目录
1、设计资料 (1)
2、屋架形式及几何尺寸 (1)
3、材料选择及支撑布置 (2)
4、荷载和内力计算 (3)
（1）荷载计算 (3)
（2）荷载组合 (3)
（3）内力计算 (4)
5、杆件截面选择 (4)
（1）上弦 (5)
（2）下弦 (6)
（3）腹杆 (6)
<1> 杆件13及16 (6)
<2> 杆件11及14 (7)
<3> 杆件12及15 (8)
<4> 杆件10 (8)
<5> 杆件9 (8)
<6> 杆件26 (9)
6、节点设计 (11)
（1）支座节点“1” (11)
（2）下弦节点“4” (14)
（3）上弦屋脊节点“3” (15)
（4）上弦节点“2” (16)
（5）下弦节点“5” (17)
7、檩条设计 (18)
参考文献 (20)
21米三角形钢屋架设计计算书
1、设计资料
本课程设计的厂房位于合肥，厂房跨度21m，长度84m,，柱距6m，屋面坡度i=1/2.5，屋面材料采用彩色涂层压型钢板复合保温板（含檩条），其荷载为0.25KN/ m2(为永久荷载)，基本雪压为0.6 KN/ m2，悬挂荷载为0.3 KN/ m2（按永久荷载计算，并作用在屋架下弦），基本风压为0.35 KN/ m2，屋面活荷载取0.5 KN/ m2（按不上人屋面计算，为可变荷载），屋架铰接在钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为C30。要求设计钢屋架并绘制施工图（对于轻型屋面的屋架，自重可按0.01L估算，L为屋架的跨度）。
2、屋架形式及几何尺寸
本屋架跨度为21米，对于三角形屋架（跨度大于18米的屋架）一般采用芬克式三角形屋架。本设计方案为有檩屋盖方案，坡度为i=1/2.5，采用双坡三角形屋架，屋架计算跨度L。=L-300=21000-300=20700mm，因坡度为i=1/2.5，故屋架中部高度H。=4410mm，屋架形式及屋架各杆件几何长度见图1。
3．材料选择及支撑布置
根据建造地区的荷载性质，钢材采用Q235B，焊条采用E43型，手工焊。在房屋两端及伸缩缝处的第一开间内设置上弦横向水平支撑，相应跨中设置垂直支撑，其余各屋架用通长系杆连系，上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连，见图2。因连接孔和连接零件上有区别，图中钢屋架给了W1、W2、W3三种编号。
4、荷载和内力计算
（1）荷载计算
1）、上弦杆永久荷载： 标准值（KN/ m ） 彩色涂层压型钢板复合保温板（含檩条） 0.25 屋架和支撑自重 0.01L=0.01×21=0.21 合计 0.46 2）、上弦杆可变荷载： 标准值（KN/ m ） 屋面活荷载（或雪荷载） 0.50 雪荷载 0.60 取二者较大值 0.60 合计 0.60 3）、下弦杆永久荷载： 标准值（KN/ m ）
悬挂荷载： 0.30 合计 0.30 4）、风荷载：
屋面迎风面组合系数： =-0.6+15
30)
43.1830(6.0--⨯=-0.48
屋面背风面组合系数： =-0.50 迎风面： =-1.4×0.23=0.29 KN/ m 2
背风面： =-1.4×0.50×1.25×0.35=0.30KN/ m 2
由计算结果可知：风荷载的最大标准值为0.30，而屋架上弦永久荷载为0.65，因此，可以不考虑风荷载的作用。
(2) 荷载组合：
上弦节点集中恒载标准值：1.2×0.55×1.55×6=6.138KN 上弦节点集中活载标准值：1.4×0.6×1.55×6=7.812KN
上弦节点集中荷载设计值：6.138+7.812=13.95KN 下弦节点集中荷载设计值： 1节点：1P =0.3×2
266
.3266.3+×6×1.2=7.05KN
2节点：2P =0.3×2
450
.2266.3+×6×1.2=6.17KN (同17点)
3节点：3P =.3×
2
45
.2634.1+×6×1.2=4.41KN （同16点） 4节点：4P =0.3×0.817×6×1.2=1.76KN （同15点）
（3）内力计算
上弦杆弯矩计算：
端节间跨中正弯矩： M
1
=0.80M =0.8×
=×4
2/l
p 0.8×m KN .6.024
95
.055.18.96=⨯⨯
中间节间跨中正（负）弯矩：M 2=0.60M =1.54KN. m
上弦杆轴力：N4=-243.12KN N5=-238.69KN N6=-194.16KN N7=-221.81KN
N8=-217.48KN
下弦杆轴力: N1=128.43KN N2=203.84KN N3=230.64KN
腹杆轴力：N9=97.28KN N10=76.06KN N11=-25.87KN N12=28.26KN N13=-13.23KN N14=-23.25KN N15=21.20KN N16=-13.23KN
5、杆件截面选择：
弦杆端节间内力N=-243.12KN ，查表选用中间节点板厚度t=8mm ，支座节点板厚度t=10mm 。（以下负的为压力，正的为拉力，拉杆只验算强度和长细比，压杆计算强度、长细比、整体稳定性和局部稳定性）
(1)
上弦杆：
因Nmax=N4=-243.12KN,整个上弦不改变截面，故按最大内力计算
max N =-243.12KN, M 1=2.06m KN ，M 2=1.54m KN
，ox l =oy l =155.0cm 。
选用2∟80×6，截面几何特征：
A=18.82cm ,W x 1=26.163cm ,W x 2=9.873cm ,x i =2.47cm ，y i =3.58cm.
150]λ[3.3458
.30
.155λ150]λ[.86247.20.155λ=<==
=
=<===y
oy y x ox x i l i l
根据轴心受压构件的稳定系数表可得：x ϕ=0.792，y ϕ=0.886 (b 类截面) 则KN N EX
18.8808.621.1108.811006.214.32
2
52'
=⨯⨯⨯⨯⨯==。塑性系数：
1x r =1.05，2x r =1.2。则
1）、平面内稳定验算：
=
-+)
8.01(β'11
1
EX
X x X mX
x N N
W r M A
N
ϕ
2
236
2
3
/25.20421595.095.0/199)18
.880243.12
8.01(1016.2605.11006.285.0108.18792.010243.12mm N f mm N =⨯=<=⨯
-⨯⨯⨯⨯⨯+
⨯⨯⨯ 因组合T 形截面压弯当M 较大时可能在较小翼缘一侧失稳，故应验算另一侧稳定性:
2
236
2
3'
221
/25.20495.0/1.98)18
.880243.12
25.1-1(1087.92.11006.285.0-10
8.1810243.12)25.1-1(β-mm N f mm N N N W r M A
N EX
X x X mX
=<=⨯
⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅平
面内稳定满足要求。 2）、平面外稳定验算：
926
.0235/235.3430017.0-1235/λ0017.01,120.343λ=⨯⨯==<=y y b y f ϕ则
223
62311/25.204/1981016.26926.01006.285.010.818886.010243.12βmm N mm N W M A N X b X tX y <=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+ϕϕ 因上弦节点有侧向支撑，故不必验算节点处平面外稳定
3）、强度验算：1、2杆之间节点处弯矩较大，X W 2较小，需验算强度：
2
23
62322/25.20495.0/18010
7.892.11054.110.81810243.12mm N f mm N W r M A N nX x X n =<=⨯⨯⨯+⨯⨯=+ 强度符合要求。
填板每个节间放一块，1l =77.5cm<40i=40×2.47=98.8cm
（2）下弦杆：
因Nmax=N3=230.64KN 整个上弦不改变截面，按最大内力计算max N =230.64KN,
ox l =326.6cm ，oy l =735cm.
