内蒙古工业大学
钢结构课程设计普通梯形钢屋架设计说明书
目录
一、设计资料 (2)
二、设计布骤 (2)
三、设计内容 (3)
1.杆件尺寸 (3)
2.结构形式与布置 (4)
3.屋架荷载计算 (4)
4．内力计算 (5)
5. 杆件的截面选择 (6)
6. 节点设计 (14)
四、参考文献： (21)
普通钢屋架设计
一、设计资料
1.设计一房屋跨度为18m的钢屋架，房屋平面尺寸为18m 84 m，地区雪压0.80KN/m2，积灰荷载0.50KN/m2，分项系数为1.4，地震设防烈度为8（0.2g）。
2.钢材选用钱Q235B，焊条采用E43型，手工焊；上弦坡度i=1/10，端部高度=1.215m,每端支座缩进0.15m,下弦起拱500/L=36mm.
H
3.荷载
SBS沥青改性卷材0.40KN/m2
20mm厚水泥砂浆找平层0.40KN/m2
100mm厚水泥珍珠岩保温层0.4KN/m3
冷底子油隔气层0.05KN/m2
混凝土大型屋面板（包括灌浆） 1.4KN/m2
二、设计步骤
1.确定屋架的形式和几何尺寸，确定节点尺寸以及计算各杆件长度；绘制屋架的几何尺寸图；
2.屋架杆件的内力组合；荷载组合，计算在单位力作用左半跨的杆件内力系数；并绘制内力系数图；
3.杆件截面选择，按轴心受力构件（拉或压）进行设计；
4.焊缝计算，焊缝在轴心力作用下的强度计算；
5.节点设计，根据节点板的几何尺寸，计算焊缝的实际长度，根据计算焊缝的实际长度绘制节点图；
6.绘制屋架施工图。
三、设计内容 1.杆件尺寸
桁架计算跨度: m 7.1715.02180=?-=l 桁架的中间高度： m 1.2=h 在17.7m 的两端高度： m 215.1=h 在18m 轴线处端部高度： m 2.1=h 桁架跨中起拱36mm （500L ≈）。 2.结构形式与布置
桁架形式与几何尺寸如图1所示。
图1 桁架形式及荷载作用 3.屋架荷载计算
屋面和荷载与雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。故取屋面活荷载0.8kN/2
m 进行计算。屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式
2L)kN/m 0.011(0.12g ?+=计算，跨度单位为m 。
按永久荷载效应作用的组合
荷 载 计 算 表
荷载名称
标准值（kN/2
m ） 设计值（kN/2
m ） 混凝土大型屋面板（包括灌浆）
1.4 1.4×1.35＝1.89 SBS 沥青改性卷材
0.4 0.4×1.35＝0.54 20mm 厚水泥砂浆找平层
0.4 0.4×1.35＝0.54 100mm 厚水泥珍珠岩保温层
0.04
0.04×1.35＝0.054 屋架和支撑自重 0.12+0.011×18=0.318 0.318×1.35＝0.4293 永久荷载总和 2.608 3.5208
屋面活荷载 0.8 0.8×1.4×0.7＝0.784 积灰荷载 0.5 0.5×1.4＝0.7 可变荷载总和
1.3
1.82
F d =（3.5208+1.82）×1.5×6=44.413kN 屋面活荷载分项系数为1.4组合系数为0.7 积灰荷载分项系数为1.4组合系数为0.9
故节点荷载取为44.413kN ，支座反力为6F d =266.4
4.内力计算
内力分析中，通常作如下假定： 1)所有荷载都作用在节点上； 2)各杆轴线在节点处都能相交于一点； 3)所有节点均为理想铰接。
设计桁架时，考虑以下组合：全垮恒荷载＋全垮活荷载： 全跨节点永久荷载及可变荷载
KN 4.413465.1)82.15208.3(=??+=F
内力计算
杆端内力值 ( 乘子 = 1)
----------------------------------------------------------------------------------------------- 杆端 1 杆端 2
---------------------------------------- ------------------------------------------ 单元码 轴力 剪力 弯矩 轴力 剪力 弯矩 -----------------------------------------------------------------------------------------------
1 244.266000 0.00000000 0.00000000 244.266000 0.00000000 0.00000000
2 522.85036
3 0.00000000 0.00000000 522.850363 0.00000000 0.00000000
3 579.064153 0.00000000 0.00000000 579.064153 0.00000000 0.00000000
4 579.064153 0.00000000 0.00000000 579.064153 0.00000000 0.00000000
