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21米梯形钢屋架课程设计计算书

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《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×，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×，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，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 fc ＝mm 2。

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×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 l 0 L 2 21 2 。

跨中高度H 0=h 0+i l 0 /2=2935mm 。

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,起拱后屋架杆件几何尺寸和节点编号如图 2 所示屋架。

1990507.51三、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 42、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53、垂直支撑垂直支撑必须设置。

对于本屋架结构，在跨度中央设置一道中间垂直支撑，在屋架两端各设置一道垂直支撑。

垂直支撑只设置在有横向水平支撑的同一柱间的屋架上，如图 6 所示。

图6四、荷载与内力计算1、荷载计算1）永久荷载（1）永久荷载三毡四油(上铺绿豆砂)防水层（冷底子油） m2水泥砂浆找平层 m2保温层（珍珠岩） m2预应力混凝土大型屋面板 m2屋架及支撑自重 m2悬挂管道 m永久荷载总和： m2（2）可变荷载（a）活荷载：屋面活荷载 m 2活荷载计算信息: 考虑活荷载不利布置风荷载计算信息: 不计算风荷载2、荷载组合设计屋架时，应考虑以下四种组合：（1）组合一：全跨永久荷载＋全跨活荷载永久荷载与活荷载大小接近，活荷载起控制作用，荷载设计值为q m2屋架上弦节点荷载为P qA 6 kN（2）组合二：全跨永久荷载＋半跨活荷载全跨永久荷载：q1kN/m2P q1A 6半跨活荷载：q2m 2P 2q2A 6（3）组合三：全跨屋架及支撑自重＋半跨屋面板重＋半跨施工荷载全跨屋架及支撑自重：q3m 2P 3q3A 6半跨屋面板重＋半跨屋面活荷载：q4m2P 4q4A 6上述各组合中，端部节点荷载取跨中节点荷载值的一半。

3、内力计算本设计采用数值法计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数（单位杆件内力系数（P=1）组合一组合二组合三计算内力名称全跨左半跨右半跨P×①P1×① +P1×① +P3×① +P3×① +(kN)①②③P2×②P2×③P4×②P4×③AB000000000BC-3CD-3DE上EF弦FG.杆GHac下ce弦eg杆gh a B B c 201 cD 斜D e 腹e F -103 杆F g 2 g HA a -1 0 -27 -27 Cc -1 -1 0 -27 -27 竖E e -1 -1 0 -27 -27 杆G g -1 -1 0 -27 -27 Hh三、杆件截面设计1、杆件计算长度系数及截面形式 （1）上弦杆面内计算长度系数x μ 。

根据上弦横向水平支撑的布置方案（图 4），面外计算长度系数y μ 。

y μ4x μ，根据等稳定原则，采用两不等边角钢短肢相并组成的T 形截面。

（2）下弦杆与上弦杆类似，面内计算长度系数x μ ，由图 5 可知，面外计算长度0Y l 6m 。

下弦杆受拉，不需要考虑稳定性，因此下弦杆采用两等肢角钢组成的 T 形截面。

（3）支座腹杆（Aa 、aB ）面内和面外计算长度系数都为 ，采用两等肢角钢组成的 T 形截面。

（4）再分式腹杆（ij 、jK ） 面内计算长度系数x μ ，面外计算长度2011122.70.750.2546640.750.2539440.5233259.4Y N l l l N ⎛⎫-⎛⎫=+=⨯+⨯=>⨯= ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭采用两不等边角钢短肢相并组成的 T 形截面。

（5）跨中竖腹杆（Kk ）采用两个等肢角钢组成的十字形截面，斜平面内计算长度系数为 。

（6）其它腹杆面内计算长度系数x μ ，面外计算长度系数y μ ，根据等稳定原则，采用两等肢角钢组成的 T 形截面。

3、上弦杆上弦杆需要贯通，各杆截面相同，按 、 杆的最大内力设计，即 NkN 。

计算长度0X l l 1507mm ，0Y l 4l mm 。

截面选用 2110 70 10 ，短肢相并，肢背间距 a=6mm ，所提供的截面几何特性为： A 2， i x ， i y 。

（1）刚度验算[][]0x 0y 150.766.681502.2630.1449.31506.11X X yyl i l i λλλλ===<====<= ，满足 （2）整体稳定验算b t /t=125/10=<×l oy /b t =27,因此绕 y 轴弯扭屈曲的换算长细比 λy =，λmax =，上弦杆绕 x 轴弯扭屈曲，按 b 类截面查得稳定系数 ϕ ，则322233210201.03/215/0.48134.33410N N mm f N mm A ϕ⨯==<=⨯⨯，满足 4、下弦杆下弦杆需要贯通，各杆截面相同，按 gi 杆的最大内力设计，即 N 。