选用2∟63×5，截面几何特征：A=12.282cm ,x i =1.94cm ，y i =2.89cm 。
350]λ[.325489
.2735
λ350]λ[.316894.1.6
326λ=<==
=
=<===y
oy y x ox x i l i l
强度验算：A N =σ=.818710
8.21210230.642
3=⨯⨯2
/mm N 2/25.20495.0mm N f =< 强度满足要求。
(1)杆节间放三块填板1l =81.7cm<80i=80×2.89=231.2cm, (2)杆节间放两块填板1l =81.7cm<80i=80×2.89=231.2cm ，（3）杆节间放三块填板1l =81.7cm<80i=80×2.89=231.2cm 。
（3）、腹杆：
①、杆件13及16:以N=-13.23KN, x l 0=0.8×51.7=41.4cm, y l 0=51.7cm 选用截面2∟40×5，A=7.582cm ，x i =1.21cm,y i =1.98cm 。
150]λ[.23421
.1.141λ0x =<===
x x i l 150]λ[.1268
.9151.7
λ=<==
=
y
oy y i l （属b 类截面） 局部稳定性：t b =8.5
04
=>.264.75148.048.00=⨯=b l y ,按下式计算整体稳定性: 2.146.185.07.15015.049.36.181.934224202=⎪⎪⎭⎫
⎝⎛⨯⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=b t l t b y yz λ,因为yz x λλ 按b 类查表4.2得555.0=ϕ
A N ϕ=σ=4.3110
58.7555.01023.312
3=⨯⨯⨯2
/mm N 2/5.140688.095.0mm N f =×< 强度验算：A N σ==2
310
58.71023.13⨯⨯=17.52
/mm N 2/25.20495.0mm N f =< 填板放一块，cm l a .925=<40i=40×1.21=48.4cm 。
②、杆件11及14:二者以N=-25.87KN, x l 0=0.8×150.7=120.6cm, y l 0=150.7cm 选用截面：2∟40×5，A=7.582cm ,x i =1.21cm,y i =1.98cm 。 150]λ[10021
.16.120λ0x =<===
x x i l 150]λ[1.7698
.17
.150λ=<==
=
y
oy y i l （属b 类截面） 局部稳定性：t b =8.5
04
=≤1.1847.15048.048.00=⨯=b l y ,按下式计算 8.805.07.1504475.011.76475.012242024=⎪⎪⎭⎫
⎝⎛⨯⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=t l b y y yz λλ，因为yz x λλ 按b 类查表4.2
得555.0=ϕ
整体稳定性：A N ϕ=σ=22
35.611058.7555.01087.25mm N =⨯⨯⨯2
/159783.095.0mm N f =×<
强度 ：A N σ==1.3410
58.71087.252
3
=⨯⨯2/mm N 2/25.2049.0mm N f =< 填板放两块，cm l a 2.50=，略大于40i=40×1.21=48.4cm 。
③、杆件12及15:二者以N=28.26KN, ox l =0.8×163.4=130.7cm ，oy l =163.4cm.选用2∟40×5，A=7.582cm ,x i =1.21cm ，y i =1.98cm
350]λ[.58298
.14
.163λ350]λ[10821.17
.130λ=<==
=
=<===y
oy y x ox x i l i l
强度验算：A N =σ=.33710
8.57106.2282
3
=⨯⨯2/mm N 2/25.20495.0mm N f =< 填板放一块，cm l a 81.7=<80i=80×1.21=96.8cm 。
④、杆件10:N=76.06KN, ox l =1962458.0.80=⨯=l cm ，oy l =245cm. 选用2∟70×5，A=13.762cm ,x i =2.16cm ，y i =3.16cm
350
]λ[.5776
.13245λ350]λ[.7906.12196λ=<====<===
y oy
y x ox x i l i l
强度验算：A N σ==.35510
6.713106.0762
3
=⨯⨯2/mm N 2/25.20495.0mm N f =< 填板放两块，cm l a 81.7=<80i=80×2.16=172.8cm 。
⑤、杆件9:N=97.28KN, ox l =0.8×163.4=130.7cm ，oy l =163.4cm.选用2∟70×5，A=13.762cm ,x i =2.16cm ，y i =3.16cm
350
]λ[.7516
.13.4163λ350]λ[.5606.12.7130λ=<====<===
y oy
y x ox x i l i l
强度验算：A N =σ=.77010
6.713108.2972
3
=⨯⨯2/mm N 2/25.2049.0mm N f =< 因为，80i=80×2.16=172.8 cm>cm l 4.163=，故可不设填板。
⑥、杆件26:N=7.05KN ，ox l =1962458.0.80=⨯=l cm, l l oy .90==220.5cm. 选用2∟40×5，A=7.582cm ,x i =1.21，y i =1.98 cm
200]λ[16221.1196
λ0x =<===x x i l 200]λ[4.11198
.15.220λ=<===y oy y i l 强度验算：A N =σ=3.910
58.71005.72
3=⨯⨯2
/mm N 2/25.2049.0mm N f =< 填板放两块，cm l a 81.7=<80i=80×1.21=96.8cm 。 屋架各杆件界面选择见下表
表1：
6.节点设计：
（1）、支座节点“1”：（如下图所示）
支座反力R=76.88KN
① 、确定支座底板尺寸：
设取a 、b 为12cm 则a1=
cm 484.82
a1
1b cm 968.16122==
=×， （设采用C30混凝土，fc=14.32/mm N ,锚栓孔直径取为50cm ，锚栓直径取为24mm ）按构造A==2
300 =90000mm 2
支座底板毛面积：
n A =2a ×2b fc
≥R
+A0=235014.3413.14108.876⨯⨯+⨯=27339mm
底板承压面积：A=24×24-3.14×22+2×4×5=523cm 板下压应力：q=
An
R
=47.110
5231088.762
3
=⨯⨯2/mm N 底板最大弯矩：M=0.06×1.47×2169=2519.1 N. mm 支座底板厚度：t=f
M 6=25.204.125196⨯=8.6mm 取12mm
底板尺寸：240
②、节点板与底板的链接焊缝： 设f h =8mm
lw ∑=2a+2(b-t-12f
h )=2×240+2×（240-12-8）-12×8=824mm
则
τ
f
=∑l h w
f R
7.0=8.1582487.0108.8763=⨯⨯⨯2
/mm N 2/15295.0mm N f
w t