5 522.850363 0.00000000 0.00000000 522.850363 0.00000000 0.00000000
6 244.266000 0.00000000 0.00000000 244.266000 0.00000000 0.00000000
7 -22.2600000 0.00000000 0.00000000 -22.2600000 0.00000000 0.00000000
8 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
9 -421.786646 0.00000000 0.00000000 -421.786646 0.00000000 0.00000000
10 -421.786646 0.00000000 0.00000000 -421.786646 0.00000000 0.00000000
11 -574.656410 0.00000000 0.00000000 -574.656410 0.00000000 0.00000000
12 -574.656410 0.00000000 0.00000000 -574.656410 0.00000000 0.00000000
13 -556.324791 0.00000000 0.00000000 -556.324791 0.00000000 0.00000000
14 -556.324791 0.00000000 0.00000000 -556.324791 0.00000000 0.00000000
15 -574.656410 0.00000000 0.00000000 -574.656410 0.00000000 0.00000000
16 -574.656410 0.00000000 0.00000000 -574.656410 0.00000000 0.00000000
17 -421.786646 0.00000000 0.00000000 -421.786646 0.00000000 0.00000000
18 -421.786646 0.00000000 0.00000000 -421.786646 0.00000000 0.00000000
19 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000 0.00000000
20 -22.2600000 0.00000000 0.00000000 -22.2600000 0.00000000 0.00000000
21 -345.444290 0.00000000 0.00000000 -345.444290 0.00000000 0.00000000
22 236.013428 0.00000000 0.00000000 236.013428 0.00000000 0.00000000
23 -44.4120000 0.00000000 0.00000000 -44.4120000 0.00000000 0.00000000
24 -153.353851 0.00000000 0.00000000 -153.353851 0.00000000 0.00000000
25 72.7755556 0.00000000 0.00000000 72.7755556 0.00000000 0.00000000
26 -44.4120000 0.00000000 0.00000000 -44.4120000 0.00000000 0.00000000
27 -11.9067176 0.00000000 0.00000000 -11.9067176 0.00000000 0.00000000
28 -41.8235962 0.00000000 0.00000000 -41.8235962 0.00000000 0.00000000
29 66.3007714 0.00000000 0.00000000 66.3007714 0.00000000 0.00000000
30 -41.8235962 0.00000000 0.00000000 -41.8235962 0.00000000 0.00000000
31 -11.9067176 0.00000000 0.00000000 -11.9067176 0.00000000 0.00000000
32 -44.4120000 0.00000000 0.00000000 -44.4120000 0.00000000 0.00000000
33 72.7755556 0.00000000 0.00000000 72.7755556 0.00000000 0.00000000
34 -153.353851 0.00000000 0.00000000 -153.353851 0.00000000 0.00000000
35 -44.4120000 0.00000000 0.00000000 -44.4120000 0.00000000 0.00000000
