开 始 设 计
1、设计资料
1）某厂房跨度为24m ，总长90m ，柱距6m ，屋架下弦标高为18m 。 2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上45柱截面400×400，混凝土强度等级为C30。
3）屋面采用1.5×6m 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）该车间所属地区为北京市 5）采用梯形钢屋架
考虑静载：①预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）、②二毡三油加绿豆沙、③找平层2cm 厚、④ 支撑重量
考虑活载：活载（雪荷载）积灰荷载 6）钢材选用Q345钢，焊条为E50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 0＝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：
拱50
图1：24米跨屋架几何尺寸
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γG＝1.2，屋面活荷载γQ1＝1.4，
屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9，则节点荷载设计值为
F＝（1.2×2.584+1.4×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝45.7992kN
②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG＝1.35，屋面活荷载γQ1＝1.4、
ψ1＝0.7，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9，则节点荷载设计值为
F＝（1.35×2.584+1.4×0.7×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×60＝46.593 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γG＝1.2，屋面活荷载γQ1＝1.4，
屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9
全垮节点永久荷载
F1=（1.2×2.584）×1.5×6＝27.9072kN
半垮节点可变荷载
F2＝（1.4×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝17.892kN
②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG＝1.35，屋面活荷载γQ1＝1.4、
ψ1＝0.7，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9
全垮节点永久荷载
F1=（1.35×2.55）×1.5×6＝31.347 kN
半垮节点可变荷载
F2＝（1.4×0.7×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝31.347kN
故应取P＝46.23kN
3) 全跨屋架和支撑自重、（左）半跨屋面板荷载、（左）半跨活荷载+集灰荷载
①由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG＝1.2，屋面活荷载γQ1＝1.4，
屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9
全跨屋架和支撑自重
F3=1.2×0.384×1.5×6＝4.4172Kn
半跨屋面板自重及半跨活荷载
F4＝（1.2×1.4+0.7×1.4）×1.5×6＝23.94kN
②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG＝1.35，屋面活荷载γQ1＝1.4、
ψ1＝0.7，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9
全跨屋架和支撑自重
F3＝1.35×0.384×1.5×6＝4.617kN
半跨屋面板自重及半跨活荷载
F4＝（1.35×1.4+1.4×0.7×0.7）×1.5×6＝23.184kN
5﹑屋架杆件内力计算
见附表1
6﹑选择杆件截面
=-413.28KN,查表7.6，选中间节点板厚度为8mm，支座按腹杆最大内力N
ab
节点板厚度10mm。
1）上弦杆
整个上弦杆采用等截面，按最大内力N FH =-711.01KN 计算 在屋架平面内：为节间轴线长度，即 l ox =l 。=150.8cm, l oy =301.6cm
?＝0.659 A req ＝N/?f ＝711010/(0.659×310×100)=34.803cm 2 假定λ＝70
i xreq =l ox /λ＝150.8/70＝2.54cm
i yreq ＝l oy /λ＝301.6/70＝5.08cm
由附表9选2
125×80×10，短肢相并，如下图所示，
A ＝2×19.71＝39.42 cm 2 、i x =2.26cm 、i y =6.04cm
截面验算：x λ＝l ox / i x ＝150.8/2.26=66.7<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y =301.6/6.04=49.9<［λ］＝150(满足)
双角钢T 形截面绕对称轴（y 轴）应按弯扭屈曲计算长细比yz λ b 1/t=12.5/1.0=12.5>0.56 l oy / b 1=0.56×301.6/12.5=13.51,则：
yz λ＝3.7 *b 1/t （1+ l 2
oy
2t /52.7 b 12）=3.7×14（1+301.62×0.82/52.7×12.54）=54.1〈x λ
故由max λ＝x λ＝66.7查附表1.2得?＝0.686
