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人字形单斜式腹杆屋架钢结构设计计算书分析

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《钢结构基本原理》课程设计任务书目录一、荷载及内力计算 (6)（一）荷载计算 (6)（二）荷载组合 (6)（三）内力计算 (6)二、杆件截面选择 (7)（一）上弦杆截面设计 (7)（二）下弦杆截面设计 (7)（三）斜腹杆截面设计 (8)（四）中间竖杆截面设计 (8)（五）支座竖杆 (9)三、檩条的布置和验算 (9)四、节点设计 (10)（一）下弦节点2 (10)1、斜杆2-16与节点的连接焊缝计算 (10)2、斜杆2-15与节点的连接焊缝计算 (11)3、下弦杆与节点板连接焊缝计算 (11)（二）上弦节点15 (12)1、斜杆2-15与节点板连接焊缝计算 (12)2、斜杆3-15与节点板连接焊缝计算 (12)3、上弦杆与节点板连接焊缝计算 (13)（三）屋架端部支座节点 (14)1、支座底板计算 (14)2、腹杆杆端焊缝计算 (14)3、底板计算 (14)4、加劲肋与节点板连接焊缝计算 (16)5、节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算 (16)参考文献 (17)建筑钢结构课程设计与实训成果图1.人字形屋架几何尺寸图图2.人字型屋架内力图表1.人字型屋架轴力值建筑钢结构课程设计与实训成果图3.垂直支撑1-1图4.垂直支撑2-2图5.上弦平面支撑建筑钢结构课程设计与实训成果图6.下弦平面支撑一、荷载及内力计算（一）荷载计算高分子卷材防水0.05KN/m2找平层（2mm厚）0.40 KN/m2泡沫混凝土保温层（8cm厚）0.50 KN/m2预应力混凝土大型屋面板 1.40 KN/m2轧制H型钢檩条0.125KN/m2恒载总和 2.475KN/m2雪荷载0.50 KN/m2积灰荷载0.30 KN/m2可变荷载总和0.80 KN/m2由于屋面坡度不大，对荷载的影响较小，未予考虑。

风荷载为吸力，重屋盖可不考虑。

（二）荷载组合一般考虑全跨荷载，对跨中部分斜杆（一般为跨中每侧各两根斜腹杆）可考虑半跨组合，本设计在计算杆件截面时，将这些腹杆均按压杆控制长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。

节点荷载：组合一（可变荷载效应控制的组合）：Fd=(1.2×2.475+1.4×0.57.0⨯+1.4⨯0.9⨯0.3)×4×9=138.168KN组合二（永久荷载效应控制的组合）：Fd=(1.35×2.475+1.4×0.7×0.5+1.4⨯0.9×0.3)×4×9=151.53KN因此，节点荷载取151.53KN.（三）内力计算用图解法或数解法均可计算出全跨荷载作用下，屋架的杆件内力。

其内力设计值见图。

建筑钢结构课程设计与实训成果二、杆件截面选择腹杆最大轴力为-563.16KN ，查表可知，选用支座节点板厚t =14mm,中间节点板厚可为t =12mm 。

（一）上弦杆截面设计整个上弦不改变截面，按最大内力计算。

N max =-1265.88KN 402=ox l 402=oy l 设80=λ，查Q235钢的稳定系数表，可得687.0=ϕ（由双角钢组成的T 形和十字形截面均属于b 类），则需要的截面积为233.8570215687.01088.1265m m f N A =⨯⨯==ϕ根据需要A ，x i ，y i 查角钢规格表，选用141802⨯L ，肢背间距a=12mm ，则：29780mm A =，mm i x 7.55=，mm i y 8.78=按所选角钢进行验算：[]20017.727.554020i l x ox =〈===X λλ 01.518.784020l l yoy y ===λ 则x xz λλ==72.17，738.0=ϕ，MPa MPa A N 39.1759780738.01088.12653=⨯⨯=ϕ＜MPa 215故所选截面满足要求。