=<
③、上弦杆与节点板的焊缝链接:
设 焊缝厚度f h =4mm 焊缝计算长度w l =520-21f h =520-2×4=512mm
f σ=l h w f P
17.02×=
9.4512
47.02105.9133=⨯⨯⨯⨯2/mm N 2/15295.0mm N f
w t
=<
塞焊缝一般不控制仅需验算肢尖焊缝 设 焊缝长度2f h =5mm ，w l =520-2×5=510mm
上弦杆轴力差N=-243.12KN 偏心弯矩M=Ne, e=55mm
f σ=l h w f M
27.026×=1.4451057.02105512.24362
3=⨯⨯⨯⨯⨯⨯2/mm N f τ=l h w f N
27.02×=
1.68510
57.021012.2433=⨯⨯⨯⨯2/mm N =+⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛2
2
f f f τβσ22
.1682.21.144+⎪⎭⎫ ⎝⎛=77.12/mm N 2/15295.0mm N f
w t
=<
④、加劲肋与节点板链接焊缝：
一个加劲肋的链接焊缝所承受的内力取为 V=
48.8764=R =19.22KN M=4
24
2.2194⨯=
Vb =115.32KNm 采用f h =6mm ， 验算焊缝应力： 焊缝计算长度w l =180-2×15-2×6=138mm
对V
τ
f
=2
3m m N .61613867.02102.219=⨯⨯⨯⨯ 对M
σ
f
=2
2
36.5138
67.021032.1156mm N =⨯⨯⨯⨯⨯ =+⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛2
2
f f f τβσ22
6.1622.16.5+⎪⎭⎫ ⎝⎛=1
7.22/mm N 2/160mm N f
w t
=<
⑤、加劲肋节点板与支座板的链接焊缝：
切口宽为15mm 两个节点板与四个加劲肋的总长度:
=∑l
w
2(250-10)+4(125-5-15-10)=860mm
σf
=∑×w
f f
l R
h 7.0β
=16.42/mm N 2/160mm N f
w t
=<
满足要求。
⑥、下弦杆端与节点板焊缝取肢背肢尖焊脚尺寸
=8mm ，=6mm 则所需焊缝长度：
肢背：
L1=Lw1+16=
mm .410682160
87.021012.2433/23
=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯mm 取130mm 肢尖：
L2=
mm .37262160
67.02102.12433/13
=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯ 取90mm
（2）、下弦节点“4”：（如下图）
(拼接角钢与下弦杆用相同规格，选用2∟63×5)
①、 下弦杆拼接角钢链接焊缝：（按全面积等强计算）
设f h =6mm ， 则'l w =
87.04+××f
h A
w
t
f
n
f
=9.1208152
67.04215
9.01012.152=+××××××mm 取150mm ②、 拼接角钢选用2∟63×5切成（接头位置最好设在跨中节点处，当接头不在
节点时应增设垫板长度）2'l w +10=2×150+10=310mm
③、 下弦杆角钢与节点板链接焊缝：（以 0.15N 计算） 设f h =6mm ，
则'l w =
127.0415.0+××f
h w t
f
N =19.5mm<8f h +10=58mm 取60mm
设肢尖焊缝焊角尺寸f h =6mm ，
则'l w =
.51612160
95.067.023
.41281015.03.03=+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯mm 由此可见，下弦角钢与节点板链接焊缝长度按构造确定为60mm
（3）、上弦屋脊节点“3”：（如下图）
①、 上弦杆拼接角钢的焊缝：
设f h =6mm ， 则'l w =
87.04+⨯⨯f
h w t
f
n l A =120.9 mm 取 130mm
'l
w
=130mm
拼接角钢总长度：l =2'l w +10=270mm 实际可取300mm ②、 考虑偏心：
设f h =6mm ，e=40mm
'l
w
按构造柱取为300mm 则l w =292mm （轴力取15%）
则τf =l h w
f N
7.0215.0×=
3.1329267.021048.21715.03=⨯⨯⨯⨯⨯2/mm N σf =
l h w
f Ne 2
7.0215.06××=9.10292
67.026104048.21715.02
3=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯2
/mm N =+⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛2
2
f f f τβσ22
9.1022.13.13+⎪⎭⎫ ⎝⎛=14.52/mm N 2/160mm N f
w t
=<
由此计算结果可知，因弦杆与节点板焊缝受力不大是链接长度较大故可按满焊不必计算。
（4）、上弦节点“2”：（如下图）
各腹杆杆端与节点板的焊缝计算从略，节点板的形状与尺寸，如下图
①腹杆：
肢背肢尖焊脚尺寸分别为mm h f 51= mm
h f 42=
1w l =mm .3185216057.02105.9133/23
=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯，取40mm
2w l =mm .2134216047.02105.9133/13
=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯，取40mm
②上弦杆与节点板：
内力差：KN N 5.6271.82216.1194=+-=∆，mm h f 61=取
mm h f 42=
肢背焊缝：
f σ=
⨯=
w
f f l h P 1y
7.02β23m m /.21496
622.17.02105.913N =⨯⨯⨯⨯⨯<2/160mm N f w
f = 肢尖焊缝：
f τ=
⨯∆=
w
f l h N
27.0223
m m /.1281018647.02105.627N =-⨯⨯⨯⨯）（ f σ=⨯=
2
27.026w
f l h M 22
3
m m /.33817647.0210405.6276N =⨯⨯⨯⨯⨯⨯
=+⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛2
2
f f f
τβσ.142.12822.1.33822
=+⎪⎭⎫ ⎝⎛2/mm N <2/160mm N f w f =
（5）、下弦节点“5”：（如下图）
①
杆与节点板连接焊缝：
杆13：肢背及肢尖焊缝的焊角尺寸=6mm ，
=4mm 则所需焊缝长度（考虑起灭弧
缺陷）
肢背：1w l =
mm .6186216067.02103.2133/23
=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯ 取50mm 肢尖：2w l =mm .0134216047.02103.2133/13
=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯ 取40mm
