第一篇钢结构构件设计计算
第一章钢结构屋盖系统
18 跨度L=60m方钢管双坡钢屋架
一、设计资料
1．工程概述
某工程厂房，平面尺寸为60m x 41.2m，屋架下弦中心标高12.70m，厂房屋盖为方钢管双坡平面钢桁架。屋面材料为压型钢板、玻璃丝棉保温层，屋面檩条为冷弯薄壁型钢。结构平面尺寸如图18.1所示。
图18.1 屋架及上弦支撑布置图
2．设计基本条件
1）建筑结构的安全等级为二级，设计使用年限为50年；
2）抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第二组；
建筑抗震设防类别丙类；
3）建筑场地土类别III类。
二、荷载及荷载效应组合
1．荷载标准值
1) 永久荷载（屋面恒荷载）标准值（不包括钢屋架自重）
屋面彩色压型钢板：0.2 kN/m2
玻璃丝棉保温层：0.1 kN/m2
支托及檩条：0.2 kN/m2
合计：0.5 kN/m2
2) 可变荷载标准值
①屋面活荷载：0.5 kN/m2（水平投影）；
μ=
②基本雪压：0.2 kN/m2（水平投影），屋面积雪分布系数 1.0
e
③基本风压：0.55kN/m2 (地面粗糙度类别为B类)
2．荷载效应组合见《建筑结构荷载规范》GB50009-2001第3.2.3条
1）1.2永久荷载＋1.4活荷载（或者雪荷载）
2）1.35永久荷载＋0.7x1.4活荷载
3）1.2永久荷载＋1.4半跨雪荷载
4）1.0永久荷载＋1.4风荷载
在风的吸力作用下，恒荷载对结构有利，故恒荷载分项系数取1.0
抗震设防烈度为7度，按《建筑抗震设计规范》GB50011—2001第5.3.2条，可不进行抗震验算。
三、桁架设计
1．材料选用按《钢结构设计规范》GB50017－2003 第10.1.2、10.1.3条；
钢材采用Q235B钢，屈强比≤0.8；
≤
桁架杆件采用方钢管，钢管的宽厚比满足：b/t40
2．桁架形式及几何尺寸按《钢结构设计规范》GB50017－2003 第10.2.1条；
高跨比：4961/ 60000 ≈ 1 / 12（满足经验要求1 / 15 ~ 1 / 10）；
腹杆间最小夹角31°≥ 30°，见《钢结构设计规范》GB50017－2003第10.2.1条； 节间中心长度：3000mm 3．节点荷载计算
1） 上弦节间长度为3004，近似按3000考虑。 上弦单个节点永久荷载标准值：10.5369P =??=kN 永久荷载作用如图18.2所示：
图18.2 屋面永久荷载示意图
2） 上弦单个节点屋面活荷载标准值：20.5369P =??=kN 屋面活载作用如图18.3所示：
图18.3 屋面活载示意图
3）屋面雪荷载：由于基本雪压为0.2 kN/m 2<屋面活荷载＝0.5 kN/m 2, 雪载和屋面活载不同时组合，故仅考虑屋面活载的作用。 4）屋面风荷载标准值：
风载体形系数：背风面0.6s μ=-
迎风面0.6s μ=-
风压高度变化系数：16h =m, B 类地区， 1.16z μ= ， 本算例风振系数取： 1.0z β=。
0k z s z w w βμμ=
背风面
11.0(0.6) 1.160.550.38
w=?-??=-kN/m2（风吸力）
单个节点
10.38 3.0 6.0 6.84
F=-??=-kN（垂直表面向上）
迎风面
21.0(0.6) 1.160.550.38
w=?-??=-kN/m2（风吸力）
单个节点
20.38 3.0 6.0 6.84
F=-??=-kN（垂直表面向上）见图18.4。
图18.4 屋面风载示意图
4. 桁架内力计算
桁架内力采用SAP2000程序计算，计算模型中节点按铰接，组合后最不利杆件内力见图18.5。
杆件长度(mm) 杆件内力（kN）
图18.5 杆件几何长度及内力图
5. 截面选择及验算
截面选择及截面性质（按焊接钢管计算）：
上弦杆口200 X 8
A=6144mm2,I x=I y=I=3.78×107mm4
78.5
i==mm
下弦杆口150X8
A=4544mm2,I x=I y=I=1.53×107mm4
58.1
i==mm
腹杆1 口140X6
A=3216mm 2,I x =I y =I=9.64×106mm 4
54.8i =
=mm 腹杆2（支座附近）口150X8 （同下弦杆） 截面验算：
杆件计算长度按《钢结构设计规范》GB50017－2003表5.3.1。 设计中控制参数：
钢材强度设计值，2215/mm f N =，本结构跨度L ＝60m ，拉杆容许长细比300λ≤, 压杆容许长细比一般腹杆150λ≤，受压弦杆和端腹杆100λ≤，见《钢结构设计规范》GB50017-2003表5.3.8和5.3.9的注。
1） 上弦杆：N=-888kN (压力)，03000x l =mm,06000y l =mm
0/6000/78.576.4y y l i λ===，b 类截面，查表得 0.711?=
3
2288810203.3N/mm 215N/mm 0.7116144
N f A ??==<=? 2） 下弦杆：N max =-888kN max 886.7N =kN (拉力)，
3
22886.710195.1N/mm 215N/mm 4544
N f A σ?===<=
长细比验算：012000
206.530058.1
y
y l i
λ=
==<
