21米梯形钢屋架课程设计计算书要点

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。

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。

钢结构课程设计——21m跨钢屋架设计计算书1 设计资料某厂房总长度90m，跨度L=21m，屋盖体系为无檩体系，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，不考虑地震设防，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。

屋架采用的钢材、焊条为：用Q345钢，焊条为E50型。

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为S0=0.35kN/m2，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0.6kN/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0.7kN/m2一毡二油隔气层0.05kN/m2水泥砂浆找平层0.3kN/m2预应力混凝土屋面板 1.45kN/m22 结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如图7.30所示。

屋架支撑布置如图7.31所示。

图7.30 屋架形式及几何尺寸3荷载计算屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。

屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式计算，跨度单位为m。

荷载永久荷载：预应力混凝土屋面板 958.135.145.1=⨯2/m kN 屋架及支撑自重 474.035.1)21011.012.0(=⨯⨯+2/m kN 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 54.035.14.0=⨯2/m kN 水泥砂浆找平层 54.035.14.0=⨯2/m kN 保温层 945.035.17.0=⨯2/m kN 一毡二油隔汽层 068.035.105.0=⨯2/m kN 水泥砂浆找平层 405.035.13.0=⨯2/m kN总计 4.9292/m kN可变荷载：屋面活荷载 98.04.17.0=⨯2/m kN 积灰荷载 0.6 1.40.84⨯=2/m kN总计 1.822/m kN设计屋架时，应考虑以下3种荷载组合： (1) 全跨永久荷载+全跨可变荷载 全跨节点永久荷载及可变荷载：(4.929 1.82) 1.5660.74F =+⨯⨯=kN （2）全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：1 4.929 1.5644.36F =⨯⨯=kN 半跨节点可变荷载：2 1.82 1.5616.38F =⨯⨯=kN（3）全跨屋架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 全跨节点屋架自重：30.474 1.56 4.266F =⨯⨯=kN半跨节点屋面板自重及活荷载：4(1.95750.98) 1.5626.44F =+⨯⨯=kN （1） 、（2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。

21m跨厂房梯形钢屋架设计本文将针对21m跨厂房梯形钢屋架的设计做出详细的分析和论述。

首先，我们将介绍梯形钢屋架的概念、使用场景以及设计考虑因素。

接着，我们将探讨该结构的计算以及力学分析，并分析不同参数条件下的屋架性能。

最后，我们将总结设计中需要注意的事项和优化建议。

梯形钢屋架是一种适用于大跨度厂房的结构形式，在钢结构领域得到了广泛的应用。

它由钢材制成，具有高强度、刚度好、重量轻、施工方便等特点，可实现承载大型机械设备和防水、隔热等功能。

在设计中，需要考虑外界环境、荷载、地基等因素，确定合适的梯形钢屋架尺寸和材料，以保证结构的稳定性、安全性和经济性。

对于21m跨厂房梯形钢屋架的设计，需要考虑的重要因素包括荷载、跨度和材料强度等。

荷载方面，包括静荷载（屋面自重）、活荷载（雨水、风载、设备等）和雪荷载。

跨度方面，跨度增加，所用材料强度和断面尺寸需要相应增加，以保证结构的强度和稳定性。

材料方面，根据设计荷载和跨度，可以选择相应的材料规格和强度等级。

在进行计算和力学分析时，应考虑梯形钢屋架的静力学、动力学和抗震性能等。

具体而言，需要计算梁柱系统受力、节点刚度和形变等参数，以评估结构的强度和稳定性。

如下是一个21m跨厂房梯形钢屋架结构的计算示例。

1. 荷载计算根据设计要求，该屋架荷载组合如下：- 静荷载：γ = 0.4 kN/m2- 活荷载：G = 1.0 kN/m2，Q = 1.5 kN/m2- 雪荷载：S = 0.7 kN/m2（山区为2.5 kN/m2）2. 结构分析根据力学分析，该屋架采用钢板梁和钢柱组成的框架结构。