杆12：
肢背：1w l =mm .02662160
67.02106.2283/23
=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯ 取50mm
肢尖;2w l =
mm .5184216047.02106.2283/13
=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯ 取40mm
②下弦杆与节点板连接焊缝： 内力差=∆N 3N KN N .8262=-,由弦杆角钢肢尖的连接焊缝承受，由斜腹杆界定节点尺寸，按比例测量，长度517mm ，厚度10mm t
5.11≥f h
mm h f 61=取 mm h f 62=
则肢背：
f σ=
⨯=
w
f f l h P β7.022
1.1507
622.17.021056.53=⨯⨯⨯⨯⨯2/mm N <2/160mm N f w
f = 肢尖：23
2/.36507
67.0210.8267.02mm N l h N w f f =⨯⨯⨯⨯=⨯∆=τ
f σ=
⨯=
2
27.026w
f l h M 2
2
3m m /.6644067.021067.8266N =⨯⨯⨯⨯⨯⨯ =+⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛2
2
f f
f
τβσ
4.38.3622.1.6622
=+⎪⎭⎫ ⎝⎛2/mm N <2/160mm N f w f = 7.檩条设计：
檩条间水平间距为1.470m ，跨度6m,跨中设一道拉条。 设檩条自重为0.15m KN /，雪荷载为0.62/m KN
线荷载标准值为：k q =0.25×1.55+0.15+0.6×1.470=1.42m KN /
线荷载标准值为：q =1.2×（0.25×1.55+0.15）+1.4×0.6×1.470=1.78m KN / y q =1.78×4.18sin =0.56m KN /
x q =1.78×4.18cos =1.69m KN /
弯矩设计值为： x M =81
×1.69×6²=7.6 KN ·M
y M =8
1
×0.56×3²=0.63 KN ·M
nx W =f M M x y x γα+=()215
05.11063.056.76
⨯⨯⨯+=47.6×10³mm ³
选用［14a,自重0.14m KN /，与假设基本相符
x W =80.5cm³，y W =13cm³，x I =5644cm ，x i =5.52cm ，y i =1.7cm
nx x x
W r M +ny y y W r M =3
6105.8005.1106.17⨯⨯⨯+3610
132.11063.0⨯⨯⨯=130.42/mm N <2152/mm N 檩条在垂直于屋面方向的挠度：
l v =38453
x EI l q kx =3845×4
33105641020660004.18cos 42.1⨯⨯⨯⨯⨯=3991<[]l v =200
1
验算其长细比：
200][.71082.55600
=<===
λλx ox x i l 200][76.517
.1300=<===
λλx ox y i l
参考文献
[1] 陈绍番.钢结构稳定设计指南.北京：中国建筑工业出版社，1996
芬克式三角形钢屋架设计 一、 设计资料 某厂房总长度为36m ，跨度为18m ，纵向柱矩为6m 。 初选芬克式屋架基本形状及尺寸参数如下图所示： 屋面坡度5.2:1=i ，坡角08.21arctan ==i α，3714.0sin =α，9285.0cos =α； 屋架计算长度m l 7.1715.02180=?-=；中间高度m h 54.3=； 上弦划分为4个区间，每个区间长度mm 2383； 下弦分为3个区间。区间长度分别为mm 2566，mm 2566，mm 3718； 上弦每节间设置两根檩条，檩条间设有拉条，檩条间距为mm 794。 屋架支撑布置如下图所示：
1）永久荷载 彩色钢板屋面：215.0m kN ； 保温层及灯具：255.0m kN ； 屋架及支撑自重按经验公式 20.120.011w P =+?（跨度）KN/m 计算；
檩条重量：209.0m kN ； 2） 可变荷载 屋面活载 ： 27.0m kN ； 雪荷载： 235.0m kN ； 积灰荷载： 20.1m kN 二、荷载计算 1.荷载标准值计算 将沿屋面斜面分布的恒荷载换算为沿水平投影面分布的荷载，应乘以系数 077.1cos 1 =α 。 彩色钢板屋面： 2162.015.0077.1m kN =? 保温层及灯具： 2592.055.0077.1m kN =? 屋架及支撑自重： 2318.018011.012.0m kN =?+ 檩条重量： 2097.009.0077.1m kN =? 恒载合计： 2106.1m kN 屋面活载 （或雪荷载，两者中取较大值）： 27.0m kN ； 积灰荷载： 20.1m kN 2、荷载组合 由《建筑结构静力计算手册》查表可知，三角形芬克式屋架的腹杆在半跨荷载下内力不变号。只按全跨荷载计算即可。 节点荷载
三角屋架设计 1 设计资料及说明 1、单跨屋架，平面尺寸为60m×18m，S=6m，即单跨屋架结构总长度为36m，跨度为18m，柱距为6m。 2、屋面材料：规格长尺压型钢板。 3、屋面坡度i=1：3。活（雪）载为0.35kN/m2,基本风压为0.70kN/m2。 4、屋架支承在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号C30，柱顶标高8m。 5、钢材标号为Q235-B，其设计强度值为f=215N/mm2。 6、焊条型号为E43型。 7、荷载计算按全跨永久荷载+全跨可变荷载（不包括风荷载）考虑，荷载分项系数取：γG =1.2，γQ =1.4。 2 屋架杆件几何尺寸的计算 根据所用屋面材料的排水需求及跨度参数，采用芬克式三角形屋架。屋面坡度为i=1：3,屋面倾角α=arctg（1/3）=18.435°，sinα=0.3162，cosα=0.9487 屋架计算跨度l0 =l－300＝18000－300=17700mm 屋架跨中高度h= l0×i/2=17700/(2×3)=2950mm 上弦长度L=l0/2cosα≈9329mm 节间长度a=L/6=9329/6≈1555m m 节间水平段投影尺寸长度a＇=acosα=1555×0.9487=1475mm 根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示 图1 屋架形式及几何尺寸 3 屋架支撑布置 3.1 屋架支撑 1、在房屋两端第一个之间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。
2、因为屋架是有檩屋架，为了与其他支撑相协调，在屋架的下弦节点设计三道柔性水平系杆，上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的檩条代替。 3、根据厂房长度36m,跨度为4m，在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑，下弦横向水平支撑及垂直支撑。如图2所示。 图2屋盖支撑布置 4 荷载计算 屋架支撑0.3（kN/m2） 压型钢板015*3.16/3=0.158（kN/m2） 檩条和拉条0.13（kN/m2） 合计g k=0.588（kN/m2） 可变荷载q k=0.3（kN/m2） 檩条的均布荷载设计值q=γG g k+γQ q k=1.2×0.588+1.4×0.35=1.20kN/m2 节点荷载设计值P=qa＇s=1.13×1.475×6=10.62kN 5 屋架的内力计算 5.1 杆件的轴力 芬克式三角形桁架在半跨活（雪）荷载作用下，腹杆内力不变号，故只按全跨雪荷载和全跨永久荷载组合计算桁架杆件内力。根据《建筑结构静力计算手册》，对于十二节间芬克式桁架，n=17700/2950=6。先差得内力系数，再乘以节点荷载P=10.62kN,屋架及荷载是对称的，所以只需计算半个屋架的杆件轴力。计算出的内力如表1所示。