由N/?A=711.01×1000/(0.686×39.42×100)＝262.93N/ 2m m 故上弦杆采用2 125×80×10截面形式 2） 下弦杆 整个下弦杆采用等截面，按最大内力N gi =706.82KN 计算 l ox ＝300cm l oy =2370/2=1185cm, A nreq =N/f=706.82×1000/(310×100)=22.80 cm 2 由附表9选2 125×80×7短肢相并 A ＝2×14.1＝28.2 cm 2，i x ＝2.3cm ，i y ＝5.97cm n A /N ＝σ=706.82× 103/(28.2×102)= 250.65N/ 2m m < f(满足) x λ＝l ox / i x ＝300/2.3=130.43<［λ］＝350(满足) y λ＝l oy / i y =1185/5.97=198.49<［λ］＝350(满足) 故下弦杆采用2 125×80×7短肢相并 3）腹杆 ①、aB 杆 N aB ＝－413.28KN ，l oy = l ox ＝l=253.5cm 选用2 110×70×8长肢相并 查附表9得： A ＝2×13.94=27.88 cm 2, i x ＝3.51cm ，i y ＝2.85cm x λ＝l ox / i x ＝253.5/3.51=72.2<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y =253.5/2.85=88.9<［λ］＝150(满足) 因为b 2/t=7/0.8=8.75<0.48 l oy / b 2=0.48*253.5/7=17.38 按式yz λ＝y λ［1＋（1.09 b 42）/（l 2 oy 2t ）] ＝88.9×［1＋1.09×74/(253.52×0.82) ]=94 yz λ>x λ,由yz λ查附表1.2得x ?＝0.472 则=A ?/N 413.28×1000/(0.472*27.88*100)= 314.058N/ 2m m < f(满足) 故Ab 杆采用2 110×70×8长肢相并 ②、Bc 杆 N c B ＝320.56KN, l ox =0.8L ＝0.8*260.8=208.6cm, l oy =L=260.8cm 选用2 75×8 A ＝2×11.5＝23 cm 2，i x ＝2.28cm ，i y ＝3.42cm x λ＝l ox / i x ＝208.6/2.28=91.51<［λ］＝350(满足) y λ＝l oy / i y =260.8/3.42=76.26<［λ］＝350(满足) n A /N ＝σ=320.56×1000/(23×100)= 139.37 N/ 2m m ③、cD 杆 N c B ＝－253.47KN,l ox =0.8L ＝0.8×285.9=228.72cm, l oy =L=285.9cm 选用2 75×8 A ＝2×11.5＝23 cm 2，i x ＝2.28cm ，i y ＝3.42cm x λ＝l ox / i x ＝228.72/2.28=100.32<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y =285.9/3.42=83.60<［λ］＝150(满足) 因为b/t=75/8=9.375<0.58 l oy /b=0.58×285.9/7.5=22.11,则 yz λ=y λ（1+0.475b 4/ l 2 oy 2t ）=83.6×(1+0.475×7.54/285.92×0.82)=86 由于x λ> yz λ,则由x λ查附表1.2得?=0.430 n A ?σ/N ＝=253.47× 1000/(0.411*23×100)= 268.14 N/ 2m m ④、De 杆 N e D ＝172.39KN, l ox =0.8L ＝0.8*285.9=228.72cm, l oy =L=285.9cm 选用2 56*5 A ＝2×5.42＝10.84 cm 2，i x ＝1.72cm ，i y ＝2.62cm x λ＝l ox / i x ＝228.7/1.72=132.98<［λ］＝350(满足) y λ＝l oy / i y =285.9/2.62=109.12<［λ］＝350(满足) n A /N ＝σ=172.39× 1000/(10.84×100)=159.03 N/ 2m m ⑤、eF 杆 -114.62 N eF ＝ 按压杆进行计算： 5.1 l ox =0.8L ＝0.8×312.9=250.3cm, l oy =L=312.9cm 选用2 75×8 A ＝2×11.5＝23 cm 2，i x ＝2.28cm ，i y ＝3.42cm x λ＝l ox / i x ＝250.3/2.28=109.79<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y =312.9/3.42=91.49<［λ］＝150(满足) 因为b/t=75/8=9.375<0.58 l oy /b=0.58×285.9/7.5=22.11,则 yz λ=y λ（1+0.475b 4/ l 2 oy 2t ）=91.49×(1+0.475×7.54/312.92×0.82)= 93.68 由于x λ> yz λ,则由x λ查附表1.2得?=0.375 n A ?σ/N ＝=114.62× 103/(0.375×23×102)=132.89 N/ 2m m 103/(23×102)=2.22 N/ 2m m ⑥、Fg 杆 + 58.58KN 按压杆进行计算： N g F ＝ l ox =0.8L ＝0.8×311.9=249.5cm, l oy =L=311.9cm -5.31KN 选用2 56×5 A ＝2×5.42＝10.84 cm 2，i x ＝1.72cm ，i y ＝2.62cm x λ＝l ox / i x ＝249.5/1.72=145.1<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y =311.9/2.62=119.05<［λ］＝150(满足) 因为b/t=5.6/0.5=11.2<0.58 l oy /b=0.58×311.9/5.6=32.3,则 yz λ=y λ（1+0.475b 4/ l 2 oy 2t ）=119.05×(1+0.475×5.64/311.92×0.52)=121.34 由于由于x λ> yz λ,则由x λ查附表1.2得?