21米梯形钢屋架钢结构设计

设计资料

北京地区某金工车间。采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。车间跨度21m ，长度144m ，柱距6m ，厂房高度15.7m 。车间内设有两台150/520kN 中级工作制吊车。设计温度高于-20℃。采用三毡四油，上铺小石子防水屋面，水泥砂浆找平层，8cm 厚泡沫混凝土保温层，1.5m ×6.0m 预应力混凝土大型屋面板。屋面积灰荷载0.6kN/m 2，屋面活荷载0.35 kN/m 2，雪荷载为0.45kN/m 2，风荷载为0.5kN/m 2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm ×400mm ，混凝土标号为C20。

一、选择钢材和焊条

根据北京地区的计算温度和荷载性质及连接方法，钢材选用Q235-B 。焊条采用E43型，手工焊。

二、屋架形式及尺寸

无檩屋盖，i

＝1/10，采用平坡梯形屋架。

屋架计算跨度为L 0

＝L-300＝20700mm ， 端部高度取H 0＝1990mm ，

中部高度取H ＝H 0+1/2iL ＝1990+0.1×2100/2＝3040mm ，

屋架杆件几何长度见附图1所示，屋架跨中起拱42mm （按L/500考虑）。

为使屋架上弦承受节点荷载，配合屋面板1.5m 的宽度，腹杆体系大部分采用下弦间长为3.0m 的人字式，仅在跨中考虑到腹杆的适宜倾角，采用再分式。

屋架杆件几何长度（单位：mm ）

三、屋盖支撑布置

根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置四道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，为统一支撑规格，厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。在第一柱间的上弦平面设置刚性系杆保证安装时上弦杆的稳定，第一柱间下弦平面也设置刚性系杆以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端共设四道垂直支撑。在屋脊节点及支座节点处沿厂房纵向设置通长的刚性系杆，下弦跨中节点处设置一道纵向通长的柔性系杆，支撑布置见附图2。图中与横向水平支撑连接的屋架编号为GWJ-2，山墙的端屋架编号为GWJ-3，其他屋架编号均为GWJ-1。

附图2：屋面支撑布置图（单位：mm ）

四、荷载计算与组合

1、荷载计算 1.4

2、荷载组合

计算屋架杆内力时，应考虑如下三种荷载组合： 使用阶段“全跨恒荷载+全跨屋面均布活荷载”和“全跨恒荷载+半跨屋面均布活荷载”。恒荷载和活荷载引起的节点荷载设计值恒P 及活P 分别为：

恒P ＝3.18×1.5×6＝28.62 kN

P＝1.19×1.5×6＝10.71 kN

活

施工阶段“屋架及支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载”。这时只有屋架及支撑自重是分布于全跨的恒荷载，而屋面板自重及施工荷载（取屋面活荷载数值）即可能出现在左半跨，也可能出现在右半跨，取决于屋面板的安装顺序。当从屋架两端对称安装屋面板时，则不必考虑此种荷载组合。施工阶段恒荷载和活荷载引起的节点荷载设计值'

P和

恒'

P分别为：

活

'

P＝0.42×1.5×6＝3.78 kN

恒

'

P＝（1.68+0.63）×1.5×6＝20.79 kN

活

五、内力计算

采用图解法计算屋架在左半跨单位集中荷载作用下的杆力系数。根据算得的节点荷载和杆力系数，进行杆件内力组合并求出各杆的最不利内力。

-23.24 -28.35 -110.81

-23.24 -28.35 -110.81

-42.20 -42.68 -152.81 cF -0.05 -1.51 -1.56

a

六、杆件截面选择

1、上弦FG 、GH

整个上弦不变截面，取上弦最大设计杆力计算。N ＝-479.04kN ，l 0x ＝1508mm ，l 0y ＝l 1

＝3016mm （按大型屋面板与屋架保证三点焊接考虑，取l 1为两块屋面板宽）。根据腹杆最大设计杆力N aB ＝-300.87kN ，取中间节点板厚度t ＝10mm ，支座节点板厚t ＝12mm 。 先由非对称轴选择截面，假设λ＝60，由附表4-2查得?＝0.807（由双角钢组成的T 形和十字形截面均属b 类），需要的截面面积：

A s ＝215

807.01004.4793

??=f N ?＝2761 mm 2＝27.61cm 2 一般角钢厚度≤15mm ，属第一组，故取f ＝215 N/mm 2。需要的回转半径为

51.260

8

.1500==

=

λ

x

xs l i cm 03.560

6

.3010==

=

λ

y

ys l i cm 上弦应采用两不等边角钢以短边相连组成的T 形截面。根据需要的s A 、xs i 、ys i 查附表7-5，选用2L140×90×10（短边相连）：A ＝42.4cm 2，x i ＝2.56cm ，y i ＝6.77cm （节点板厚10mm ），[λ]＝150。

验算 9.5856

.28.1500===

x x xs i l λ≤[λ]，x ?＝0.810 故 1394240

81.01004.4793=??==

A N x x ?σ N/mm 2≤f ＝215 N/mm 2

。 验算对称轴y 的稳定承载力：

b 1/t ＝14/1＝14＞0.56

06.1214

6.30156.00=?=x x i l 换算长细比54)14

7.5216.3011(1147.3)7.521(7.34

2

2412201=??+?=+=b t l t b y ys λ＜[λ]＝150，查附表4-2， y ?＝0.836；故，1354240

836.01004.4793

=??==A N y y ?σ N/mm 2≤f ＝215 N/mm 2。 满足要求。

垫板每节间放置一块（满足l 1范围内不少于两块），l d ＝150.8/2＝75.4cm ＜40i ＝40×4.47＝178.8cm （i 为4.47cm ）。 2、下弦cd