（二）下弦杆截面设计也不改变截面，按最大内力计算。

N max =1342.02KN cm l ox 201= cm l oy 1185= 所需截面积为：2362422151002.1342mm f N A =⨯==选用141001602⨯⨯L ，因oy l ≥ox l ，故用不等肢角钢，短肢相并，26940mm A =，mm i x 28=，mm i y 2.41=.350][79.718.2201=<===λλx ox x i l 350][62.28712.41185=<===λλyoy y i l 2223mm N 215mm N 82.192104.691002.1342=<=⨯⨯==f A N σ 符合要求 填板每节间放两块，i l a 80100<=（三）斜腹杆截面设计选取最大内力 N max =-563.16KN cm l ox 6.3728.0297=⨯= cm l oy 297= 设100=λ，查Q235钢的稳定系数表，可得555.0=ϕ，则需要的截面积为235.4719215555.01016.563m m f N A =⨯⨯==ϕ 根据需要A ，x i ，y i 查角钢规格表，选用141002⨯L ，肢背间距a=12mm ，则：25252mm A =，m i x m 30=，mm i y 8.46=[]=〈===X λλ2.7936.237i l x ox 350 350][46.6368.4297=<===λλyoy y i l ，则x xz λλ==79.2，694.0=ϕ，则： MPa MPa A N 51.1545252694.01016.5633=⨯⨯=ϕ〈MPa 215 ， 符合要求 填板每节间放两块 i l a 801263.372<==（四）中间竖杆截面设计N=267.07KN ，l ox =200cm ，l oy =200cm 。

设100=λ，查Q235钢的稳定系数表，可得555.0=ϕ，则需要的截面积为232.2238215555.01007.267m m f N A =⨯⨯==ϕ根据需要A ，x i ，y i 查角钢规格表，选用8802⨯L ，肢背间距a=12mm ，则：22460mm A =，m i x m 4.24=，mm i y 7.37=[]20097.8144.2200i l x ox =〈===X λλ 200][05.5377.3200=<===λλyoy y i l ，则x xz λλ==81.97，674.0=ϕ，则 2223mm N 215mm N 08.161106.24674.01007.267=<=⨯⨯⨯==f A N ϕσ 符合要求 填板每节间放三块 4.8616.24040934.372=⨯=≥==i l a 略大于，仍然够用 （五）支座竖杆N =-530.36KN cm l ox 200= 200=oy l cm设100=λ，查Q235钢的稳定系数表，可得555.0=ϕ，则需要的截面积为:237.4444215555.01036.530m m f N A =⨯⨯==ϕ 根据需要A ，x i ，y i 查角钢规格表，选用121002⨯L ，肢背间距a=12mm ，则：24560mm A =，m i x m 3.30=，mm i y 4.46=200][.6603.3200=<===λλx ox x i l 200][43.164.4200=<===λλyoy y i l ,则x xz λλ==66，774.0=ϕ，则 2223mm N 215mm N 26.150106.45774.01036.530=<=⨯⨯⨯==f A N ϕσ,符合要求三、檩条的布置和验算檩条受力的水平投影面积4⨯9=362m ，未超过602m ，屋面活荷载为0.8kn/2m 。

檩条线荷载为：k q =1.4⨯4.02+0.5+0.8⨯4=9.328KN/mq=1.2⨯（1.4⨯4.02+0.5）+1.4⨯0.8⨯4=11.83KN/mx q =q ⨯ϕcos =11.83⨯=1011011.77KN/mm /KN 177.1101183.11sin q q y =⨯=⨯=ϕ弯矩设计值：17.119977.1181M 2x =⨯⨯=KN/m m /KN 917.119177.181M 2y =⨯⨯=336x y x nx mm 1084521505.110917.11617.119f M M W ⨯=⨯⨯⨯+=∂+=）（γ选用HW250*250*9*14其中4x cm 10800I =，cm 29.6i cm 8.10i 292cm W cm 867W Y x 3Y 3x ====，，，自重0.72KN/m. 验算强度：23636ny Y y nx x x mm /N 9.164102922.110917.111086705.11017.119W M W M =⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+γγ 为使屋面平整，檩条垂直于屋面方向的挠度）（或相对挠度l /υυ不能超过其允许值[]υ.()[]200l33311010800102069000101/10328.94024EI l q 4024l 433x 3kx =〈=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=υυ四、节点设计用E43焊条时，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值 2N/mm 160=w f f ，各杆件内力由图1查得，最小焊缝长度不应小于f h 8,节点板厚度为10cm 。

（一）下弦节点21、斜杆2-16与节点的连接焊缝计算N=490.9k ，设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为mm 81=f h 和mm 62=f h 。

所需焊缝长 度为：肢背：cm l w 6.1988216087.02109.490323=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯= ，取w l ＝200mm肢尖：cm l w 8.1336216067.021088.732313`=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯=，取`wl ＝140mm 2、斜杆2-15与节点的连接焊缝计算N=-563.16k ，设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为mm 81=f h 和mm 62=f h 。