=0.235 n A /N ＝拉σ=58.58× 1000/(10.84×100)=54.04N/ 2m m 压＝=5.31× 1000/(0.235*10.84×100)=20.84N/ 2m m ⑦、gH 杆 +36.03KN 按压杆进行计算： N gH ＝ l ox =0.8L ＝0.8×339.6=271.7cm, l oy =L=339.6cm -35.38KN 选用2 63×5 A ＝2×6.14＝12.28 cm 2，i x ＝1.94cm ，i y ＝2.89cm x λ＝l ox / i x ＝271.7/1.94=140.1<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y =339.6/2.89=117.51<［λ］＝150(满足) 因为b/t=6.3/0.5=12.6<0.58 l oy /b=0.58×339.6/6.3=31.26,则 yz λ=y λ（1+0.475b 4/ l 2 oy 2t ）=117.51×(1+0.475×6.34/339.62×0.52)=120.56 由于由于x λ> yz λ,则由x λ查附表1.2得?=0.250 n A /N ＝拉σ=36.03× 1000/(12.28×100)=29.34 N/ 2m m 压＝=35.38× 1000/(0.25×12.28×100)=115.24N/ 2m m 由于N gH 上的力都不大，选用的2 63×5可以满足力的要求 ⑧、Hi 杆 -71.51KN 按压杆进行计算： N g F ＝ l ox =0.8L ＝0.8×337=269.6cm, l oy =L=337cm 27.24KN 选用2 63×5 A ＝2×6.14＝12.28 cm 2，i x ＝1.94cm ，i y ＝2.89cm x λ＝l ox / i x ＝269.6/1.94=138.97<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y =337/2.89=116.61<［λ］＝150(满足) 因为b/t=6.3/0.5=12.6<0.58 l oy /b=0.58×337/6.3=31.03,则 yz λ=y λ（1+0.475b 4/ l 2 oy 2t ）=116.61×(1+0.475×6.34/3372×0.52)=119.68 由于由于x λ> yz λ,则由x λ查附表1.2得?=0.253 n A /N ＝拉σ=27.24× 1000/(12.28×100)=22.18N/ 2m m 压＝=71.51× 1000/(0.253*12.28×100)=243.04N/ 2m m 4）竖杆 ①、Aa 杆 NAa=-23.3KN ，l ox =l oy =L=200.5cm 选用2 63×5 A ＝2×6.14＝12.28 cm 2，i x ＝1.94cm ，i y ＝2.89cm x λ＝l ox / i x ＝200.5/1.94=103.35<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y =200.5/2.89=69.38<［λ］＝150(满足) 因为b/t=6.3/0.5=12.6<0.58 l oy /b=0.58×200.5/6.3=18.46,则 yz λ=y λ（1+0.475b 4/ l 2 oy 2t ）=69.38×(1+0.475×6.34/200.52×0.52)=74.55 由于由于x λ> yz λ,则由x λ查附表1.2得?=0.411，则： n A ?σ/N ＝=23.3× 103/(0.411×12.28×102)=46.17N/ 2m m ②Cc.Ee.Gg N Cc = N Ee = N Gg =-46.59KN 内力大小相同，选用长细比较大的竖杆Gg 进行设计，可保证其他竖杆的安 全。则： l ox =0.8L ＝0.8×289=231.2cm, l oy =L=289cm 选用2 63×5 A ＝2×6.14＝12.28 cm 2，i x ＝1.94cm ，i y ＝2.89cm x λ＝l ox / i x ＝231.2/1.94=119.18<［λ］＝150(满足) y λ＝l oy / i y =289/2.89=100<［λ］＝150(满足) 因为b/t=6.3/0.5=12.6<0.58 l oy /b=0.58×289/6.3=26.61,则 yz λ=y λ（1+0.475b 4/ l 2 oy 2t ）=100×(1+0.475×6.34/2892×0.52)=103.58 由于由于x λ> yz λ,则由x λ查附表1.2得?=0.328，则： n A ?σ/N ＝=46.59× 103/(0.328×12.28×102)=115.67 N/ 2m m ) ③Ii 杆 N i I ＝136.52KN ，L 0=0.9L=0.9×319=287.1cm 选用 2 63×5如图所示十字相连，查附表8得： A ＝12.28 cm 2，xo =2.45 xo λ=0 /0x i L =287.1/2.45=117.2<［λ］＝350(满足) n A /N ＝σ=136.52× 103/(12.28×102)=111.17 N/ 2m m 在确定节点板的形状和尺寸时，需要斜腹杆与节点板间连接焊缝的长度。先 算出各腹杆杆端需要的焊缝尺寸。其计算公式为： 角钢肢背所需焊缝长度1l ：11120.7w f f K N l h f = ? 角钢肢尖所需焊缝长度2l ：22220.7w f f K N l h f = ? 如腹杆aB，设计杆力N＝-413.28 kN，设肢背与肢尖的焊脚尺寸各为h f1＝8mm，h f2＝6mm。因aB杆系不等边，角钢与长肢相连，故K1＝0.65，K2＝0.35。则：l1＝(0.65×413.28×103)/(2×0.7×8×200)=119.9mm 取l1＝130mm l2＝(0.35×413.28×103)/(2×0.7×6×200)=86.09,取l2＝100mm 其它腹杆所需焊缝长度的计算结果见下表。未列入表中的腹杆均因杆力很小，可按构造取肢背与肢尖的焊脚尺寸各为h f1＝6mm，h f2＝5mm，l1＝l2＝8h f+10≈60 mm 腹杆焊缝尺寸： l2 ①、下弦节点“c”（见附图） 先计算腹板与节点板的连接焊缝：B-c杆肢背及肢尖焊脚尺寸分别取 h f1=8mm，h f2=6mm，则所需焊缝长度： 肢背：Lw1=0.7×320560/(2×0.7×8×200)=100.175mm 用120mm 肢尖：Lw2=0.3×320560/(2×0.7×6×200)=57.243mm 用100mm 腹杆D-c杆肢背及肢尖焊脚尺寸分别取：h f1=8mm, l w1取90mm h f2=6mm, l w2取60mm C-c杆因内力很小，焊缝尺寸可按构造确定为5mm。 