采用Westergaard的理论计算结构荷载，在达到规定的钢材强度等级后，计算出横、竖向的轴向力和弯矩。

3. 断面设计选择相应的钢材材料和规格，并根据荷载及跨度计算出梁、柱截面尺寸。

4. 节点设计设计节点刚度，如节点和抗拔螺栓等，以保证节点的可靠性和稳定性。

5. 建模与优化在CAD软件中进行3D建模，并进行弹性分析和优化设计，以保证结构满足设计要求。

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。

梯形钢屋架课程设计计算书梯形钢屋架课程设计计算书⼀、设计资料1、某车间跨度为24m，⼚房总长度102m，柱距6m，车间内设有两台50/10t中级⼯作制软钩桥式吊车，地区计算温度⾼于-20℃，⽆侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标⾼为18m；2、采⽤1.5×6 m预应⼒钢筋混凝⼟⼤型屋⾯板，Ⅱ级防⽔，卷材屋⾯，桁架采⽤梯形钢桁架，两端铰⽀在钢筋混凝⼟柱上，3、上柱截⾯尺⼨为450×450mm4、混凝⼟强度等级为C255、屋架采⽤的钢材及焊条为：Q345钢，焊条为E50型。

结构形式与布置图屋架计算跨度：Lo=L-2×150=24000-300=23700mm。

端部⾼度Ho=1.74m屋⾯坡度i=1/12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。

⼆、荷载与内⼒计算1、荷载计算永久荷载：改性沥青防⽔层0.4kN/m220厚1:2.5⽔泥砂浆找平层0.40kN/m280厚泡沫混凝⼟保温层0.6kN/m2预应⼒混凝⼟⼤型屋⾯板（包括灌缝） 1.5kN/m2悬挂管道0.15N/m2屋架和⽀撑⾃重为（0.120+0.011L）=0.384kN/m2总计：3.434KN/m2可变荷载基本风压：0.35 kN/m2基本雪压：（不与活荷载同时考虑）0.5kN/m2积灰荷载0.5kN/m2不上⼈屋⾯活荷载0.7kN/m2（可变荷载可按⽔平投影⾯积计算）荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较⼤的活荷载计算。

0.7>0.5 kN/m2总计：1.2KN/m2由于屋⾯夹⾓较⼩，风载为吸⼒，起卸载作⽤，⼀般不考虑。

永久荷载设计值 1.35×3.434KN/m2=4.64KN/m2可变荷载设计值 1.4×1.2KN/m2=1.68KN/m22、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F=(4.64KN/m2+1.68KN/m2) ×1.5×6m=56.88kN组合⼆：全跨永久荷载＋半跨可变荷载。

目录1 设计资料 (1)2 屋架形式及几何尺寸 (1)3 支撑的布置 (2)4 荷载计算 (3)5 内力计算 (4)6 杆件复核 (5)7 节点复核 (10)采用PKPM 软件进行设计，对杆件和部分节点进行手算复核。

1 设计资料及设计依据1.1 结构形式跨度为21 m ，总长90 m ，柱距6 m ，采用梯形钢屋架。

1.2 屋架尺寸及选材屋架端部高度设计为1.8 m ，屋面坡度为1/10，采用Q235钢，E43型焊条。

1.3 荷载标准值恒载有：防水层、找平层、保温层等 1.7 kN/m 2 预应力混凝土屋面板（含灌缝） 1.5 kN/m 2 屋架及支撑自重 ()20.120.011kN /m k g L =+ 0.351 kN/m 2活载有：屋面均布活载 0.5 kN/m 2 雪荷载 0.35 kN/m 2 积灰荷载 0.5 kN/m 2屋面为重屋面，不考虑风荷载；抗震设防烈度为6度，不考虑地震作用。

2 屋架形式及几何尺寸(1) 计算跨度0215021000215020700mm L L =-⨯=-⨯=； (2) 屋架中部高度2100018000.1=2850mm 2H =+⨯； (3) 屋架跨中起拱高度L /500=42 mm ，实取50 mm ； (4) 几何尺寸如下图1所示：1508135715081508150815081508285030003000300018152100240027002850237627092964322624552699295342ABCDEF GHI JKLM屋架几何尺寸示意图（单位：mm）图1 屋架几何尺寸示意图（单位：mm ） 3 支撑的布置根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，上、下弦各设两道横向水平支撑，具体见支撑布置图2。

a 上弦支撑11b 下弦支撑CC1CC3CC1GG2LG2c 1-1剖面垂直支撑图2 屋面支撑布置（单位：mm）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4 荷载计算屋面活荷载与雪荷载不同时组合，屋面活荷载大于雪荷载，故只取屋面活荷载进行计算。

课程设计（论文）任务书题目名称钢结构课程设计学院专业班级姓名学号一、课程设计（论文）的内容通过某工业厂房钢屋架的设计，培养学生综合运用所学的理论知识和专业技能，解决钢结构设计实际问题的能力。

要求在老师的指导下，参考已学过的课本及有关资料，遵照国家设计规范要求和规定，按进度独立完成设计计算，并绘制钢屋架施工图。

具体内容包括：选择钢材及焊接材料，并明确提出对保证项目的要求；进行荷载计算、内力计算及内力组合，设计各杆件截面；对钢屋架的各个节点进行设计及验算；绘制钢屋架运送单元的施工图，包括桁架简图及材料表。