36 236.013428 0.00000000 0.00000000 236.013428 0.00000000 0.00000000
37 -345.444290 0.00000000 0.00000000 -345.444290 0.00000000 0.00000000
-----------------------------------------------------------------------------------------------
5.杆件的截面选择
1）上弦杆
=1508mm, 整个上弦采用等截面，按最大内力N=-574.656410kN计算。L
0x
L
=3000mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆[]λ=150。因L0Y/ L0x=2，故采用短边相拼的不等边0Y
角钢T形截面，整体稳定系数?按b类查。
经计算选用规格为┐┌160?100?14（A=6940mm2,i x=28mm,i y=78.6mm）
可得到λx=1508/28=53.9< []λ=150
λy=3000/78.6=38.2 < []λ=150
由λmax=53.9, 查得b类?=0.838，即代入稳定条件
σ=N/(?A)=-574.656410?103/(0.838?6940)=98.8N/mm2 < 215 N/mm2
满足要求。
2)下弦杆
=3000mm, 整个上弦采用等截面，按最大内力N=+579.064153kN计算。L
0x
L
=3000mm. Q235钢f=215N/mm2，拉杆[]λ=350。，采用短边相拼的不等边角钢T形截面，0Y
不考虑空洞削弱，整体稳定系数?按b类查。
=N/f=579.064153?103/215=2693 mm2
需要的净截面面积为 A
n
选用规格为┐┌110?70?10（A=3440mm2,i x=19.6mm,i y=55.3mm）
可得到λx=3000/19.6=153.06< []λ=350
λy=3000/55.3=54.25 < []λ=350
σ=N/A=579.064153?103/3440=168.33N/mm2<215N/mm2
满足要求。
=150cm< 80i=80?（1.96+5.53）/2=299.6cm
填板每个节间放一块，L
1
上悬杆截面下悬杆截面
3)腹杆
① 21杆
N
aB =-345.444290kN , L
0x
= 1914mm L
0Y
= 3000mm
需要的净截面面积为A
n
=N/f=345.444290?103/215=1607 mm2
选用┐┌100?80?8（A=2780mm2,i x=31.5mm,i y=35.6mm），长肢相拼
可得到λx=1914/31.5=60.76< []λ=150
λy=3000/35.6=84.27< []λ=150
由λmax=60.76, 查得b类?=0.766，即代入稳定条件
σ=N/(?A)= 345.444290?103/(0.766?2780)=162.22 N/mm2 < 215 N/mm2 满足要求。
② 22 杆
N=236.013428kN L
0x =2013mm,L
0Y
=3000mm.Q235钢 f=215N/mm2，拉杆[]λ=350
需要的净截面面积为 A
n
=N/f=236.013428?103/215=1098 mm2选用┐┌80?6（A=1880mm2,i x=24.7mm,i y=37.3mm）
可得到λx=2013/24.7=81.5< []λ=350
λy=3000/37.3=80.43< []λ=350
σ=N/(A)= 236.013428?103/1880=125.6N/mm2 < 215 N/mm2
满足要求。
③ 23杆和26杆都为压杆轴力相同，由于L23 N=-44.4120000kN L 0x =1800mmL 0Y =3000mm.Q235钢 f=215N/mm2，压杆[]λ=150 需要的净截面面积为 A n =N/f=44.4120000?103/215=207mm2 选用┐┌45?4（A=698mm2,i x=13.8mm,i y=23.2mm）， 可得到λx=1800/13.8=130.4< []λ=150 λy=3000/23.2=128.8 < []λ=150 由λmax=130.4, 查得b类?=0.37，即代入稳定条件 σ=N/(?A)=44.4120000?103/(0.37?698)=172 N/mm2 < 215 N/mm2 满足要求。 ④24杆 N=-153.353851kN L 0x =2235mm,L 0Y =3000mm.Q235钢 f=215N/mm2，压杆[]λ=150 需要的净截面面积为 A n =N/f=153.353851?103/215=714 mm2 选用┐┌75 ?5（A=1482mm2,i x=23.2mm,i y=35mm）， 可得到λx=2235/23.2=96.4< []λ=150 λy=3000/35=85.7 < []λ=150 由λmax=96.4, 查得b类?