其次验算下弦杆与节点板的连接焊缝，内力差ΔN=537.22-220.38=316.84KN。由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板长度为305cm，肢背及肢尖焊脚尺寸均取为8mm，则计算长度l=305-16=289cm。肢背焊缝应力为： ②、上弦“B”节点（见附图） 同样先计算腹杆B-a 、B-c 的杆端焊缝，方法同上。 “Bc”杆的与节点板的焊缝尺寸和节点“b”相同。“Ba”杆的肢背和肢尖焊缝 8f h mm =和6f h mm = 肢背：' 0.650.7413260 119.9220.78200w w e f N l mm h f ?= ==???，取130mm 肢尖：" 0.350.3413260 86.09220.76200 w w e f N l mm h f ?= ==???，取100mm 上弦肢背的槽焊缝内的应力由下面计算得到：'"8,6f f h mm h mm == 上弦与节点板间焊缝长度为350mm 159.40.8160f w w f MPa f MPa ===<36.4200f w w f MPa f MPa ===<附图 下弦“c ”节点 都满足要求。 ③、屋脊节点（见附图） 上弦与节点板的连接焊缝，角钢肢背采用塞焊缝，并假定仅受屋面板传来的集中荷载，一般可不作验算。角钢肢尖焊缝应取上弦内力N 的15%进行计算，即0.150.15685.38102.807N N kN ==?= 其产生的偏心弯矩为102.807100060616842M N e N m m ==??= ·。 节点板尺寸如下图所示： 设肢尖焊角尺寸26f h mm =，则焊缝的计算长度2200265183w l mm =-?-= 验算肢尖焊缝强度： 22 126.90/200/w f N mm f N mm ===< 拼接角钢采用与上弦相同截面，热弯成形。拼接角钢一侧的焊缝长度按弦杆所受的内力计算。设角焊缝焊脚尺寸28f h t mm =-=。则接头一侧需要的焊缝计算长度为： 3685.381015340.740.78200w w f f N l mm h f ?===???? 拼接角钢的总长度为： 附图 上弦“B ”节点 ()()1222153281028036410w f l l h a ?? =++=?+?++??= ??? 取400l mm = 拼接角钢竖肢需切去的高度为：5108523f t h mm ?=++=++= 取25mm ?=，即竖肢余留高度为55mm 。 ④、支座节点（见附图） 根据端斜杆和下弦杆杆端焊缝，节点板采用38010440-??。为便于施焊，取底板上表面至下弦轴线的距离为160mm 。且在支座中线处设加劲肋9010-?，高度与节点板相同也为440mm 。 ①底板计算 支座反力7746.593326.151R F kN ==?= 根据构造需要，取底板尺寸为280380mm mm ?。锚栓采用224M ，并用图示U 形缺口。柱采用的C30混凝土214/cc f N mm =。作用于底板的压应力为： 3 22326.15110 6.07/14/192280 cc n R p N mm f N mm A ?====?<（满足） 底板被节点板和加劲肋分成4块两相邻边支承板，故应计算底板单位宽度上的最大弯矩： 1179.20.466169.8 b a ==查表得0.0546β= 2210.0546 6.07169.89555.6/M pa N mm mm β==??=· 需要的底板厚度：13.9t mm ===取20t mm = ②加劲肋计算 设6f h mm =，取焊缝最大计算长度60606360425w f l h mm mm ==?=< 326.151 81.5444 R V kN = ==，81.5452.54280.85M Ve kN mm ==?=· 22 33.18/160/w f N mm f N mm ===< ③加劲肋、节点板与底板的连接焊缝计算 min 1.5 6.7f h mm ===，取8mm 。 ()()1222122280219210215128768w f l a b t c h mm =+---=?+?--?-?=∑ 3 22326.1511062.16/160/0.7 1.220.78768w f f f f w R N mm f N mm h l σβ?====????∑<（满足） 其余节点见施工祥图 课程设计小结 设计安排 12．28 和同班级人集中学习讨论开始设计 12.29 资料查阅与解决设计中存在的问题，开始荷载计算 1.2 杆件内力的计算及杆件截面的选择，初步绘制CAD图 1.3 杆件的连接（节点板的设计），并绘制CAD图 1.4 完成施工祥图并整理资料 通过这次钢屋架课程设计，我对其普通钢屋架的造型﹑计算﹑构造和施工图绘制有了初步的了解。总结了一下，获得的东西还真是不少。 首先是钢屋架荷载的计算。一开始接触这个课程设计可以说碰到的第一个难题就是钢屋架荷载的计算，看课本的计算过程疑虑重重，而且我借的不同的参考书有的不同的解法。后来我仔细回顾了第三章的内容，把荷载计算的原理看了两遍，本着万变不离其宗的原则，发现不管何种做法都是在原理的前提下做的，只不过，有的参考书是过去的老规范。而课本是在经验的前提下取的永久性荷载的结论。我把两种荷载仔细验算一遍，发现它的结论是正确的。这样学下来，我才发现其实知识不是像想象中的那么难，不惧怕，塌实，就可以掌握。 后来就是杆件内力的计算了。这部分花费了我比较长的时间，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。一路下来，东西多而散，在设置的时候不能偏袒哪一方面。比如强度符合了，才发现材料有些浪费了，经济合理不符合了。在反反复复的修改中，我也对一些规范熟记于心。 到了设计的后期，难搞的就是接点设计的原则和要求和施工图的内容和绘制。单纯的看课本有些不懂，我查阅了有关的书籍和网上资料，多少能参透一些，但是直到现在结束了，对于一些规定和经验值，我还不能熟练运用，有些甚至一知半解。其中在CAD图的绘制过程中由于自己还不是很熟练的掌握，导致设计进程落后。我想这是对假期时间提高自己的专业绘图水平的一个提醒。 课程设计结束了，我相信这次课程设计的收获还是很大的，作为首次设计专业东西，好奇和上进心让我仔细完成了属于自己的设计。看着这份小小成果，确实有些成就感。尽管设计之中还存在一些问题，但是我相信它对我的影响要远远大于一个学分，一门考试。