二、课程设计（论文）的要求与数据1、课程设计（论文）的要求学生的课程设计资料包括封面（按学校统一规定格式打印）、课程设计（论文）任务书、目录（三级标题按1……、1.1……、1.1.1……的格式编写）、正文、参考文献、致谢及按规定要求折叠的工程图纸，应按以上排序装订后提交。

课程设计说明书正文应采用A4复印纸书写，上边距30mm，下边距25mm，左边距30mm，右边距20mm。

可以用铅笔或钢笔等书写。

字体要清晰、端正，行距要固定，内容要有系统地编排。

要求计算过程清晰、整洁，计算步骤明确，计算公式和数据来源应有依据。

插图应按一定比例绘制，做到简明清晰，文图配合。

参考文献必须是学生在课程设计中真正阅读过和运用过的，文献按照在正文中的出现顺序排列。

工程图纸应符合《房屋建筑制图统一标准（GB/T 50001—2010）》和《建筑结构制图标准（GB/T 50105—2010）》的要求。

要求用铅笔绘制白纸图，尺寸及标注应齐备，满足构造要求。

课程设计过程中应严格遵守纪律。

要求在课程设计集中周每天的规定时间必须到专用课室进行设计并接受指导教师的指导，要定期检查设计进度。

学生有事请假按《广东工业大学学生考勤管理规定》的有关规定办理。

所有的计算书及图纸必须独立按时完成。

2、课程设计数据(1) 结构形式某厂房位于广州，使用功能为机械厂铸造车间。

21m跨径简支梯形钢屋架设计（有檩）一、设计资料厂房跨度为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，采用轧制H型钢檩条，水平间距自定，雪荷载为s0=0.25 KN/m2，不考虑风压。

钢材采用Q235B，焊条采用E43型，混凝土标号为C20。

1、屋面荷载标准值：屋架及支撑自重0.117+0.11L=0.117+0.011*21=0.348 2KN M 压型钢板0.15* =0.1512KN M檩条（约0.5KN/M,间距1.5m）0.333 2KN M恒荷载总和0.832 2KN M雪荷载0.25 2KN M（小于0.5，取屋面活载0.5 2KN M）积灰荷载0.6 2KN M活载总和 1.1 2KN M2、屋架计算跨径：020.152120.1520.7ml L=-⨯=-⨯=。

3、屋架形式及图示如图1：二、荷载与内力计算2.1、荷载计算根据荷载规范，屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，取两者较大值计算。

屋面荷载汇总 ：表1 屋面荷载汇总2.2、荷载组合节点荷载设计值按可变荷载效应控制的组合(1.20.832 1.40.5 1.40.90.6) 1.51244.1792d F =⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯= 2KN M其中永久荷载的分项系数 1.2G γ=,屋面活载或雪荷载载荷分项系数1 1.4Q γ=,组合只设计值1 0.7ϕ=，积灰荷载 1.4Q γ= 20.9ϕ=按永久荷载效应控制的组合(1.350.832 1.40.50.7 1.40.90.6) 1.51242.6456d F =⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=2KN M其中永久荷载的的分项系数 1.35G γ=，活荷载的分项系数1 1.4Q γ=，故节点荷载取44.17922KN M ,支座反力=7309.2544d d R F =2KN M 。

2.3、内力计算屋架在上述荷载组合作用的计算简图4所示，用软件求得在F=44.17922KN M作用下屋架各杆的内力入图4所示。

钢结构课程设计设计任务书北京地区某金工车间，采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。

跨度21米，柱距6米，厂房高度为15.7米，车间内设有两台200/50KN中级工作制吊车，计算温度高于-20C。

采用三毡四油，上铺小石子防水屋面，水泥砂浆找平层，厚泡沫混凝土保温层，1.5mx6m预应力混凝土大型屋面板。

屋面积灰荷载0.7 KN/m2，屋面活荷载0.45 KN/m2，雪荷载0.4KN/m2，风荷载0.45 KN/m2。

屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mmx400mm，混凝土标号为C20。

要求设计钢屋架并绘制施工图。

一、设计条件1、钢材采用Q235B级，焊条采用E43型。

2、屋架计算跨度 Lo=21000－2×150=20700mm3、跨中及端部高度设计条件为无檩条屋盖方案，屋架端部高度h=1990mm，屋架的中间高度h=3040mm，屋面坡度i＝1/10。