计算长度l 0x l 3000mm ， l 0y 6000mm 。

截面选用 28010 ，肢背间距 a=6mm ，所提供的截面几何特性为： A 2， i x cm ，i y cm 。

（1）刚度验算[][]0x 0y 300.0123.973502.42600167.133503.59X X y y l i l i λλλλ===<====<=，满足（2）强度验算3222321.410106.2/215/30.2510N N mm f N mm A ⨯==<=⨯，满足 5、再分式腹杆 ij-jK再分式腹杆在 j 节点处不断开，采用通长杆件。

最大拉力 N jkkN ， N ij ；最大压力 N jK ， N ij 。

可见，该杆截面由 jK 杆的最大拉力确定，即N kN 。

计算长度 l 0x l2332mm ， l 0y 4290mm 。

截面选用 245x4 ，肢背间距 a=6mm ，所提供的截面几何特性为： A ，ix ，iy cm 。

（1）刚度验算[][]0x 0y 233.2166.573501.38429200.473502.16X X y y l i l i λλλλ===<====<=，满足（2）强度验算322253.21076.30/215/6.97210N N mm f N mm A ⨯==<=⨯，满足 6、竖腹杆 Ii 杆件轴力为 N ，计算长度l 0u l 0v 3585 3226mm 。

截面选用256 3 ，十字形截面，肢背间距 a=6mm ，所提供的截面几何特性为： A 2 ，i u ， i v cm 。

（1）刚度验算[][]0x 0y 322.6117.741502.74322.6147.981502.18u u v v l i l i λλλλ===<====<=，满足（2）整体稳定验算401y 22100.4755618.70.5632.26(1)155.36147.363yyz y y l b b t b l tλλλ==<⨯==+=>=，上弦杆绕 y 轴弯扭屈曲，按 b 类截面查得稳定系数 ϕ，则322222.710107.10/215/0.317 6.68610N N mm f N mm A ϕ⨯==<=⨯⨯，满足 其余杆件的截面设计过程不再一一列出，详见表 2 所示。

AH211010Ah280aB263Bc263cD256De250×4eF263Fg245×4gH263Aa245×4Cc245×4Ee250×311Gg256×3Hh256×312四、节点设计1、屋脊节点“H ” 1、下弦节点“c ”（1）腹杆与节点板的连接焊缝 （a ）“Bc ”杆杆件轴力N=，截面为2L63×5，节点板厚8mm ，肢背和肢尖的内力分配系数分别为0.7α=、0.3β=，角焊缝强度设计值2160N/mm w f f =。

肢背焊缝焊脚尺寸取,min ,1,max min 1.5 3.67mm 4mm 1.2 1.256mmt=5mm f f f h h h t ⎧≥===⎪⎪=≤==⨯=⎨⎪≤⎪⎩ 所需焊缝长度31,1,1,11,10.7134.910224113.4mm 20.720.741601010440mm120mm 62624248mmf wf ff f Nl h h fh l h α⨯⨯=+=+⨯=⨯⨯⨯⨯≥=⨯=⎧=⎨≤=⨯=⎩取肢尖焊缝焊脚尺寸取,min ,2min ,max1.5 3.67mm 4mm 1.2 1.2565mm f f f h h t mm h t ⎧≥===⎪⎪=≤=⨯=⎨⎪≤==⎪⎩所需焊缝长度32,2,2,22,20.3134.91022453.220.720.7416010104406062624248f wf ff f Nl h mm h fh mml mm h mmβ⨯⨯=+=+⨯=⨯⨯⨯⨯≥=⨯=⎧=⎨≤=⨯=⎩取（c ）“cD ”杆杆件轴力N=，截面为2L56×8，节点板厚8mm ，肢背和肢尖的内力分配系数分别为0.7α=、0.3β=，角焊缝强度设计值2160N/mm w f f =。

肢背焊缝焊脚尺寸取,min ,1,max min 4.2mm 5mm 1.27.2mm t-2=6mm f f f h h h t ⎧≥==⎪⎪=≤==⎨⎪≤⎪⎩所需焊缝长度31,1,1,11,10.7113.71022581.1mm 20.720.751601010550mm90mm 62625248mmf w f ff f Nl h h fh l h α⨯⨯=+=+⨯=⨯⨯⨯⨯≥=⨯=⎧=⎨≤=⨯=⎩取肢尖焊缝焊脚尺寸取,min max ,2,max min 1.5 4.2mm 5mm 1.27.2mm t-2=6mmf f f h t h h t ⎧≥==⎪⎪=≤==⎨⎪≤⎪⎩所需焊缝长度32,2,2,22,20.3113.71022530.4mm 20.720.751601050mm50mm 62625310mmf wf ff f Nl h h fh l h β⨯⨯=+=+⨯=⨯⨯⨯⨯≥=⎧=⎨≤=⨯=⎩取图7 （3）下弦与节点板的连接焊缝下弦与节点板的连接焊缝长度300mm l =，所受的力为左右两下弦杆的内力差ΔN=。