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：γG=1.2，γQ=1.4。 2 屋架杆件几何尺寸的计算 根据所用屋面材料的排水需求及跨度参数，采用芬克式三角形屋架。屋面坡度为i=1：3,屋面倾角α=arctg（1/3）=18.435°，sinα=0.3162，cosα=0.9487 屋架计算跨度l0 =l－300＝18000－300=17700mm 屋架跨中高度h= l0×i/2=17700/(2×3)=2950mm 上弦长度L=l0/2cosα≈9329mm 节间长度a=L/6=9329/6≈1555mm 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。
南京工业大学课程设计用纸 三角屋架设 计 平面尺寸为 60mX18m , S=6m ，即单跨屋架结构总长度为 36m ，跨度为 屋架支承在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号 C30,柱顶标高8m 。 2 钢材标号为 Q235-B ，其设计强度值为 f=215N/mm 2 。 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: 节间水平段投影尺寸长度 a / =acos a =1555X 0.9487=1475mm 根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如图 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。 1设计资料及说明 1、单跨屋架, 18m ，柱距为 6m 。 2 、 屋面材料: 3、 屋面坡度 规格长尺压型钢板。 i=1 : 3。活（雪）载为0.35kN/m ,基本风压为0.70kN/m 。 5、 6、 焊条型号为E43型。 4、 7、 Y =1.2, Y =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a =arctg （ 1⑶ 屋架计算跨度 =18.435 , sin a =0.3162 cos a =0.9487 10 =1 — 300= 18000 — 300=17700mm 屋架跨中高度 h= 10 为/2=17700/(2 3)=2950mm 上弦长度 L=10/2COS a~ 9329mm 节间长度 a=L/6= 9329/6 ?1555mn 1所示
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 图2屋盖支撑布置 4荷载计算 水平支撑，下弦横向水平支撑及垂直支撑。如图 2所示。 屋架支撑 压型钢板 檩条和拉条 2 0.3 ( kN/m ) 015*3.16/3=0.158 (kN/m 2 ) 0.13 (kN/m ) 合计 可变荷载 檩条的均布荷载设计值 2 g k =0.588 ( kN/m ) q k =0.3 (kN/m ) q= Y G g k + 丫 Q q k =1.2 *0.588+1.4 0.35=1.20kN/m 节点荷载设计值 P=qa / s=1.13 *475 6=10.62kN 5屋架的内力计算 5.1杆件的轴力 芬克式三角形桁架在半跨活（雪）荷载作用下, 腹杆内力不变号，故只按全跨雪荷载和 全跨永久荷载组合计算桁架杆件内力。根据《建筑结构静力计算手册》 ，对于十二节间芬克 式桁架，n=17700/2950=6。先差得内力系数，再乘以节点荷载 P=10.62kN ,屋架及荷载是对 称的，所以只需计算半个屋架的杆件轴力。计算出的内力如表 1所示。 1-4
钢结构设计原理课程设计——三角形钢屋架结构设计 设计时间
目录 1课程设计指导书 (6) 2屋架杆件几何尺寸的计算 (6) 3屋架支撑布置 (7) 3.1屋架支撑 (7) 3.2屋面檩条及其支撑 (8) 3.2.1截面选择 (8) 3.2.2强度计算 (9) 3.2.3强度验算 (9) 3.2.4荷载计算 (9) 4屋架的力计算 (10) 4.1杆件的轴力 (10) 4.2上弦杆的弯矩 (10) 5屋架杆件截面设计 (10) 5.1上弦杆 (11) 5.2下弦杆 (12)
5.3腹杆 (13) 5.3.1中间竖腹杆JG (13) 5.3.2主斜腹杆IK、KG (14) 5.3.3腹杆DI (14) 5.3.4腹杆BH、CH、EK、FK (15) 5.3.5腹杆HD、DK (15) 5.4填板设置与尺寸选择 (15) 6屋架节点设计 (16) 6.1支座节点A (16) 6.2上弦一般节点B、C、E、F、D (20) 6.3屋脊拼接节点G (21) 6.4下弦一般节点H (23) 6.5下弦拼接节点I (23) 6.6下弦中央节点J (25) 6.7受拉主斜杆中间节点K (25) 8参考资料 (25) 三角形钢屋架课程设计指导书 西南交通大学自考班课程设计任务书 ——钢屋架设计 一、设计资料 1.某地区某金工车间，长18×Sm，跨度Lm，柱距Sm，采用无檩屋盖结构体系，梯形 钢结构屋架，1.5m×Sm预应力混凝土大型屋面板，膨胀珍珠岩制品保温层（容重4kN/m3，所需保温层厚度由当地温度确定），卷材屋面，屋面坡度i。基本风压W，基本雪压
S. 活荷载q 2.某地区某车间，长18×S m，跨度L m，采用有檩屋盖体系，三角形屋架，屋面采用压 型钢板0.15Kn/m2，不保温，屋面坡度i。基本风压W，基本雪压S.活荷载q 根据附表选择题目。 屋架均简支于钢筋混凝土柱子上，混凝土标号为C20，建造地点见附表。屋架所受荷载，包括恒载，活荷载，及风雪荷载等，均应该根分组表采用。大组7组，小组52组，跨度24m，柱距6m，雪荷载0.75，风压0.3，屋面坡度0.42，屋面荷载0.5。 二、设计容与要求 1.选择计算跨度，节间划分和腹杆形式，选用钢材以及焊条； 2.布置屋盖支撑，说明各支撑布置的必要性和作用，并按比例绘制出支撑布置图； 3.可用图解法或者查手册等方法求得半跨单位荷载作用下的杆力系数 4.荷载计算 5.杆力组合 6.选择杆件截面，列表汇总 7.节点设计 8.施工图绘制（包括绘制平面布置图、支撑布置图和一榀钢屋架设计详图，详图中必须 至少包含屋脊节点详图、跨中下弦节点详图和支座节点详图） 三、其它补充技术资料 1）三角形屋架 三角形屋架上弦坡度一般为i =1/2~1/3，跨度一般为18~24m之间，适用于屋面坡度较大的有檩体系屋盖。三角形屋架与柱只能做成铰接，故房屋的横向刚度较低，且屋架弦杆的力变化较大，在支座处最大，跨中较小，故弦杆用同一规格截面时，其承载力不能得到充分利用。