=0.578，即代入稳定条件 σ=N/(?A)=153.35385?103/(0.578?1482)=179.03 N/mm2 < 215 N/mm2 满足要求。 ⑤ 25 杆 N=72.7755556kN L 0x =2225mm,L 0Y =3000mm.Q235钢 f=215N/mm2，拉杆[]λ=350 需要的净截面面积为 A n =N/f=72.7755556?103/215=338 mm2选用┐┌56?4（A=878mm2,i x=17.3mm,i y=27.4mm） 可得到λx=2225/17.3=128.6 < []λ=350 λy=3000/27.4=109.5 < []λ=350 σ=N/(A)=72.7755556?103/878=82.9N/mm2 < 215 N/mm2 满足要求. ⑥27杆 N=-11.9067176kN L 0x =2425mm,L 0Y =3000mm.Q235钢 f=215N/mm2，压杆[]λ=150 需要的净截面面积为 A n =N/f=11.9067176?103/215=56 mm2 选用┐┌56?4（A=878mm2,i x=17.3mm,i y=27.4mm）， 可得到λx=2425/17.3=140.1< []λ=150 λy=3000/27.4=109.5 < []λ=150 由λmax=140.1, 查得b类?=0.341，即代入稳定条件 σ=N/(?A)=11.9067176?103/(0.341?878)=39.8N/mm2 < 215 N/mm2 满足要求。 ⑦28杆 N=-41.8235962kN L 0x =2415mm,L 0Y =3000mm.Q235钢 f=215N/mm2，压杆[]λ=150 需要的净截面面积为 A n =N/f=41.8235962?103/215=195 mm2 选用┐┌56?4（A=878mm2,i x=17.3mm,i y=27.4mm）， 可得到λx=2415/17.3=139.9< []λ=150 λy=3000/27.4=109.5 < []λ=150 由λmax=139.9, 查得b类?=0.345，即代入稳定条件 σ=N/(?A)=41.8235962?103/(0.345?878)=138.1/mm2<215 N/mm2满足要求. 满足要求. ⑧29杆 N=66.3007714 kN L 0x =2100mmL 0Y =3000mm.Q235钢 f=215N/mm2，拉杆[]λ=350 需要的净截面面积为 A n =N/f=66.3007714?103/215=309 mm2选用┐┌40?4（A=618mm2,i x=12.2mm,i y=21.2mm） 可得到λx=2100/12.2=172.1 < []λ=350 λy=3000/21.2=141.5< []λ=350 σ=N/A=66.3007714?103/618=107.28N/mm2<215N/mm2 满足要求。 ⑨7杆 N=-22.2600000 kN L 0x =1215mmL 0Y =3000mm.Q235钢 f=215N/mm2，拉杆[]λ=350 需要的净截面面积为 A n =N/f=-22.2600000?103/215=104 mm2选用┐┌40?4（A=618mm2,i x=12.2mm,i y=21.2mm） 可得到λx=1215/12.2=99.6 < []λ=350 λy=3000/21.2=141.5< []λ=350 σ=N/A=22.2600000?103/618=36N/mm2<215N/mm2 满足要求。 其余各杆的具体参数选择见下表 表2 杆件截面选择表 杆件内力设计 值 /kN 几 何 长 度 /mm 计算长度 /mm 截面形式 与规格 截 面 面 积 /mm2 回转半径 /mm 长细比稳定系数应力 设计 值 N/mm2 L0x L0Y i x i yλxλy?x?y 弦杆8- 14 -574.65 6410 1508 1508 3000 ┐┌ 160?100?14 6940 28 78.6 53.9 38.2 0.838 98.8 1- 4 +579.06 4153 3000 3000 3000 ┐┌ 110?70?10 344 19. 6 55.3 153. 06 54.2 5 168. 33 斜杆21 -345.44 4290 191 4 191 4 3000 ┐┌ 100?80? 8 278 31. 5 35. 6 60.7 6 84.2 7 0.76 6 162. 22 22 236.013 428 201 3 201 3 3000 ┐┌80?6 137 6 21. 6 32. 4 93.1 94 93 125. 6 24 -153.35 3851 223 5 223 5 3000 ┐┌75 ?5 148 2 23. 2 3596.485.7 ?=0 .578 179. 03 25 72.7755 556 222 5 222 5 3000 ┐┌56?4878 17. 