2 普通钢屋架
2.1 普通钢屋架概述
钢屋架可分为普通钢屋架和轻型钢屋架。普通钢屋架由普通角钢和节点板焊接而成。这种屋架受力性能好，构造简单，施工方便，广泛应用于工业和民用建筑的屋盖结构中。普通钢屋架所用的等边角钢不小于∠45×4，不等边角钢不小于于∠56×36×4。
轻型钢屋架指由小角钢(小于∠45×4或∠56×36×4)，圆钢组成的屋架以及冷弯薄壁型钢屋架。当跨度及屋面荷载均较小时，采用轻型钢屋架可获得显著的经济效果。但不宜用于高温、高湿及强烈侵蚀性环境或直接承受动力荷载的结构。本节主要介绍普通钢屋架的设计方法。下一节主要介绍轻型钢屋架的设计特点。
2.2 屋架的形式和主要尺寸
1)屋架的外形及腹杆形式屋架的外形，常用的有三角形、梯形和平行弦等几种。选择屋架的外形和腹杆形式，应该经过综合分析确定。首先屋架的外形应满足使用要求，应与屋面材料的排水要求相适应。同时，屋架的外形应考虑在制造简单的条件下尽量与弯矩图形相近，使弦杆的内力差别较小。腹杆的布置应使内力分布合理，一般讲，腹杆的数目宜少，总长度宜短，长杆受拉，短杆受压，尽可能避免非节点荷载的作用，以免弦杆承受局部弯矩而多费钢材。另外，节点的数目宜少，节点的构造要简单合理，斜腹杆的倾角一般在30度-60度之间。上述各项要求是难于同时满足的，因此需要根据具体情况，全面考虑，综合分析，才能最后选定。
三角形屋架(图7.33)用于屋面坡度需要很陡的屋盖结构，例如波形石
棉瓦、瓦楞铁皮等屋面材料，要求屋架的高跨比为1／4~1／6。图7.33(a)、
(b)称为芬克式屋架，它的腹杆受力合理，长腹杆受拉，短腹杆受压，腹
杆数虽多些，但大多数比较短，总长度仍较短。上弦杆可根据需要划分
成等距离节间，这种屋架还可分为两榀小屋架，运输方便。因而是三角
形屋架中应用最广泛的一种。图7.33(c)为人字式腹杆屋架，杆件数和节
点数均较少，但受压腹杆较长，适应于小跨度的情况。三角形屋架共同
的缺点是：上下弦内力分布很不均匀，支座处内力最大，而跨中却较小；
上下弦交角过小，使支座节点的构造复杂。为了改善这种情况可使下弦
向上曲折，成为上折式三角形屋架(图7.33(d))或将三角形屋架的两端取
较小高度九。(图7.33(e))。
梯形屋架(图7.34)的上弦较平缓，适合采用大型屋面板，坡度一般在
1／8~1／12。其外形较接近弯矩图，因而弦杆内力沿跨度分布较均匀，
用料较经济。梯形屋架可与柱铰接或刚接，刚接可使建筑物向横向刚度
提高，因而这种屋架已成为工业厂房屋盖结构的基本形式。人字式腹杆
体系的腹杆总长短，节点较少。图7.34(a)所示屋架的上弦节间距可做到
3m，而目前大型屋面板宽多为1.5m。为避免上弦承受局部弯矩，可采用
再分式腹杆，将节间距减少至1.5m(图7.34(b))。
平行弦屋架的特点是杆件规格化，节点构造统一，因而便于制造，
但弦杆内力分布不均匀。这种屋架一般用于托架、吊车制动桁架、栈桥
和支撑体系。
2)屋架的主要尺寸屋架的主要尺寸包括屋架的跨度、跨
中高度和端部高度(梯形屋架)。
屋架的跨度取决于柱网的布置，柱网纵向轴线的间距就是
屋架的标志跨度，一般以3m为模数。屋架的计算跨度是两端
支承反力的距离。屋架的高度由经济要求、刚度要求、运输界
限和屋面坡度等因素来决定。根据屋架的容许挠度可决定最小
高度，最大高度则取决于运输界限，例如铁路运输界限为3，
85m；屋架的经济高度是根据上下弦杆和腹杆的重量最小的条
件确定的。三角形屋架的中部高度主要取决于屋面坡度，当i=1
／2~1／3时，h= (1／4-1／6)l。梯形和平行弦屋架的中部高度
主要取决于经济要求，一般取为h=(1／6~1／10)l。至于端部高
度 ho，是与中部高度和屋面坡度相关连的。一般陡坡梯形屋
架取ho=0.5~1.0m；缓坡梯形屋架取ho=1.8~2.1m。多跨厂房梯
形屋架的端部高度应力求统一。
2.3 屋架杆件的内力计算
作用在屋架上的荷载有永久荷载和可变荷载两大类：永久荷载包括屋面构造层的重量、屋架和支撑的重量及天窗等结构自重。屋架和支撑自重可按经验公式g=(0.117+0.011l)kN／m2来估计(l为屋架的跨度，单位为m)。可变荷载包括屋面活荷载、屋面积灰荷载、雪荷载、风荷载及悬挂吊车荷载等。
屋架所受的荷载是由檩条或大型屋面板的肋以集中荷载的方式作用于屋架节点上，若有节间荷载，则应把节间荷载分配到相邻的两个节点上，屋架按节点荷载求出各杆件的轴心力，然后再考虑节间荷载引起的局部弯矩。
计算屋架杆件内力时，假定各节点均为铰接点。实际上用焊缝连接的各节点具有一定的刚度，在屋架杆件中引起了次应力，根据理论和实验分析，由角钢组成的普通钢屋架，由于杆件的线刚度较小，次应力对承载力的影响很小，设计时可以不予考虑。
确定计算简图后，即可用图解法或数解法，求出在节点荷载作用下屋架各杆件的内力。计算杆件内力时，应注意到某些屋架(例如梯形屋架)在半跨荷载作用下，跨中少数腹杆的内力可能由全跨满载时的拉力变为压力或使拉力增大，因此，为了求出各杆件的最不利内力，必须对作用在屋架上的荷载根据施工和使用过程可能出现的分布情况进行组合，一般考虑下列三种荷载组合的情况：
1)全跨永久荷载十全跨可变荷载
2)全跨永久荷载+半跨可变荷载
3)屋架和支撑自重+半跨屋面板重+半跨施工荷载(取等于屋面活荷载)
当屋面与水平面的倾角小于30度时，风荷载对屋面产生吸力，起着卸载的作用，一般不予考虑，但对于采用轻质屋面材料的三角形屋架和开敞式房屋，在风荷载和永久荷载作用下可能使原来受拉的杆件变为受压。故计算杆件内力时，应根据荷载规范的规定，计算风荷载的作用。
上弦有节间荷载时，除轴心力外还产生局部弯矩。局部弯矩的计算，理论上应按弹性支座上的连续梁进行计算。由于这种计算方法较为复杂，一般可偏于安全地取端部节间正弯矩Ml=0.8Mo，其他节间的正弯矩和节点负弯矩M2=0.6Mo。这里肘。是把弦杆节间视为简支梁求得的最大弯矩。
2.4 屋架杆件设计
1)屋架杆件的计算长度在理想的铰接屋架中，杆件在屋架平面内的计算长度应是节点中心的距
离；实际上，汇交于节点处的各杆件是通过节点板焊接在一起的，因而并非真正的铰接，节点具有一定的刚度，杆件两端均属弹性嵌固。此外，节点的转动还受到汇交于节点的拉杆的约束。这些拉杆的线刚度愈大，约束作用也愈大。压杆在节点的嵌固程度愈大，其计算长度就愈小。根据这个道理，便可视节点的嵌固程度来确定各杆的计算长度。弦杆、支座斜杆和支座竖杆因本身截面较大，其他杆件在节点处对它的约束作用很小，同时考虑到这些杆件在屋架中是主要杆件，故其计算长度取等于节间的距离，即lox=l；其他腹杆，与上弦相连的一端，拉杆少，嵌固程度小，与下弦相连的另一端，拉杆多，嵌固程度较大，其计算长度取lox=0.8l。
