增大系数。 7.4 下弦一般节点H
7.4.1 绘制节点详图（如图所示）
图7 下弦一般节点H
7.4.2 下弦杆与节点板间连接焊缝计算 N 1=175.23kN N 2=143.37kN
⊿21N N N -==31.86kN
由节点详图中量得实际焊缝长度mm l l 33021==, 其计算长度mm l l w w 322833021=-== 需要 ??≥==????3
11
1△0.731.86100.3120.732216020.7f w
w f
k N h mm l f ??≥==????3
22
2△0.331.86100.1320.732216020.7f w
w f
k N h mm l f 构造要求 mm t h f 2.485.15.1max =?=≥ 采用mm h h f f 521==，满足要求。 7.5 下弦拼接节点I
=1143.7N kN =295.58N kN 7.5.1 下弦杆与节点板间连接焊缝计算
拼接角钢采用与下弦杆截面相同的2∟56×4。拼接角钢与下弦杆间连接焊缝的焊脚尺寸取mm h f 5=。
拼接头每侧的连接焊缝共有四条，按连接强度条件需要每条焊缝的计算长度
?≥==????3
max 143.37106440.7516040.7w w
f f N l mm h f
拼接处弦杆端部空隙取为10mm ，需要拼接角钢长度
()()
=++=?++=210102*********a w L l mm
为保证拼接处的刚度，实际采用拼接角钢长度mm L a 250=。 7.5.2 绘制节点详图
汇交于节点I 的屋架各杆轴线至角钢背面的距离'
0Z 按表采用，腹杆与节点板间的连接焊缝尺寸按表采用。为便于工地拼接，拼接处弦杆和拼接角钢的水平肢上设置直径为17.5mm 的安装螺栓孔。节点详图如图8所示。
图8 下弦拼接节点I
7.5.3 拼接接头一侧下弦杆与节点板间连接焊缝计算
取接头两侧弦杆的内力差△N 和0.15N max 两者中的较大值进行计算。 =
-=-=12△143.3795.5847.79N N N kN
=?=max 0.150.15143.3721.5＜△N kN N
取△N=45kN 进行计算。△N 由内力较大一侧的下弦杆传给节点板，由图中量得实际焊缝长度mm l l 18021==，其计算长度mm l l w w 172818021=-== 需要 ??≥==????3
11
1△0.747.79100.8920.717216020.7f w
w f
k N h mm l f ??≥==????3
22
2△0.347.79100.3720.717216020.7f w
w f k N h l f
采用mm h h f f 521==，满足要求。 7.6 下弦中央节点J
均按构造要求确定各杆与节点板间的连接焊缝。节点详图如图9所示。
图9 下弦中央节点J
7.7 受拉主斜杆中间节点K
设计计算与下弦一般节点H相同，节点详图如图10所示。
图10 受拉主斜杆中间节点K 8 参考资料
1.《钢结构设计例题集》（中国建筑工业出版社）
2.《钢结构设计与计算》（机械工业出版社）
3.《钢结构》（中国建筑工业出版社）
4.《钢结构设计指导与实例精选》（中国建筑工业出版社）
5.《钢结构设计及实用计算》（中国电力出版社）
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。
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；厂房内桥式吊车为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、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图所示。 屋架采用的钢材为：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。
12 12
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 a +3. 4700.000-6.221-8.993-9.102-9.102-6.502 -3.3 82 -0.690 -0.462 +4.739 +1.884 -0. 462 -1.0-1. 0+0. 812-0.5+7. 962+9.279 +9. 279c e g B C D E F G 0.5 1. 0 1. 0 1. 0 1.0 1.0 1. 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 三、荷载与内力计算： 1、荷载计算 荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。 永久荷载标准值： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.4KN/m 2 保温层： 0.4KN/m 2 一毡二油隔气层 0.05KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.3KN/m 2 预应力混凝土屋面板 1.45KN/m 2 钢屋架和支撑自重 0.12+0.011×18m=0.32KN/m 2 总计：3.32KN/m 2 可变荷载标准值 雪荷载0.35KN/m 2<屋面活荷载标准值0.70KN/m 2，取0.70KN/m 2 0.70KN/m 2 积灰荷载 0.70KN/m 2 总计：1.14KN/m 2 永久荷载设计值 1.2×3.32KN/m 2=3.984KN/m 2 可变荷载设计值 1.2×1.40KN/m 2=1.96KN/m 2 2、荷载组合