轻型屋面三角形钢屋架设计说明书 一、 设计资料及说明 设计一位于杭州市近郊的单跨屋架结构(封闭式)，要求结构合理，制作方便，安全经济。 1、单跨屋架，平面尺寸为：36m ×9m ，柱距S=4m ； 2、屋面材料：波形石棉瓦(1820×725×8)； 3、屋面坡度i=1∶3，恒载0.6kN/mm 2，活(雪)载0.3kN/mm 2； 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：Q235-B.F ； 6、焊条型号：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)，荷载分项系数取： γG =1.2，γQ =1.4。 一、 屋架形式及几何尺寸 三角形钢屋架多用于屋面坡度较大的屋盖结构中，根据屋面的排水要求，上弦坡度一般为i=1/2～1/3。三角形芬克式轻型钢屋架一般均为平面桁架式，其构造简单，受力明确，腹杆长杆受拉，短杆受压，受力较小，且制作方便，易于划分运送单元，适用于坡度较大的构件自防水屋盖。此设计采用六节间的三角形芬克式轻钢屋架。 屋面坡度i=1∶3，于是屋面倾角 43.18)3 1 arctan(==α 3162.0sin =α 9487.0cos =α 屋架计算跨度： L 0=L-300=9000-300=8700mm 屋架跨中高度： mm i L h 14503 28700 20=?=?= 上弦长度： mm L l 45859487 .028700cos 200=?== α 上弦节间长度： mm l l 15283 == 上弦节间水平投影长度：mm l a 14509487.01528cos =?=?=α 根据已知几何关系，求得屋架各杆件的几何长度如图1所示(因对称，仅画出半榀屋
目录 1、设计资料 (1) 2、屋架形式及几何尺寸 (1) 3、材料选择及支撑布置 (2) 4、荷载和内力计算 (3) （1）荷载计算 (3) （2）荷载组合 (3) （3）内力计算 (4) 5、杆件截面选择 (4) （1）上弦 (5) （2）下弦 (6) （3）腹杆 (6) <1> 杆件13及16 (6) <2> 杆件11及14 (7) <3> 杆件12及15 (8) <4> 杆件10 (8) <5> 杆件9 (8) <6> 杆件26 (9) 6、节点设计 (11) （1）支座节点“1” (11) （2）下弦节点“4” (14) （3）上弦屋脊节点“3” (15) （4）上弦节点“2” (16) （5）下弦节点“5” (17) 7、檩条设计 (18) 参考文献 (20)
21米三角形钢屋架设计计算书 1、设计资料 本课程设计的厂房位于合肥，厂房跨度21m，长度84m,，柱距6m，屋面坡度i=1/2.5，屋面材料采用彩色涂层压型钢板复合保温板（含檩条），其荷载为0.25KN/ m2(为永久荷载)，基本雪压为0.6 KN/ m2，悬挂荷载为0.3 KN/ m2（按永久荷载计算，并作用在屋架下弦），基本风压为0.35 KN/ m2，屋面活荷载取0.5 KN/ m2（按不上人屋面计算，为可变荷载），屋架铰接在钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为C30。要求设计钢屋架并绘制施工图（对于轻型屋面的屋架，自重可按0.01L估算，L为屋架的跨度）。 2、屋架形式及几何尺寸 本屋架跨度为21米，对于三角形屋架（跨度大于18米的屋架）一般采用芬克式三角形屋架。本设计方案为有檩屋盖方案，坡度为i=1/2.5，采用双坡三角形屋架，屋架计算跨度L。=L-300=21000-300=20700mm，因坡度为i=1/2.5，故屋架中部高度H。=4410mm，屋架形式及屋架各杆件几何长度见图1。
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??
三角形钢屋架课程设计 1 三角形钢屋架课程设计任务书 设计题目 设计某市郊区某机械加工单层单跨厂房的三角形屋架 设计资料 某机械加工厂房，设有两台工作级别A4的软钩吊车，建筑平面示用意如图1所示，屋面材料采纳上下两层多波形压型钢板，中间用20mm厚矿渣棉板保温层，屋面离地面高度约为20m。屋架两头支撑于截面为400mm×400mm的钢筋混凝土柱上，柱子的混凝土品级为C20。 图1 建筑平面示用意 设计题号 设计题目如表1所示。 表1 三角形钢屋架课程设计题号
各建筑地址的雪荷载标准值为：北京2 kN m ；南宁0；上海2 kN m ；重庆0；沈阳 2kN m ；拉萨2kN m 。 各建筑地址的大体风压：北京2 kN m ；南宁2 kN m ；上海2 kN m ；重庆2 kN m ；沈阳2 kN m ；拉萨2 kN m 。 设计内容 （1）选择钢屋架的材料； （2）确信钢屋架的几何尺寸； （3）屋架及屋盖支撑的布置； （4）檩条的设计； （5）钢屋架的设计； （6）绘制钢屋架施工图。 参考资料 （1）《钢结构设计标准》（GB50017~2003）。 （2）《建筑结构荷载标准》（GB50009~2001）。 （3）《建筑抗震设计标准》（GB50011~2001）。 （4）《建筑结构靠得住度设计统一标准》（GB50068~2001） （5）《建筑结构制图标准》（GB —T50101—2001） （6）《建筑结构设计术语和符号标准》（G B ／T50083—97） （7）《钢结构设计手册》，罗邦富等，中国建筑工业出版社，1988。 （8）《钢结构》（第二版），魏忠明主编，武汉理工大学出版社，2002。 2、三角形钢屋架课程设计指导书 参见梯形钢结构屋架课程实际指导书 3、三角形钢屋架课程设计实例 设计资料 三角形（芬克式）屋架跨度24m ，间距6m ，屋面材料为压型钢板（自重2 kN m ），屋面坡度1／，厂房长度为60m 。大体风压2 kN m ，雪荷载为2 kN m ，屋面高度为（平均约）20m ，屋架支撑于钢筋混凝土柱上。钢材采纳Q235—B,焊条采纳E43型。 屋架尺寸和檩条、支撑布置 一、屋架尺寸 屋架计算跨度：0l =l －300=24000－300=23700mm
三角形钢屋架设计
目录 目录............................................................................................................. I 一．设计资料 (1) 二．屋架形式、几何尺寸及支撑布置 (1) 三．荷载计算 (2) 四．内力计算 (4) 五．杆件截面选择 (5) 1. 上弦杆 (5) 2. 下弦杆 (6) 3. 腹杆 (7) 六．节点设计 (8)
一．设计资料 屋架跨度为18m，屋架间距为6m，屋面坡度为3 1，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形刚檩条，檩条斜距为0.778m，基本风压为0.352 kN。钢材采用Q235B，焊条采用E43 m kN，雪荷载为0.202m 型。 二．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中设置一道通常的水平系杆。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21。 三．荷载计算 1) 恒载 石棉瓦 2221.0949.02.0m kN m kN = 油毡、木望板 2219.0949.018.0m kN m kN = 檩条、屋架及支撑 220.0m kN 合计 260.0m kN 2) 活荷载 活荷载与雪荷载中取最大值 230.0m kN 因屋架受水平投影面积超过602m ，故屋面均布活荷载可取为(水平投影面)230.0m kN 。《参见钢屋架图集》。 3) 风荷载 基本风压 235.0m kN 计算中未考虑风压高度变化系数。 4) 荷载组合：恒载+活荷载；恒载+半跨活荷载；恒载+风荷载。 5) 上弦的集中荷载及节点荷载如图7-36、图7-37及表7-6所示。
