黄山学院
21米跨工业厂房梯形屋架设计
一、设计资料
1.某单层单跨工业厂房总长度90米，跨度L(取21 m)。厂房纵向柱距
6 m。
2.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，地震设防烈度为6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。
3.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。根据设计要求，屋架采用的钢材、
焊条为： Q235钢，焊条为E43型。
4.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 0.4 KN/m2
水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2
保温层 0.45KN/m2
一毡二油隔气层 0.05 KN/m2
水泥砂浆找平层 0.3 KN/m2
预应力混凝土大型屋面板 1.45 KN/m2
屋架及支撑自重：
按经验公式L
.0+
= =0.351KN/m2
.0
12
q011
(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
积灰荷载标准值： 1.2KN/m2 注：实际取屋面活荷载标准值与雪荷载标准值的较大值，保温层及积灰
荷载取值参照学号。屋架计算跨度，几何尺寸及屋面坡度见附图1。 5. 钢屋架的制造、运输荷安装条件：在金属结构厂制造，运往工地安装，
工地有足够的起重安装条件。
屋架几何尺寸及屋架全跨上弦节点单位荷载作用下构件内力系数见附图。 6. 内力计算考虑下面三种情况
（1）、满载（全跨静荷载加全跨活荷载）
（2）、在吊装过程中可能出现的半跨屋面板荷载和半跨活荷载（活荷
载400 N/m2）和全跨屋架自重。
（3）、在使用过程中全跨静荷载和半跨活荷载。 7.设计附图：
1990
1350
2290
259028903040
2613
28
64
3124
25
30
2864
3124
33901507.51507.51507.5
1507.51
507.51
507.5
1507.5
150
A a
c e
g
h
B
C D F
G
H
15007=10500
×
A a
+4.
1000.000-7.472-11.262-12.18-12.18
-7.684
-4.4
09
-1.572
+0
.71
3
.+580
8
+2.79
2
+0.32
8
-1.0-1.
0-1.
0-0.5+9.
744+11.
962+11.768
c
e
g
h
B
C D
E F
G H
0.5 1.
0 1.
0 1.
0 1.0
1.0
1.0 1.0
21米跨屋架几何尺寸 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'
a'+3.010
0.
000-5.310-7.339-6.861-5.319
-3.923
-2.1620.00
-5.641
-2.6
33
-0.047
+1
.91
3
+1
.367
+1
.57
+1
.848
+3.960
+1.222
-1.0
39
-1.
200
-1.
5
25
-1.
7
76
-2.0
43
-1.0-1.
0-1.00.000.
000.00-0.5
+6.663
+7.326
+5.884
+4.636
+3.081
+1.090
B
C D E F G
H G 'F '
E 'D 'C 'B 'A '0.5 1.0
1.0 1.0
1.0
1.0 1.0 1.0
21米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值
二、 屋盖结构形式和支撑布置
布置屋盖支撑时应根据支撑布置原则，结合本设计具体情况，即厂房长度90 m>60 m ；跨度L ＝21m ；有桥式吊车且吊车平台较高等，考虑上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、垂直支撑应设几道和其位置；下弦纵向水平支撑是否需要设置；系杆如何设置，设刚性系杆还是柔性系杆布置屋架支撑，并进行编号， 钢屋架代号GWJ
支撑代号：屋架上弦横向水平支撑 sc
屋架下弦横向水平支撑 xc 屋架下弦纵向水平支撑 zc 垂直支撑 cc 刚性系杆 LG1 柔性杆件 LG2
6000
600
600
6000
6000 ×15
屋架上弦支撑布置图
6000 ×15 6000 600
600
6000
屋架下弦支撑布置图
三、 荷载内力计算 1. 荷载计算
按屋面做法，已知各荷载标准值算出永久荷载设计值；按屋面活载及雪荷载两者中取大值的原则，算出可变荷载的设计值。计算可列表1进行。
表1 荷载标准值及设计值计算
序号 荷载名称
标准值 (KN/m 2 设计值 KN/m 2 备注 1 三毡四油（上铺绿豆砂）
防水层 0.4 0.48 1.2 2 水泥砂浆找平层
0.4 0.48 3 保温层 0.45 0.72 4 一毡二油隔气层 0.05 0.06 5 水泥砂浆找平层 0.3 0.36
6 预应力混凝土屋面板 1.45 1.74 7