3） 腹杆1：min max 294kN(240.3kN(N N =-=压力）,拉力）， 压杆： 000000.83849mm 4811mm /87.8x y y y l l l l l i λ======,,， b 类截面，查表得 0.64?=
32229410142.8N/mm 215N/mm 0.643216
N f A ??==<=? 4）腹杆2：max 345.2kN(N =拉力）
322345.21076N/mm 215N/mm 4544
N f A σ?===<=
6. 节点承载力及焊缝验算
1） T 形节点（图18.6） 见《钢结构设计规范》GB50017－2003 表10.3.4
111140,6,200,8,
b h t b h t ======
11400.70.25200
b b ==≥
11400.70.25200
h b ==≥
1114023.3356
b t ==≤ 111401,0.5140h b == ≤满足120025358
1400.70.25
200
b h t t b b β= ==≤===≥ 图18.6 T 形节点
当0.85β≤支管在节点处承载力设计值pj i N 计算如下（GB50017－2003 公式
10.3.4－1）：
21.82sin sin pj
i i
n i i
h t f
N bc c ψθθ??=?+ ???
()()
0.5
0.5
110.70.548c β =-=-=其中
3
2
0.251.088810
144.5N/mm 6144
n f σ
ψσβσ =-?== 主管受压时，为节点两侧主管轴心压应力的较大者,即 0.250.25144.5
1.0 1.00.760.7215
n f σβψ=-=-=
87θ= i 主管与支管轴线夹角
2
3
1
14082151.8(2)0.76102000.548s i n 870.548s i n 87pj N -?=?+???? >
=112.8kN 25kN
焊缝验算，按《钢结构设计规范》GB50017-2003第10.3.2条：
2280.4sin i
w i
h l θ=
=mm ，取f h =6mm 310.70.76280.416010188.4kN w pj f w t h l f N -=????=>
2） 有间隙的K 形节点（图18.7） （钢结构设计规范GB50017－2003 表10.3.4）
1249,54,4045;e a θθ==== ，
11122212140,6;140,6;200;8;
1400.010.70.10.35200b h t b h t b h t b b b b b t
============≥+=
1212
0.700.354b b h h b
β+++=
=≥
121214023.3356
b b t t ===≤； 12i 12i
1401,0.52140h h h b b b === ≤≤满足 450.225,10.30;200
a b β== -= 图18.7 有间隙的K 形节点 ()()0.510.15 1.510.45a
b
ββ -≤
≤-满足＝＝ 也满足a=45>t 1+ t 2=12 由于2280.70110.98200
t b β?=≤-=-=，故K 形节点承载力由以下四项中最小者控制；
0.52
1212123 1.42()(50017200310.3.46sin ,(50017200310.3.47sin (2),2.0(2);2pj n i pj v v
i
v pj i e i i i i b b h h b N t f GB b t
A f N G
B A h b t b b
N h t t f ψθθαα+++= --=
--=+=
+=-+ v 公式）
其中A 是弦杆受剪面积；公式）4(50017200310.3.48102.0(
);(50017200310.3.49sin 2sin 10
y e i
yi i
i eq pj i
v i i
eq i i GB f t
b b b t f t b b h tf N GB b b b b t θθ -- =??
+=+ -- =?≤
公式）其中公式）其中
取第1个支管分别计算如下：
0.523
11401401401402001.42
()82150.8510
200sin 498
k pj N -+++=???? =308.1N 0.152α=== 2(2)(22000.152200)83443mm v A h b t α=+=?+??=
32
344312510570.3sin sin 49pj v v i A f N
θ-??===
kN
8
10
10
14074.72006
y e i yi i
f t
b b b t f t
=?
?=??=mm 3314074.7
2.0(2) 2.0(14026)62151022
pj i e i i i i b b N h t t f -++=-+
=?-?+??? 607.2=kN
10
10
140562008
eq i b b b t
=?=?=mm<1140mm b =
3
41401405681252.0(
) 2.0()10sin 2sin sin 492sin 49
i eq pj i v i i b b h tf N θθ-++?=+=+?