弦杆在屋架平面外的计算长度等于侧向支承节点之间的距离，即loy=l1对于上弦，在有檩屋盖中，若檩条与横向水平支撑的交叉点用节点板连牢时(图7.35)，则l;等于檩条之间的距离，若檩条与支撑的交叉点不连接时，则l1取支撑节点的距离。在无檩屋盖中，大型屋面板在三个角点与屋架上弦焊接，起一定支撑作用，l1可取等于两块屋面板的宽度。屋架下弦平面外的计算长度loy等于侧向支承点间的距离，即纵向水平支撑点与系杆或系杆与系杆之间的距离。腹杆在平面外的计算长度等于杆端节点间距，即loy=l，因为节点板在平面外的刚度很小，只能视作板铰。
单面连接的单角钢杆件或双角钢组成的十字形截面杆件，因截面的主轴均不在屋架平面内，杆件可能向着最小刚度的斜向屈曲，此时杆件两端的节点对其两个方向均有一定嵌固作用，因此，这类腹杆的计算长度lo=0.9l。
当屋架上弦侧向支承点间的距离l1为节间长度的两倍，且此两节间的轴心压力不相等，
一个节间作用着较大的压力Nl，另一个节间作用着较小压力或拉力N2(图7.36(a))时，压杆的临界力要比两端作用着较大的轴向力(N1)时要高。计算这种压杆在屋架平面外的稳定时，杆件轴力仍取用较大的轴力Nl，为了考虑上述有利因素，计算长度按下式计算。
计算时压力取正号，拉力取负号，当算得的lo<0.5l1，时，取lo=0.5l1。
同理，对于芬克式屋架和再分式腹杆体系中的主斜杆在屋架平面外的计算长度亦按公式(7.19)计算(图7.36(b))。但受拉的主斜杆在桁架平面外的计算长度仍取l1。
规范对于屋架杆件的计算长度规定见表7.7。
注：①l—构件的几何长度(节点中心间距离)；
l1—屋架弦杆侧向支承点之间的距离。
②斜平面系指与屋架平面斜交的平面，适用于构件截面两轴均不在屋架平面内的单角钢腹杆和双角钢十字形截面腹杆。
③无节点板的腹杆计算长度在任意平面内均取其等于几何长度。
表7.7中腹杆的计算长度是指单系腹杆。若是交叉腹杆，在屋架平面内的计算长度，无论是拉杆或压杆均取节点中心到交叉点之间的距离，即lox=0.5l；在屋架平面外的计算长度则按下列规定采用：a)对于压杆，当相交的另一杆受拉，且两杆在交叉点处均不中断，loy=0.5l；
当相交的另一杆受拉，两杆中有一杆在交叉点中断，并以节点板搭接时，loy=0.7l；其他情况loy=l)对于拉杆loy=l，因为与它相交叉的压杆不能视作它在平面外的支承。这里l系指节点中心间距离(交叉点不作为节点考虑)。
当两交叉杆都受压时，不宜有一杆中断。当确定交叉腹杆中单角钢压杆在斜平面内的计算长度时，计算长度应取节点中心至交叉点间距离。
2)截面形式普通钢屋架的杆件通常采用两个角钢组成的T形截面或十字形截面(图 7.37)，这些截面具有取材方便，连接简单，能使各杆件在两个主轴方向的长细比相接近等优点，所以应用很广泛。
屋架上弦，在一般支撑布置的情况下，屋架平面外的计算长度等于平面内的计算长度的两倍，为满足λx=λy，必须使ix=2ix，这时宜采用由两个不等肢角钢短肢相并的T形截面。如果上弦杆有节间荷载作用，为了增强屋架平面外的抗弯刚度，宜采用由两个等肢角钢组成的T形截面或两个不等肢角
钢长肢相并的T形截面。
屋架的端斜杆，由于它在屋架平面内和平面外的计算长
度相等，从等稳定条件出发，要求所选截面的ix=iy故应采
用两个不等肢角钢长肢相并的T形截面。
对于其他腹杆，由于ly=1.25lx，要求截面iy=1.25ix所
以应采用两个等肢角钢组成的T形截面，连接竖向支撑的竖
腹杆，为了传力时不产生偏心，便于与支撑连接，以及吊装
时屋架两端可以互换，宜采用两个等肢角钢组成的十字形截
面。对于受力很小的腹杆，也可采用单角钢截面，角钢最小
不能小于∠45×4或∠56×36×4。
屋架下弦受拉，所选截面除满足强度和容许长细比外，
应尽可能增大屋架平面外的刚度，以利于运输和吊装。因此
下弦杆常采用两个不等肢角钢短肢相并的T形截面。
为了使两个角钢组成的截面能够整体工作，应在角钢相并肢之间每隔一定间距，焊上一块填板，填板宽度由构造要求决定，一般取50~80mm，长度：对于T形截面应伸出角钢肢边10~15mm，对于十字形截面则应缩进角钢肢边10~15mm。填板间距ld在受压杆件中不大于40i，在受拉杆件中不大于80i。对于T形截面。i为一个角钢平行于填板的形心轴的回转半径；对于十字形截面，则取一个角钢的最小回转半径(图7.38)。在受压杆件的两个侧向支承点之间填板数不得少于两个。
3)杆件截面选择选择截面时应考虑下列的原则：
①选用肢宽而壁薄的角钢，但最薄不能小于4mm；
②为了便于订货和制造，相近的角钢应尽量统一，同一屋架所采用的角钢型号不超过5~
6种。
③屋架弦杆一般采用等截面，但当跨度大于30m时，弦杆可根据内力的变化改变截面，通
过厚度不变而缩小肢宽，以利于拼接节点的构造处理。
轴心拉杆：按强度确定杆件所需要的截面面积：
式中N—杆件的计算轴心力；
f—钢材的抗拉设计强度，按附录附表采用；当用单角钢单面连接应乘以折减系数0.85。
根据An。从角钢规格表中选合适的角钢。
轴心压杆：按稳定条件计算所需要毛截面面积：
式中φ—轴心受压杆件的稳定系数，按附录附表采用。
由于A，φ都是未知数，因此不能直接计算所需要的面积，而应采用试算法选择截面，通常
先假定长细比λ(一般弦杆取80~100，腹杆取100~120)，查出相应的φ代人式(7.21)计算截面A，同时算出回转半径ix、ix根据A、ix和iy从角钢规格表中选择角钢，再进行验算，这样反复一、二次，即可得到合适的角钢。
压弯杆件：当上弦有节间荷载时，应根据轴心压力和局部弯矩按压弯杆件进行计算。初选截面后按下列公式计算：
在弯矩作用平面内的稳定计算：
在弯矩作用平面外的稳定计算：
以上各式的符号意义参见第6章。
屋架所有杆件还应满足长细比限值的要求。对于内力很小的腹杆，截面选择往往由长细比限值控制。因为长细比过大的杆件，在动力荷载作用下会产生过大的挠度，在运输和安装过程中因刚度不足而产生变形，在动力荷载作用下会引起颤动，这些对于杆件的工作都很不利。根据长期的实践经验，规范GBJl7—87对钢屋架的压杆和拉杆的长细比规定了不同的限值。对于压杆[λ]=150。对于承受静荷载或设有轻、中级工作制吊车厂房的间接承受动荷载的拉杆：[λ]=350；对于设有重级工作制吊车厂房的间接承受动荷载的拉杆及直接承受动荷载作用的拉杆：[λ]=250。
2.5 屋架的节点设计
1)节点设计的一般原则
①屋架是通过节点板把汇交于各节点的杆件连接在一起，各杆件的内力通过节点板上的角焊缝互相平衡。节点板的应力分布比较复杂，节点板的厚度通常不作计算，而根据经验确定。一般情况下可根据腹杆(梯形屋架)或弦杆(三角形屋架)的最大内力按表7.8选用。