希望老师能对其中的不合理之处作一下指导，我能从 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 钢结构课程设计 学生姓名：李兴锋 学号：20094023227 所在学院：工程学院 专业班级：09级土木(2)班 指导教师： 目录 1、设计资料 (3) 2、屋架形式和几何尺寸 (5) 3、节点荷载设计 (5) 4、屋架荷载 (6) 5、杆件截面选择 (6) 6、屋架杆件计算总表 (13) 7、焊缝计算 (14) 8、杆件应力计算 (16) 9、节点设计 (19) 10、课程设计小结 (25) 11、设计手写稿 (27) 12、施工图 (28) T型钢架课程设计任务书 一、设计资料 某车间（或厂房）跨度L，长度96m，柱距6m，屋盖采用梯形钢屋架，屋面材料为压型钢板复合板，檩条间距1.5m，屋面坡度i = 1/10，屋面活荷载标准值为0.5kN/m2，当地基本风压为0.55kN/m2，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C30，柱截面400mm×400mm。其他设计资料如下： A．跨度 B．永久荷载 注：表中给出的永久荷载尚未包含屋架和支撑自重。C．雪荷载 D．积灰荷载 二、题目分配 注：土木07-1班执行D1组合；土木07-2班执行D2组合；土木07专升本执行D3组合。 各班学生在题目分配表中找到自己学号所对应的设计资料并结合各自班级的D组合进行设计。 三、设计要求 计算书：内容应详尽，主要内容应包括：设计任务书，材料选择，屋架形式、几何尺寸，支撑布置，荷载汇集，杆件内力计算及组合，杆件截面选择，典型节点设计（屋脊、跨中拼接节点，上下弦节点）等。 图纸：应符合制图规范及要求，表达应完整；绘制要求：主要图面应绘制正面图、上下弦平面图，必要的侧面图、剖面图，以及某些安装节点或特殊零件的 钢结构课程设计指导书 （梯形钢屋架） 土木工程学院钢结构教研室 钢结构课程设计指导书 绪言课程设计目的要求 课程设计是一个重要的教学过程，是对学生知识和能力的总结。要求学生通过钢结构课程设计，进一步了解钢结构的结构型式、结构布置和受力特点，掌握钢结构的计算简图、荷载组合和内力分析，掌握钢结构的构造要求等。要求在老师的指导下，参考已学过的课本及有关资料，综合应用钢结构的材料、连接和基本构件的基本理论、基本知识，进行整体钢结构设计计算，并绘制钢结构施工图。 第一节 钢结构课程设计题目 一、设计题目 某24m跨度车间钢屋架设计。 二、 设计任务 1、选择钢屋架的材料 2、确定屋架形式及几何尺寸 3、屋盖及支撑的布置 4、钢屋架的结构设计 5、绘制钢屋架施工图及材料表 三、 设计资料 某厂一金工车间跨度24m，长度为90m，柱距6m，内设两台50/5t中级工作制桥式吊车，设防烈度为7度。屋面采用1.5×6.0m大型屋面板。20mm厚水泥砂浆找平，上铺80mm厚泡沫混凝土保温层；三毡四油防水层，上铺小石子。屋面坡度i=1/10。屋面活荷载标准值0.7kN/m2，雪荷载标准值0.5 kN/m2，积灰荷载标准值0.3 kN/m2。屋架铰接于钢筋混凝土柱上，上柱截面b×h=400×400mm，混凝土强度等级为C20。 第二节 钢屋架设计计算 一、材料选择 根据荷载性质，钢材可采用Q235-A.F，要求保证屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯试验及碳、硫、磷含量合格。屋架连接方法采用焊接，焊条可选用 E43型，手工焊。 二、屋架形式及几何尺寸 因屋面采用混凝土大型屋面板，屋面坡屋i＝1／10，故宜采用梯形屋架。 屋架计算跨度应取l。=l-2×150=24000-300=23700mm。 屋架端部高度H。与屋架中部高度及屋面坡度相关，我国常将H。取为1.8～2.1m等较整齐的数值，以利多跨屋架时的屋面构造。可取H。=1990mm。 为使屋架上弦只受节点荷载，腹杆体系采用节间为3m的人字形式，屋面板传来的荷载，正好作用在节点上，使之传力更好。 屋架跨中起拱l／500 ，可取50mm。 三、支撑布置 根据车间长度，屋架跨度，荷载情况，以及吊车设置情况，宜布置三道上、下弦横向水平支撑，垂直支撑和系杆，屋脊节点及屋架支座处沿厂房通长设置刚性系杆，屋架下弦沿跨中通长设一道柔性系杆。凡与支撑连接的屋架可编号为GWJ—2，其它编号均为GWJ—l。 四、荷载和内力计算 1、荷载计算 屋面活荷载与雪载一般不会同时出现，可取其中较大者进行计算。 屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）可按经验公式计算。 荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按水平投影面积计算。 2．荷载组合 设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合： （1） 全跨永久荷载+全跨可变荷载 （2） 全跨永久荷载+半跨可变荷载 （3） 全跨屋架与支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 3. 内力计算 按图解法、解析法、电算法均可计算屋架各杆内力。 先求出单位荷载作用于各节点时的内力，即内力系数，然后可求出当荷载作用于全跨及半跨各节点时的杆件内力，并求出三种荷载组合下的杯件内力．取其中不利内力（正、负最大值）作为设计屋架的依据。可列表计算。 跨中附近斜腹件的内力发生变号，由于考虑了施工阶段荷载的不利分布。 24m钢结构开始设计 1、设计资料 1）某厂房跨度为24m，总长90m，柱距6m，屋架下弦标高为18m。 2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上45柱截面400×400，混凝土强度等级为C30。 