二、结构形式1、屋架形式如下图2、屋架支撑布置厂房长度(168m>60m)、跨度及荷载情况，设置上下弦横向水平支撑4道，下弦纵向水平支撑沿两侧柱列布置。

如下图（修改图，变为4道支撑）三、荷载与内力计算 1、荷载计算屋面活荷载与雪荷载不会同时发生，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。

故取屋面活荷载0.45 kN/㎡进行计算。

屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按照经验公式()20.120.011/k g l kN m =+=（0.12+0.011*21）=0.351计算，跨度单位为米。

永久荷载设计值取系数1.35，屋面活荷载设计值取系数1.4 荷 载 计 算 表2、荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种组合： （1）全跨永久荷载+全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载：F=(4.254+1.68)×1.5×6=53.406kN （2）全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载： F1=4.254×1.5×6=38.286 kN半跨节点可变荷载： F2=1.68×1.5×6=15.12kN（3）全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载全跨节点屋架及支撑自重： F3 =0.474×1.5×6=4.266kN半跨大型屋面板重及活荷载： F4=(1.89+0.63)×1.5×6=22.68kN（1）、（2）为使用节点荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。

目录1.设计资料 (1)2.屋架形式及几何尺寸 (1)3.支撑布置 (1)4.荷载和内力计算 (2)4.1荷载计算 (2)4.1.1永久荷载（水平投影面） (2)4.1.2可变荷载 (2)4.2荷载组合 (3)4.3内力计算 (3)5.杆件截面选择及验算 (5)5.1上弦杆件截面 (5)5.2下弦杆件截面 (6)5.3斜腹杆件截面 (6)5.4竖直杆件截面 (10)6.典型节点设计 (11)6.1下弦节点“b” (11)6.2上弦节点“B” (12)6.3屋脊节点“K” (14)6.4支座节点“a” (14)7.参考文献 (17)8.结束语 (17)21m跨径简支梯形钢屋架设计（有檁）1.设计资料厂房跨度为21m，长度为96m，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=1/12，采用轧制H型钢檩条，水平间距自定，基本风压位w0=0.5 KN/m2,屋面离地面高度为20m，雪荷载为s=0.4 KN/m2，不考虑风压。

钢材采用Q235B，焊条采用E43型，混凝土标号为C20。

2.屋架形式及几何尺寸该屋架为有檁屋盖方案，i=1/12，采用平坡梯形屋架。

屋架计算跨度030020700L L mm=-=，端部高度取02000H m=，中部高度2863mm，屋架杆件几何长度如图2.1所示。

3.支撑布置支撑布置如图3.1所示4.荷载和内力计算4.1荷载计算4.1.1永久荷载（水平投影面）压型钢板 20.150.151KN m =檩条（约0.5 KN/m ，水平间为1.5m ） 20.333KN m 屋架及支撑自重 20.120.0110.351L KN m += 恒载总和 20.835KN m 4.1.2可变荷载（1）因屋架受荷水平投影面积超过60m 2，故屋面均布活荷载取为（水平投影面）20.3KN m ，小于雪荷载，故活荷载取为20.4KN m 。

（2）风荷载：风荷载高度变化系数为 1.25，屋面迎风的体形系数为-0.6，被风面为-0.5，所以负风压的设计值（垂直与屋面）为迎风面： 21 1.40.6 1.250.50.525w KM m =-⨯⨯⨯=-背风面： 22 1.40.5 1.250.50.4375w KN m =-⨯⨯⨯=-1w 和2w 垂直与水平面的分力未超过荷载分项系数取1.0时的永久荷载。

课程设计梯形屋架21一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握梯形屋架的基本概念、设计和施工方法。