下弦也不改变截面，采用最大设计杆力计算，N ＝470.78 kN ，l 0x ＝3000mm ，l 0y ＝20700/2＝10350mm ，需要的净截面面积为

A n ＝215

1078.4703

?=f N ＝2190 mm 2＝21.9cm 2

选用2L140×90×10（短边相连）：A ＝42.4cm 2，x i ＝2.56cm ，y i ＝6.77cm 。

验算：在节点设计时，将位于下弦杆连接支撑的螺栓孔包在节点板内，且使栓孔中心到节

点板近端边缘距离不小于100cm ，故截面验算中不考虑栓孔对截面的削弱，按毛截面验算（[λ]＝350）

11756

.23000===

x x x i l λ≤[λ] 15377

.61035

0==

=

y

y y i l λ≤[λ] 故1114240

1078.4703=?=

=A N σ N/mm 2≤f ＝215 N/mm 2

。 满足要求。

垫板每节间放置一块，l d ＝150cm ＜80i ＝80×4.47＝357.6cm （i 为4.47cm ）。 3、端斜杆aB

N ＝-300.87 kN ，l 0x ＝2524mm ，l 0y ＝2524mm ，需要的净截面面积为

A n ＝215

1087.3003

?=f N ＝1399 mm 2＝13.99cm 2

选用2L140×90×8（长边相连）：A ＝36.08cm 2，x i ＝4.5cm ，y i ＝3.62cm ，[λ]＝150 验算：565

.44

.2520===

x x x i l λ≤[λ] b 2/t ＝90/8＝11.25＜0.48

5.139

4

.25248.020=?=b l y

，7062.34.2520===y y y i l λ 换算长细比82)8.04.252909.11(70)09.11(2

24

2204

2=??+?=+=t l b y y ys λλ＜[λ]＝150，查附表4-2， y ?＝0.675；故，1243608

675.01087.3003=??==A N y y ?σ N/mm 2≤f ＝215 N/mm 2。 满足要求。

设两块垫板，l d ＝84.1cm ＜40i ＝40×2.59＝103.6cm （i 为2.59cm ）。 4、斜腹杆dH

N ＝46.82 kN ，l 0x ＝3395mm ，l 0y ＝3395mm ，需要的净截面面积为

A n ＝215

1082.463

?=f N ＝218 mm 2＝2.18 cm 2

选用2L80×5：A ＝15.82cm 2，x i ＝2.48cm ，y i ＝3.56cm ，[λ]＝150 验算：13748

.25

.3390===

x x x i l λ≤[λ] b/t ＝80/5＝16＜0.58

6.248

5

.33958.00=?=b l y

，9556.35.3390===y y y i l λ 换算长细比101)5

.05.3398475.01(95)475.01(2

24

2

204=??+?=+

=t l b y y ys λλ＜[λ]＝150，查附表4-2， y ?＝0.549；故，541582

549.01082.463

=??==A N y y ?σ N/mm 2≤f ＝215 N/mm 2。 满足要求。

设两块垫板，l d ＝84.9cm ＜40i ＝40×3.56＝142.4cm （i 为3.56cm ）。 5、竖杆dG

竖杆不改变截面尺寸，N ＝-38.15 kN ，l 0x ＝0.8l ＝0.8×2888＝2310mm ，l 0y ＝2888mm 选用2L80×5：A ＝15.82cm 2，x i ＝2.48cm ，y i ＝3.56cm ，[λ]＝150 验算：9348

.22310===

x x x i l λ≤[λ]

b/t ＝80/5＝16＜0.58

9.208

8

.28858.00=?=

b

l y ，8156.38.2880===y y y i l λ 换算长细比89)5

.08.2888475.01(81)475.01(2

24

2

204=??+?=+

=t l b y y ys λλ＜[λ]＝150，查附表4-2， y ?＝0.628；故，381582

628.01015.383

=??==A N y y ?σ N/mm 2≤f ＝215 N/mm 2。 满足要求。

设两块垫板，l d ＝

72.2cm ＜40i ＝40×3.56＝142.4cm （i 为3.56cm ）。

其余各杆的截面选择见表。需注意连接垂直支撑的中央竖杆采用十字形截面，其斜平面计算长度为l 0＝0.9l ，其它腹杆除Aa 和Ba 外，l 0x ＝0.8l 。

七、节点设计

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 ：f w

f f h f h N

K l 27.02111+?=

角钢肢尖所需焊缝长度2l ：f w

f

f h f h N

K l 27.02222+?=

如腹杆aB ，设计杆力N ＝300.87 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K 1＝0.65，K 2＝0.35。则：

1258216087.021087.30065.03

1=?+?????=l mm

9062160

67.021087.30035.03

2=?+?????=l mm

其它腹杆所需焊缝长度的计算结果见表4。未列入表中的腹杆均因杆力很小，可按构造取 h f ≥5105.15.1==t ，l 1＝l 2＝8h f +10＝8×5+10＝50 mm

l 2

1、下弦节点“b ”

按表4所列Bb 、bD 杆所需焊缝长度，按比例绘制节点详图，从而确定节点板的形状和尺寸（附图4）。由图中量出下弦与节点板的焊缝长度为480mm ，焊脚尺寸hf ＝5mm ，焊缝承受节点左、右弦杆的内力差△N ＝N bc -N ab ＝384.25-161.65＝222.6 kN 。验算肢背焊缝的强度：

()

=?-?????=??=5248057.02106.22275.07.023

1w f f l h N K τ51 N/mm 2

满足要求。肢尖的焊缝应力更小，定能满足要求。竖杆bC 下端应伸至距下弦肢尖为20mm 处，并沿肢尖和肢背与节点板满焊。

附图4：下弦节点“b ” 2、上弦节点“B ”

按表4所列腹杆Ba 、bB 所需焊缝长度，确定节点板形状和尺寸，如附图5所示。量得上弦与节点板的焊缝长度为400mm ，设h f ＝5mm ，因节点板伸出上弦肢背15mm ，故由弦杆与节点板的四条焊缝共同承受节点集中荷载P ＝28.62+10.71＝39.33 kN 和弦杆内力差△N ＝N BC -N AB ＝294.98-1.18＝293.8 kN 的共同作用。忽略P 对焊缝的偏心并视其与上弦垂直，则上弦肢背的焊缝应力为：

附图5：上弦节点“B”

2

1

2

7.0

2

7.0

4

22

.1?

?

?

?

?

?

?

?

+

?

?

?

?

?

?

?

?

w

f

w

f

l

h

N

K

l

h

P

＝

2

3

2

3

)5

2

400

(

5

7.0

2

10

8.