②为了避免杆件偏心受力，各杆件的重心线应与屋架的轴线重合，但考虑制造上的方便，通常把角钢肢背到屋架轴线的距离调整为5mm的倍数。当弦杆沿长度改变截面时，截面改变的位置应设在节点处。在上弦，为了便于搁置屋面构件，应使肢背齐平，并取两角钢重心线之间的中线作为弦杆轴线(图7.39)，如轴线变动不超过较大弦杆截面高度的5％时，可不考虑其影响。
③为了避免焊缝过于密集导致节点板材质变脆，节点板上各杆件端部之间须留15~20mm的空隙。节点板一般伸出弦杆角钢肢背10~15mm(图7.42)以便施焊，在屋架上弦，为了支承屋面构件，可将节点板缩进弦杆背5~lOmm，并用塞焊缝连接(图7.43(a))。
④角钢端部的切割面宜垂直于杆件轴线(图7.40(a))，当角钢较宽，为了减少节点板尺寸，也可采用图7.40(b)和(c)形式斜切，但绝不能采用图7.40(d)的形式斜切，因为机械切割无法做到，且端部焊缝分布不合理。
⑤节点板的尺寸，主要取决于所在连接杆件的大小和所敷设焊缝的长短。板的形状应力求简单而规则，至少有两边平行，如矩形、平行四边形和直角梯形等，以便切割钢板时能充分利用材料和减少切割次数。节点板不应有凹角，以免产生严重的应力集中现象。此外，确定节点板外形时，应注意使其受力情况良好，节点板边缘与杆件轴线的夹角α不应小于15o(图7.41(a))，还应考虑使连接焊缝中心受力，图7.41(b)所示的节点板使连接杆件的焊缝偏心受力，应尽量避免采用。
2)节点的设计和构造
节点设计时，根据腹杆截面和内力确定连接焊缝的焊脚尺寸和长度，然后再根据焊缝的长度和施工的误差确定节点板的形状和尺寸。
①下弦的一般节点(图7.42)腹杆与节点板的连接焊缝计算长度按第三章方法进行计算。弦杆与节点板的连接焊缝，由于弦杆在节点板处是连续的，它仅将下弦两节间的内力差△N传递给节点板，所需要的焊缝总长为：
式中：△N=N1-N2，N1，N2分别为相邻节间弦杆的内力。
k1，k2—角钢肢背和肢尖焊缝内力分配系数，按第3章表3.2取值。
通常△N很小，所需要的焊缝很短，一般都按节点板的大小予以满焊。
②上弦一般节点(图7.43)腹杆与节点板的连接焊缝长度仍按第三章方法计算。屋架上弦节点受有屋面传来的集中荷载户的作用，所以在计算上弦与节点板的连接焊缝时，应考虑节点荷载户与上弦杆相邻节间的内力差△N=N1-N2的作用。上弦节点因需搁置屋面板或檩条，故常将节点板缩进角钢肢背而采用塞焊缝(图7.43(a))。塞焊缝可近似地按两条焊脚尺寸为hf=δ／2(δ为节点板厚)的角焊缝来计算。节点板缩进角钢背的距离不少于δ／2+2mm，但不大于δ。计算时假定集中荷载与上弦杆垂直，略去上弦杆坡度的影响。这样在△N的作用下，角钢肢背与节点板角焊缝所受剪应力为：
这里k1是角钢肢背的分配系数，按第3章表3.2取值。
在P的作用下，上弦杆与节点板连接的四条焊缝平均受力。若焊脚的尺寸相同，则焊缝应
力为：
肢背焊缝受力最大，其余应力应按下式计算：
上弦节点也可按下述近似方法进行验算。
考虑到塞焊缝质量不易保证，常假设塞焊缝“K”只承受P的作用。由于P力一般不大，“K”缝可按构造满焊不必计算。角钢肢尖与节点板的连接焊缝“A”承受△N及其产生的偏心力矩M=△N·e(e为角钢肢尖至弦杆轴线的距离)。于是，“A”焊缝两端的合应力最大(图7.43(a))，按下式进
行验算：
式中
③弦杆拼接节点弦杆的拼接分为工厂拼接和工地拼接两种，因角钢长度不够而接长的工厂拼
接接头，常设于内力较小的节间内；工地拼接是由于运输条件的限制，屋架分成两个或两个以上的
运输单元而设的工地安装接头。这里叙述的是工地拼接接头。工地拼接通常设在节点处(图7.44)。
弦杆的拼接，应在弦杆之上加一对型号与弦杆相同的拼接角钢，以保证弦杆在拼接处保持原有的强度和刚度。为了使拼接角钢能贴紧被连接的弦杆和便于施焊，应将拼接角钢的棱角削去并将竖肢切去△=t+hf+5mm，这里t是拼接角钢的厚度，hf是连接角钢焊缝的焊脚尺寸。当角钢肢宽在130mm 以上时，应将拼接角钢肢斜切，使传力均匀(图7.44(b))。在屋脊节点的拼接角钢，一般用热弯成形。当屋面坡度较大，拼接角钢又较宽时，宜将竖肢切口，然后热弯对齐焊接。为了便于工地拼装，拼接节点要设立安装螺栓。
拼接角钢与弦杆的连接焊缝通常按被连接弦杆的最大内力计算，并平均地分配给两个拼接角钢肢的四条焊缝，每条焊缝的计算长度：
拼接角钢的长度L=2(lw+lOmm)+b，这里b是两弦杆端间的空隙，一般取b=10~20mm，屋脊
拼接节点如屋面坡度较大，可取b=50mm。
下弦杆与节点板的连接焊缝，除按拼接节点两侧弦杆的内力差进行计算，还应考虑到拼接角
钢由于削棱和切肢，截面有一定的削弱，这削弱部分由节点板来补偿，一般拼接角钢削弱的面积
不超过15％。所以下弦与节点板的连接焊缝按下弦较大内力的15％和两侧下弦的内力差两者中的
较大者进行计算。这样，下弦杆肢背与节点板的连接焊缝长度计算如下：
对于上弦(图7.45)由于截面面积是由稳定性确定的，拼接角钢面积的削弱并不影响承载力。屋脊处弦杆与节点板的连接焊缝承受接头两侧弦杆的竖向分力与节点荷载P的合力，两侧连接焊缝共8条，每条焊缝长度按下式进行计算：
④支座节点图7.46所示为简支屋架的支座节点，由节点板、加劲肋、支座底板和锚栓等部分组成。它的设计和轴心受压柱脚相似。加劲肋的作用是加强底板的刚度，提高节点板的侧向刚度，加劲肋应设在支座节点的中心处，其高度和厚度与节点板相同。为了便于节点焊缝的施焊，下弦角钢底面和支座板之间的距离不应小于下弦角钢水平肢的宽度，也不小于130mm。锚栓预埋于柱中，其直径一般取20~25mm；为了便于安装屋架时能够调整位置，底板上的锚栓孔直径应为锚栓直径的2~2.5倍，通常采用40~60mm。屋架安装完毕后，在锚栓上套上垫圈，并与底板焊牢以固定屋架，垫圈的孔径比锚栓直径大1~2mm。
支座底板需要的净面积按下式计算：
式中R—屋架的支座反力；
fcc—混凝土的抗压设计强度。
底板所需的面积应为：A=An+锚栓孔面积，底板如采用矩形应使a×b≥A(图7.46)，且短边b不宜小于200mm。
底板的厚度按下式计算：
式中M—是两邻边支承板单位板宽的最大弯矩；
q—底板单位面积的压力；
a1—两相邻支承边的对角线长度；
β—系数按b1／a1，由表7.9给出；
b1—支承边的交点至对角线的垂直距离。
为了使柱顶压力分布较为均匀，底板厚度不宜太薄，一般t≥16mm。
加劲肋的计算，加劲肋与节点板间的连接焊缝可近似地按传递支座反力四分之一计算，并考虑焊缝偏心受力。每块加劲肋的两条焊缝承受的内力为：V=R／4及M=V·e，同时按悬臂板验算加劲肋的强度。