3）屋面采用1.5×6m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）该车间所属地区为市 5）采用梯形钢屋架 考虑静载：①预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）、②二毡三油加绿豆沙、③找平层2cm厚、④ 支撑重量 考虑活载：活载（雪荷载）积灰荷载 6）钢材选用Q345钢，焊条为E50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： 图1：24米跨屋架几何尺寸 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 ＝1.2，屋面活荷载γ Q1 ＝ 1.4，屋面集灰荷载γ Q2＝1.4，ψ 2 ＝0.9，则节点荷载设计值为 F＝（1.2×2.584+1.4×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝45.7992kN ②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γ G ＝1.35，屋面活荷载γ Q1 ＝1.4、ψ 1＝0.7，屋面集灰荷载γ Q2 ＝1.4，ψ 2 ＝0.9，则节点荷载设计 值为 F＝（1.35×2.584+1.4×0.7×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×60＝46.593 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 ＝1.2，屋面活荷载γ Q1 ＝ 1.4，屋面集灰荷载γ Q2＝1.4，ψ 2 ＝0.9 全垮节点永久荷载 F1=（1.2×2.584）×1.5×6＝27.9072kN 半垮节点可变荷载 F2＝（1.4×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝17.892kN ②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γ G ＝1.35，屋面活荷载γ Q1 ＝1.4、ψ 1＝0.7，屋面集灰荷载γ Q2 ＝1.4，ψ 2 ＝0.9 全垮节点永久荷载 F1=（1.35×2.55）×1.5×6＝31.347 kN 半垮节点可变荷载 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 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 24m 钢结构开 始 设 计 1、设计资料 1）某厂房跨度为24m ，总长90m ，柱距6m ，屋架下弦标高为18m 。 2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上45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）该车间所属地区为北京市 5）采用梯形钢屋架 考虑静载：①预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）、②二毡三油加绿豆沙、③找平层2cm 厚、④ 支撑重量 考虑活载：活载（雪荷载）积灰荷载 6）钢材选用Q345钢，焊条为E50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 0＝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： 1拱50 图1：24米跨屋架几何尺寸 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γG＝，屋面活荷载γQ1＝，屋面 集灰荷载γQ2＝，ψ2＝，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γG＝，屋面活荷载γQ1＝、ψ1 ＝，屋面集灰荷载γQ2＝，ψ2＝，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γG＝，屋面活荷载γQ1＝，屋面 钢结构屋架设计 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： －、设计资料 1、某工厂车间，采用梯形钢屋架无檩屋盖方案，厂房跨度取27m，长度为102m，柱距6m。采用1.5m×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，保温层、找平层及防水层自重标准值为1.3kN/m2。屋面活荷载标准值为0.5kN/m2，雪荷载标准值0.5kN/m2，积灰荷载标准值为0.6kN/m2，轴线处屋架端高为1.90m，屋面坡度为i=1/12，屋架铰接支承在钢筋混凝土柱上，上柱截面400mm×400mm，混凝土标号为C25。钢材采用Q235B级，焊条采用E43型。 2、屋架计算跨度： Lo=27m－2×0.15m=26.7m 3、跨中及端部高度： 端部高度：h′=1900mm（端部轴线处），h=1915mm（端部计算处）。 屋架中间高度h=3025mm。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如图一所示: 2、荷载组合 设计桁架时，应考虑以下三种组合： ①全跨永久荷载+全跨可变荷载(按永久荷载为主控制的组合) ：全跨节点荷 载设计值：F=(1.35×3.12+1.4×0.7×0.5+1.4×0.9×0.6) ×1.5×6 =49.122kN 图三桁架计算简图 本设计采用程序计算结构在单位节点力作用下各杆件的力系数，见表一。 1、上弦杆： 整个上弦杆采用相等截面，按最大设计力IJ 、JK 计算，根据表得： N= -1139.63KN ，屋架平面计算长度为节间轴线长度，即：ox l =1355mm,本屋架为无檩体系，认为大型屋面板只起刚性系杆作用，不起支撑作用，根据支撑布置和力变化情况，取屋架平面外计算长度oy l 为支撑点间的距离，即： oy l =3ox l =4065mm 。根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面宜选用两个 不等肢角钢，且短肢相并，如图四所示： 目录 1、设计资料 0 1.1结构形式 (1) 1.2屋架形式及选材 (1) 1.3荷载标准值（水平投影面计） (1) 2、支撑布置 (2) 2.1桁架形式及几何尺寸布置 (2) 2.2桁架支撑布置如图 (2) 3、荷载计算 (4) 4、内力计算 (5) 5、杆件设计 (8) 5.1上弦杆 (8) 5.2下弦杆 (9) 5.3端斜杆A B (9) 5.4腹杆 (11) 5.5竖杆 (16) 5.6其余各杆件的截面 (16) 6、节点设计 (20) 6.1下弦节点“C” (20) 6.2上弦节点“B” (21) 6.3屋脊节点“H” (22) 6.4支座节点“A” (23) 6.5下弦中央节点“H” (23) 参考文献 (27) 图纸 (27) 月中落桂子 1、设计资料 1.1、结构形式 某厂房跨度为24m，总长90m，柱距6m，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C25，屋面坡度为10 = i。