293

75

.0

)5

2

400

(

5

7.0

4

22

.1

10

33

.

39

??

?

?

?

?

?

-

?

?

?

?

?

+

??

?

?

?

?

?

-

?

?

?

?

?

＝81 N/mm2

f

f(w

f

f为160 N/mm2)

满足要求。由于肢尖的焊缝h

f

也为5mm，故应力更小，定能满足要求。

3、下弦中央拼接节点“e（附图6）

附图6：下弦中央拼接节点“e”

（1）拼接角钢计算

因节点两侧下弦杆力相等，故用一侧杆力N

ed

＝462.91 kN计算。拼接角钢采用与下

弦相同的截面2L140×90×10，设与下弦的焊缝的焊脚尺寸h

f

＝8mm，竖直肢应切去△＝

t+h

f

+5＝10+8+5＝23 mm，节点一侧与下弦的每条焊缝所需计算长度为：

129

160

8

7.0

4

10

91

.

462

7.0

4

3

=

?

?

?

?

=

?

=

w

f

f

ef

w f

h

N

l mm

拼接角钢需要的长度为：

L＝2（l

w

+16）+10＝2×（129+16）+10＝300 mm

为保证拼接节点处的刚度取，L＝500 mm。

（2）下弦与节点板的连接焊缝计算

下弦与节点板的连接焊缝按0.15N

ed

计算。取焊脚尺寸h

f

＝5mm，节点一侧下弦肢背和

肢尖每条焊缝所需长度l

1

、l

2

分别为：

46

10

160

5

7.0

2

10

91

.

462

15

.0

75

.0

10

7.0

2

15

.03

1

1

=

+

?

?

?

?

?

?

=

+

?

?

=

w

f

f

ed

f

h

N

K

l mm

26

10

160

5

7.0

2

10

91

.

462

15

.0

25

.0

10

7.0

2

15

.03

2

2

=

+

?

?

?

?

?

?

=

+

?

?

=

w

f

f

ed

f

h

N

K

l mm

在附图6中，节点板宽度是由连接竖杆的构造要求所决定的，从图中量得每条肢背焊缝长度为155mm，每条肢尖焊缝长度为120mm，满足要求。

4、屋脊节点“H”（附图7）

（1）拼接角钢计算

附图7：屋脊节点“H ”

拼接角钢采用与上弦相同的截面2L140×90×10。设两者间的焊脚尺寸h f ＝8mm ，竖直肢应切去△＝t+h f +5＝10+8+5＝23 mm 。按上弦杆力N GH ＝479.04 kN 计算拼接角钢与上弦的焊缝，节点每侧每条焊缝需计算长度为：

13416087.041004.4797.043

=????=?=w

f

f GH w f h N l mm 拼接角钢需要的长度为：

L ＝2（l w +16）+10＝2×（134+16）+20＝320 mm 为保证拼接节点处的刚度取，L ＝700 mm 。 （2）上弦与节点板间焊缝计算

上弦与节点间在节点两侧共8条焊缝，共同承受节点荷载P 与两侧上弦内力的合力。近似地取sin α＝tan α＝0.1，该合力的数值为：

2Nsin α-P ＝2×479.04×0.1-39.33＝56.48 kN 设焊脚尺寸h f ＝5mm ，每条焊缝所需要长度为：

231016057.081048.56107.08sin 23=+????=+?-=w

f

f f h P N l α mm 由图量得焊缝长度为220mm 。满足要求。

5、支座节点“a ”（附图8） （1）底板计算

附图8：支座节点“a ”

底板承受屋架的支座反力R ＝7P ＝7×39.33＝275.31 kN ，柱采用C20混凝土，混凝土

的轴心抗压强度设计值f c ＝10 N/mm 2

。底板需净面积A n 为：

2753110

1031.2753

=?==c n f R A mm 2 锚栓直径d ＝25mm ，锚栓孔布置见附图8，栓孔面积为：

△A ＝50×40×2+π×252＝5963 mm 2 底板需面积为 A s ＝A n +△A ＝27531+5963＝33494 mm 2

按构造要求底板面积取为A ＝280×350＝98000 mm 2＞A s ，满足要求。 底板承受的实际均布反力

0.35963

980001031.2753=-?=?-=

A A R q N/mm 2

＜f c 节点板和加劲肋将底板分成四块相同的两相邻边支承板，它们对角线长度α1及内角顶点到对角线的距离b 1分别为：

α1＝22417514022=+ mm ，b ＝0.5α1＝112 mm

b 1/α1＝0.5，查得β＝0.058，两相邻边支撑板单位板宽的最大弯矩为： M ＝βq α21＝0.058×3×2242＝8731 N.mm 所需底板厚度为

t ＝

6.15215

8731

66=?=f

M

mm （取t ＝20mm ） 实取底板尺寸为-280×350×20。 （2）加劲肋与节点板的焊缝计算

焊缝长度等于加劲肋高度，也等于节点板高度。由节点图量得焊缝长度为492mm ，计算长度l w ＝492-12-15＝465（mm ）（设焊脚尺寸h f ＝6mm ），每块加劲肋近似的按承受R/4计算，R/4作用点到焊缝的距离为e ＝（140-6-15）/2+15＝74.5 mm 。则焊缝所受剪力V 及弯矩M 为：

V ＝275.31/4＝68.8 kN

M ＝V ×e ＝68.8×74.5＝5126 kN.mm 焊缝强度验算

2

22

7.0222.167.02?

??? ?

???+

???? ???w f w f l h M l h V ＝2

23

2346567.0222.1108731646567.02108.68???? ????????+???? ??????