屋架及支撑自重 0.351 0.4212 永久荷载总重 3.451 4.2612
8 屋面施工活荷载标准值
0.7 0.98 1.4 9 雪荷载标准值 0.35 0.49 10
积灰荷载标准值 1.2 1.68
可变荷载总重 1.9
2.66
取8、9项中之大
值
垂直支撑1-1
柱顶处屋架垂直支撑
2.荷载组合
按三种情况进行组合：
(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载；
P =（4.2612+2.66）×6×1.5= 62.2908 KN
(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载；
P1=4.2612×6×1.5= 38.3508 KN
P2=2.66×6×1.5= 23.94KN
(3)全跨屋架支撑自重+半跨屋面板重+半跨可变荷载重。
P3=1.2×0.351×6×1.5= 3.7908 KN
P4=(1.2×1.45+2.38) ×6×1.5= 37.08 KN
3.杆件内力
杆件轴心力＝节点荷载×杆件内力系数。
对于上、下弦荷靠近支座的腹杆，仅需按组合(1)算出相应的内力选定为内力设计值。而靠近跨度中间部分的腹杆则需分别按三种组合求出相应的内力。经比较，其最不利的数值选定为内力设计值。具体计算可列表进行。下表给出了半跨荷全跨上弦节点单位荷载作用下的杆件内力系数。
表2 屋架杆件内力组合表
杆件名称内力系数（F=1）第1种组合第2种组合第3种组合
计算杆
件内力
（kN）全跨(1)
左半跨
(2)
右半跨
(3)
()1?p()()2
12
1?
+
?P
P()()3
12
1?
+
?P
P
()
()2
1
4
3
?
+
?
P
P()
()3
1
4
3
?
+
?
P
P
上弦AB 0 0 0 0.00 0.000 0.000 0.000 0.000 0
BC/CD -7.472 -5.31 -2.162 -465.44 -413.679 -338.315 -225.220 -108.492 -465.44 DE、EF -11.262 -7.339 -3.923 -701.52 -607.602 -525.823 -314.822 -188.157 -701.52 FG/GH -12.18 -6.861 -5.319 -758.70 -631.365 -594.450 -300.578 -243.400 -758.70
下弦ac 4.1 3.01 1.09 255.39 229.298 183.333 127.153 55.959 255.39 ce 9.744 6.663 3.081 606.96 533.202 447.449 284.002 151.181 606.96 eg 11.962 7.326 4.636 745.12 634.137 569.738 316.994 217.248 745.12 gh11.768 5.884 5.884 733.04 592.175 592.175 262.789 262.789 733.04
斜腹杆aB -7.684 -5.641 -2.043 -478.64 -429.733 -343.597 -238.297 -104.883 -478.64 B c 5.808 3.96 1.848 361.78 317.544 266.983 168.854 90.541 361.78 c D -4.409 -2.633 -1.776 -274.64 -232.123 -211.606 -114.345 -82.568 -274.64 D e 2.792 1.222 1.57 173.92 136.330 144.661 55.896 68.800 173.92 e F -1.572 -0.047 -1.525 -97.92 -61.413 -96.796 -7.702 -62.506 -97.92 F g0.328 -1.039 1.367 20.43 -12.295 45.305 -37.283 51.932 51.93 g H 0.713 1.913 -1.2 44.41 73.141 -1.384 73.637 -41.793 73.64
竖直杆Aa -0.5 -0.5 0 -31.15 -31.145 -19.175 -20.435 -1.895 -31.15 C c/E e-1 -1 0 -62.29 -62.291 -38.351 -40.871 -3.791 -62.29 G g-1 -1 0 -62.29 -62.291 -38.351 -40.871 -3.791 -62.29
表中的杆件名称与下图中的对应
1
9
9
1350
2
2
9
2
5
9
2
8
9
3
4
2
6
1
3
2
8
6
4
3
1
2
4
2
5
3
2
8
6
4
3
1
2
4
3
3
9
1507.5
1507.51507.51
507.5
1507.5
1507.5
1507.5
150
A
a c e g h
B
C D F
G H
15007=10500
×
四、 杆件截面选择
1、按腹杆最大内力N=-478.64KN 查表选用中间节点板厚度 t=10mm, 荷载支座节点板厚度t=12mm.