3 27. 4 128. 6 109. 5 82.9 27 -11.906 7176 242 5 242 5 3000 ┐┌56?4878 17. 3 27. 4 140. 1 109. 5 0.34 1 39.8 28 -41.8232412413000┐┌56?487817.27.139.109.0.34138. 6.节点设计 1）杆件与节点板的焊缝计算 在确定节点板的形状和尺寸时，需要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 ：111220.7f w f f N l h h f α= +? 角钢肢尖所需焊缝长度2l ：222220.7f w f f N l h h f α=+? 可计算出各杆件hf lw 值 表3 腹杆焊缝计算表 杆件 内力设 计值 N/kN 需要焊缝（mm 2 ） 采用焊缝/mm 计算时l w 按值-10 双角钢角焊缝计算公式 （f w f =160N/ mm 2） h f1l w1= 320N (344.6N ) h f2l w2= 746.7N (640 N ) h f1-l w1 h f2-l w2 角钢背 h f1l w1= 120.7w f k N f ?= 1 224/N k 5962 5 5 3 4 9 5 5 1 竖 杆 7 -22.2600000 1215 1215 3000 ┐┌ 40?4 618 12. 2 21.2 99.6 141.5 36 23 -44.4120000kN 1500 1500 3000 ┐┌ 45?4 698 26 -44.4120000kN 1800 1800 3000 ┐┌ 45?4 698 13.8 23.2 130.4 128.8 172 29 66.3007714 2100 2100 3000 ┐┌ 40?4 618 12.2 21.2 172.1 141.5 107.28 斜杆21 -345.4 44290 1002 540 8-126 6-90 角钢尖 h f2 l w2 =2 20.7w f k N f ? = 2 224/ N k k1 k2 h f1l w1 h f2 l w2 等边角钢0.7 0.3 320 N 746.7 N 不等边角钢0.65 0.35 344.6 N 640 N 长边连接 不等边角钢0.75 0.25 298.7 N 896 N 短边连接 （“─”表示h f l w <350 mm2用角 焊缝5-80mm) 22 236.01 3428 738 316 8-93 6-53 24 -153.3 53851 479 205 6-80 5-41 其 他 < 112\\── 竖杆< 112 \ \ ── 表4 下弦杆焊缝计算表 节点N 1 /KN N 2 /KN △N/KN 需要焊缝≥mm 采用焊缝≥ mm(l w -10) 组合说明 h f1 l w1 = 298.7 N h f2 l w2 = 896 N h f1 -l w1 h f2 -l w2 下弦杆 ┐┌ 110?70?10 “─”表示 h f1 l w1 〈500 （mm2）用角 焊缝5─80 1 ─244.266 000 244.26 6000 818 273 6-137 5-80 2 244.266 000 522.850 363 278.58 4363 933 311 5-170 5-80 3 522.850 363 579.064 153 56.213 79 188 63 5-80 5-80 4 579.064 153 579.064 153 0 0 0 5-80 5-80 表5 上弦杆角钢肢尖焊缝计算表 节点N 1/KN N 2 /KN ΔN/KN 焊缝长度/mm 需要 h f2 /mm 采用 h f2 /mm l L w -10 9 0 -421.786 646 -421.78 6646 1412 390 8.45 10 11 -421.786 646 -574.656 410 152.87 320 310 7.52 8 13 -574.656 410 -556.324 791 18.3 230 220 6.89 8 14 -556.324 791 -556.324 791 0 210 200 1.98 6 每侧焊缝 按0.15N MAX 说明：10、12、的ΔN=0，故不列出。 h f2 =6mm 2)节点设计╳ 钢桁架一般在节点处设置节点板，把汇交于节点的各杆件都与节点板相连接，形成桁架的节点，各杆件把力传给节点板并互相平衡。一般杆件把全部内力N传给节点板，而在节点处连续的杆件则把两侧的内力差传给节点板；当节点上作用有荷载时，则传给节点的力为N或 P。有局部弯矩的杆件则还要传递弯矩和剪力。 6.节点设计 1)节点8（如图2） 因为(8)杆内力为0，所以按构造要求设计焊缝。按画图时为满足腹杆焊缝长度所确定的节点板实际宽度设计焊缝长度l=150mm,焊脚尺寸h f =6mm. 