＝29.5 N/mm 2＜w

f f

满足要求。

（3）加劲肋和节点板与底板的焊缝计算

上述零件与底板连接焊缝的总计算长度为（设h f ＝8mm ） ∑l w ＝2×280+2/（280-12-2×15）-4×8＝1004 mm 所需焊脚尺寸为

0.21004

1607.022.11031.2757.022.13

=????=?=

∑w w f f l f R h mm h f 尚应满足角焊缝的构造要求：h f ＝1.5t ＝1.5×20＝7 mm ，h f ＝1.2t ＝1.2×12＝14.4 mm ，实取h f ＝8mm 。

6、节点板计算

（1）节点板在受压腹杆的压力作用下的计算

所有无竖杆相连的节点板，受压腹杆杆端中点至弦杆的净距离c 与节点板厚度t 之比，均小于或等于10y f /235。所有与竖杆相连的节点板，c/t 均小于或等于15y f /235，因而节点板的稳定均能保证。

（2）所有节点板在拉杆的拉力作用下，也都满足要求，因而节点板的强度均能保证。此外，节点板边缘与腹杆轴线间的夹角均大于15°，斜腹杆与弦的夹角均在30°～60°之间，节点板的自由边长度与厚度之比均小于60y f /235，都满足构造要求，节点板均安全可靠。

21米三角形钢屋架设计

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）：

21米梯形钢屋架课程设计计算书要点

《钢结构设计》课程设计 姓名 学号 专业 指导老师

《钢结构》课程设计任务书

一、设计资料： 1、某工业厂房跨度为21m,厂房总长度72m，柱距6m。 2、采用1.5m×6.0m，预应力钢筋混凝土大型屋面板，Ⅱ级防水，卷材屋面桁架，板厚100mm，檩距不大于1800mm。檩条采用冷弯薄壁斜卷边 C 形钢 C220×75×20×2.5，屋面坡度i=l/10。 3、钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，柱顶标高18.0m，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为400mm×400mm，所用混凝土强度等级为C30，轴心抗压强度设计值f c ＝14.3N/mm2。抗风柱的柱距为6m，上端与屋架上弦用板铰连接。 4、钢材用Q345-B，焊条用E50 系列型。 5、屋架采用平坡梯形屋架，无天窗，外形尺寸（取一半）如图1 所示。 图1 二、屋架几何尺寸及檩条布置 1、屋架几何尺寸 屋面采用1.5m×6m的钢筋混凝土大型屋面板和卷材屋面，采用梯形屋架； 屋架上弦节点用大写字母A, B, C…连续编号，下弦节点以及再分式腹杆节点用小写字母a, b, c…连续编号。 由于梯形屋架跨度L = 21m ，为避免影响使用和外观，制造时应起拱 f = L / 500 = 42mm 。 屋架计算跨度l0= L - 2 ? 0.15 = 21 - 2 ? 0.15 = 20.7m 。 =h0+i? l0/2=2935mm。 跨中高度H 为使屋架上弦节点受荷，腹杆采用人字式，下弦节点的水平间距取1.5m,起拱后屋架杆件几何尺寸和节点编号如图 2 所示屋架。 图2

三、支撑布置 1、上弦横向水平支撑 上弦横向水平支撑应设置在厂房两端的第一个柱间，且间距不宜超过60m。本车间长度为72m, 因此需要布置三道横向水平支撑，如图4所示。 图 4 2、下弦横向和纵向水平支撑 屋架跨设置下弦横向和纵向水平支撑。下弦横向水平支撑与上弦横向水平支撑布置在同一柱间，如图5所示 图5 3、垂直支撑

钢结构设计原理》第三阶段离线作业答案.doc

《钢结构设计原理》第三阶段离线作业（答案） 一、填空题： 1. 轴心压杆可能的屈曲形式有弯曲屈曲、扭转屈曲、和弯扭屈曲。 2. 轴心受压构件的稳定系数与残余应力、初弯曲和初偏心、长细比有关。 3. 提高钢梁整体稳定性的有效途径是加强受压翼缘和增加侧向支承点。 4.影响钢梁整体稳定的主要因素有荷载类型、荷载作用点位置、梁的截面形 式、侧向支承点的位置和距离、梁。 5.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用限制宽厚比的方法来保证，而腹板的 局部稳定则常采用设置加劲肋的方法来解决。 二、问答题： 1.轴心压杆有哪些屈曲形式 答：受轴心压力作用的直杆或柱，当压力达到临界值时，会发生有直线平衡状态转变为弯曲平衡状态变形分枝现象，这种现象称为压杆屈曲或整体稳定，发生变形分枝的失稳问题称为第一类稳定问题。由于压杆截面形式和杆端支承条件不同，在轴心压力作用下可能发生的屈曲变形有三种形式，即弯曲屈曲、扭转屈曲和弯扭屈曲。 2.在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响 答：在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑残余应力的影响、初弯曲和初偏心的影响、杆端约束的影响。 3.在计算格构式轴心受压构件的整体稳定时，对虚轴为什么要采用换算长细比 答：格构式轴心受压构件一旦绕虚轴失稳，截面上的横向剪力必须通过缀材来传递。但因缀材本身比较柔细，传递剪力时所产生的变形较大，从而使构件产生较大的附加变形，并降低稳定临界力。所以在计算整体稳定时，对虚轴要采用换算长细比（通过加大 长细比的方法来考虑缀材变形对降低稳定临界力的影响）。 4.什么叫钢梁丧失整体稳定影响钢梁整体稳定的主要因素是什么提高钢梁整体稳定的 有效措施是什么

钢结构设计说明(用于图纸设计或者说明文本

钢结构设计说明 1.工程概况 建设地点：xxx 建设规模：xxxx 结构体系：主体（），楼面及屋面（），基础（） 本工程±0.000相对的绝对标高为（xx）。 2.设计依据 《建筑结构可靠度设计统一标准》 (GB50068-2001) 《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012) 《钢结构设计规范》 (GB50017-2003) 《建筑抗震设防分类标准》 (GB50223-2008) 《建筑抗震设计规范》 (GB50011-2010) 《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011 《混凝土结构设计规范》GB50010-2010 《钢结构防火涂料应用技术规范》CECS24:90 《钢结构焊接规范》（GB 50661-2011） 《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》 GB11345-89 3.结构的安全等级及设计使用年限 3.1.建筑物结构安全等级：（）级 3.2.建筑抗震设防类别：（）类 3.3.抗震等级（），抗震设防烈度为（）度，设计基本地震加速度