轻型屋面三角形钢屋架设计说明书 设计人：覃树方 指导老师：付建科老师 一设计资料及选择屋架形式与材料 设计一位于杭州市郊的单跨封闭式屋架结构。单跨屋架总长度为36m，柱距4m，跨度为12m；屋面材料为波形石棉瓦，规格：1820×725×8。 其它主要参数：坡度，i=1：2.5，恒载，0.9kN/㎡，活（雪）载，0.3 kN/㎡。屋架支撑在钢筋混泥土柱顶，混泥土标号为C20，柱顶标高6m。钢材标号：Q235-B.F。其设计强度为f=215kN/㎡.焊条采用E43型，手工焊接。载荷分布系数取γG=1.2,γQ=1.4。 二屋架形式及几何尺寸 根据所用屋面材料的排水需求及跨度参数，采用芬克式十二节间三角形屋架。屋面坡度为i=1/2.5,屋面倾角α=arctg（1/2.5）=21.8° sinα=0.3714，cosα=0.9285 屋架计算跨度： l =l－2×150＝12000－300=11700mm /5=2340mm 屋架跨中高度：h= l /(2 cosα)≈6300mm 上弦长度：L= l 节间长度：a=L/4 =6300/4=1575mm 节间水平段投影尺寸长度：a’=acosα=1575×0.9285≈1462mm 根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示
三 屋盖支撑布置 （一）屋架的支撑，如图2 1.在房屋两侧第一个柱间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面支撑； 2.因为屋架的跨度大于18m ，固设置两道垂直支撑【1】，位于屋架的长压杆D-2和D ’-2’。 3.因其为有檩屋架，在屋架的下弦节点2和2’各设置一道长柔性系杆，以与垂直支撑相协调。【1】 （二）屋面檩条及其支撑 1.檩条 波形石棉瓦长1820mm ，要求搭接长度≥150mm ，且每张至少需要三个支承点， 因此檩条最大间距： ，半跨屋面所需檩条数： 根 考虑到上弦平面横向支撑节点处必须设置檩条，实际取半跨屋面檩条数 =10根，以便于布置。则檩条间距： 小于最大檩条间距 可满足要求 1）内力计算 檩条的线载荷 ()m kN p k /840.0700.03.09.0=⨯+= ()m kN p /05.1700.04.13.02.19.0=⨯⨯+⨯= mm a p 7001 101575 4=-⨯=mm a p 83513150 1820max =--=5.7835 1575 4=⨯=p n
钢结构课程设计 〔说明书〕 题目12m轻型屋面三角形钢屋架设计 指导教师付建科 学生杨朗 学号2011106143 专业材料成型与控制工程 班级20111061班 完成日期2014 年6 月19 日
轻型屋面三角形钢屋架设计说明书 学生：孟杰 __2011106141 指导 付建科 〔三峡大学机械与材料学院〕 1 设计资料与材料选择 设计一位于##市近郊的单跨屋架结构<封闭式>,要求结构合理,制作方便,安全经济.原始资料与参数如下： ①、单跨屋架总长36m,跨度12m,柱距S=4m ； ②、屋面坡度i=1∶3,恒载0.3kN/mm 2,活<雪>载0.3kN/mm 2； ③、屋架支承在钢筋混凝土柱顶,混凝土标号C20,柱顶标高6m ； ④、屋面材料：波形石棉瓦<1820×725×8>； ⑤、钢材标号：Q235-B.F,其设计强度为215N ∕mm 2 ⑥、焊条型号：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>,荷载分项系数取： γG =1.2,γQ =1.4. 2 屋架形式与几何尺寸 对于于屋面坡度较大的屋盖结构多用三角形钢屋架,而且三角形芬克式轻型钢屋架一般均为平面桁架式,其构造简单,受力明确,腹杆长杆受拉,短杆受压,受力较小,且制作方便,易于划分运送单元,适用于坡度较大的构件自防水屋盖.本课题采用八节间的三角形芬克式轻钢屋架.已知屋面坡度i=1∶3,即, 屋面倾角： 43.18)/31arctan(==α 屋架计算跨度：L 0=L-300=12000-300=11700mm 屋架跨中高度：mm i L h 19503211700 20=⨯=⨯= 上弦长度： mm L l 89.61579487.0211700 cos 200=⨯==α 上弦节间长度：mm l l 47.15394 0== 上弦节间水平投影长度：mm l a 5.14629487.047.1539cos =⨯=⋅=α 根据已知几何关系,求得屋架各杆件的几何长度如图1所示<因对称,仅画出半榀屋架>. 3 屋架支撑布置 3.1屋架的支撑
钢屋架课程设计计算说明书 一、 屋架杆件几何尺寸的计算 根据所用屋面材料的排水要求及跨度参数，采用芬克式三角形屋架。屋面坡度为5.2:1=i ，屋面倾角为() 801.215.2/1==arctg α，3714.0sin =α，9285.0cos =α。 屋架计算跨度： mm l l 20700300210003000=-=-= 屋架跨中高度： ()mm i l h 41405.22/207002/0=⨯=⨯= 上弦长度： mm l L 11147cos 2/0==α 节间长度： mm L a 18586/== 节间水平段投影尺寸长度： mm a a 1725cos '==α 根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如下图所示。 图1 屋架形式及几何尺寸 二、 屋架支撑布置 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）根据厂房长度为120m ，跨度为21m ，有中级工作制软钩桥式吊车等因素，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，如下图所示。
图2 屋盖支撑布置 2. 檩条设计 根据屋面材料的最大容许檩距，可将檩条布置育上弦节点上，檩条间距为节间长度。在檩条的跨中设置一道拉条。见图1。 选用[20a 槽钢截面，由型钢表可查得，自重m kN m kg /23.0/63.22≈，4331780,2.24,178cm I cm W cm W x y x ===。 （1）荷载计算（对轻屋面，可只考虑可变荷载效应控制的组合） 永久荷载：（坡面） 板荷载： m kN m m kN /465.0858.1/25.02=⨯ 檩条和拉条： m kN /23.0 m kN m kN m kN g k /695.0/23.0/465.0=+= 可变荷载：（檩条受荷水平投影面积为286.148858.1m m =⨯，未超过260m ，故屋面均布活荷载取2/5.0m kN ，大于雪荷载，故不考虑雪荷载。） m kN q k /929.0858.15.0=⨯= 檩条均布荷载设计值： m kN q g q K Q K G /135.2929.04.1695.02.1=⨯+⨯=+=γγ m kN q q x /793.03714.0135.2sin =⨯==α m kN q q y /982.19285.0135.2cos =⨯==α （2）强度验算 弯矩设计值（见图3）：
三角形钢屋架-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