2、上弦杆
整个上弦杆不改变截面，按上弦杆FH 的最大计算内力设计值，按轴心受压构件设计截面。
根据钢结构基本原理可知，单轴对称截面的轴心受压构件在绕非对称主轴失稳时呈弯曲屈曲，但绕其对称轴失稳时通常呈弯扭屈曲。
弯扭屈曲换算长细比yz λ
()()
12
22
2
222220201412yz y z y z
y z e i λλλλ
λλλ??
????=
+++-- ??????
?
GB50017规范给出了双角钢截面换算长细比的简化公式，将直接用于设计中。
计算内力设计值：N=-758.70 KN 计算长度：
屋架平面内取节点中心间轴线长度
1507.5ox l l mm ==
屋架平面外根据屋盖支撑布置和上弦杆内力变化取值
221507.53015oy l l mm
==?=
截面选择：由于2oy ox l l =，选用不等边角钢，短边相连。设80λ=，查表知为 b 类截面，查附表（b 类截面轴心受压构件的稳定系数?）得0.688?=。
需要的截面特性：212.5129215
688.0758700mm f N A =?==
?
1507.5
18.8480
ox
x l i mm λ
=
=
= 301537.6980oy y l i mm λ=== 根据需要的A 、 x i 、y i 查型钢表选用2∠125×80×12不等边角钢，短边相连，
截面特性：A= 234024680?=mm 2, x i =22.4mm, y i =61.5mm 截面验算：
[]1507.567.3015022.4ox x x l i λλ=
==<= []3015
49.015061.5
oy y y l i λλ===<=
11125301510.40.560.5613.512125
49.0
oy yz y l b t b λλ==<====由
则 可近似取
满足长细比要求，因.x y yz λλλ>=，由x λ=67.30查附表0.7672x ?=
2
2/215/31.211234027672.0758700
mm N f mm N A N =<=??==
?σ
满足要求。 3.下弦杆
整个下弦杆不改变截面，按下弦杆eg 的最大计算内力设计值，按轴心受拉构件设计截面。
计算内力设计值：N=745.12 KN 计算长度：
150023000150046000ox oy l mm l mm =?==?=
截面选择：267.3465215745120
mm f N A ===
y
y
x
x
125
80
12 125 10
根据需要的A 、x i 、y i
查型钢表选用2∠125×80×10不等边角钢，短边相
连。
截面特性：A=3940mm 2, x i =22.6mm, y i =61.1mm 截面验算：
[]15027.136.2230000=<===λλx x x i l
[]15020.981
.616000
0=<===
λλy y y i l
22/215/1.1893940745120
mm N f mm N A N =<===
σ
满足要求。 4、斜腹杆
（1）端斜杆aB
计算内力设计值：N=-478.64KN 计算长度：
25302350ox oy l l mm l l mm
====
截面选择：选用不等边角钢，，设80λ=， b 类截面查附表得0.688?=。 需要的截面特性：280.3235215
688.0478640
mm f N A =?==
? 2530
31.62580
ox
x l i mm λ=== 253031.62580oy y l i mm λ=== 根据需要的A x i y i 查型钢表选用2∠125×80×8，长边相连
10
125
10
80 x
x
y
y
125
截面验算：
截面特性：A=3200mm 2, x i =40.1mm, y i =32.7mm
[]2530
63.0940.1ox x x l i λλ===< []253077.37150
32.7
oy y y l i λλ===<=
1122
2
2
144
1125253015.60.560.5611.38125
12523508
3.7(1) 3.7(1)6052.7852.7125oy oy yz l b t b l t
b t b λ==>==?=?