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
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
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，
－、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
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。
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: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= 屋架计算跨度 l 0 =l －300＝15000－300=14700mm 屋架跨中高度 h= l 0×i/2=14700/(2×=2940mm 上弦长度 L=l 0/2cosα≈7903mm 节间长度 a=L/4=7903/4≈1979m m 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 载荷标准值 ()cos y k k p q g q a =+??α=(0.469+0.467)0.7780.9487=0.691kN/m 沿屋面方向有拉条，所以只验算垂直于屋面方向的挠度： 3 354550.691400011384384 2.061010110361150 y x q l V l EI ?=?=?=???＜
. 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
轻型屋面三角形钢屋架米跨度
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： ?
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)。
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
－、设计资料 梯形钢屋架长度为72m，跨度为27m。车间内设有两台中级工作制桥式吊车。该地区冬季最低温度为－20℃。 屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。上铺120mm 厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。屋面活荷载标准值为0.7kN/㎡，雪荷载标准值为0.3kN/㎡，积灰荷载标准值为0.6kN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。柱头截面为400mm ×400mm，所用混凝土强度等级为C20。 根据该地区的温度及荷载性质，钢材采用Q235级，其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接。构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度：Lo=27000－2×150=26700mm，设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，取屋架在27米轴线处的端部高度：h=2000mm（轴线处），h=2015mm（计算跨度处）。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸见图1所示。 图1 屋架形式及几何尺寸
符号说明：GWJ-（钢屋架）；SC-（上弦支撑）：XC-（下弦支撑）； CC-（垂直支撑）；GG-（刚性系杆）；LG-（柔性系杆） 图2 屋架支撑布置图
三、荷载与内力计算 1.荷载计算 荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。 永久荷载标准值 放水层（三毡四油上铺小石子）0.35kN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40kN/㎡保温层（120mm厚泡沫混凝土）0.12×6=0.70kN/㎡预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡ 钢屋架和支撑自重0.12+0.011×27=0.417kN/㎡管道设备自重0.10 kN/㎡ 总计 3.387kN/㎡可变荷载标准值 雪荷载0.3kN/㎡ 积灰荷载0.60kN/㎡ 总计0.90kN/㎡ 永久荷载设计值 1.35×3.387=4.572 kN/㎡（由可变荷载控制） 可变荷载设计值 1.4×0.9=1.26kN/㎡ 2.荷载组合 设计屋架时，应考虑以下三种组合： 组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦节点荷载P=(4.572+1.26) ×1.5×6=52.488 kN 组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载 P=4.572×1.5×6=41.148 kN 屋架上弦节点荷载 1 P=1.26×1.5×6=11.34 kN 2 组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载 P=0.417×1.2×1.5×6=4.5 kN 屋架上弦节点荷载 3 P=(1.4×1.35+0.7) ×1.5×6=23.31 kN 4 3.内力计算 本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。