节点板和加劲肋与底板连接的水平焊缝按均匀传递支座反力计算，实际的焊缝计算长度为∑lw=2a+2(b-δ-2c)-60mm，这里δ为节点板厚度，c为加劲肋切角宽度(图7.46)。
2.6 屋架施工图
屋架施工图是屋架制造的依据，必须清楚详细。屋架施工图按运输单元绘制，其绘制特点和要求如下：
1)通常在图纸左上角用合适的比例画一屋架简图。图中一半标出几何长度(mm)，另一半标出杆件的计算内力值。当屋架跨度较大时，在自重及外荷载作用下将产生较大的挠度，影响结构的使用并有损建筑物的外观。因此，当跨度≥24m的梯形屋架和跨度≥15m的三角形屋架，在制作时需要起拱，起拱值约为跨度1／500(图7.47)。起拱值应在屋架简图上标出来，而屋架详图上不必
表示。
2）绘制屋架的正面图，通常采用两种比例尺绘制，杆件轴线一般用1：20~1：30的比例尺，杆件截面和节点尺寸采用1：10~1：15的比例尺，这样可清楚地表示出节点的细部。
3)绘制屋架上下弦杆的平面图、屋架端部和跨中的侧面图及必要的剖面图。
4)标注尺寸，要全部注明各杆件和板件的定位尺寸和孔洞位置等。定位尺寸主要指杆件轴线至角钢背的距离(以5mm为模数)，节点中心至杆件近端的距离，节点中心至节点板上、下和左、右
边缘的距离，板件和角钢的切角、切肢、削棱、栓孔直径和焊缝尺寸等要详细表示。拼接节点的
焊缝要分清工厂焊缝和工地焊缝。有支撑连接的屋架和无支撑连接的屋架可用一张施工图表，但在图上应标明哪种编号的屋架有连接支撑的螺栓孔。
5)编制材料表，对所有零件应进行详细编号，编号应按零
件的主次、上下、左右一定顺序逐一进行。完全相同的零件用同
一编号，当两个形状、尺寸相同只是栓孑L位置成镜面对称时，
可编同一号，但在材料表上注明正和反(图7.48)。材料表包括各
零件的截面、长度、数量(正、反)和重量。材料表的用途是供配
料、计算用钢指标以及选用运输和安装器具之用。计算节点板重
量时，按它的外接轮廓尺寸进行计算，至于焊缝重量可在结构用
钢总量上增加1.5％。由于在材料表中标明了杆件的规格和板件
的厚度，可大大简化图面上的标注。
6)文字说明包括所用钢材的标号及保证项目；焊条的型号，焊接方法和质量要求；图纸上未注明的焊缝和栓孔尺寸要求；油漆、运输和加工要求以及图中未能表达清楚的一些内容。
《钢结构》课程设计任务书 1．题目：18m跨厂房普通钢屋架设计 2．目的 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、受力特点和构造要求等；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，进行钢屋架的设计计算。 3．设计资料 某厂房跨度为18m，总长度90m，柱距6m；厂房内设有两台300/50kN中级工作制桥式吊车，地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度；屋架采用梯形钢屋架，屋架下弦标高为18m,两端铰支在钢筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸为400×400mm，混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=1/10；采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板,屋架采用的钢材为Q235B,焊条为E43型；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。 荷载：①屋架及支撑自重：按经验公式g k=0.12+0.011L，L为屋架 为屋架及支撑自重，以kN/ 跨度，以m为单位，g k m2为单位； ②屋面活荷载：屋面活荷载标准值为0.5k N/m2，雪荷载标 =0.35kN/m2，屋面活荷载与雪荷载不同时考虑， 准值为s k 取两者的较大值；积灰荷载0.9k N/m2根据不同学号按附 表取。 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0.6KN/m2 保温层0.45KN/m2(按附表取) 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 1.55KN/m2
屋架杆件的内力系数 1 02 .279 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A a c e g e 'c 'a ' +2 . 5 3 7 . 0- 4 . 3 7 1- 5 . 6 3 6- 4 . 5 5 1- 3 . 3 5 7- 1 . 8 5 00 . 0 - 4 . 7 5 4 - 1 . 8 6 2 + . 6 1 5 + 1 . 1 7 + 1 . 3 4 4 + 1 . 5 8 1 + 3 . 1 5 8 + . 5 4 - 1 . 6 3 2 - 1 . 3 5 - 1 . 5 2 - 1 . 7 4 8 -1 . 0-1 . + 0. 4 6 0. 0. -0 . 5 +5 . 3 2 5+5 . 3 1 2+3 . 9 6 7+2 . 6 3 7+0 . 9 3 3 B C D E F G F 'E 'D'C' B 'A ' 0 . 51 . 01 . 01 . 01 . 01 . 01 . c . 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值
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）。
钢结构设计步骤和设计思路 摘要：钢结构设计简单步骤和设计思路关键词: 钢结构结构设计步骤 (一) 判断结构是否适合用钢结构 钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。 (二) 结构选型与结构布置 此处仅简单介绍. 详请参考相关专业书籍.由于结构选型涉及广泛,做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指 导下进行。 在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是\"概念设计＼＂，它在结构选型与布置阶段尤其重要．对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概