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钢结构课程设计21m跨径简支梯形钢屋架设计

钢结构课程设计21m跨径简支梯形钢屋架设计

钢结构课程设计一、设计资料说明：21m 跨径简支梯形钢屋架设计厂房跨径为 21m，长度为 108m，柱距为 12m，简支于钢筋混凝土柱上，屋面材料为长 尺压型钢板，屋面坡度为 i=1/10 采用热轧 H 型钢，雪载荷为 s0  0.25kN / mm 2 。

钢材采用 Q235B,焊条采用 E43 型 二、屋架形式及几何尺寸平面图：三、支撑布置：四、荷载计算 1、永久载荷计算： 压型钢板0.15  10 10  0.1 5 1kN m2檩条0.238 kN m2屋架支撑自重12 1.1 21  35.1 kg m2  0.351 kN m2、活动载荷计算雪载0.25  10 10  0.2 5 1kN m2总载荷：Q  0.151 0.238 0.3511.2  0.2511.412 2.1  31.2kN m2五、杆件内力计算及组合：通过用有限元软件 PATRAN 计算后列出了单元的受力大小，利用的是 Rod 单元，计算 结果如下表所示：位置 上弦杆下弦杆 斜杆竖杆杆件编号B C D E F L M N O PH I K A G J内力计算表轴线长度(mm)2110 2111 2110 2111 2110 1950 2100 2100 2910 30133327 3327 3662 1950 2370 2790荷载内力（KN）0 -185 -185 -235 -235 114 222 228 -163 101-60 200 12.8 -13 -26 -26六、杆件截面选择及验算： 1、上弦杆截面选择： 上弦杆采用相同截面，以最大的压力设计；N max  235 KN在屋架平面内的计算长度为 lox  2.11m ，在平面外的计算长度为 loy  4.22m 。

面积和特性（长支水平角钢组成 T 型截面节点板根据最大应力选用板厚 8mm）：（上述选用两个不等支角钢 2L10080 6mm ，长支水平。

跨度21米梯形钢屋架课程设计计算书

跨度21米梯形钢屋架课程设计计算书

梯形钢屋架课程设计一、设计资料(1)、某工业厂房，建筑地点在太原市，屋盖拟采用钢结构有檩体系，屋面板采用100mm厚彩钢复合板（外侧基板厚度0.5mm，内侧基板厚度0.4mm，夹芯材料选用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.20 kN/m2计算），檩条采用冷弯薄壁C型钢。

屋架跨度21m,屋面排水坡度i=1:10，有组织排水。

屋架支承在钢筋混凝土柱（C30）上，柱顶标高9.0m，柱距6m，柱截面尺寸为400×400mm。

厂房纵向长度60m。

基本风压0.40KN/m2,基本雪压0.35KN/m2。

不考虑积灰荷载。

注：屋架、檩条、拉条及支撑自重标准值可按下列数值考虑：0.30kN/m2（6.0m）（2）、屋架计算跨度：L0=21-2×0.15=20.7m（3）跨中及端部高度：屋盖拟采用钢结构有檩体系，屋面排水坡度i=1:10，取屋架在21m轴线处的端部高度h0’=1.99m, 屋架的中间高度h=3.025m，则屋架在20.7m，两端的高度为h o=2.004m。

二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如图2-1所示根据厂房长度（60m），跨度及荷载情况，设置两道上下横向水平支撑。

因为柱网采用封闭形式，厂房横向水平支撑设在两端第二柱间，图2-1梯形屋架形式和几何尺寸在第一柱间的上弦平面设置了刚性系杆，以保证安装时的稳定。

在第一柱间的下弦平面也设置了刚性系杆，以传递山墙风荷载。

梯形钢屋架支撑布置如图2-2.桁架上弦支撑布置图桁架下弦支撑布置图垂直支撑布置1-1垂直支撑布置2-2SC—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2-1梯形屋架支撑布置图三、荷载计算荷载：屋架的受荷水平投影面积为：22602A>==，故按⨯mm612621m《建筑结构荷载规范》取屋面活荷载（按不上人屋面）标准值为0.5kN/m2，雪荷载为0.35kN/m2，取屋面活荷载与雪荷载中较大值0.5kN/m2。