值为（），设计地震分组：第（）组 3.4. 结构的环境类别：（）类 3.5.设计使用年限：（）年 3.6.场地标准冻深：（）m 3.7.场地的工程地质条件： 根据（）单位于（）年（）月提供的（）勘查报告(勘查编号（）)的要求进行设计。 4.设计荷载(未经设计单位同意，施工、使用过程中荷载标准值不得 超过以下荷载限值) 4.1.荷载标准值：（部位XX）——恒荷载：（）活荷载：（） 4.2.风荷载：基本风压：（），地面粗糙度类别：（）类。 2.3.雪荷载：基本雪压：（）。 5.材料要求 5.1.钢材 全部钢材应按现行国家标准和规范保证抗拉强度、伸长率、屈服强度、冷弯实验和碳、硫、磷含量的限值。钢材的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.2；应有明显的屈服台阶，且伸长率应大于20%；钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性。 a.钢柱：采用Q235B/Q345B 须选择 b.主梁：钢号为Q235B/Q345B 须选择

3-钢结构优化分析及设计

例题3 钢框架结构分析及优化设计 1

例题钢框架结构分析及优化设计 2例题.钢框架结构分析及优化设计 概要 本例题通过某六层带斜撑的钢框架结构来介绍midas Gen的优化设计功能。midas Gen 提供了强度优化和位移优化两种优化方法。强度优化是指在满足相应规范的强度要求 条件下，求出最小构件截面，即以结构重量为目标函数的优化功能。位移优化是针对 钢框架结构，在强度优化设计前提下，增加了以侧向位移为约束条件的自动设计功 能。本文主要讲述强度优化设计功能。 此例题的步骤如下: 1.简介 2.建立模型并运行分析 3.设置设计条件 4.钢构件截面验算及设计 5.钢结构优化设计

例题钢框架结构分析及优化设计1.简介 本例题介绍midas Gen的优化设计功能。例题模型为带斜撑的六层钢框架结构。(该例题数据仅供参考) 基本数据如下： 轴网尺寸：见图2 柱:HW200x204x12/12 主梁：HM244x175x7/11 次梁：HN200x100x5.5/8 支撑：HN125x60x6/8 钢材：Q235 层高：一层 4.5m 二～六层 3.0m 设防烈度：8o（0.20g） 场地：II类 设计地震分组：1组 地面粗糙度；A 基本风压：0.35KN/m2； 荷载条件：1-5层楼面，恒荷载4.0KN/m2，活荷载2.0KN/m2； 6层屋面，恒荷载5.0KN/m2，活荷载1.0KN/m2； 1-5层最外圈主梁上线荷载4.0KN/m； 6层最外圈主梁上线荷载1.0KN/m； 分析计算考虑双向风荷载，用反应谱分析法来计算双向地震作用 3

例题钢框架结构分析及优化设计 4图1分析模型图2结构平面图

课程设计梯形钢屋架设计(21m跨)

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 。

钢结构设计任务书2016

钢结构原理与设计课程设计任务书 一、题目：普通梯形钢屋架设计 二、设计资料（由老师分组确定） 某厂房总长度90M，跨度根据不同班级及学号从附表1中取，纵向柱距6m。 1.结构形式:梯形钢屋架。屋面坡度i=L/10；L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g，二类场地。屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台150/30t（中级工作制），锻锤为2台5t。 2. 屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图所示。 3.屋盖结构及荷载 无檩体系：采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）荷载： ①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，以KN/m2为单位； ②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7KN/m2，雪荷载的基本雪压标准值值根据不同学号按附表取。施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载取0.6 KN/m2。 ③屋面各构造层的荷载标准值： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.4KN/m2 水泥砂浆找平层0.4KN/m2 保温层（根据学号按附表取) 一毡二油隔气层0.05KN/m2 水泥砂浆找平层0.3KN/m2 预应力混凝土屋面板1.45KN/m2 三、设计内容 1．课程设计计算书 包括如下内容的全部设计和计算过程：

①屋盖支撑、檩条布置的示意图 ②设计荷载统计 ③檩条设计及验算过程 ④屋架杆件几何尺寸、内力的计算过程及结果 ⑤屋架杆件截面计算过程及结果,屋架节点计算过程及结果 2．钢屋架施工详图 绘制2#施工图，屋架轴线比例1：20或1：30，相应构件比例为1：10或1：15，内容包括： ①屋架简图，左半跨标明杆件长度，右半跨注明杆件最不利内力，以及超拱度。 ②屋架正面图，上、下弦平面图（有二个比例）。 ③侧面图，剖面图及零件详图。 ④注明全部零件的编号，规格及尺寸（包括加工尺寸和定位尺寸）孔洞位置，孔洞及螺栓直径，焊缝尺寸以及对工厂加工和工地施工的要求。 ⑤材料表。 ⑥说明 四、设计要求 1.计算书须按规范要求完成，插图应用按一定比例绘制，做到眉目清晰，文图配合，表明表、图号；要求计算书内容要有系统地编排，字体要端正，表示要清楚，计算步骤明确，计算公式和数据来源应有依据，并应附有与设计有关的插图和说明。 2.图纸应符合《房屋建筑制图统一标准（GB/T 50001—2001）》和《建筑结构制图标准（GB/T 50105—2001）》的要求；绘制钢屋架施工图，其中包括屋架简图、屋架结构图、上下弦平面图、必要的剖面图和零件大样图、材料表和设计说明等。施工图1～2张（2号）。 要求图面清楚整洁，线条粗细分明，尺寸及标注齐全，符号及比例正确，构造合理，能表达设计意图，符合国家制图标准并与计算书一致。 3.屋架跨度、保温层及积灰荷载取值见附表所示。请学生按附表2将自己的取值填入设计任务书中。

21米跨梯形钢屋架计算书

梯形钢屋架课程设计 指导教师：宋拓 班级：土木81403 学生姓名：朱克林 学号：140008346 设计时间：2017年1月

1 设计资料 某厂房总长度72m ，跨度21m ，纵向柱距6m 。 钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C25，屋面坡度i=L/12，L 为屋架跨度。地区计算温度高于-200C ，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度，屋架下弦标高为18m 。 2 结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如图所示。 1990 1 3502290 2590 2890 3040 2613 2864 3124 2530 2864 3124 33901507.51507.51507.51507.51507.51507.51507.5150A a c e g h B C D F G H 150 07=10500× 21米跨屋架几何尺寸