?+=??+=?由
则
满足长细比要求，因y x yz λλλ>>，由y λ=77.37查附表得0.705y ?=
22/215/16.2123200705.0478640
mm N f mm N A N =<=?==
?σ
满足要求。 (2)腹杆Bc
计算内力设计值：N=361.78 KN 计算长度：
0.80.826132090.42613ox oy l l mm l l mm ==?===
截面选择：270.1682215361780
mm f N A ===
根据需要的A
x i y i 查型钢表选用2∠75×8等边角钢。
80
80
125
10 8
y
y
x
x
截面验算：
截面特性：A=1150×2mm 2, x i =22.8cm, y i =35.0mm
[]2090.491.6822.8ox x x l i λλ===<
[]261374.6635.0oy y y l i λλ===< 22/215/3.15721150361780
mm N f mm N A N =<=?==
σ
满足要求。 (3)腹杆cD
计算内力设计值：N=-274.64 KN 计算长度：
0.80.828642291.22864ox oy l l mm l l mm
==?===
截面选择：选用等边角钢，设80λ=， b 类截面查附表得0.688?=。 需要的截面特性：240.1856215
688.0274640mm f N A =?==
? 2291.2
28.6480
ox
x l i mm λ
=
=
= 286435.880oy y l i mm λ=== 根据需要的A x i y i 查型钢表选用2∠75×10，截面验算： 截面特性：A=1413×2mm 2, x i =22.6cm, y i =35.4mm []15038.1016
.222
.22910=<===
λλx x x i l
90.804
.352864
0===
x y y i l λ 10
8 75
75
75 y
y
x
x
442222752864
9.3750.580.5822.15875
0.4750.47575181.83184.1728648oy yz y oy l b t b b l t λλ==≤=?=????
?=+=?+= ? ? ??????由则
满足长细比要求，由x λ=101.38查附表得546.0=x ?
22/215/1782
1413546.0274640
mm N f mm N A N =<=??==
?σ满足要求。 （4） 腹杆De
计算内力设计值：N=173.92 KN
根据需要的A x i y i 查型钢表选用2∠70×4 5.竖杆
（1）支座处竖杆Aa 计算内力设计值：N=-31.15KN 计算长度：
19901990ox oy l l mm l l mm
====
截面选择：选用等边角钢，设80λ=， b 类截面查附表得0.688?=。 需要的截面特性：259.210215
688.031150mm f N A =?==?
1990
24.87580ox
x y l i i mm λ
==
=
=
1990
91.2821.8
ox
x l i mm λ=== 199061.9932.1oy y l i mm λ=== 根据需要的A x i y i 查型钢表选用2∠70×4
验算：
截面特性：A=557×2mm 2, x i =21.8mm, y i =32.1mm
[]199091.2821.8ox x x l i λλ=
==< []1990
61.9915032.1
oy y y l i λλ===<=
2222
44
70190017.50.580.5816.5470
7019904
3.9(1) 3.7(1)78
18.6418.670oy oy yz l b t b l t b t b λ==>==?=??+=??+=?由则 满足长细比要求，因y yz x λλλ>>.，由x λ=91查附表得0.612φ=
22/215/69.452557612.031150mm N f mm N A N =<=??==
?σ
满足要求
（2）竖杆Gg
计算内力设计值：N=-62.29KN 计算长度：
23122890ox oy l l mm l l mm
====
截面选择：选用等边角钢，设80λ=， b 类截面查附表得0.688?=。 需要的截面特性：211.421215
688.062290
mm f N A =?==?
2312
28.980ox
x l i mm λ
=
=
=
10
4 70
70
70 y
y
x
x
2890
36.1280
oy
y l i mm λ
=
=
= 根据需要的A x i y i 查型钢表选用2∠70×4 验算：
截面特性：A=557×2mm 2, x i =21.8mm, y i =32.1mm
[]2312106.115021.8ox x x l i λλ=
==<= []2890
90.0315032.1
oy y y l i λλ===<=
44222270289017.50.580.5823.95470
0.4750.47570190.03197.7128904oy yz y oy l b t b b l t λλ==<==????
?=+=?+= ? ? ?????
?由则
满足长细比要求，因y yz x λλλ>>.，由x λ=106.1查附表得0.517φ=
22/215/15.1082557517.062290
mm N f mm N A N =<=??==
?σ
满足要求.