三角形钢屋架设计说明书 ----武汉科技大学理学院工程力学系081班 计算：李子龙樊智勇徐云飞 画图：姜贵刘哲 资料员：胡鹏吴晓剑 校核：刘顺江
三角形钢屋架设计说明书 1 设计资料及屋架形式与材料 设计一位于杭州市郊的单跨封闭式屋架结构，单跨屋架结构总长度为36m ，柱距为4m ，跨度为l=9m ，屋面材料为波形石棉瓦，规格：1820×725×8. 其他主要参数：坡度i=1：3，恒载为m 2,活载为m 2，屋架支撑在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号C20，柱顶标高为6m ，钢材标号：，其设计强度为f=215KN/m 2,焊条采用E43型，手工焊接，荷载分项系数去：γG =,γQ =. 2 屋架形式及几何尺寸 根据所用屋面材料的排水需要几跨度参数，采用人字形六节间三角形屋架。 屋架坡度为1：3，屋面倾角1 arctan 18.43α==。 sin 0.3162α=, cos 0.9487α= 屋架计算跨度：03008700l l mm =-=. 屋架跨中高度：0 14506 l h mm == 上弦长度：0 45852cos l L mm α= = 节间长度：15283 L a mm ==. 节间水平方向尺寸长度：`cos 1449a a mm α==. 根据几何关系得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示。 图1 杆件的几何尺寸 3 屋盖支撑设计 屋架的支撑（如图1所示）
⑴ 在房屋两侧第一个柱间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。 ⑵ 在屋架的下弦节点2处设置一通长柔性水平系杆。 图 2 屋架的支撑 屋面檩条及其支撑 波形石棉瓦长为1820mm ，要求搭接长度≥150mm ，且每张瓦至少需要有三 个支撑点，因此，最大檩条间距为：max 1820150 83531 p a mm -==-. 半跨屋面所需檩条条数为：1 6.5835p L n =+=根。 考虑到上弦平面横向支撑节点处必须设置檩条，实际取半跨屋面檩条数为: p n =7根，檩条间距max 7646 p p L a mm a ==<. 可以满足要求。 檩条水平间距：`cos 725p p a a mm α==. 檩条选用槽钢[，查表得相关数据：33416.1, 4.5,51x y x W cm W cm I cm ===。 ⑴ 荷载计算 恒载：m 2, 活载：m 2. 檩条截面受力图如图3所示。 檩条线载荷为：k P =+×=m P =×+××=m
18m钢结构课程设计之三角形钢屋 架设计(共20页) --本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可-- --内页可以根据需求调整合适字体及大小--
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m2 ,活（雪）载为。 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，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=，γQ=。 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）=°，sinα=，cosα= 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=l0/2co sα≈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×=1475mm 根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示 图1 屋架形式及几何尺寸 3 屋架支撑布置 屋架支撑
1、在房屋两端第一个之间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。 2、因为屋架是有檩屋架，为了与其他支撑相协调，在屋架的下弦节点设计三道柔性水平系杆，上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的檩条代替。 3、根据厂房长度36m,跨度为4m ，在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑，下弦横向水平支撑及垂直支撑。如图2所示。 图2 屋盖支撑布置 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。
轻型屋面三角形钢屋架设计说明书 1 简介 三角形屋架多用于屋面坡度较大的有檩条屋盖，屋面材料为波形石棉瓦、钢板或铝板等，坡度一般在16~13。按腹杆布置又分为芬克式，单向斜杆式及人字式。芬克式屋架的特点是将上弦分为等距离节间，短腹杆受压，长腹杆受拉，受力合理，是三角形屋架中常用的经济形式。 单向斜杆式屋架的腹杆总长度较大，节点数量较多，斜腹杆受拉，竖杆受压，受力不够合理，下弦节点距离相等适于吊顶，但杆件交角较小，构造上不宜处理，制作不够经济，人字形屋架上、下弦杆可任意分割布置节点，但斜杆有受拉和受压的可能，受力不确定，但腹杆数量少，较为经济。 2 设计资料及说明： 设计一位于郑州市的单跨屋架结构〔封闭式〕，要求结构合理，制作方便，平安经济。 1、单跨屋架，平面尺寸分别为：96m×12m，柱距S=6m。 2、屋面材料：压型钢板。 3、屋面坡度1：2.5。 4、屋架支承在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号C30，柱为混凝土柱尺寸为450mm*450mm。 5、钢材标号：Q235-B。设计强度f=215kN/m2 6、焊条型号：E43型。 7、屋架承受的荷载：〔1〕恒载：0.45KN/m²；〔2〕活〔雪〕载：0.5KN/m²。 8、荷载计算按全跨永久荷载+全跨可变荷载〔不包括风荷载〕考虑，荷载分项系数取：γG =1.2，γQ =1.4 。 3 屋架杆件几何尺寸的计算 基于三角形屋架各腹杆布置的特点和设计的要求，选用芬克式八节三角形屋架。 3.1 屋架尺寸
屋架的计算跨度：o l =12000－2×150=11700mm ； 屋面倾角：()12.521.8arctg α==，sin 0.3714,cos 0.9285αα== 屋架跨中高度：h=11700/(2×2.5)=23400mm 上弦长度：L=o l /(2cos α)=6300mm. 节间长度：a=6300/4=1575mm 根据几何关系，求得屋架各杆件的几何长度如下图： 图、屋架杆件几何尺寸〔mm 〕 上弦节间水平投影长度：'1575cos 1462a mm α== 3.2 屋盖支撑布置 3.2.1 屋架的支撑 在房屋两端第一个之间和中间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。在与横向支撑同一柱间的屋架长压杆处各设置一道垂直支撑，以保证常压杆出平面的计算长度符合标准要求。 在各屋架的下弦节点各设置一道通长柔性水平系杆，水平系杆的始、终端连于屋架垂直支撑的下端节点处。 上弦横向支撑节点处的水平系杆均有该处的檩条代替〔设计〕 3.2.2 屋面檩条及其支撑. 〔1〕檩条 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：