具体包括：1.知识目标：学生能够说出梯形屋架的定义、结构和特点，了解其在我国建筑中的应用情况。

2.技能目标：学生能够运用所学知识，独立完成一个简单的梯形屋架设计，并能够解释设计原理。

3.情感态度价值观目标：培养学生对我国传统建筑文化的兴趣，增强民族自豪感，树立正确的审美观。

二、教学内容1.梯形屋架的基本概念：介绍梯形屋架的定义、结构要素及特点。

2.梯形屋架的设计原理：讲解梯形屋架的设计方法，包括受力分析、跨度选择、材料选用等。

3.梯形屋架的施工技术：介绍梯形屋架的施工流程、注意事项及质量验收。

4.梯形屋架在建筑中的应用：通过实例分析，展示梯形屋架在我国建筑中的广泛应用。

三、教学方法1.讲授法：讲解梯形屋架的基本概念、设计原理和施工技术。

2.案例分析法：分析实际工程中的梯形屋架应用案例，加深学生对知识的理解。

3.讨论法：学生就梯形屋架的设计和施工问题进行讨论，培养学生的创新思维和团队协作能力。

4.实验法：安排学生参观施工现场或实验室，直观了解梯形屋架的施工过程。

四、教学资源1.教材：选用权威、实用的梯形屋架教材，为学生提供系统、全面的知识体系。

2.参考书：推荐学生阅读相关梯形屋架方面的参考书籍，丰富知识储备。

3.多媒体资料：制作精美的PPT，直观展示梯形屋架的设计和施工过程。

4.实验设备：为学生提供梯形屋架模型、工具等实验设备，便于实践操作。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程采用多种评估方式：1.平时表现：通过课堂提问、讨论、实验操作等环节，记录学生的表现，占总成绩的30%。

2.作业：布置适量作业，检查学生对知识的掌握程度，占总成绩的20%。

3.考试：安排期中和期末考试，测试学生的知识水平和应用能力，占总成绩的50%。

六、教学安排1.进度：本课程共10课时，每周1课时，共计10周完成。

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/m2，水泥砂浆找平层设计荷载标准值0.4 kN/m2，泡沫混凝土保温层设计荷载标准值0.1 kN/m2，水泥砂浆找平层设计荷载标准值0.5 kN/m2，1.5 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/m2。

屋面积灰荷载0.35 kN/m2，屋面活荷载0.35 kN/m2，雪荷载为0.45 kN/m2，风荷载为0.5 kN/m2。

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 mmL＝L-300＝20700 mm，屋架计算跨度为H＝2000 mm ，（1/16 ～ 1/12）L，（通常取为2.0 ～2.5 m）端部高度取H+0.5i L＝2000 + 0.1×21000/2＝3050 mm，中部高度取H＝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。

附图1：屋架杆件几何长度（单位：mm）3、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。

一、21m焊缝提醒屋架的设计资料某厂金工车间跨度90m×21m，柱距6m。

柱网采用封闭结合。

车间内设有30/5t，中级工作制桥式吊车。

采用1.5×6.0m预应力钢筋混凝土大型屋面板，上铺15cm厚沥青珍珠岩保温层，卷材防水，八层做法（参考）。

屋面坡度1∕10，基本雪压0.4kN/m2，基本风压0.35 kN/m2屋架支承在钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400mm，混凝土强度等级C20。

（建议屋架钢材Q235，焊条E43型。

）二、钢材和焊条的选择根据经验选择，钢材采用Q235,焊条E43，手工焊。

三、屋架的杆件布置和几何尺寸1.几何尺寸计算跨度ιo=ι－300=20700㎜端部高度在1.8 ~2.1m,取1990㎜，那么，跨中高度H=1990＋0.5×21000×0.1=3040㎜高跨比3040/20700=1/6.8,在梯形屋架的常用范围内(几何尺寸如图a)。

1a．21m屋架几何尺寸b.屋架上弦支撑布置图2.支撑布置(如图b,c,d,e)①L=21m<30m,所以仅在跨中设置一道垂直支撑；②房屋内设有中级工作制的桥式吊车，应在屋架下弦端节间设置纵向水平支撑；③30/5 t 的桥式吊车，为了防止屋架水平方向振动，必须设置下弦横向水平支撑；④因为采用大型屋面板（无檩条）应设置屋架上弦横向水平支撑。

四、荷载统计和内力计算 1.荷载统计永久荷载标准值分别防水层 0.35KN/㎡ 找平层 0.40KN/㎡ 保温层 0.50KN/㎡ 预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.5m ×6.0m ）㎜ G K1=1.4KN/㎡ 屋架及支撑自重 G K2=0.12＋0.011ιℓ=0.351KN/㎡ 永久荷载标准值总和为 G K =3.001KN/㎡ 可变荷载标准值分别为d.垂直支撑1-1e.柱顶处屋架垂直支撑c.屋架下弦支撑布置图雪荷载Q K1=0.40KN/㎡积灰荷载 0.55KN/㎡可变荷载标准值总和Q K=0.95KN/㎡根据建筑荷载规范，屋坡度小于30度时，活荷载中可不考虑风荷载，并且题中未告知活荷载，所以取雪荷载和积灰荷载。

《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fc ＝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lL 2 0.15 21 2 0.15 20.7m 。

跨中高度H0=h+i l/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。

19901350229025902890304026132864312425302864312433901507.51507.51507.515071507.5507.51507.5150A ac egh BC D F G H 15007=10500×三、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 。