=751.3kN
综上所述，第1支管节点承载力308.1pj i N =kN 294>kN 第2支管节点承载力计算从略。 焊缝验算
22140651sin sin 49
i w i h l mm θ?=
=?=
i ＋2b ＋2140，取6f h =mm 30.70.7665116010437.5w pj f w t i h l f kN N -=????=>
3） 支座附近Y 形节点（图18.8），见《钢结构设计规范》GB50017－2003 表10.3.4
111140,6;200;8;
b h t b h t ======
11111500.750.252001500.750.2520015018.75358
b b h b b t ==≥==≥==≤ 1111
11501,0.52;150********;2535;88
1500.75
200
h h b b b h t t b b β== ≤≤== ==≤ ===满足 图18.8 Y 形节点 支管在节点处承载力设计值pj
i N 计算如下（GB50017－2003 公式10.3.4－1）：
()20.5
1.8(2);sin sin 0.251,1pj
i i
n i i
n h t f
N bc c c f
ψθθσ
βψβ=+
=- =-
?其中
由于主管受压，0.2510.943n f
σ
ψβ =-
?= ()
()
0.5
0.5
110.750.5c β=-=-=
22
3
1.8(2)sin sin 15082151.8(
2)0.94310231.4345.22000.5sin 520.5sin 52
pj
i i
n
i i
h t f
N bc c kN kN ψθθ-=+?=+??=
不满足要求。
在主管相交处铺4mm 厚的钢板，则节点承载力变为：
22
3
1.8(2)sin sin 150122151.8(
2)0.94310520.6kN 345.2kN 2000.5sin 520.5sin 52
pj
i i
n
i i
h t f
N bc c ψθθ-=+?=+??=>?
焊缝验算 22150
381mm sin sin 52
i w i h l θ?=
==
，取14f h mm = 30.70.71438116010597.4kN w pj f w t i h l f N -=????=>
4） 4）搭接的K 形节点（图18.9），见《钢结构设计规范》GB50017－2003 表10.3.4
125451;θθ= = ，
123123123140;140;6;150,8;
b b b h h h t t t b h t ============
111400.930.25150
1400.930.25150
b b h b ==≥==≥
1114023.3336b t ==≤= 图18.9 搭接的K 形节点
搭接率：161
35.1%;174
v O =
= 满足：25%100%v O ≤≤，见《钢结构设计规范》GB50017－2003 表10.2.3 当25%50%v O ≤<时，支管1节点承载力计算公式如下（GB50017－2003 公式10.3.4－14）：
()1 2.02;
0.5210;
e ej pj v i i i i j yj
ej i i j j i yi
b b O N h t t f t f b b b b t t f
+??
=-+???
?=??≤
支管在节点处承载力设计值pj
i N 计算如下：
()3
10.351701002.0140266215100.52335.2kN
pj N -+??=-?+??????? = 支管2节点承载力计算如下（GB50017－2003 公式10.3.4－17）：
1122sin sin pj pj N N θθ=，
112
2
sin 349kN sin pj pj
N N
θθ==
pj 221133o
o
N sin θ=271.2kN>N sin θ+N sin θ =195.4sin54+27sin90=185.1kN
*
( * 见参考文献[1]) 5）主管外伸的KN 形节点（图18.10） 见《钢结构设计规范》GB50017－2003 表10.3.4
121214023.36
b b t t ===≤=12
121;2;i i
h h h b b b == ≤≤满足0.5 图18.10 KN 形节点
12121400.930.251501400.930.25150
b b b b h h b b ===≥===≥15018.7540;8
10055.6%;25100v v b h t t O O ===≤== ≤≤满足％％
[1] J.A.Packer. 空心管结构连接设计指南. 北京：科学出版设1997
1122110.75;i j
b t b
t b b = = ≥≥，，满足1.0 支管在节点处承载力设计值pj
i N 计算如下（GB50017－2003 公式10.3.4－15）：
1102.02;2e ej j yj pj i i i i ej i j j i yi b b t f N h t t f b b b t f +??=-+ =?????