图2 2)节点9 （如图3） 弦杆肢背为塞焊缝，节点板厚度为10 mm 塞焊缝强度验算：设焊脚尺寸 '6,400f w h mm l mm == =?????÷=????÷=40067.02413.44'7.02lw h p f τ 弦杆肢尖角焊缝强度验算： 设焊脚尺寸 ' 6,400f w h mm l mm == 且?N=273.2kN 3 2322 22 273.27019124273.21081.3/20.720.76400 66191241085.4/160/20.720.76400N f w m f w M N e kN mm N N mm h l M N mm N mm h l τσ?=??=?=???===??????=== 图3 3)节点C （如图4） 因为节点C 两侧为0，所以按构造要求设计焊缝。按画图时为满足腹杆焊缝长度确 定的节点板实际宽度设计焊缝长度l=170mm,焊脚 图4 4）节点K(屋脊节点)（如图5） 图5 竖杆Kk 杆端焊缝按构造取f h w 和l 为6mm 和80mm 。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，一般可不作计算。角钢肢尖焊缝应取上弦内力的15%进行计算，即?N=0.150.151007.16151.074N KN =?=。产生的偏心弯矩： M=?Ne=151.074?103?80=12085920Nmm 现取节点板尺寸如图所示。设肢尖焊脚尺寸h f2=10mm,则焊缝计算长度l w2=200-2?10-6=174mm 。验算肢尖焊缝强度： 22 222222620.720.7f f w f w M N h l h l β?????+ ? ? ? ? ?????? ? = 2 2 3 2612085920151.074101.2220.7617420.76174?? ????+ ? ? ??????????? =156 N/mm 2 < w f f =160 N/mm 2 (满足) 拼接角钢一侧的焊缝长度按弦杆所受内力计算。设角焊缝焊脚尺寸h f =t-2=10-2=8mm 。 则接头一侧需要的焊缝计算长度为： 40.7w w f f N l h f =?=31007.161040.78160????=281.0 mm 拼接角钢的总长度为 ()()1222281.028*********.6w f l l h a ?? =++=?+?++??= ??? mm 取610l mm =。 拼接角钢竖肢需切去的高度为 5108624f t h mm ?=++=++= 取25mm ?=，即竖肢余留高度为75 mm 。 5）节点 a (支座节点)（如图6） 根据端斜杆和下弦杆杆端焊缝，节点板采用─38012440??。为便于施焊，取底板上表面至下表面的距离为160mm 。且在支座中心线处设加劲肋─9010?，高度与节点板相同，亦为440mm 。 ⑴ 底板计算 支座反力 2110 6.5R F kN == ，根据构造需要，取底板尺寸为280mm 380mm ?。柱采用20C 混凝土9.5c f = N/mm 2 。作用于底板的应力为 3216.510 4.03192280 n R p A ?===? N/mm 2<9.5c f = N/mm 2 底板被节点板和加劲肋分成4块两相邻边支撑板，计算底板单位宽度上的最大弯矩 2210.0546 4.03169.86344.14M pa kN mm β==??=? 需要底板厚度：666344.14 13.63205 M t mm f ?=== ，取14 mm ⑵加劲肋计算 设6f h mm =，取角焊缝最大计算长度60606360425w f l h mm ==?=<（实际焊缝长 度）216.5 54.1344 54.1352.25694R V kN M Ve kN mm = ====?=? 22 22620.720.7f f w f w M V h l h l β????+ ? ? ? ? ?????? ? 2 2 32 22 6569410108.51.2220.7636020.7636044/160/N mm N mm ?????? =+ ? ????????????=< ⑶加劲肋、节点板与底板的连接焊缝计算 min 1.5 1.520 6.7,f h t mm ==?=取8mm .焊缝的总计算长度为 ()()1222122280219212215128764w f l a b t c h mm ∑=+---=?+?--?-?=取800mm. 图6 7）节点c （如图7） ?N=737.5-289.3=448.2kN 32 2 448.21014216010w A cm ?==?? 肢背焊缝 ''9.8 6,230.70.6f w h mm l cm ===?2 0.79.86.86w A c m =?= 取 '' 6.866,16.30.70.6 f w h mm l cm ===? 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》课程设计任务书 1．题目：18m跨厂房普通钢屋架设计 2．