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7 :1 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。 1.2、屋架形式及选材 屋架跨度为24m，屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。屋架采用的钢材及焊条为：设计方案采用235钢，焊条为E43型。 1.3、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 0.4 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2 保温层 0.7 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 1.40 KN/m2 屋架及支撑自重(按经验公式L .0+ =计算) 0.384 KN/m2 .0 q011 12 ②可变荷载： 屋面活荷载标准值： 0.8 KN/m2 雪荷载标准值： 0.5 KN/m2 积灰荷载标准值： 0.7 KN/m2 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。 梯形钢屋架课程设计 计 算 书 目录 一、设计资料 (3) 二、屋架几何尺寸及檩条布置 (3) 1、屋架几何尺寸 (3) 2、檩条布置 (4) 三、支撑布置 (5) 1、上弦横向水平支撑 (5) 2、下弦横向和纵向水平支撑...................................................................................... (5) 3、垂直支撑 (5) 4、系杆 (5) 四、荷载与内力计算 (6) 1、荷载计算 (6) 2、荷载组合 (6) 3、内力计算 (7) 五、杆件截面设计 (7) 1、节点板厚度 (7) 2、杆件计算长度系数及截面形式 (9) 3、上弦杆 (9) 4、下弦杆 (9) 5、再分式腹杆Ig-gf (10) 6、竖腹杆Ie (10) 六、节点设计 (13) 1、下弦节点“b” (13) 2．上弦节点“C” (16) 3．有工地拼接的下弦节点“f” (18) 4．屋脊节点“K” (19) 5．支座节点“a” (16) 七、填板设计 (21) 一、设计资料: 1. 车间平面尺寸为144m×30m，柱距9m，跨度为30m，柱网采用封闭结合。车间内有两台 15t/3t中级工作制软钩桥式吊车。 2. 屋面采用长尺复合屋面板，板厚50mm，檩距不大于1800mm。檩条采用冷弯薄壁斜卷边 Z形钢Z250×75×20×2.5，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9.000m，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 Q235-B，焊条用 E43系列型。 5. 屋架采用平坡梯形屋架，无天窗，外形尺寸如下图所示 图 1 屋架外形尺寸及腹杆布置形式 Ho=1650mm 6. 该车间建于深圳近郊。 7. 屋盖荷载标准值： (l) 屋面活荷载0.50 kN/m2 (2) 基本雪压s00 kN/m 2 (3) 基本风压w00.75 kN/m2 (4) 复合屋面板自重0.15 kN/m2 (5) 檩条自重0.084kN/m (6) 屋架及支撑自重0.12+0. 011L kN/m2 8. 运输单元最大尺寸长度为15m，高度为4.0m。 设计某厂房钢屋架 一、设计资料 梯形屋架跨度24m，物价间距6m，厂房长度120m。屋架支撑于钢筋混凝土柱子上，节点采用焊接方式连接，，其混凝土强度C25，柱顶截面尺寸400mm×400mm。屋面用预应力钢筋混凝土大型屋面板。上弦平面侧向支撑间距为两倍节间长度，下弦平面在柱顶和跨中各设一道纵向系杆。屋面坡度i=1/10。刚材采用Q235B钢，焊条E43××系列，手工焊。 二、屋架形式和几何尺寸 屋架的计算跨度l0=L-300=24000-300=21000mm，端部高度取H0=2000mm，跨中高度H=3200mm 三、屋盖支撑布置（见图1） 四、荷载计算 ⒈永久荷载：预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）1.40KN／m2 防水层（三毡四油上铺小石子）0.35 KN／m2 找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40 KN／m2 保温层（泡沫混凝土）厚40mm 0.25KN／m2 钢屋架及支撑重0.12+0.011×24=0.384KN／m2 合计 2.784KN／m2 ⒉可变荷载：屋面荷载0.5KN／m2 雪荷载0.6KN／m2 由于可变荷载和雪荷载不能同时达到最大，因此去他们中的较大值。取0.6 KN／m2 五、屋架杆件内力计算与组合 永久荷载分项系数1.2，可变荷载分项系数1.4. ⒈荷载组合： ⑴全跨恒载＋全跨活载 ⑵全跨恒载＋半跨活载 ⑶全跨屋架，支撑自重＋半跨屋面板重＋半跨活载 ⒉节点荷载： 永久荷载F1=1.2×2.784×1.5×6=30.07KN 可变荷载F2=1.4×0.6×1.5×6=7.56KN ⒊屋架杆件内力计算 表一屋架构件内力组合表（单位：KN）见表1 六、屋架杆件设计 支座斜杆的最大内力设计值为-333.40 KN，查表9.1，中间节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选用12mm。 ⒈上弦杆 上弦采用等截面，按N=-572.28KN，FG杆件的最大设计内力设计。上弦杆计算长度：平面内：l ox=l o=1507mm；在屋架平面外，根据支撑和内力变化情况，取l oy =2×l0=3014mm。 假设λx=λy=120，查表得φ=0.437。