A a +4 .1000 .000-7.472-11 .262- 12.18-12.18 - 7.68 4 -4.4 09 -1.5 72 +0.7 13 +5 .808 +2.7 92 +0. 328-1.0 -1.0 -1.0 -0.5+9 .744+1 1.962+11 .768c e g h B C D E F G H 0.5 1. 01.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 21米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值 A a c e g g 'e 'c ' +3.0100 .000-5.310-7.339-6.861-5.319-3.923-2.1620.0-5.641 -2.63 3 -0.0 47 +1 .913 +1.367 +1.57 +1.848+3.960 +1.222 -1.039 -1.200 -1.525-1.776 -2.043 -1.0-1.0-1.00.000.000.00 -0.5+6.663+7.326+5.884+4.636+3.081+1.0 90B C D E F G H G 'F 'E 'D 'C 'B '0. 51.01.01.01.01.01.01.0 21米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 屋架支撑布置如图所示。

钢结构设计原理 刘智敏 第三章课后题答案

第3章钢结构的连接 12. 如图3-57所示的对接焊缝，钢材为Q235，焊条为E43型，采用焊条电弧焊，焊缝质量为三级，施焊时加引弧板和引出板。已知，试求此连接能承受的最大荷载。 解：因有引弧板和引出板，故焊缝计算长度l w=500mm，则焊缝正应力应满足： 其中， 故有， 故此连接能承受的最大荷载为。 13. 图3-58所示为角钢2∟140×10构件的节点角焊鏠连接，构件重心至角钢肢 背距离，钢材为Q235BF，采用手工焊，焊条为E43型，，构件承受静力荷载产生的轴心拉力设计值为N=1100kN，若采用三面围焊，试设计此焊缝连接。

解:正面角焊缝 且故可取，此时焊缝的计算长度 正面焊缝的作用： 则由平衡条件得： 所以它们的焊缝长度为

，取370mm， ，取95mm。 17. 如图3-61所示的焊接工字形梁在腹板上设一道拼接的对接焊缝，拼接处作用有弯矩，剪力，钢材为Q235B钢，焊条用E43型，半自动焊，三级检验标准，试验算该焊缝的强度。 解：（1）确定焊缝计算截面的几何特征 x轴惯性矩： 中性轴以上截面静矩： 单个翼缘截面静矩： （2）验算焊缝强度 焊缝最大拉应力（翼缘腹板交接处）：

查表知，，所以焊缝强度不满足要求。 19. 按高强度螺栓摩擦型连接和承压型连接设计习题18中的钢板的拼接，采用8.8级M20(=21.5mm)的高强度螺栓，接触面采用喷吵处理。 （1）确定连接盖板的截面尺寸。 （2）计算需要的螺栓数目并确定如何布置。 （3）验算被连接钢板的强度。 解：（1）摩擦型设计 查表得每个8.8级的M20高强度螺栓的预拉力，对于Q235钢材接触面做喷砂处理时。 单个螺栓的承载力设计值： 所需螺栓数： （2）承压型设计 查表知，。 单个螺栓的承载力设计值： 所需螺栓数： 螺栓排列图如下所示

钢结构课程设计米钢屋架

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400×400ｍ，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 防水层为三毡四油上铺小石子0.35kN/m2 找平层采用20厚水泥砂浆0.02×20＝0.40 kN/m2 保温层为泡沫混凝土，选取80厚度：0.5 kN/m2 预应力大型屋面板重 1.40 kN/m2 可变荷载标准值 雪荷载0.50 kN/m2 屋面活荷载0.60 kN/m2 积灰荷载0.50 kN/m2 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

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＝2015ｍｍ 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

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/m2）大于活荷载（700 N/m2），所以动载取2000 N/m2。屋架自重，P＝(120＋11×L) N/m2。 永久荷载标准值： 二毡三油加绿豆砂0.35kN/m2 20厚1：3水泥砂浆找平层0.4kN/m2保温层0.5kN/m2预应力钢筋混凝土大型屋面板（含嵌缝） 1.4kN/m2支撑和钢屋架自重（120+11×30）/1000＝0.38 管道设备自重0.10 kN/m2 总计 3.13 kN/m2 可变荷载标准值： 屋面活荷载0.60 kN/m2积灰荷载0.50 kN/m2总计： 1.10 kN/m2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。 永久荷载设计值：1.2×3.13＝3.76kN/m2 可变荷载设计值：1.4×1.10＝1.54kN/m2 2荷载组合 设计屋架时，应考虑以下三种组合 组合一：全跨恒荷载－全跨活荷载 屋架上弦节点荷载P＝（3.76+1.54）×1.5×12＝95.4 kN/m2 组合二：全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦节点荷载 P1=3.76×1.5×12＝67.68 kN/m2ｐ2＝1.54×1.5×12＝27.72 kN/m2 组合三：全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重＋半跨屋面活荷载

钢结构18m梯形屋架设计实例

钢结构课程设计任务书 一、题目 某厂房总长度90m，跨度为18m，屋盖体系为无檩屋盖。纵向柱距6m。 1.结构形式：钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，屋 面坡度i=L/10；L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，屋架下弦标高为18m。 2.屋架形式及荷载：屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用 下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材、焊条为：Q345钢，焊条为E50型。 3.屋盖结构及荷载 （1）无檩体系：采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）荷载：①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架 跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，以kN/m2为单 位； ②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7kN/m2，雪荷载的 =0.35kN/m2，施工活荷载与雪荷 基本雪压标准值为S 载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载为 0.7kN/m2 ③屋面各构造层的荷载标准值： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.45kN/m2 水泥砂浆找平层 0.7kN/m2 保温层 0.4 kN/m2(按附表取) 预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2 附图

(a) 18米跨屋架 (b)18米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸作用下各杆件的内力值 (c) 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 二、设计内容 1.屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置 根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下弦横向水平支撑、垂直

支撑和系杆，见下图。因连接孔和连接零件上有区别，图中给出W1、W2和W3 三种编号 （a）上弦横向水平支撑布置图 （b）屋架、下弦水平支撑布置图 1-1、2-2剖面图 2.荷载计算 三毡四油防水层0.45 kN/m2 水泥砂浆找平层0.7kN/m2 保温层0.4kN/m2 预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2 屋架及支撑自重0.12+0.011L=0.318kN/m2 恒荷载总和 3.318kN/m2 活荷载0.7kN/m2 积灰荷载0.7kN/m2 可变荷载总和 1.4kN/m2 屋面坡度不大，对荷载影响小，未予以考虑。风荷载对屋面为吸力，重

30米梯形钢屋架钢课程设计计算书

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

21米屋架钢结构设计.