目的 通过钢结构课程设计，进一步了解钢结构的结构型式、结构布置、受力特点和构造要求等；综合应用钢结构的材料、连接和基本构件的基本理论、基本知识，进行钢屋架的设计计算。 3．设计资料 某厂房跨度为18m，总长度90m，柱距6m；厂房内设有两台300/50kN中级工作制桥式吊车，地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度；屋架采用梯形钢屋架，屋架下弦标高为18m,两端铰支在钢筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸为400×400mm，混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=1/10；采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板,屋架采用的钢材为Q235B,焊条为E43型；屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图所示。 荷载：①屋架及支撑自重：按经验公式g k=0.12+0.011L，L为屋架 为屋架及支撑自重，以kN/ 跨度，以m为单位，g k m2为单位； ②屋面活荷载：屋面活荷载标准值为0.5k N/m2，雪荷载标 =0.35kN/m2，屋面活荷载与雪荷载不同时考虑， 准值为s k 取两者的较大值；积灰荷载0.9k N/m2根据不同学号按附 表取。 ③屋面各构造层的荷载标准值： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.4KN/m2 水泥砂浆找平层0.6KN/m2 保温层0.45KN/m2(按附表取) 一毡二油隔气层0.05KN/m2 水泥砂浆找平层0.3KN/m2 预应力混凝土屋面板 1.55KN/m2 屋架杆件的内力系数 1 02 .279 a . 18米跨屋架几何尺寸 b . 18米跨屋架全跨单位荷载 作用下各杆件的内力值A a c e g e 'c 'a ' +2 . 5 3 7 . 0- 4 . 3 7 1- 5 . 6 3 6- 4 . 5 5 1- 3 . 3 5 7- 1 . 8 5 00 . 0 - 4 . 7 5 4 - 1 . 8 6 2 + . 6 1 5 + 1 . 1 7 + 1 . 3 4 4 + 1 . 5 8 1 + 3 . 1 5 8 + . 5 4 - 1 . 6 3 2 - 1 . 3 5 - 1 . 5 2 - 1 . 7 4 8 -1 . 0-1 . + 0. 4 6 0. 0. -0 . 5 +5 . 3 2 5+5 . 3 1 2+3 . 9 6 7+2 . 6 3 7+0 . 9 3 3 B C D E F G F 'E 'D'C' B 'A ' 0 . 51 . 01 . 01 . 01 . 01 . 01 . c . 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 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 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 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 学生姓名： 学号： 所在学院：机电工程学院 专业班级： 指导教师： 2013年7月 《钢结构设计》课程设计任务书 1. 课程设计题目普通钢屋架设计 2. 课程设计的目的和要求 课程设计的目的是加深学生对钢结构课程理论基础的认识和理解，并学习运用这些理论知识来指导具体的工程实践，通过综合运用本课程所学知识完成普通钢屋架这一完整结构的设计计算和施工图的绘制等工作，帮助学生熟悉设计的基本步骤，掌握主要设计过程的设计内容和计算方法，培养学生一定的看图能力和工程图纸绘制的基本技能，提高学生分析和解决工程实际问题的能力。 3. 课程设计内容和基本参数（各人所取参数应有不同） （1）结构参数：屋架跨度18m，屋架间距6m, 屋面坡度1／10 （2）屋面荷载标准值（kN/m2） （3）荷载组合1）全跨永久荷载＋全跨可变荷载 2）全跨永久荷载＋半跨可变荷载 （4）材料钢材Q235B.F，焊条E43型。 屋面材料采用1.5m×6.0m太空轻质大型屋面板。 4. 设计参考资料（包括课程设计指导书、设计手册、应用软件等） （1）曹平周，钢结构，科学文献出版社。 （2）陈绍蕃，钢结构（下）房屋建筑钢结构设计，中国建筑工业出版社。 5. 课程设计任务 完成普通钢屋架的设计计算及施工图纸绘制，提交完整规范的设计技术文档。 5.1设计说明书（或报告） （1）课程设计计算说明书记录了全部的设计计算过程，应完整、清楚、正确。 （2）课程设计计算说明书应包括屋架结构的腹杆布置，屋架的内力计算，杆件的设计计算、节点的设计计算等内容。 5.2技术附件（图纸、源程序、测量记录、硬件制作） （1）施工图纸应包括杆件的布置图、节点构造图，材料明细表等内容。 （2）图面布置要求合理，线条清楚，表达正确。 5.3图样、字数要求 （1）课程设计计算说明书应装订成一册，包括封面、目录、课程设计计算说明书正文、参考文献等部分内容。 （2）课程设计计算说明书可以采用手写。 （3）施工图纸要求采用AutoCAD绘制或者手工绘制。 6. 工作进度计划（19周～20周） 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 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： －、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 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 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。 第28讲 普通钢屋架设计（2） 1、屋架杆件平面内计算长度怎样取值？ 答： 上下弦杆、支座斜杆和支座竖杆在屋架平面内的计算长度取节间距离，即l 0x =l ，其他腹杆，计算长度取l 0x =0.8l 。 2、屋架杆件平面外计算长度怎样取值？ 答： ⑴弦杆: l oy =l 1 （侧向支撑点间距离）； ①有檩屋盖：取水平支撑节点间长度；取檩条间距（檩条与横向水平支撑节点用板连牢时） ②无檩屋盖：两块大型屋面板的间距； ⑵ 腹杆: l oy =l （节间长度） 3、何谓“等强设计”？ 答： 压杆对截面两主轴具有相等或接近的稳定性， 。 4、为什么梯形钢屋架上下弦杆宜采用不等肢角钢短肢相并的截面形式，而中间腹杆宜采用等肢角钢相并的截面形式？ 答： 当无局部弯矩且为一般支撑布置情况时，屋架平面外计算长度为屋架平面内计算长度的两倍，即 ，要使 ，须使 ，因此宜采用不等肢角钢短肢相并的截面 形式。中间腹杆，屋架平面外计算长度 ，要求 ，因此中间腹杆宜采用等肢角钢相并的截面形式。 5、简述梯形屋架中杆件垫板的作用和布置原则。 答： 保证组成屋架杆件的两个单枝共同工作。 布置原则：由双角钢组成的T 形或十字形截面的杆件，为了保证两个角钢共同工作，应每隔一定距离在两角钢相并肢之间焊上垫板，垫板厚度与节点板厚度相同，垫板的宽度一般取50~80mm ，垫板的长度比角钢肢宽大15~20mm ，以便与角钢连接。在十字形双角钢杆件中垫板应横竖交错放置。垫板间距，对压杆取d l ≦40i ，拉杆取d l ≦80i ，在T 形截面中i 为一个角钢对平行于垫板自身重心轴的回转半径，在十字形截面中为一个角钢的最小回转半径。在杆件的两个侧向固定点之间至少设置两块垫板，如果只在杆件中央设置一块垫板，则由于垫板处剪力为零而不起作用。 ox y 02l l =y x λλ=y x 2i i =ox y 025.1l l =y x 1.25i i ≈()x y yz λλλ= 梯形钢屋架课程设计计算书 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 2（按附表取） 2 、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-20°C,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 x 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/m 为单 位； ②屋面活荷载：施工活荷载标准值为 0.7kN/m 2，雪荷载的 基本雪压标准值为S=0.35kN/m 2，施工活荷载与雪荷 载不同 时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载为 0.7kN/m 2 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/m 水泥砂浆找平层 0.7kN/m 保温层 0.4 kN/m 预应力混凝土屋面板 1.45kN/m 150 C € 1 >0l^e = 9iW(} 1,0 10 i.o i ?° TB + 7.962 + 9.279 ￡102 + 9.279 (a) 18 米跨屋架 ace 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(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 可 匚 e g e (c) 18 米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 J z5n7 5 .1507^ 1507』历07』”°?】g C s E 5 T 3,470 g 1 弐一 o7oo o钢结构梯形钢屋架设计
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