取强度设计值f=215 N／mm2， 则需要的截面面积： A=N∕φf=572280∕0.751×215=3544mm2=35.44 cm2 需要回转半径： i x=l ox∕λ=1507∕70=21.5mm i y= l oy∕λ=1507×2∕70=43mm 根据需要的A、i x，查角钢型钢表， 普通钢屋架设计 --------焊接梯形钢屋架设计 －、设计资料 1、某一单层单跨工业厂房，总长度为102m，跨度为24m。 2、厂房柱距6m，钢筋混凝土柱，混凝土的强度等级C20，柱头截面为400mm×400mm， 屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。 3、车间设有两台中级工作制桥式吊车，一台150T，一台30T，吊车平台标高+12.000m。 4、荷载标准值（按水平投影面计）： （1）永久荷载：二毡三油（上铺绿豆砂）防水层0.4 KN/ m 水泥砂浆找平层0.4 KN/ m2 保温层0.5 KN/ m2 一毡二油隔气层0.05 KN/ m2 预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/ m2 屋架及支撑自重0.384KN/m2 （2）可变荷载：屋面活荷载标准值0.7KN/ m2 荷载标准值 0.35 K N/ m2 积灰荷载标准值 1.3KN/ m2 5．屋架计算跨度，几何尺寸及屋面坡度如图所示 由上图可知：屋架的计算跨度：Lo=24000－2×150=23700mm，端部高度：h=1990mm（轴线处）。 6、钢材Q235钢、角钢、钢板各种规格齐全；有各种类型的焊条和C级螺栓可供用。 7、钢屋架的制造、运输和安装条件：在金属结构厂制造，运往工地安装，最大的运输长度16m， 运输高度3.85m，工地有足够的起重安装条件。 二、设计内容 一）、屋盖的支撑系统布置 （1）屋架上弦支撑系统的具体布置 对上弦平面，横向支撑应设置在房屋两端的第一个柱间内，为了增加屋盖的刚性，两道横向支撑的间距不宜超过60m。所以在屋盖中间应设置一道横向支撑，由于屋架跨度L≤30m应在屋架中坚和两端设置垂直支撑，无垂直支撑的其他柱间的屋架点间应设纵向系杆与之相连。上弦支撑具体布置图如下 （2）下弦平面支撑系统布置 同上弦平面支撑一样，设置相应的横向支撑、垂直支撑和系杆，加之纵向支撑一般设在屋架两端的节点间处，仅当房屋的跨度和高度较大、或房屋为厂房并设有壁行吊车或有较大震动设备，因而对房屋的整体刚度要求较高时设置之，对梯形屋架一般设置在下弦平面。其具体支撑布置如下： 梯形钢屋架课程设计计算书 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 高等教育自学考试 钢结构课程设计 号：130213100072 : 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1.5×6m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（1.4KN/m2）、②二毡三油加绿豆沙、③20mm厚水泥砂浆找平层（0.4KN/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L0＝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： 拱50 图1：24米跨屋架几何尺寸 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＝1.2，屋面活荷载γQ1＝ 1.4，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9，则节点荷载设计值为 F＝（1.2×2.584+1.4×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝45.7992kN ②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γ G＝1.35，屋面活荷载γQ1＝1.4、ψ1＝0.7，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9，则节点荷载设计值为 F＝（1.35×2.584+1.4×0.7×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×60＝46.593 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＝1.2，屋面活荷载γQ1＝ 1.4，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9 钢结构课程设计 －、设计资料 1、已知条件：梯形钢屋架跨度33m，长度120m，柱距6m。屋架铰接于混凝土柱上，屋面采用单层彩色钢板波形瓦，屋面坡度i＝1/10。屋面活荷载标准值为0.7 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C20。钢材采用Q345B级，焊条采用E50型。 2、屋架计算跨度： Lo=33－2×0.15=32.7m， 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 钢屋架和支撑自重0.12+0.011×30=0.45kN/㎡单层彩色钢板波形瓦0.12kN/㎡ 总计0.57kN/㎡` 可变荷载标准值 屋面活荷载0.70 kN/㎡ 总计0.7kN/㎡ 永久荷载设计值 1.2×0.57=0.684kN/㎡ 可变荷载设计值 1.4×0.7=0.98kN/㎡ 2.荷载组合 设计屋架时，应考虑以下三种组合： 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：F=(0.684+0.98) ×1.5×6=14.97kN ②全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载：F1=0.684×1.5×6=6.156kN 半跨节点可变荷载：F2=0.98×1.5×6=8.82 kN 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： 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：梯形钢屋架课程设计(2017年度)
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