念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。同时,它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。 林同炎教授在《结构概念和体系》一书中介绍了用整体概念来规划结构方案的方法,以及结构总体系和个分体系间 的相互力学关系和简化近似设计方法。[２０] 钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架（壳)、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。 其理论与技术大都成熟。亦有部分难题没有解决，或没有简单实用的设计方法,比如网壳的稳定等。 结构选型时，应考虑它们不同的特点。在轻钢工业厂房中,当有较大悬挂荷载或移动荷载,就可考虑放弃门式刚架而采用网架。基本雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落（切线50度内需考虑雪载）,如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳。总雪载释放近一半。降雨量大的地区相似考虑。建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。高层钢结构设计中，常采用钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中,不
普通 1.屋架简图及几何尺寸 24m 跨度梯形钢屋架，端部高度2.0m ，跨中高度3.0m ,屋面坡度12/1=i ，屋架间距6m ，屋架两端与钢筋混凝土柱连接（房屋总长度60m ）。屋架上、下弦连有横向支撑和 竖向支撑。采用大型屋面板mm m m 120,65.1?泡沫混凝土保温层、防水层及找平层。屋面雪荷载为2 /40.0m kN 。柱用混凝土强度等级为20C ，钢材为235Q ，焊条采用425E （图2－1）。 2.屋架内力计算 大型屋面板 2 /68.14.12.1m kn =? mm 20厚防水层及找平层 2 /90.075.02.1m kN =? mm 80厚泡沫混凝土保温层 2/60.050.02.1m kN =? 屋架和支撑自重 2/42.035.02.1m kN =? 屋面雪荷载 2/56.040.04.1m kN =? 图2－1 屋架内力及几何长度 屋架上弦荷载计算： kN P 88.7463]56.042.060.090.068.1[=??++++= 半跨雪荷载时的荷载组合在本屋架计算中不起控制作用，故计算从略，只计算永久荷载加全跨可变荷载的荷载组合（表2－1）。
上弦节间因屋面板 1.5m 宽，故有节间荷载引起的弯矩，端节间的正弯矩0 18.0M M =（0M 为简支梁计算出来的弯矩），其他节间的正弯矩和节点负弯矩均为016.0M M =。 节间屋面板的集中荷载为： kN P 44.3788.742 1 21=?= m kN Pd M .341.21485 .244.378.045.08.01=??=?= m kN Pd M .006.164 85 .244.376.045.06.01=??=?= 3.杆件截面的选择 上弦杆截面选择，采用相同截面，以最大内力来计算： m kN M kN N .006.16,882.5872max =-= 计算长度在屋架平面内cm l x 3010=，屋架平面外因有大型屋面板与屋架焊牢， cm l y 1510=。选用两个等肢角钢101402?L ，相并成T 形，截面几何特征： 19.6,34.4,746.54373.2722 ===?=y x i cm i cm A （节点板厚mm 12） 15039.2419 .6151,15035.6934.4301 00<===<===y y y x x x i l i l λλ 查附录 得b 类截面轴心受压构件的稳定系数956.0,755.0==y x ??。 双角钢在弯矩作用平面内最大纤维净截面模量为： 3 max 46.26973.1342cm W =?= 按照公式（2－ ）计算截面强度，查目录 中05.1=x γ。强度验算： 2 23 3/215/95.16310 46.26905.110160066.5474587882mm N mm N W M A N nx x x n <=???+=+γ
梯形钢屋架设计实例 1、题号60的已知条件是：梯形钢屋架跨度为30m，长度72m，柱距6m。停车库内无吊车、无振动设备。采用拱形彩色钢板屋面，80mm厚泡沫混凝土保温层，卷材屋面，屋面坡度i＝1/10。不上人屋面活荷载标准值为1.1kPa，雪荷载标准值为0.5kN/2 m，积灰荷载标准值为0.6 kN/2m。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm×400mm，混凝土标号为C30。钢材采用Q235B级，焊条采用E43型。要求设计钢屋架并绘制施工图。 2、屋架计算跨度： 03020.1529.7 l m m m =-?= 3、跨中及端部高度： 本例题设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，取屋架端部高度 02000 h mm '=，屋架的中间高度：3500 h mm =。 4、结构型式与布置 ①屋盖结构体系 a、无檩设计方案 在钢屋架上直接放置预应力钢筋混凝土大型屋面板，其上铺设保温层和防水层。这种方案最突出的优点是屋盖的横向刚度大，整体性好，所以对结构的横向刚度要求高的厂房宜采用无檩设计方案。但因屋面板的自重大，屋盖结构自重大，抗震性能较差。 b、有檩设计方案 在钢屋架上设置檩条，檩条上面再铺设轻型屋面材料，如石棉瓦、压型钢板等。对于横向刚度要求不高，特别是不需要做保温层的中小型厂房，宜采用有檩设计方案。 ②本方案采用有檩屋盖，屋架型式及几何尺寸如图1、图2所示。 图1 半跨梯形钢屋架形式和几何尺寸 图2 全跨梯形钢屋架形式和几何尺寸 根据厂房长度（72m>60m）、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支撑的规格有所不同。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
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
钢结构设计步骤与思路 钢结构设计步骤与思路作者：佚名 时间：2008-7-30 浏览量： 判断结构是否适合用钢结构 钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。直观的说:大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。 结构选型与结构布置 此处仅简单介绍。详请参考相关专业书籍。由于结构选型涉及广泛,做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指导下进行。