?其中 31701002.0140266215102549.5kN 294kN
pj N -+??=-?+??????? => 被搭接支管的承载力不应大于搭接支管的承载力：见GB500117－2003公式10.3.4-17
N
549.5kN 27kN j yj pj pj j
i
i yi
A f N
A f ≤=>
四 、点评
1．本工程无悬挂吊车，采用方钢管截面的平面桁架，节点直接焊接，美观经济。虽然国内外也有矩形管用于空间桁架体系，但是一般来说矩形管更适用于平面桁架结构；
2．示例中杆件的计算长度，系按《钢结构设计规范》GB500117－2003中表5.3.1条的规定确定，这是偏于安全的。有关杆件的计算长度也可参考文献[1]；
3．管结构节点类型较多，本示例中仅对应规范中相关内容，采用节点处直接焊接的钢管结构。事实上，实际设计中在建筑师允许的条件下可以采用局部节点加固办法来提高节点承载力，减小杆件截面，有关加固方法及计算公式可参考文献[1]；
4．KN 型节点的计算规范中没有对应公式，但在实际工程中却经常出现，示例中的计算系参考文献[1]；
5．本工程中桁架应起拱，起拱值可根据《钢结构设计规范》GB50017－2003第3.5.3条确定。
2010年1月 一、设计资料 某厂房跨度30m，总长90m，柱距6 m，采用梯形钢屋架、1.5×6.0m预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30， :1 i。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，抗震设防烈度为7度，屋屋面坡度为10 架下弦标高为18m；厂房桥式吊车为2台150/30t（中级工作制），锻锤为2台5t。 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0.55 KN/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 1.4 KN/m2 屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L 计算：0.45KN/m2
悬挂管道：0.15 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 积灰荷载标准值： 1.0 KN/m2 钢材采用Q235-B。焊条采E43型，手工焊。 桁架计算跨度： l o=30-2 0.15=29.7m 跨中及端部高度： 桁架中间高度：h=3.490m 在29.7m处的两端高度：h o=2.005m 在30m处轴线处端部高度：h o=1.990m 桁架跨中起拱60mm（L/500）。 1.结构形式与布置 桁架形式及几何尺寸如图1所示。
桁架支撑布置如图2所示
2、荷载计算 由于i=1/10，则：α=5.71°，cosα=0.995。计算竖向节点荷载时，按水平投影面计算。节点荷载即为1.5m*6m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（P W=0.12+0.011×跨度）计算，跨度单位为米。 恒载计算： 防水层（三毡四油）：0.4/0.995=0.402 kN/m2 预应力钢筋混凝土大型屋面板： 1.4/0.995=1.407 kN/m2 隔气层、找平层：0.35/0.995=0.3518 kN/m2 保温层、找平层：0.95/0.995=0.9548 kN/m2
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
目录 第一部分 一、设计资料 (2) 二、设计内容 (3) 三、设计要求 (3) 第二部分 一、荷载和内力计算 (4) 二、支撑布置 (5) 三、杆件内力计算图 (6) 四、杆件截面选择 (6) 五、节点设计 (9) 第一部分 一、设计资料 (1) 设计资料 某厂房跨度为L=27m，总长240m，柱距6m.房内无吊车，无天窗，无振动设备。采用1.5×6.0m预应力混凝土大型屋面板，屋 第 1 页共15页
第 2 页 共 15页 架支承于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为C30，。地区计算温度高于-200C 。钢材选用235Q 钢，焊条为43E 型。 (2) 屋架形式及几何尺寸 屋面采用预应力钢筋混凝土大型屋面板，采用梯形钢屋架。屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图一所示。屋面坡度为 10:12700/2*)19903340(=-=i 屋架计算跨度为26.7m,端部高度取1990mm ，中部高度取3340mm 。 (3) 荷载标准值 ① 永久荷载： 预应力钢筋混凝土大型屋面板（包括嵌缝） 1.4 KN/m 2 二毡三油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 KN/m 2 找平层2cm 厚 0.4 KN/m 2 保温层2 0.4 KN/m 2 屋架及支撑自重：按公式L q 11.012.0+=计算： 0.309 KN/m 2 永久荷载总和 2.617 KN/m 2 ② 可变荷载： 屋面活荷载： 2/7.0m kN 附图一
第 3 页 共 15页 图1.1 27米跨屋架几何尺寸 图1.2 27米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值
第 4 页 共 15页 图1.3 27米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 第二部分 一、荷载和内力计算 1、荷载计算 恒荷载总和：2.6172/m KN 屋面活荷载大于雪荷载，故不考虑雪荷载。 可变荷载总和：1.52/m KN 屋面板坡度不大，对荷载影响小，未予考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不考虑。 2、荷载组合 节点荷载设计值： 按可变荷载效应控制的组合： kN F d 15.4665.1)8.09.04.17.04.1617.22.1(=????+?+?=