所需焊缝长 度为肢背：cm l w 5.2258216087.021016.563323=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯= ，取w l ＝230mm肢尖：cm l w 7.1516216067.021016.563313`=⨯+⨯⨯⨯⨯⨯= ，取`wl ＝160mm 3、下弦杆与节点板连接焊缝计算焊缝受力为左右下弦杆的内力差88.732=-=∆ab cb N N N 由斜腹杆焊缝决定的节点板尺寸，量得实际节点板长度为90cm ，肢背及肢尖焊脚尺寸均取为8mm ，则计算长度l w =89.4cm 。

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钢结构人字形钢屋架本科课程设计

钢结构人字形钢屋架本科课程设计

河北大学本科生课程设计钢结构人字形钢屋架课程设计学院建筑工程学院学科门类工学专业土木工程学号 201145 姓名2014年6月22日梯形钢屋架课程设计计算书目录1.设计资料 (2)2.结构形式、选型及内力计算 (2)3.荷载计算 (3)屋架构件内力组合表 (6)4.杆件截面选择 (5)屋架杆件截面选择表 (9)5.节点设计 (10)6.参考文献 (18)27m简支人字形屋架设计1、设计资料已知条件：屋架跨度为27米，柱距为6米，屋面坡度为1：10，屋架间距为12m，厂房长度为84m，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm×400mm，混凝土强度等级为C20。

屋面采用长尺寸压型钢板，轧制H型钢檩条，水平间距为5m。

地面粗糙度可为B类，基本风压为0.45kN/㎡,屋面离地面高度约为20m，雪荷载为0.4kN/㎡。

钢材采用Q235-B焊条为E43型。

杆件容许长细比：屋架压杆[λ]=150，屋架拉杆[λ]=350。

2、屋架尺寸，支撑布置L=L-300=27000-300=26700mm，端部及中部高度均取作1800mm。

屋架杆件几何长O度及支撑布置见下图1、图2。

图13、荷载、内力计算及内力组合1）永久荷载（水平投影面）压型钢板自重0.15×10110=0.151/㎡图2檩条自重(约为0.5KN/m)0.1KN/㎡ 屋架及支撑自重 0.12+0.011l=0.45KN/㎡ 则恒载为 G=0.701KN/m 22)因屋架受荷水平投影面积超过60㎡，故屋面均布活荷载取为（水平投影面）0.30KN/㎡，大于雪荷载，故不考虑雪荷载。

3)风荷载高度变化系数为 1.25, 屋面迎风面为-0.6，背风面为-0.5,所以负风压的设计（垂直于屋面）为迎风面 ω1=-1.4×0.6×1.25×0.45=-0.473KN/㎡ 背风面 ω2=-1.4×0.5×1.25×0.45=-0.394KN/㎡ω1和ω2垂直于水平面的分力已略超过或接近于荷载分项系数取1.0时的永久荷载，帮受拉杆件在永久荷载与风荷载联合作用下将受压，但此压力很小，这里不计算风荷载产生的内力，只将所有拉杆的长细比控制在250以内。

钢结构屋架设计计算书

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图 2 支撑的布置图
4. 檩条布置 檩条设置在屋架上弦的每个节点上，间距 1.866m。因屋架间距为 6m，所以在檩条跨中设一
道直拉条。在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆。
5. 荷载标准值 上弦节点恒荷载标准值
上弦节点雪荷载标准值 由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图 3
图 3 上弦节点恒荷载 由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图 4
1. 设计资料 某车间厂房总长度约为 108 米,跨度为 18m。车间设有两台 30 吨中级工作制吊车。车间无腐
蚀性的介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房,屋架采用三角形豪式钢屋架。屋面坡度为 1：3，屋 架 间 距 为 6m, 屋 架 下 弦 标 高 为 9 米 ， 其 两 端 铰 支 于 钢 筋 混 凝 土 柱 上 ， 上 柱 截 面 尺 寸 为
25.11
121.59
102.06 121.59
10-11 9
竖 2-7
0
直 3-8
0.5
腹 4-9
1
杆 5-10 1.5
6-11 4
斜 2-8
-1.58
腹 3-9
-1.8
杆 4-10 -2.12
5-11 -2.5
47.79 0
2.66 5.31 7.97 21.24 -8.39 -9.56 -11.26 -13.28
8.3 节点的设计 8.3.1 支座节点
2L90X8
25.2
25
2L80X7
22.3
25
L56X4
15.3
15
L56X4
15.3
15
2L56X4
15.3
15
2L56X4
15.3
15
2L56X4
钢结构人字形钢屋架本科课程设计