其他杆件截面的选择见下表
表3 屋架杆件截面选择表
杆件
计算
内力
（KN ） 截面
规格 截面面积/mm 2
计算长度(mm)
回转半径（mm ）
长细比 容
许
长细
比
[λ]
稳定系数
应力σ（N/
mm 2） 名称 编号
l 0x l 0y i x i y
λx λy λyz φx φy 上弦杆 FG -758.70 2∠125×
80×12,
短边相并 4680
1507.5
3015
22.4 61.5
67.3
49.0
49
150
0.7672
\
211.31
下弦杆
eg 745.12
2∠125×
80×10,短边相并
3940
3000.00 6000.0 22.6 61.1
13.27 98.20
\
350
\
\
189.1
腹杆aB -478.64
2∠125×
80×8,
长边相并
3200 2530.00 2530.0 40.1 32.7 63.00 77.00 60 150 \ 0.705 212.16 Bc 361.78 2∠75×8 2300 2090.40 2613.0 22.8 35 91.68 74.66 \ 350 \ \ 157.3 cD -274.64
2∠75×
10
2300 2291.2 2864 22.8 35 101.38 80.80 84.17 150 0.546 \ 178 De 173.92 2∠70×4 1114 2291.2 2864 21.8 32.1 105.10 89.22 \ 350 \ \ 147.1 eF -97.92 2∠70×4 1114 2499.2 3124 21.8 32.1 114.60 97.32 84 150 0.466 \ 177.73 Fg
-37.283
2∠70×4 1114 2499.20 3124.0 21.8 32.1 114.60 97.32
97.32 150 0.467 \ 71.7
51.932 \ 350 \ \ 46.62 gH
-41.793
2∠70×4 1114 2712.00 3390.0 21.8 32.1 124.40 105.61
105.61 150 0.413 \ 90.84
73.637 \ 350 \ \ 66.1
竖杆Aa -31.15 2∠70×4 1114 1990.00 1990.0 21.8 32.1 91.28 61.99 78 150 0.612 \ 43.69 Cc -62.29 2∠70×4 1114 1832.00 2290.0 21.8 32.1 84.04 71.34 71.34 150 0.661 \ 79.7 Ee -62.29 2∠70×4 1114 2072.00 2590.0 21.8 32.1 95.05 80.69 80.69 150 0.588 \ 89.6 Gg -62.29 2∠70×4 1114 2312.00 2890.0 21.8 32.1 106.10 90.03 97.71 150 0.517 \ 108.15
四.节点设计
重点设计“a”“B”“e”“H”四个典型节点（如图下图），其余节点类同。
杆件内力（KN）
用E43焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值2
160/
w
f
f N mm
，角焊缝的焊角尺寸和焊缝计算长度的限制和构造要求。经查表得，取5 mm的倍数
得各杆件截面中性轴距角钢背面的距离分别如下表
A B
C D
E F
G H
a c e g
-478.6
255.39
0.000
-465.44-
-701.52 -
758.70
-62.29
-62.29
-62.29
-274.64
-97.92
745.12
361.78
173.92
51.932
606.96 733.04
2850 3000 3000
11850
3000
73.637
73.637
-31.15
表4 截面中性轴距翼缘边缘的长度
杆件型号 ∠125×80×12 短边相并
∠110×70×10 短边相并
∠125×80×8 长边相并
2∠75×8
2∠70×4
中性轴距角钢背面距离
（单位：mm ） 20 20 40 20 20
1. 下弦节点“e ”
先计算腹杆焊缝长度，然后定出节点板的形状和尺寸，最后计算下弦杆与节点板之间的连接焊缝。
（1）D e 杆焊缝计算
N=-173.92 KN
角焊缝强度设计值2160/w f f N mm =，根据构造要求： 板厚f 6h t t mm ≤≤时，，取f h 4,mm =则焊缝所需长度为
mm 150,88.135160
47.021739207.027.0取肢背mm f h N l w f e w =????==
l
2
L 70 × 4 2
L 70 × 4 745.12KN 606.96KN
173.92KN 97.92KN
62.2908KN
606.96KN 745.12K
173.92KN
mm 7023.58160
47.02173920
3.023.0，取肢尖mm f h N l w f e w =????==
（2）Ee 杆焊缝计算 N=-62,29KN
角焊缝强度设计值2160/w f f N mm =，根据构造要求设焊缝4f h mm =,则焊缝所需
长度为
f f '