黄冈市黄梅戏大剧院 结构计算说明书 北京航空航天大学交通科学与工程学院 组名：六合 指导教师：高政国 组长：王恒 组员：王豪、王鑫、王庆、许豪文、林敬辉 2011年5月
一、设计资料： 舞台主跨总长18ｍ，跨度30m，柱距6m，屋面采用1500*6000*30mm轻型金属夹心板，结构形式为钢筋混凝土柱，柱截面800*800mm。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。屋架下弦标高为29ｍ。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Q345钢，焊条为E50型。 3屋盖结构及荷载 （1）轻型金属夹心板：采用1500*6000*30mm屋板（考虑屋面板起系杆作用） 荷载：①屋架及支撑自重：有公式q=0.12+0.11L，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为 S=0.35 KN/m2，施工活荷载标准值与雪荷载不 同时考虑。 ③屋面构造层的荷载标准值： 2000*2000*30mm 轻型金属夹心板 0.102KN/m2 二、屋架结构形式与选型（如图）
三、荷载及内力计算 1.永久荷载标准值 金属夹心屋面板 0.102KN/m2 屋架及支撑自重 0.12+0.011×30=0.45KN/m2 总计 0.552KN/m2 可变荷载标准值 屋面活荷载 0.7 KN/m2 积灰荷载 1.2 KN/m2 总计 1.9KN/m2 2.荷载组合 按可变荷载效应控制的组合： F d=(1.2×0.552+1.4×0.7+1.4×0.9×1.2) ×1.5×6=28.3896KN 按永久荷载效应控制的组合： F d=(1.35×0.552+1.4×0.7×0.7+1.4×0.9×1.2)×1.5× 6=26.4888KN 故节点荷载取28.3896KN 4截面选择 （1）上弦 整个上弦不改变截面，按最大内力计算： N max=-994.2KN，l ox=150.8cm，l oy=300.0cm （l1去两块屋面板宽度）选用2∟110×10，A=42.52cm2，i x=3.38cm i y=5.00cm
一、设计资料 温州地区某一单跨厂房总长度60m，纵向柱距6m，跨度18m。建筑平面图如图1所示。 1.结构形式: 钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=1/10； L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，屋架下弦标高为18m； 厂房内桥式吊车为1台30t（中级工作制）。 2. 屋架形式及材料: 屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图2所示。屋架采用的钢材为Q235钢，并具有机械性能：抗拉强度、伸长率、屈服点、180℃冷弯试验和碳、硫、磷含量的保证；焊条为E43型，手工焊。 3. 荷载标准值（水平投影面计） ①永久荷载： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.5 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.5 KN/m2 保温层0.55 KN/m2 一毡二油隔气层 0.05 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2 预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m2 屋架及支撑自重：按经验公式0.120.011 q L =+计算： 0.318 KN/m2 悬挂管道： 0.15 KN/m2 ②可变荷载： 屋面活荷载标准值：2 7.0m kN / 雪荷载标准值： 0.35KN/m2 积灰荷载标准值： 1.2 KN/m2 厂房平面图
.51507.5 9 内力系数图 二、屋盖支撑布置 1、上弦横向水平支撑 上弦横向水平支撑布置在房屋两端的第二开间，沿屋架上弦平面在跨度方向全长布置。考虑到上弦横向水平支撑的间距大于60m,应在中间柱间增设横向水 平支撑。 2、下弦横向水平支撑 屋架跨度为18m,应在上弦横向水平支撑同一开间设置下弦横向水平支撑，
钢结构屋盖课程设计计算书 一、设计说明 1、设计某一检修厂房屋盖，跨度为27m，长度为80m，柱距为 6m，三角形屋架，钢材为Q235—B，焊条采用E43型，屋面为 压型钢板，屋面坡度i=1：2.5，屋架铰接于钢筋混凝土柱顶，无吊车，外檐口采用自由排水，采用槽钢檩条，檩条间距为 2827.25mm。 2、基本风压为0.4KN/m2,屋面离地面高度为12 m，不上人屋 面。雪荷载0.6KN/m2 二、檩条设计 1、檩条采用轻型槽钢檩条 2、屋面材料为压型钢板，屋面坡度为1：2.5（α=21.80°） 檩条跨度为6m，于跨中设置一道拉条，水平檩距2396.4× cos21.80°=2396.4×0.93=2228．65mm，坡向斜距2396.4mm 3、荷载标准值（对水平投影面） ⑴永久荷载：压型钢板（不保温）自重为0.1 KN/m2，檩条（包 括拉条和支撑）自重设为0.11 KN/m2 ⑵可变荷载：屋面雪荷载ω=0.6KN/m2,基本风压ωo=0.40 KN/m2 4、内力计算 ⑴永久荷载于屋面活荷载组合 檩条线荷载 pK=（0.21+0.6）×2.229=1.805 KN/m p=（1.2×0.21+1.4×0.6）×2.229=2.434 KN/m pX=psin21.80=2.434×0.37=0.901 KN/m pY=pcos21.80=2.434×0.93=2.264 KN/m 弯矩设计值： MX= pY l2/8=2.264×62/8=10.188KN·m My= pX l2/32=0.901×62/32=1.014KN·m ⑵永久荷载和风荷载的吸力组合 按《建筑结构荷载规范》GB50009—2001房屋高度为12m 取μz=1.0 按《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002附录A，风荷载体型系数为：1.5㏒A-2.9=-1.211 A=2.22865m ×6m=13.72m2 垂直于屋面的风荷载标准值ωk=μSμzω0=-1.211×1.0×（1.05×0.4）=-0.509 KN/m2 檩条线荷载