在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是"概念设计",它在结构选型与布置阶段尤其重要。对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题,可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想,从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确,并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。同时,它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。 林同炎教授在《结构概念和体系》一书中介绍了用整体概念来规划结构方案的方法,以及结构总体系和个分体系间的相互力学关系和简化近似设计方法。[20] 钢结构通常有框架、平面架、网架、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。
其理论与技术大都成熟。亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设计方法,比如网壳的稳定等。 结构选型时,应考虑它们不同的特点。在轻钢工业厂房中,当有较大悬挂荷载或移动荷载,就可考虑放弃门式刚架而采用网架。基本雪压大的地区,屋面曲线应有利于积雪滑落,如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳。总雪载释放近一半。降雨量大的地区相似考虑。建筑允许时,在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。而屋面覆盖跨度较大的建筑中,可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。高层钢结构设计中,常采用钢混凝土组合结构,在地震烈度高或很不规则的高层中,不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。宜选择周边巨型SRc柱,核心为支撑框架的结构体系。我国半数以上的此类高层为前者。对抗震不利。[19] 结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑。一般的说要刚度均匀。力学模型清晰。尽可能限制大荷载或移动荷载的影响范围,使其以最直接的线路传递到基础。柱间抗侧支撑的分布应均匀。其形心要尽量靠近侧向力
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）
1.设计资料 某工业厂房，总长度120M，屋架柱距6M，采用1.5?6M预应力钢筋混凝土大型屋面板。20mm厚水混砂浆找平层，三毡四油防水层，屋架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸400?400mm,混凝土强度等级为C30，屋架采用的钢材为Q235B钢，焊条为E43型。屋面坡度i=1/10。 2.结构形式与布置 桁架形式及几何尺寸如图所示。 桁架支撑布置图 3．荷载计算 屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可以知道屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。沿屋面斜面分布的永久荷载应乘
以(2 a=+=) 1cos10110 1.005 换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（0.120.011 P=+?跨度）计算，跨度单位为 W m。 1.永久荷载： 三毡四油防水层： 0.4×1.005KN/M2=0.402KN/M2水泥砂浆找平层：0.4×1.005KN/M2=0.402KN/M2保温层： 0.45×1.005 KN/M2=0.45225KN/M2一毡二油隔气层： 0.05×1.005 KN/M2=0.05025KN/M2水泥砂浆找平层：0.3×1.005KN/M2=0.3015KN/M2预应力混凝土大型屋面板：1.4×1.005KN/M2=1.407KN/M2屋架和支撑自重为：（0.12+0.011×21）KN/M2=0.351 KN/M2 悬挂管道： 0.15KN/M2 共 3.516 KN/M2 2.可变荷载 屋面活荷载标准值：0.7 KN/M2雪荷载标准值：0.35 KN/M2因为屋面活荷载标准值大于雪荷载标准值所以只考虑屋面活荷载标准值 积灰荷载标准值： 1.1KN/M2 共 1.8KN/M2设计桁架时，应考虑以下三种荷载组合：
梯形钢屋架课程设计 、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：m 2 ,基本雪压：kN/m 2 (2) 采用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=1/16。屋面活荷载标准值，雪荷载标准值为 积灰荷载标准值为kN/m 。 (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：i °=30m-2X = (5) 跨中及端部高度：采用无檩体系屋盖方案，缓坡梯形屋架。 取屋架在轴线处的高度h 。1.972m 取屋架在30m 轴线处的端部高度h 。1.963m 1 29 7 屋架的中间高度h g il °/2 1.972 2.900m 16 2 屋架跨中起拱按l 0 /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: 梯形钢屋架支撑布置如下图: kN/m 2 1503 50C0 3&Q0 c 灿3丄卫坐 a A 刚陛4迎伫空审迎
桁杂上眩衣 挥石査怪6000 桁架下弦支撐布置图 O § -, 「 g S O 4 — 1 1 8 g S