'
mm 60240mm
0.70.758691
45.85,60220.74160
0.30.358691
19.65,220.74160
w w w e f w w e f h l h N l mm mm h f N l mm mm h f ≤≤=?=
==????=
==???焊缝长度 32=8肢背：根据构造要求取肢尖：根据构造要求取50
（3）Fe 杆焊缝计算
N=-97.92 KN
角焊缝强度设计值2160/w f f N mm =，根据构造要求设焊缝4f h mm =,则焊缝所需
长度为
f f ''mm 60240mm
0.70.792262
72.08,90220.74160
0.30.392262
30.89,220.74160
w w w
e f w
w e f h l h N l mm mm h f N l mm mm
h f ≤≤=?=
==????===???焊缝长度 32=8肢背：根据构造要求取肢尖：根据构造要求取50 (4) 下弦杆焊缝验算
下弦杆与节点板连接焊缝承受两相邻内力之差： △N=745.12-606.96=138.16 KN
根据节点放样，得节点板尺寸为400×320mm, 见图
22
60.750.75130176
29.95/160/20.720.76(40012)
w f w f f f h mm
N N mm f N mm h l τ=??=
==<=????-受力最大肢背焊逢应力验算：设
2上弦杆节点“B
上弦杆节点“B ”
（1）aB 杆焊缝计算
N=-478.64 KN
角焊缝强度设计值2160/w f f N mm =，根据构造要求设焊缝6f h mm =,则焊缝所需
长度为
mm 230,49.231160
67.02478640
65.0265.0取肢背mm f h N l w
f e w =????== mm 13065.124160
67.024*******.0235.0，取肢尖mm f h N l w f e w =????==
（2）Bc 杆焊缝计算 N=361.78KN
角焊缝强度设计值2160/w f f N mm =，根据构造要求设焊缝6f h mm =,则焊缝所需
长度为
mm 190,43.188160
67.02361780
7.027.0取肢背mm f h N l w f e w =????== mm 9075.80160
67.02361780
3.023.0，取肢尖mm f h N l w
f e w =????==
（3）上弦杆焊缝验算
考虑搁置檩条，节点板缩进上弦肢背2
73
t mm ≈，用槽焊缝按两条角焊缝计算，
C
58.6908
2 ∠ 125 × 80 × 12
2 ∠ 125 × 80 × 8
2 ∠ 75 × 8
465.44KN
478.6KN
361.78KN
62.2908KN
''"=5mm 62
f f f t
h h h mm =
==设，为了制造方便，通常取，焊缝设计强度应乘以折减系数0.8，节点板尺寸为500×310mm ，上弦杆与节点板连接焊缝承受两相邻上弦杆内力之差，
△N=465.44 kN
肢背槽焊缝验算：
()()
()()
2
2
2
2
1''3
22/2 1.220.75438.53858.691/2 1.221
20.720.76(50012)1080.45/0.8128/f f f
w f K N F h l N mm f N mm τ?+??+?=
=
????-?
=<=‘（）（）
肢尖角焊缝验算：
()()
()()
2
2
2
2
2''''3
22
/2 1.220.25438.53858.691/2 1.221
20.720.76(50012)1027.38/160/f f w
w f K N F h l N mm f N mm τ?+??+?=
=
????-?
=<=‘（）（）
3．屋脊节点“H ” （1）上弦杆拼接计算
上弦杆常采用同钢号钢拼接，为了连接紧密和便于施焊，常需将拼接角钢的棱角削圆并切去垂直肢的一部分宽度△=t+f h +5mm=10+6+5=21mm.
拼接接头一侧的连接焊缝长度按上弦杆内力计算，设焊缝长度9f h mm =，每条焊缝所需长度为
714854
177.340.740.79160
w w
f f N l mm h f =
==????
取拼接角钢长度L=2（2w f l h +）+20=410.6 mm 取L=800mm
屋脊节点“H ”
（2）上弦杆与节点板连接焊缝计算
上弦杆与节点板之间的槽焊缝承受节点荷载，强度足够 上弦杆肢尖与节点板的连接焊缝，按上弦杆内力的15％计算。 设6f h mm =，节点板的长度为430mm ，节点一侧的焊缝长度为
430/22012183w l mm =--=
焊缝应力验算：
2
2
22
2
2
2222
0.150.1571485469.76/220.76183
0.1560.157********
137.22/220.76183
137.2269.76132.36/160/1.22 1.22f f w f f w f f f N N mm h l N e N mm h l N mm N mm
τσσττ?===????????=
==???????=+=+=< ? ?????