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
一、课程设计名称 梯形钢屋架设计 二、课程设计资料 北京地区某金工车间，采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。跨度为27m，柱距6m，厂房高度为15.7m，长度为156m。车间内设有两台200/50kN中级工作制吊车，计算温度高于-20℃。采用三毡四油，上铺小石子防水屋面，水泥砂浆找平层，厚泡沫混凝土保温层，1.5m×6m预应力混凝土大型屋面板。屋面积灰荷载为0.4kN/㎡，屋面活荷载为0.4kN/㎡，雪荷载为0.4kN/㎡，风荷载为0.45 kN/㎡。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，柱截面为400mm×400mm，混凝土标号为C20。 设计荷载标准值见表1（单位：kN/㎡）。 三、钢材和焊条的选用 根据北京地区的计算温度、荷载性质和连接方法，屋架刚材采用 Q235沸腾钢，要求保证屈服强度 fy、抗拉强度 fu、伸长率δ和冷弯实验四项机械性能及硫（S）、磷（P）、碳（C）三项化学成分的合格含量。焊条采用 E43型，手工焊。
四、 屋架形式和几何尺寸 屋面材料为预应力混凝土大型屋面板，采用无檩屋盖体系，平坡梯形钢屋架。屋面坡度。10/1=i 屋架计算跨度。mm l l 2670015022700015020=?-=?-= 屋架端部高度取：mm H 20000=。 跨中高度：mm i l H 335033351.02/2670020002 H 0 0≈=?+=?+=。 屋架高跨比： .812670033500==l H 。 屋架跨中起拱,54500/mm l f ==取50 mm 。 为了使屋架节点受荷,配合屋面板1.5m 宽，腹杆体系大部分采用下弦节间水平尺寸为3.0m 的人字形式，上弦节间水平尺寸为 1.5m ，屋架几何尺寸如图 1 所示。 图1：27米跨屋架几何尺寸 五、 屋盖支撑布置 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
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 。
1.设计资料 某车间厂房总长度约为108米,跨度为18m。车间设有两台30吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性的介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房,屋架采用三角形豪式钢屋架。屋面坡度为1：3，屋架间距为6m,屋架下弦标高为9米，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为,混泥土强度等级为C20。屋面采用彩色压型钢屋板加，屋面的恒 2.1米。结构的重要度系数为保温层屋面，C型檩条，檩距为1.5～，不考，雪荷载为。屋面的活荷载为荷载的标准值为 虑积灰荷载、风荷载，不考虑全跨荷载积雪不均匀分布状况。屋架采用Q235B，焊条采用E43型。 2.屋架形式及几何尺寸 屋架形式及几何尺寸如图檩条支承于屋架上弦节点。屋架坡角为 1.866m。,檩距为屋架形式和几何尺寸图1 支撑的布置3.并在相应开间的屋架跨上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间，下弦跨中设置中设置垂直支撑，在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚性细杆，2。一道通长的柔性细杆。在下弦两端设纵向水平支撑。支撑的布置见图支撑的布置图图2 檩条布置4. ，所以在檩条6m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. 上弦节点恒荷载标准值 上弦节点雪荷载标准值 由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图3 图3 上弦节点恒荷载 由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图4 图4 上弦节点雪荷载 内力组合6. 内力组合见表—1
8.节点设计 8.1杆件焊缝尺寸的计算
。不小于和40mm其中较小值。注：表中焊缝的计算长度 8.2 形心距离的确定 屋架各杆件的角钢背面的距离如图表-4，表中为杆件重心线至角钢背面的距离。 屋架各杆件的角钢背面的距离表-4 8.3节点的设计 8.3.1支座节点 图5 支座节点”1” (1)上弦杆的节点连接计算 A.支座底板的计算 支座反力 a,b设取12cm,则 底板的承压面积 底板下的应力 取,则由于底板的最大弯矩, 取支座厚度 B.加劲肋计算 加劲肋厚度取与节点相同。加劲肋与节点板的连接焊缝的计算： 假定一块加劲肋承受屋架支座反力的四分之一,即 , 设焊缝, 弯矩焊缝受剪力, 焊缝计算长度： 由焊缝的应力公式得