黄山学院 21米跨工业厂房梯形屋架设计 一、设计资料 1.某单层单跨工业厂房总长度90米，跨度L(取21 m)。厂房纵向柱距 6 m。 2.结构形式:钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30， 屋面坡度i=L/10；L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀 性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊 车为2台150/30t（中级工作制），锻锤为2台5t。 3.屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0 作用下杆件的内力）如附图所示。根据设计要求，屋架采用的钢材、 焊条为： Q235钢，焊条为E43型。 4.荷载标准值（水平投影面计） (1)永久荷载： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2 保温层 0.45KN/m2 一毡二油隔气层 0.05 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.3 KN/m2 预应力混凝土大型屋面板 1.45 KN/m2 屋架及支撑自重： 按经验公式L .0+ = =0.351KN/m2 .0 12 q011 (2)可变荷载： 屋面活荷载标准值： 0.7 KN/m2 雪荷载标准值： 0.35 KN/m2 积灰荷载标准值： 1.2KN/m2 注：实际取屋面活荷载标准值与雪荷载标准值的较大值，保温层及积灰

荷载取值参照学号。屋架计算跨度，几何尺寸及屋面坡度见附图1。 5. 钢屋架的制造、运输荷安装条件：在金属结构厂制造，运往工地安装， 工地有足够的起重安装条件。 屋架几何尺寸及屋架全跨上弦节点单位荷载作用下构件内力系数见附图。 6. 内力计算考虑下面三种情况 （1）、满载（全跨静荷载加全跨活荷载） （2）、在吊装过程中可能出现的半跨屋面板荷载和半跨活荷载（活荷 载400 N/m2）和全跨屋架自重。 （3）、在使用过程中全跨静荷载和半跨活荷载。 7.设计附图： 1990 1350 2290 259028903040 2613 28 64 3124 25 30 2864 3124 33901507.51507.51507.5 1507.51 507.51 507.5 1507.5 150 A a c e g h B C D F G H 15007=10500 × A a +4. 1000.000-7.472-11.262-12.18-12.18 -7.684 -4.4 09 -1.572 +0 .71 3 .+580 8 +2.79 2 +0.32 8 -1.0-1. 0-1. 0-0.5+9. 744+11. 962+11.768 c e g h B C D E F G H 0.5 1. 0 1. 0 1. 0 1.0 1.0 1.0 1.0 21米跨屋架几何尺寸 21米跨屋架全跨单位荷载 作用下各杆件的内力值 A a c e g g' e' c' a'+3.010 0. 000-5.310-7.339-6.861-5.319 -3.923 -2.1620.00 -5.641 -2.6 33 -0.047 +1 .91 3 +1 .367 +1 .57 +1 .848 +3.960 +1.222 -1.0 39 -1. 200 -1. 5 25 -1. 7 76 -2.0 43 -1.0-1. 0-1.00.000. 000.00-0.5 +6.663 +7.326 +5.884 +4.636 +3.081 +1.090 B C D E F G H G 'F ' E 'D 'C 'B 'A '0.5 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 21米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 二、 屋盖结构形式和支撑布置 布置屋盖支撑时应根据支撑布置原则，结合本设计具体情况，即厂房长度90 m>60 m ；跨度L ＝21m ；有桥式吊车且吊车平台较高等，考虑上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、垂直支撑应设几道和其位置；下弦纵向水平支撑是否需要设置；系杆如何设置，设刚性系杆还是柔性系杆布置屋架支撑，并进行编号， 钢屋架代号GWJ

钢结构设计课程设计--

普通梯形钢屋架设计 一、设计资料 某车间跨度为m l 120=，屋架间距6m ，屋面采用m 65.1?预应力钢筋混凝土大型屋面板。20mm 厚水混砂浆找平层，三毡四油防水层，屋面坡度1/10。屋架两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土C30，屋架跨度、保温层荷载标准值和屋面积灰荷载标准值按指定的数据进行计算。 1、柱距6m,梯形钢屋架跨度m L 21= 2、屋架采用的钢材及焊条为：Q 235钢，焊条为E 43型，手工焊。 3、梯形钢屋架荷载标准值（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 20mm 厚水泥砂浆找平层 0.4 保温层 0.5 预应力混凝土大型屋面板 1.4 屋架及支撑自重：按经验公式q = 0.12 + 0.011L 计算： q = 0.12 + 0.011×21=0.3512kN/m 悬挂管道： 0.15 2kN/m 永久荷载总和：0.4×2＋1.4+0.5+0.351+0.15=3.2012kN/m （2） 可变荷载： 屋面活荷载标准值： 0.7 雪荷载标准值： 0.35 积灰荷载标准值： 0.8 由于屋面活荷载与屋面雪荷载不同时考虑，屋面活荷载比屋面雪荷载大，取 较大值，这里下面计算只要考虑屋面活荷载。

二、节点荷载计算 ①全跨屋面永久荷载作用下 2/03.285.16201.3m kN P =??= ②全跨可变荷载作用下 2/78.125.169.08.05.167.0m kN P =???+??= ③当基本组合由可变荷载效应控制时，上弦节点荷载设计值为 ()kN S p 46.525.168.09.07.04.1809.282.1=???+?+?= 当基本组合由永久荷载效应控制时，上弦节点荷载设计值为： kN S p 14.545.16)8.09.07.07.0(4.1809.2835.1=???+??+?= 由上可知，本工程屋面荷载组合由永久荷载效应控制，节点集中力设计值P=54.14kN 。 ④屋架节点荷载计算，计算屋架时应考虑下列三种荷载组合情况： 第一、全跨永久荷载+全跨可变荷载； 第二、全跨永久荷载+（左）半跨可变荷载； 第三、屋架和支撑自重+（左）半跨屋面板重+（左）半跨施工荷载 设： 1P ---由永久荷载换算得的节点集中荷载； 2P ---由可变荷载换算得的节点集中荷载； 3P ---由部分永久荷载（屋架及支撑自重）换算得的节点集中荷载； 4P ---由部分永久荷载（屋面板重）和可变荷载（屋面活荷载）换算得 的节点集中荷载。