垂直支擢IT 垂直支撑27 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 0.011l）kN/m2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： F （4.361 1.82） 1.5 6 55.629kN （2）全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载： F1 4.361 1.5 6 39.249kN 半跨节点可变荷载:
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。车间跨度21m，长度144m，柱距6m，厂房高度15.7m。车间内设有两台150/520kN中级工作制吊车。设计温度高于-20℃。采用三毡四油，上铺小石子防水屋面，水泥砂浆找平层，8cm厚泡沫混凝土保温层，1.5m×6.0m预应力混凝土大型屋面板。屋面积灰荷载0.6kN/m2，屋面活荷载0.35 kN/m2，雪荷载为0.45kN/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，混凝土标号为C20。 一、选择钢材和焊条 根据北京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。 ＝L-300＝20700mm， 屋架计算跨度为L ＝1990mm， 端部高度取H 中部高度取H＝H +1/2iL＝1990+0.1×2100/2＝3040mm， 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。图中与横向水平支撑连接的屋架编号为GWJ-2，山墙的端屋架编号为GWJ-3，其他屋架编号均为GWJ-1。
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 。
－、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。
钢屋架课程设计指导书 一、教学要求 1、了解普通钢屋架设计的全过程； 2、学习结构施工图的绘制和结构计算书的编制方法 3、了解钢屋盖支撑体系的作用并能正确布置支撑； 4、掌握钢屋架的内力计算、杆件截面选择，节点设计的方法； 5、掌握焊接连接的构造要求。 二、屋架形式及主要尺寸的确定 在确定钢屋架外形时，应满足适用、经济和制造安装方便的原则。腹杆和节点数量少，应使短杆受压，长杆受拉，杆件夹角宜在30°～60°之间。 屋架的主要尺寸包括屋架的跨度、高度、节间宽度。跨度一般以3m为模数。计算跨度：L0=L-2×150mm 卷材防水屋面上弦坡度为：1/8～1/12 时，跨中高度一般为：（1/6～1/10）L；端部高度常用：H0＝1.8～2.2m；上弦节间长度应等于大型屋面板的宽度。 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，宜布置两道上、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—A，其它编号均为GWJ—B。 四、屋架的内力计算 1、计算的基本假定 节点均为铰接；所有杆件的轴线均位于同一平面内，且同心交汇于节点；荷载均用于节点。 2、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，起卸载作用，对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按水平投影面积计算。 3、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 4、内力计算 按图解法、解释法、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。如果按照正确的施工方法，屋面板采用对称吊装，就不会出现杆件内力的变号。 五、杆件的计算长度和长细比
高等教育自学考试 钢结构课程设计 准考证号： 姓名: 冯桀铭
1、设计资料 1）某厂房跨度为24m，总长90m，屋架间距6m， 2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30。 3）屋面采用×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）。 4）该车间所属地区为郑州市 5）采用梯形钢屋架 考虑静载：①1.5m*6m预应力钢筋混凝土大型屋面板（m2）、②二毡三油加绿豆沙、③20mm厚水泥砂浆找平层（m）④支撑重量 考虑活载：活载（雪荷载）积灰荷载 6）钢材选用Q345B级钢，焊条为E43型。 2、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=（3040－1990）/10500=1/10； 屋架计算跨度L ＝24000－300＝23700mm； 端部高度取H=1990mm，中部高度取H=3190mm（约1/7。4）。屋架几何尺寸如图1所示： 起 拱 5 3、支撑布置 由于房屋长度有90米，故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两 端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道 系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。（如图2所示）
上弦平面支撑布置 屋架和下弦平面支撑布置 垂直支撑布置
4、屋架节点荷载 屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算： 计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况 1) 满载（全跨静荷载加全跨活荷载） 节点荷载 ①由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γ G ＝，屋面活荷载γ Q1 ＝，屋 面集灰荷载γ Q2＝，ψ 2 ＝，则节点荷载设计值为 F＝（×+×+××）××6＝ ②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γ G ＝，屋面活荷载γ Q1 ＝、 ψ 1＝，屋面集灰荷载γ Q2 ＝，ψ 2 ＝，则节点荷载设计值为 F＝（×+××+××）××60＝ kN 2) 全跨静荷载和（左）半跨活荷 ①由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γ G ＝，屋面活荷载γ Q1 ＝，屋 面集灰荷载γ Q2＝，ψ 2 ＝ 全垮节点永久荷载 F1=（×）××6＝ 半垮节点可变荷载 F2＝（×+××）××6＝ ②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γ G ＝，屋面活荷载γ Q1 ＝、 ψ 1＝，屋面集灰荷载γ Q2 ＝，ψ 2 ＝ 全垮节点永久荷载 F1=（×）××6＝ kN 半垮节点可变荷载 F2＝（××+××）××6＝