21m梯形屋架钢结构计算书

21m梯形屋架钢结构计算书

某单跨厂房的钢屋盖1、设计资料（1）该车间无悬挂起重机、无天窗、无振动；（2）钢屋架支承在钢筋混凝土柱顶，钢材采用Q235，焊条采用E43型，混凝土等级为C25；（3）梯形屋架，屋面采用1.5mX6.0m 的GRC 大型屋面板（屋面板不作支撑用）；（4）车间跨度21m,长度240m ，纵向柱距6m 。

温度伸缩缝采用双柱。

2、屋架形式和几何尺寸因为屋面为GRC 大型屋面板，故采用平坡梯形屋架。

屋架尺寸如下： 屋架计算跨度：mm L L 207001502210003000=⨯-=-=；屋架端部高度取值：mm H 15000=；跨中高度：mm H 2550=； 屋架高跨比：1.812070025500==L H ； 屋面坡度：1.015022100015002550=--=i 。

架几何尺寸如图：3、支撑布置由于房屋长度为240m ，故在房屋两端部开间及每隔60m 处个设置一道上弦横向水平支撑，在中间伸缩缝处设置两道上弦横向水平支撑，屋架两端及跨中三处设置垂直支撑，下弦横向水平支撑和上线横向水平支撑设置在同一柱间。

在屋架的屋脊点和制作位置设置刚性a B c Gg4、荷载（对水平投影面）1）恒载标准值GRC大型屋面板1.5*6m 1.2×0.5/0.995=0.60KN/m2防水层（三毡四油加绿豆沙） 1.2×0.4/0.995=0.48 KN/m2找平层（2cm厚） 1.2×0.4/0.995=0.48 KN/m2屋架与支撑 1.2×(0.12+0.011×21)=0.42KN/m2合计 1.98 KN/m2 2）活载屋面活载 1.4×0.5=0.70KN/m2雪荷载 1.4×0.5=0.70KN/m 2取大值 0.70KN/m 2计算屋架时应考虑下列三种荷载组合情况组合（一）：满载；KN p 12.2465.1)7.098.1(=⨯⨯+=组合（二）：在吊装过程中可能出现的半跨屋面板荷载和活载（活载为500N/m2）；KNp 48.1565.1)7.042.06.0(=⨯⨯++=左 KN p 78.365.142.0=⨯⨯=右组合（三）：在使用过程中全跨永久荷载和半跨使用荷载。

梯形屋架课程设计计算书

梯形屋架课程设计计算书

梯形屋架课程设计计算书一、课程目标知识目标：1. 理解梯形屋架的结构特点及其在工程中的应用。

2. 掌握梯形屋架的几何参数计算方法和力学原理。

3. 学会运用相关公式进行梯形屋架的荷载分析和内力计算。

技能目标：1. 能够运用梯形屋架的计算方法，独立完成简单梯形屋架的设计计算。

2. 培养学生运用几何知识和力学原理解决实际问题的能力。

3. 提高学生的团队协作能力和动手操作能力，通过小组讨论和实验，深化对梯形屋架计算方法的理解。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对建筑结构工程的兴趣，激发学生学习相关知识的热情。

2. 培养学生的创新意识，鼓励学生在设计计算过程中提出自己的观点和解决方案。

3. 增强学生的安全意识，了解建筑结构在设计过程中的重要性，培养学生的责任感。

课程性质分析：本课程为八年级数学与科学跨学科综合实践课程，结合数学几何知识和物理力学原理，帮助学生掌握梯形屋架的设计计算方法。

学生特点分析：八年级学生对数学几何和物理力学有一定的了解，具备基本的运算能力和解决问题的能力，但缺乏将理论知识应用于实际问题的经验。

教学要求：1. 注重理论知识与实践操作的结合，提高学生的应用能力。

2. 采用小组合作学习方式，培养学生的团队协作能力。

3. 通过案例分析、实验演示等多种教学方法，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。

二、教学内容1. 梯形屋架结构概述：介绍梯形屋架的结构特点、应用场景及其在建筑行业中的重要性。

相关教材章节：数学课本第四章“几何图形及应用”，科学课本第六章“简单力学原理”。

2. 梯形屋架的几何参数计算：讲解梯形屋架的边长、角度、面积等几何参数的计算方法。

相关教材章节：数学课本第四章“梯形的性质和计算”。

3. 梯形屋架的力学原理：阐述梯形屋架在受力时的内力分布，以及如何运用力学原理进行计算。

相关教材章节：科学课本第六章“受力分析及应用”。

4. 梯形屋架的荷载分析：介绍梯形屋架所承受的荷载类型，以及如何将这些荷载转化为计算参数。