（3）gH 杆焊缝计算 N=73.637 KN
角焊缝强度设计值2160/w f f N mm =，根据构造要求设焊缝4f h mm =,则焊缝所需长度为
714.854KN
g
73.637KN
73.637KN
758.70KN
KN
KN
2∠70×4
2∠70×4
2∠125×80×12
2∠125×80×12
758.70KN
73.637KN 73.673KN
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）。
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
《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
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
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（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 。
钢结构课程设计任务书 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。 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1.5×6.0m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 =0.35kN/m2，施工活荷载与雪荷 基本雪压标准值为S 载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载为 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 0.45kN/m2 水泥砂浆找平层 0.7kN/m2 保温层 0.4 kN/m2(按附表取) 预应力混凝土屋面板 1.45kN/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 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
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0.45 kN/m2 水泥砂浆找平层0.7kN/m2 保温层0.4kN/m2 预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2 屋架及支撑自重0.12+0.011L=0.318kN/m2 恒荷载总和 3.318kN/m2 活荷载0.7kN/m2 积灰荷载0.7kN/m2 可变荷载总和 1.4kN/m2 屋面坡度不大，对荷载影响小，未予以考虑。风荷载对屋面为吸力，重
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：
钢结构原理与设计课程设计任务书 一、题目：普通梯形钢屋架设计 二、设计资料（由老师分组确定） 某厂房总长度90M，跨度根据不同班级及学号从附表1中取，纵向柱距6m。 1.结构形式:梯形钢屋架。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，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。 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。 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： 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（根据学号按附表取) 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1.45KN/m2 三、设计内容 1．课程设计计算书 包括如下内容的全部设计和计算过程：
①屋盖支撑、檩条布置的示意图 ②设计荷载统计 ③檩条设计及验算过程 ④屋架杆件几何尺寸、内力的计算过程及结果 ⑤屋架杆件截面计算过程及结果,屋架节点计算过程及结果 2．钢屋架施工详图 绘制2#施工图，屋架轴线比例1：20或1：30，相应构件比例为1：10或1：15，内容包括： ①屋架简图，左半跨标明杆件长度，右半跨注明杆件最不利内力，以及超拱度。 ②屋架正面图，上、下弦平面图（有二个比例）。 ③侧面图，剖面图及零件详图。 ④注明全部零件的编号，规格及尺寸（包括加工尺寸和定位尺寸）孔洞位置，孔洞及螺栓直径，焊缝尺寸以及对工厂加工和工地施工的要求。 ⑤材料表。 ⑥说明 四、设计要求 1.计算书须按规范要求完成，插图应用按一定比例绘制，做到眉目清晰，文图配合，表明表、图号；要求计算书内容要有系统地编排，字体要端正，表示要清楚，计算步骤明确，计算公式和数据来源应有依据，并应附有与设计有关的插图和说明。 2.图纸应符合《房屋建筑制图统一标准（GB/T 50001—2001）》和《建筑结构制图标准（GB/T 50105—2001）》的要求；绘制钢屋架施工图，其中包括屋架简图、屋架结构图、上下弦平面图、必要的剖面图和零件大样图、材料表和设计说明等。施工图1～2张（2号）。 要求图面清楚整洁，线条粗细分明，尺寸及标注齐全，符号及比例正确，构造合理，能表达设计意图，符合国家制图标准并与计算书一致。 3.屋架跨度、保温层及积灰荷载取值见附表所示。请学生按附表2将自己的取值填入设计任务书中。
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
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。