《钢结构设计禁忌及实例》资料

《钢结构设计禁忌及实例》 《钢结构设计禁忌及实例》 2010年11月02日 内容简介本书依据相干规范及工程实践经验，对钢结构设计中的一些误区和禁区进行了深进分析。书中第一先容了一些工程案例作为警示，进而按规范系统逐条列出r相干设计禁忌、算例以及对规范的修改提议等内容，提出哪些题目不能那样做，而应当如何做。本书内容翔实，实用性、对照性强，可供盛大结构设计职员利用，也供相干专业施工、科研、教学职员参考。 索引第1章钢结构工程违禁犯讳案例 【案例1.1】吊车分袂肢柱头的疲惫拉裂 【案例1.2】将门式刚架钢柱改为混凝土柱 【案例1.3】在多层建筑上扩建门式刚架轻钢结构 【案例1.4】过量积灰积雪 【案例1.5】在吊车梁上随意施焊 【案例1.6】重型平台柱头的剪切破坏 【案例1.7】电机与平台共振 【案例1.8】防锈油漆与防火涂料起化学反映 【案例1.9】柱脚抗剪键设置不到位 【案例1.10】门式刚架设计、施工、治理题目 【案例1.11】钢材选择或利用不当

【案例1.12】未分清钢结构设计图与施工图的关系 【案例1.13】在预应力高强度锚栓上出现焊点 【案例1.14】不留意柱脚锚栓d=72mm与M72的差别 【案例1.15】吊车梁轨道联接的经常损坏 【案例1.16】吊车梁端上部变形引起突缘支座纵向联接题目 【案例1.17】箱形吊车梁真个梁、柱节点过于刚劲 【案例1.18】插进式柱脚埋深未进行计算 【案例1.19】忽视施工运输安设阶段担保结构安稳和平安的临时举措【案例1.20】温度区段的不正常办理 【案例1.21】梁柱节点采用栓焊并用联接的差异算法 第2章选料 【禁忌2.1】对建筑结构钢材根本知识缺乏了解 【禁忌2.2】设计文件中对所引用的国家轨范没有所有、正确地表示【禁忌2.3】不熟悉经常用钢材的性能及特殊要求 【禁忌2.4】用建筑结构用钢板按号取代Q235等钢号的钢板 【禁忌2.5】对铸钢有哪些国家轨范不清楚 【禁忌2.6】对钢材及联接选料要求不足明白具体 【禁忌2.7】对钢结构联接要领一知半解 【禁忌2.8】不了解各种焊接选料的型号、表示办法和具体用途 【禁忌2.9】采用的焊接选料与母材不匹配 【禁忌2.10】对钢结构紧固件联接缺乏了解 【禁忌2.11】不深切理解钢材及其联接的各项强度设计值

课程设计24米屋架钢结构

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：

钢结构课程设计参考示例

参考实例： 钢结构课程设计例题 －、设计资料 某一单层单跨工业长房。厂房总长度为120m，柱距6m，跨度为27m。车间内设有两台中级工作制桥式吊车。该地区冬季最低温度为－20℃。 屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。上铺120mm 厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。屋面活荷载标准值为0.6kN/㎡，雪荷载标准值为0.75kN/㎡，积灰荷载标准值为0.5kN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。柱头截面为400mm ×400mm，所用混凝土强度等级为C20。 根据该地区的温度及荷载性质，钢材采用Q235―A―F，其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接。构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度：Lo=27000－2×150=26700mm，端部高度：h=2000mm（轴线处），h=2015mm（计算跨度处）。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸见图1所示。 图1 屋架形式及几何尺寸

屋架支撑布置见图2所示。 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 放水层（三毡四油上铺小石子）0.35kN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40kN/㎡保温层（120mm厚泡沫混凝土）0.12*6=0.70kN/㎡ 预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡ 钢屋架和支撑自重0.12+0.011×27=0.417kN/㎡管道设备自重0.10 kN/㎡ 总计 3.387kN/㎡可变荷载标准值 雪荷载0.75kN/㎡ 积灰荷载0.50kN/㎡ 总计 1.25kN/㎡ 永久荷载设计值 1.2×3.387=4.0644 kN/㎡（由可变荷载控制） 可变荷载设计值 1.4×1.25=1.75kN/㎡ 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 屋架上弦节点荷载P=(4.0644+1.75) ×1.5×6=52.3296 kN 组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦节点荷载 P=4.0644×1.5×6=36.59 kN 1 P=1.75×1.5×6=15.75 kN 2 组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载 P=0.417×1.2×1.5×6=4.5 kN 屋架上弦节点荷载 3 P=(1.4×1.2+0.75×1.4) ×1.5×6=24.57 kN 4 3.内力计算 本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。

21米三角形钢屋架设计

钢屋架课程设计计算说明书 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 i 1:2.5，屋面倾角为 arctg 1 /2.5 21.801 ，sin 0.3714， cos 0.9285。 屋架计算跨度： 1。 l 300 21000 300 20700 mm 屋架跨中高度： h 1。i/2 20700 / 2 2.5 4140 mm 上弦长度： L l 0 / 2cos 11147 mm 节间长度： a L/6 1858mm 节间水平段投影尺寸长度： 1 a a cos 1725mm 根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如下图所示 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。 屋架支撑布置 图1屋架形式及几何尺寸

（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 8000 8M0 MM 5XB0D0 6300 &000 勺噩| | | | | | 500 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22.63kg /m 0.23kN/m， 3 3 4 W X 178cm ,W y 24.2cm , I x 1780cm 。 （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）