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
钢结构课程设计 学生姓名： 学号： 所在学院：机电工程学院 专业班级： 指导教师： 2013年7月
《钢结构设计》课程设计任务书 1. 课程设计题目普通钢屋架设计 2. 课程设计的目的和要求 课程设计的目的是加深学生对钢结构课程理论基础的认识和理解，并学习运用这些理论知识来指导具体的工程实践，通过综合运用本课程所学知识完成普通钢屋架这一完整结构的设计计算和施工图的绘制等工作，帮助学生熟悉设计的基本步骤，掌握主要设计过程的设计内容和计算方法，培养学生一定的看图能力和工程图纸绘制的基本技能，提高学生分析和解决工程实际问题的能力。 3. 课程设计内容和基本参数（各人所取参数应有不同） （1）结构参数：屋架跨度18m，屋架间距6m, 屋面坡度1／10 （2）屋面荷载标准值（kN/m2） （3）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 （4）材料钢材Q235B.F，焊条E43型。
屋面材料采用1.5m×6.0m太空轻质大型屋面板。 4. 设计参考资料（包括课程设计指导书、设计手册、应用软件等） （1）曹平周，钢结构，科学文献出版社。 （2）陈绍蕃，钢结构（下）房屋建筑钢结构设计，中国建筑工业出版社。 5. 课程设计任务 完成普通钢屋架的设计计算及施工图纸绘制，提交完整规范的设计技术文档。 5.1设计说明书（或报告） （1）课程设计计算说明书记录了全部的设计计算过程，应完整、清楚、正确。 （2）课程设计计算说明书应包括屋架结构的腹杆布置，屋架的内力计算，杆件的设计计算、节点的设计计算等内容。 5.2技术附件（图纸、源程序、测量记录、硬件制作） （1）施工图纸应包括杆件的布置图、节点构造图，材料明细表等内容。 （2）图面布置要求合理，线条清楚，表达正确。 5.3图样、字数要求 （1）课程设计计算说明书应装订成一册，包括封面、目录、课程设计计算说明书正文、参考文献等部分内容。 （2）课程设计计算说明书可以采用手写。 （3）施工图纸要求采用AutoCAD绘制或者手工绘制。 6. 工作进度计划（19周～20周）
' 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 学院：建筑工程学院 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 2012.05.27
钢结构课程设计——钢屋架设计 一、设计资料 1、某车间的跨度27m ，柱距为6m ，厂房总长度为240m ，屋面采用1.5m ?6m 的预应力钢筋混凝土大型屋面板（屋面板不考虑作为支撑用），屋面的坡度为 10/1=i 。 2、屋架采用梯形钢屋架，其屋架支承于钢筋混凝土柱顶。 3、屋架的计算跨度：26.7m =0.152-2715.020?=?-=L L 4、屋架的中间高度：H =3.340m 5、在26.7m 的两端高度为：0h =2.005m 6、在27m 轴线处端部高度为：0h =1.990m 7、混凝土强度等级为C25，钢材采用Q235-B 级，焊条采用E43型，手工焊。 8、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）。
柱网布置图 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） 备注：某车间所设计的屋盖无吊车、无天窗、无振动设备，不必进行有关这些的计算。 二、结构形式与布置 屋架形式及尺寸如下图所示:
三、荷载计算 荷 载 计 算 表 荷载名称 标准值（kN/2m ） 设计值（kN/2m ） 预应力混凝土大型屋面板 1.4 1.4×1.2＝1.68 三毡四油绿豆砂 0.45 0.45×1.2＝0.54 找平层20mm 厚 0.4 0.4×1.2＝0.48 保温隔热层 1 1×1.2＝1.2 支撑重量 0.07 0.07×1.2＝0.084 屋架自重 0.12+0.011×27=0.417 0.417×1.2＝0.50 永久荷载总和 3.737 4.48 屋面活荷载 0.7 0.7×1.4＝0.84 积灰荷载 0.8 0.8×1.4＝0.96 可变荷载总和 1.5 1.8 设计屋架时应考虑以下三种荷载组合情况： （1）第一种荷载组合：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： kN F 52.5665.1)8.148.4(=??+= （2）第二种荷载组合：全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载： kN F 32.4065.148.41=??= 半跨节点可变荷载： kN F 2.1665.18.12=??= （3）第三种荷载组合：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 256.565.1)084.050.0(3=??+= 半跨节点屋面板自重及活荷载：