一、钢结构安装的预备 1、施工组织设计 钢结构安装的施工组织设计应扼要描述工程概况、全面统计工程量、准确选择施工机具和施工方法、公道编排安装顺序、具体拟订主要安装技术措施、严格制定安装质量尺度和安全尺度、当真编制工程进度表、劳动力计划以及材料供给计划。 2、施工前的检查 施工前的检查包括钢构件的验收、施工机具和丈量用具的检修及基础的复测。 （1）钢构件的验收 对钢构件应按施工图和规范要求进行验收。钢构件运到现场时，制造厂应提供产品出厂合格证及下列技术文件： ①设计图和设计修改文件； ②钢材和辅助材料的质保单或试验讲演； ③高强螺栓摩擦系数的试测资料； ④工厂一、二类焊缝检修讲演； ⑤钢构件几何尺寸检修讲演； ⑥构件清单。 安装单位应对此进行验收，并对构件的实际状况进行复测。若构件在运输过程中有损伤，还须要求出产厂修复。 （2）施工机具及丈量用具的检修 安装前对重要的吊装机械、工具、钢丝绳及其它配件均须进行检修，
保证具备可靠的机能，以确保安装的顺利及安全。 安装时丈量仪器及用具要按期到国家尺度局指定的检测单位进行检测、标定，以保证丈量尺度的正确性 3、基础的复测。 钢结构是固定在钢砼基座（基础、柱顶、牛腿等）上的。因而对基座及其锚栓的正确性、强度要进行复测。基座复测要对基座面的水平标高、平整度、锚栓水平位置的偏差、锚栓埋设的正确性作出测定。并把复测结果和整改要求交付基座施工单位。 4、编制安装计划和构件供给计划，组织好施工。 5、检查钢构件：钢构件出厂时应具有出厂合格证，安装前按图纸查点复核构件，将构件依照安装顺序运到安装范围内，在不影响安装的前提下，尽量把构件放在安装位置下边，以保证安装的便利。, 6、钢柱安装：吊装前首先确定构件吊点位置，确定绑扎方法，吊装时做好防护措施。钢柱起吊后，当柱脚距地脚螺栓约30-40CM时扶正，使柱脚的安装孔对准螺栓，缓慢落钩就位。经由初校待垂直偏差在20MM内，拧紧螺栓，临时固定即可脱钩。 7、钢梁吊装：钢梁吊装在柱子复核完成后进行，钢梁吊装时采用两点对称绑扎起吊就位安装。钢梁起吊后距柱基准面100MM时垂垂慢就位，待钢梁吊装就位后进行对接调整校正，然后固定连接。钢梁吊装时随吊随用经纬仪校正，有偏差随时纠正。 8、墙面檩条安装：檩条截面较小，重量较轻，采用一钩多吊或成片吊装的方法吊装。檩条的校正主要是间距尺寸及自身平直度。间距检
第28讲 普通钢屋架设计（2） 1、屋架杆件平面内计算长度怎样取值？ 答： 上下弦杆、支座斜杆和支座竖杆在屋架平面内的计算长度取节间距离，即l 0x =l ，其他腹杆，计算长度取l 0x =0.8l 。 2、屋架杆件平面外计算长度怎样取值？ 答： ⑴弦杆: l oy =l 1 （侧向支撑点间距离）； ①有檩屋盖：取水平支撑节点间长度；取檩条间距（檩条与横向水平支撑节点用板连牢时） ②无檩屋盖：两块大型屋面板的间距； ⑵ 腹杆: l oy =l （节间长度） 3、何谓“等强设计”？ 答： 压杆对截面两主轴具有相等或接近的稳定性， 。 4、为什么梯形钢屋架上下弦杆宜采用不等肢角钢短肢相并的截面形式，而中间腹杆宜采用等肢角钢相并的截面形式？ 答： 当无局部弯矩且为一般支撑布置情况时，屋架平面外计算长度为屋架平面内计算长度的两倍，即 ，要使 ，须使 ，因此宜采用不等肢角钢短肢相并的截面 形式。中间腹杆，屋架平面外计算长度 ，要求 ，因此中间腹杆宜采用等肢角钢相并的截面形式。 5、简述梯形屋架中杆件垫板的作用和布置原则。 答： 保证组成屋架杆件的两个单枝共同工作。 布置原则：由双角钢组成的T 形或十字形截面的杆件，为了保证两个角钢共同工作，应每隔一定距离在两角钢相并肢之间焊上垫板，垫板厚度与节点板厚度相同，垫板的宽度一般取50~80mm ，垫板的长度比角钢肢宽大15~20mm ，以便与角钢连接。在十字形双角钢杆件中垫板应横竖交错放置。垫板间距，对压杆取d l ≦40i ，拉杆取d l ≦80i ，在T 形截面中i 为一个角钢对平行于垫板自身重心轴的回转半径，在十字形截面中为一个角钢的最小回转半径。在杆件的两个侧向固定点之间至少设置两块垫板，如果只在杆件中央设置一块垫板，则由于垫板处剪力为零而不起作用。 ox y 02l l =y x λλ=y x 2i i =ox y 025.1l l =y x 1.25i i ≈()x y yz λλλ=
梯形钢屋架设计实例
梯形钢屋架设计实例 1、题号60的已知条件是：梯形钢屋架跨度为30m ，长度72m ，柱距6m 。停车库内无吊车、无振动设备。采用拱形彩色钢板屋面，80mm 厚泡沫混凝土保温层，卷材屋面，屋面坡度i ＝1/10。不上人屋面活荷载标准值为1.1kPa ，雪荷载标准值为0.5kN/2 m ，积灰荷载标准值为0.6 kN/2 m 。屋架铰支在钢筋 混凝土柱上，上柱截面为400mm×400mm ，混凝土标号为C30。钢材采用Q235B 级，焊条采用E43型。要求设计钢屋架并绘制施工图。 2、屋架计算跨度： 03020.1529.7l m m m =-?= 3、跨中及端部高度： 本例题设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，取屋架端部高度0 2000h mm '=，屋架的中间高度：3500h mm =。 4、结构型式与布置 ①屋盖结构体系 a 、无檩设计方案 在钢屋架上直接放置预应力钢筋混凝土大型屋面板，其上铺设保温层和防水层。这种方案最突出的优点是屋盖的横向刚度大，整体性好，所以对结构的横向刚度要求高的厂房宜采用无檩设计方案。但因屋面板的自重大，屋盖结构自重大，抗震性能较差。 b 、有檩设计方案
在钢屋架上设置檩条，檩条上面再铺设轻型屋面材料，如石棉瓦、压型钢板等。对于横向刚度要求不高，特别是不需要做保温层的中小型厂房，宜采用有檩设计方案。 ②本方案采用有檩屋盖，屋架型式及几何尺寸如图1、图2所示。 图1 半跨梯形钢屋架形式和几何尺寸 图2 全跨梯形钢屋架形式和几何尺寸 根据厂房长度（72m>60m）、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支撑的规格有所不同。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3所示。