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》（钢屋架）课程设计任务书 湖北工业大学工程技术学院土木系 结构教研室 2013年11月 一、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1所示， 杆件容许长细比：屋架压杆[λ]=150，屋架拉杆[λ]=350。 二、屋架形式及几何尺寸 如图2所示。 三、荷载 1. 永久荷载（标准值） 大型屋面板（0.50 +0.001*本人学号后三位数）kN/m2 （例如：学号为070807110190，则屋面板荷载为：0.50+0.001*190=0.69kN/m2） 防水层0.10kN/m2 屋架及支撑自重0.15kN/m2 悬挂管道0.05kN/m2 2.可变荷载（标准值） 屋面活荷载按学号选取（参见下表）；雪荷载0.30kN/m2 屋面活荷载的取值 (kN/m2) 四、课程设计要求 1. 掌握钢屋架荷载的计算； 2. 掌握杆件内力的计算和组合，杆件的计算长度、截面形式，截面选择及构造要求， 填板的设置及节点板的厚度； 3. 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绘制。
五、课程设计进度安排
1拱50 图2 24米跨屋架几何尺寸 117 图3 24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 'a '+3.480 .000-6.25- 9.04-9.17-7.38-6.09-7.38-4.49 -2.470.00 0.00 -6.53 -3.14 +0.71 +1.55+1.39 +1.56 +1.80 +2.12+4.76 +1.90 -0.45 -2.47 -1.53 -1.75 -2.03 -2.34 -1.0-1.0-1.00.00+0.970.000.00-0.5+8.0+9.34+8.44+5.31+6.73+3.53+1. 25B C D E F G H I H 'G 'F 'E 'D 'C 'B 'A '0.51.01.01.01.01.01.01.01.0i 图4 24米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力
普通钢屋架设计 普通钢屋架设计 一.设计资料 某车间跨度30m,长度90m，柱距6m,车间设有30/5t中级制桥式吊车，使用温度-29℃，采用1.5*6.0m预应力混凝土钢筋大型屋面板，10cm厚沥青珍珠岩保温层，卷材屋面，屋 面坡度1/10，屋架支撑在钢筋混凝土柱上，上截面400*400mm，混凝土型号C20 二.屋架形势，尺寸及支撑布局 1.据题参数使用温度为-29℃，连接方法及载荷性质，屋架钢材选用Q235,焊条选 E4303型，手工焊 2.屋面材料为预应力混凝土大型层面板，所以采用无檀层盖体系，平缓坡度形钢屋架 i=1/10.屋架计算跨度L0=L-2*150=29700mm 端部高度取h0=2000mm 所以得屋架高度比;h/l0=3485/29750≈1/8.55 3.屋架示意图 这种设计坡度平缓，适合大型面板，其外型接近弯矩图，因而弦杆内力沿跨度分布较 均匀，屋架的下弦间距做成3m，大型局面板为1.5m，为避免上弦承受局部弯矩，所以采 用再分式腹杆，将节间距做成1.5m，使屋架上弦节点受到载荷，在跨中考虑到腹杆的适宜倾角，采用再分杆式，由屋架跨度大，为避免挠度破坏，跨中拱起60mm（L/500） 三.载荷和内力计算 恒载：两毡三油防水层 0.35KN/mm2 找平层，20mm厚水泥砂浆， 20*0.02=0.4KN/mm2 保温层，100厚沥青珍珠岩 0.3KN/mm2 预应力钢筋混凝土大型层面板包括灌封：1.4KN/m2 屋架和支撑自重： g=0.117+0.011*30=0.45KN/m2 以上恒载总计为：0.35+0.4+0.3+1.4+0.45=2.9KN/m2 分项系数*1.2得3.48KN/m2 可变载荷：屋面活载荷：0.5KN/m2 积灰载荷：1.00KN/m2 总计：1.5KN/m2 分项系数*1.4得2.1KN/m2 雪载荷：0.45KN/m2
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：
－、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》实践课程任务书
一、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1所示， 杆件容许长细比：屋架压杆[λ]=150，屋架拉杆[λ]=350。 二、屋架形式及几何尺寸 如图2所示。 三、荷载 1. 永久荷载（标准值） 大型屋面板（0.50 +0.001*本人学号后三位数）kN/m2 （例如：学号为070807110190，则屋面板荷载为：0.50+0.001*190=0.69kN/m2） 防水层0.10kN/m2 屋架及支撑自重0.15kN/m2 悬挂管道0.05kN/m2 2.可变荷载（标准值） 屋面活荷载按学号选取（参见下表）；雪荷载0.30kN/m2 屋面活荷载的取值 (kN/m2)
五、课程设计进度安排
钢结构课程设计指导书 本指导书根据设计任务书提出的设计内容和要求指出了设计中应考虑的原则和应注意的问题，对其中某些问题作了必要的说明。更为一般的设计原理、方法及参考数据，可查阅相关设计手册和规程规范。 一、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。要求在指导教师的指导下，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。 二、设计资料和任务 参见课程设计任务书 三、钢屋架设计计算 3.1 材料选择 根据荷载性质，钢材可采用Q235-BF，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。 3.2 屋架形式及几何尺寸 因屋面采用大型屋面板，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，当梯形屋架与柱铰接时，屋架端部高度取1.6~2.2m。 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。 3.3 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，布置上、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 4.1 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。 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。
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。