钢屋架设计—计算书 一、设计资料 厂房总长度120m,檐口高度15m。厂房为单跨结构,内设两台中级工作制桥式吊车。 拟设计钢屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土等级为C30。柱顶截面尺寸为400mm x 400mm。钢屋架设计不考虑抗震设防。 二、选题 厂房柱距选择：6m 屋架形式：D，如图，跨度=24m。 图 荷载取值： 永久荷载
防水层（三毡四油上小石子） kN/m2 找平层（2cm厚水泥砂浆） kN/m2 保温层（8cm厚泡沫混凝土） kN/m2 一毡二油隔气层 KN/m2 预应力混凝土大型屋面板 kN/m2 钢屋架及支撑重（+×24）= kN/m2 悬挂管道： m2 小计∑ kN/m2 可变荷载 雪荷载（第三组） kN/m2 屋面活荷载 m2 积灰荷载 m2 三、钢材选择及焊接方法和焊条型号 钢材选择：Q235
焊条选择：E43型，手工焊 四、屋盖支撑系统布置图 本屋盖为无檩盖房，i=10，为平坡梯形屋架。屋架计算长度为L。=L-300mm=23700mm，端部高度，中部高度和屋盖杆件几何尺寸见施工图（跨中起拱按L/500考虑）。上、下弦横向水平支撑、垂直支撑和系杆布置见图。因连接孔和连接零件上有区别，图中分别给出了W1，W2和W3三种编号。 五、荷载计算 在荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑。各荷载均按水平投影面积计算。 永久荷载设计值： kN/m2 可变荷载设计值,取活载和雪荷载中的较大值：（+）=m2 荷载组合 考虑以下三种荷载组合： （1）组合一：全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦节点荷载：F=（+）××6= （2）组合二：全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨永久荷载：F=××6=
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
目录 一、设计资料 (3) 二、荷载与内力计算 (3) 1、荷载组合 (3) 2、内力计算 (3) 三、杆件截面设计 (5) 1．上弦杆 (5) 2．下弦杆 (6) 3．竖杆 (6) 4．斜腹杆 (8) 屋架杆件截面选用表 (9) 四．节点设计 (10) 1.“下弦节点b” (10) 2.“上弦节点B” (12) 3.屋脊节点“E” (13) 4．支座节点“a” (15)
一、设计资料 柱距6m ，跨度L=24m ；荷载标准值：活荷载=0.6KN m ?2 ，恒荷载=1.0KN m ?2 ，，屋架布置如下图所示。 二、荷载与内力计算 1、荷载组合 F d =(1.3×1.0+1.5×0.6)×3×6=42.3KN 故节点荷载取为42.3KN ，支座反力为R d =4F d =169.2KN 2、内力计算 本设计采用数解法计算出全跨荷载作用下屋架杆件的内力。其内力设计值见图，内力计算结果如表所示。
三、杆件截面设计 腹杆最大内力N =-209.39kN ，查表，中间节点板厚度选用t=8mm，支座节点板厚度选用10mm。 1．上弦杆 整个上弦不改变截面，按最大内力计算：N max=215.73KN 在屋架平面内，计算长度系数为1.0，计算长度：l ox=l=305.8cm 在屋架平面外，计算长度系数偏安全地取为2.0，计算长度：l oy=2l= 2×305.8=611.6cm 假定λx=λx=80,A=N ?f =215.73×103 0.687×215 =14.6m2 i x= l ox = 305.8 =3.82cm i y= l oy λy = 611.6 80 =7.65cm 根据平面内外的计算长度，上弦截面选用2L160×16。 肢背间距a=8mm，所提供的A=98.14cm2,i x=4.89cm,i y=6.89cm λx=l ox x = 305.8 =62.54<[λ]=150 λy=l oy i y =611.6 6.89 =88.81<[λ]=150，满足() 0.736b y ?=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λyz b t = 16 0.8 =20<0.58× l oy b1 =0.58× 611.6 16 =38.24 λyz=λy(1+0.475b4 l oy2t2 )=88.81×(1+ 0.475×164 611.62×0.82 )=100.36>λy 故由λmax=λyz=100，按b类查附表4.2得：φ=0.555 σ=N ?A = 215.73×103 0.555×98.14×102 =39.61N/mm2 三角形角钢屋架设计 1、设计资料 屋架跨度18m ，屋架间距6m ，屋面坡度1/3，屋面材料为石棉水泥中波或小波瓦、油毡、 木望板。薄壁卷边Z 形钢檩条，檩条斜距为0.778m ，基本风压为0.35kN/m 2 ，雪荷载为 0.20kN/m 2 。钢材采用Q235-B ，焊条采用E43型。 2、屋架形式、几何尺寸及支撑布置 屋架形式、几何尺寸及支撑布置如图7-35所示，上弦节间长度为两个檩距，有节间荷载。 上弦横向水平支撑设置在房屋两端及伸缩缝处的第一开间内，并在相应开间屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间屋架下弦跨中设置一道通长的水平系杆。上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连。为此，上弦杆在屋架平面外的计算长度等于其节间几何长度；下弦杆在屋架平面外的计算长度为屋架跨度的一半。 图7-35 屋架形式、几何尺寸及支撑布置 3、荷载（对水平投影面） （1）恒载 标准值 石棉瓦 0.2 kN/m 2/0.949=0.21kN/m 2 油毡、木望板 0.18kN/m 2/0.949=0.19kN/m 2 檩条、屋架及支撑 0.20kN/m 2 合计 0.6kN/m 2 （2）活荷载 活荷载与雪荷载中取大值 0.30kN/m 2 因屋架受荷水平投影面积超过60m 2 ，故屋面均布活荷载可取为（水平投影面） 0.30kN/m 2 。 （3）风荷载 基本风压 0.35kN/m 2 计算中未考虑风压高度变化系数。 （4）荷载组合 ①恒载+活荷载 ②恒载+半跨活荷载 ③恒载+风荷载 （5）上弦的集中荷载及节点荷载，见图7-36、7-37及表7-6。 图7-36 上弦集中荷载 图7-37 上弦节点荷载 表7-6 上弦集中荷载及节点荷载表 kN/m 6.022?? －、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 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： . 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 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 一、 课程设计名称 普通梯形钢屋架设计 二、 课程设计资料 乌鲁木齐地区某车间，采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。跨度为27m ，柱距6m ，长度为84m 。车间内设有两台20/5tkN 中级工作制吊车，计算温度高于-20℃，地震设计烈度为8度。采用三毡四油，上铺小石子防水屋面，水泥砂浆找平层，厚泡沫混凝土保温层，1.5m ×6m 预应力混凝土大型屋面板。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，柱截面为400mm ×400mm ，混凝土标号为C20。 设计荷载标准值见表1（单位：kN/㎡）。 三、 钢材和焊条的选用 根据乌鲁木齐地区的计算温度、荷载性质和连接方法，屋架刚材采用 Q235B ，要求保证屈服强度 fy 、抗拉强度 fu 、伸长率δ和冷弯实验四项机械性能及硫（S ）、磷（P ）、碳（C ）三项化学成分的合格含量。焊条采用 E43型，手工焊。 四、 屋架形式和几何尺寸 屋面材料为预应力混凝土大型屋面板，采用无檩屋盖体系，平坡梯形钢屋架。屋面坡度。10/1=i 屋架计算跨度。mm l l 2670015022700015020 =?-=?-= 屋架端部高度取：mm H 19900=。 跨中高度：mm i l H 312012/12/2670020002 H 00=?+=?+= 为了使屋架节点受荷,配合屋面板1.5m 宽，腹杆体系大部分采用下弦节间水平尺寸为 3.0m的人字形式，上弦节间水平尺寸为 1.5m，屋架几何尺寸如图 图1：27米跨屋架几何尺寸 五、屋盖支撑布置 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），安装螺栓采用 C 级，螺杆直径：d=20mm，螺孔直径：d0=21.5mm。 [学士]钢结构课程设计—24米钢屋架计算书第一部分钢结构课程设计任务书一. 课程设计题目 某车间梯形钢屋架结构设计 二. 设计资料 一单层单跨工业厂房，内设有2台中级工作制桥式吊车。厂房总长120m，檐口高度15m，拟设计钢屋架，简支于钢筋混凝土柱上。柱顶截面尺寸400×400,，柱混凝土强度等级为C20.钢屋架设计可不考虑抗震设防。厂房柱距选择为12m 屋架为梯形钢屋架(属无檩体系)，跨度为24米带钢屋架挡风板。无檩体系屋面做法及永久荷载标准值 2防水层为三毡四油上铺小石子 0.35 kN/m 2找平层采用20厚水泥砂浆0.02×20,0.40 kN/m 2保温层为泡沫混凝土，选取80厚度:0.5 kN/m 2预应力大型屋面板重 1.40 kN/m 可变荷载标准值 2雪荷载 0.50 kN/m 2屋面活荷载 0.60 kN/m 2积灰荷载 0.50 kN/m 三.结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸见图1所示，屋架支撑布置见图2所示(下弦支撑采用与上弦支撑同样布置) 图1.屋架形式及几何尺寸 1 第二部分、钢屋架设计计算采用1.5×12m预应力钢筋混凝土大型屋面板 屋架计算跨度:L。=L-300=23700mm 屋架端部高度:H。=2000mm 计算跨度处高度: h,2015,, 屋架高跨比: H/L。=3860/23700=1/6.14 层架上弦(下弦)支撑布置图 垂直支撑1-1 垂直支撑2-2 符号说明:GWJ(钢屋架);SC(上线支撑);XC(下弦支撑);CC(垂直支撑); GC(刚性系杆);LG(柔性系杆) 图2 屋架支撑布置图 2 1.荷载计算 屋架几何尺寸如图(1)所示，支撑布置如图(2)所示。因为活载加积灰荷载加雪荷载(2000N/m?)大于活荷载(700 N/m?)，所以动载取2000 N/m?。屋架自重，P,(120，11×L) N/m?。 永久荷载标准值: 2二毡三油加绿豆砂 0.35kN/m 220厚1:3水泥砂浆找平层 0.4kN/m 2保温层 0.5kN/m 2预应力钢筋混凝土大型屋面板(含嵌缝) 1.4kN/m 支撑和钢屋架自重 (120+11×30)/1000,0.38 笔下文学https://www.doczj.com/doc/c117632751.html, 2管道设备自重 0.10 kN/m 2总计 3.13 kN/m 可变荷载标准值: 2屋面活荷载 0.60 kN/m 2积灰荷载 0.50 kN/m 2总计: 1.10 kN/m 以上荷载计算中，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永久荷载设计值:1.2×3.13,3.76kN/m 2 可变荷载设计值:1.4×1.10,1.54kN/m 2荷载组合 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.荷载组合算例一：三角形角钢屋架设计计算书_xk要点
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