钢结构人字形钢屋架本科课程设计

河北大学本科生课程设计钢结构人字形钢屋架课程设计学院建筑工程学院学科门类工学专业土木工程学号 201145 姓名2014年6月22日梯形钢屋架课程设计计算书目录1.设计资料 (2)2.结构形式、选型及内力计算 (2)3.荷载计算 (3)屋架构件内力组合表 (6)4.杆件截面选择 (5)屋架杆件截面选择表 (9)5.节点设计 (10)6.参考文献 (18)27m简支人字形屋架设计1、设计资料已知条件：屋架跨度为27米，柱距为6米，屋面坡度为1：10，屋架间距为12m，厂房长度为84m，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm×400mm，混凝土强度等级为C20。

屋面采用长尺寸压型钢板，轧制H型钢檩条，水平间距为5m。

地面粗糙度可为B类，基本风压为0.45kN/㎡,屋面离地面高度约为20m，雪荷载为0.4kN/㎡。

钢材采用Q235-B焊条为E43型。

杆件容许长细比：屋架压杆[λ]=150，屋架拉杆[λ]=350。

2、屋架尺寸，支撑布置L=L-300=27000-300=26700mm，端部及中部高度均取作1800mm。

屋架杆件几何长O度及支撑布置见下图1、图2。

图13、荷载、内力计算及内力组合1）永久荷载（水平投影面）压型钢板自重0.15×10110=0.151/㎡图2檩条自重(约为0.5KN/m)0.1KN/㎡ 屋架及支撑自重 0.12+0.011l=0.45KN/㎡ 则恒载为 G=0.701KN/m 22)因屋架受荷水平投影面积超过60㎡，故屋面均布活荷载取为（水平投影面）0.30KN/㎡，大于雪荷载，故不考虑雪荷载。

3)风荷载高度变化系数为 1.25, 屋面迎风面为-0.6，背风面为-0.5,所以负风压的设计（垂直于屋面）为迎风面 ω1=-1.4×0.6×1.25×0.45=-0.473KN/㎡ 背风面 ω2=-1.4×0.5×1.25×0.45=-0.394KN/㎡ω1和ω2垂直于水平面的分力已略超过或接近于荷载分项系数取1.0时的永久荷载，帮受拉杆件在永久荷载与风荷载联合作用下将受压，但此压力很小，这里不计算风荷载产生的内力，只将所有拉杆的长细比控制在250以内。

钢结构屋架计算说明书

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课程设计说明书课程名称：钢结构设计题目：钢屋架设计院系：土木与建筑工程学院学生姓名：学号：专业班级：10土木工程2班指导教师：李珂2012年12月16日课程设计任务书梯形钢屋架课程设计摘要：本设计说明说包括梯形钢屋架的形式及尺寸、支撑布置，内力计算，节点焊缝计算及设计方法，屋架施工图绘制，相关的详图大样绘制以及必要的结构剖面图。

关键词：梯形钢屋架节点节点焊缝支撑目录1 设计背景 (1)1.1设计资料 (1)1.2屋架形式 (1)2 设计方案 (2)3 方案实施 (3)3.1荷载与内力计算 (3)3.2杆件截面设计 (4)3.3节点设计 (10)4 结果与结论 (17)5收获与致谢 (18)5.1收获 (18)5.2致谢 (18)6 参考文献 (19)7 附件 (20)1.1 设计资料某地区一金加工车间。

厂房总长度为150m ，柱距6m ，跨度为24m 。

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。

屋面可变荷载标准值为20.50/kN m ，雪荷载标准值为20.50/kN m , 积灰荷载标准值为20.50/kN m 。

屋架采用梯形钢屋架, 其两端铰支于钢筋混凝土柱上。

柱头截面为mm mm 400400⨯, 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235Q B , 其设计强度2/215mm N f =,焊条采用E43型, 手工焊接。

构件采用钢板及热轧型钢, 构件与支撑的连接用M20普通螺栓。

屋架的计算跨度:024000215023700L mm =-⨯=,端部高度:2000h mm = (轴线处),2015h mm =(计算跨度处),桁架的中间高度:3200h mm =。

1.2 屋架形式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3方案实施3.1 荷载与内力计算1.荷载计算屋面可变荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的可变荷载计算。