21米轻型工业厂房钢屋架课程设计

钢结构课程设计21米一、课程目标知识目标：1. 让学生理解并掌握钢结构的基本概念、分类及特性；2. 使学生掌握21米钢结构的设计原理、计算方法和施工要点；3. 帮助学生了解钢结构在建筑领域的应用及其优势。

技能目标：1. 培养学生运用力学原理进行钢结构计算和分析的能力；2. 提高学生根据设计要求，独立完成21米钢结构设计图绘制的能力；3. 培养学生针对不同工程案例，提出合理钢结构解决方案的能力。

情感态度价值观目标：1. 激发学生对钢结构工程的兴趣，培养其探究精神；2. 引导学生关注建筑行业的发展，提高其对工程质量的意识；3. 培养学生的团队合作精神，使其在项目实施中具有良好的沟通与协作能力。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为以下具体学习成果：1. 学生能够阐述钢结构的基本概念、分类及特性，并了解其在建筑领域的应用；2. 学生能够运用力学原理进行钢结构计算和分析，完成21米钢结构的设计计算；3. 学生能够根据设计要求，独立绘制21米钢结构的设计图；4. 学生能够针对不同工程案例，提出合理的钢结构解决方案，并进行评估；5. 学生在课程学习过程中，展现出良好的团队合作精神和沟通能力，关注建筑行业的发展。

二、教学内容根据课程目标，本章节教学内容包括以下部分：1. 钢结构基本概念与分类- 教材章节：第一章 钢结构基本概念- 内容：钢结构定义、分类及特性；国内外钢结构发展概况。

2. 钢结构设计原理- 教材章节：第二章 钢结构设计原理- 内容：钢结构设计基本原理；设计规范及标准；21米钢结构设计要求。

3. 钢结构计算方法- 教材章节：第三章 钢结构计算方法- 内容：力学原理在钢结构计算中的应用；21米钢结构计算步骤及方法。

4. 钢结构施工技术- 教材章节：第四章 钢结构施工技术- 内容：21米钢结构施工要点；焊接、螺栓连接等施工工艺；施工质量控制。

5. 钢结构设计实例分析- 教材章节：第五章 钢结构设计实例- 内容：分析21米钢结构设计案例；探讨不同工程背景下钢结构设计的优化方案。

目录1.0 设计资料 (1)1.1 结构形式与布置 (2)1。

1。

1 桁架形式及几何尺寸 (2)1.1.2 屋架支撑布置 (2)1.2 荷载计算 (4)1。

2.1屋面活荷载选择 (4)1。

2.2屋架和支撑自重计算 (4)1。

2。

3荷载组合 (4)1。

3 杆件设计及内力计算 (6)1。

3.1 屋架计算简图 (6)1。

3。

2 杆件内力计算和杆件内力表 (6)1。

3.3 杆件设计 (7)（1)上弦杆 (7)（2）下弦杆 (8)(3）腹杆 (9)（4）竖杆 (11)(5)屋架杆件截面选择表 (11)1.4 节点设计 (12)1.4。

1 下弦节点“c” (12)1.4。

2 上弦节点“B” (13)1.4。

3 上弦节点“D” (14)1.4。

4 下弦节点“e” (15)1。

4.5 上弦节点“F” (16)1.4.6 下弦节点“g" (17)1。

4.7 屋脊节点“H” (18)1。

4。

8竖杆与上弦节点“C，E,G” (19)1.4。

9支座节点“A” (19)1.4.10支座节点“a” (21)参考文献 (22)致谢 (22)附录 (22)1。

0 设计资料某厂房总长度90m,跨度21m，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，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）如图1.11及下图所示。

21米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值Aacegg'e'c'a'+3.0100.000-5.310-7.339-6.861-5.319-3.923-2.1620.00-5.641-2.633-0.047+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+1.090BCDE FGHG 'F 'E 'D 'C 'B 'A '0.5 1.01.0 1.01.01.0 1.0 1.021米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值3。

钢屋架课程设计班级：土木班：学号：指导老师：轻屋面钢屋架设计一、 设计资料 1、 工程地点：：兖州，设计使用年限：50年。

2、工程规模：单层单跨封闭式工业厂房，长度180m ，屋架铰支于钢筋混凝土柱上；屋架跨度21m ；柱距6m ；屋面离地面高度约20m 。

室正常环境，吊车起重量16/3.2 t ，工作制为A5，无较大的振动设备。

3、自然条件：基本风压为2/4.0m KN ，基本雪压为2/35.0m KN ，积灰荷载标准值为2/5.0m KN 地震设防烈度为6度。

地面粗糙度类别为B 类，场地类别Ⅲ类，重要性级别为二级，（0.10=γ）。

4、材料选用：（1）、屋架钢材采用《碳素结构钢》GB ／T700-1988规定的Q235B 级镇静钢或沸腾钢。

（2）、焊条采用规定的E43型焊条，（3）、普通螺栓采用等级为4.6级的C 级螺栓，锚栓采用Q235级钢制成。

（4）、角钢型号按《热轧等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T9787-1988和《热轧不等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T9788-1988选用。

（5）、混凝土强度等级为C25. 6、结构及各组成构件形式： （1）、钢屋架：梯形钢屋架，（2）、屋面板：选用轻型屋面板，材料可选择夹芯板，选用长尺压型钢板、夹芯板时按图集《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造》01J925-1选用。

（3）、檩条及屋面支撑：计算或从相关标准图集中选用。

屋面板：对于长尺压型钢板、夹芯板可按图集《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造》01J925-1选用。

卷材防水的1.56m 预应力钢筋混凝土屋面板，可按图集《1.5m×6m 预应力混凝土屋面板》04G410-1～2选用。

（4）、主要建筑构造做法及建筑设计要求按轻屋面计算。

二、屋架形式的选定和结构平面的布置 1、采用缓坡梯形屋架，坡度为1/10, 无天窗。

：屋架计算跨度为每端支座中线缩进 150mm ，屋架支座反力点与厂方纵向轴线，则屋架计算跨度l mm l 207003002100021500=-=⨯-= 屋架端部高度取mm h 20000=1.2 屋架端部、中部高度按屋架端部高度的选择要求，宜在 1.8-2.1m ，本设计选用屋架端部高度为 H0=2000mm ，则中部高度 h=2000+（21000/2）×0.1=3050mm ，满足刚度以及经济性对跨中高度的要求。

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。

厂房钢屋架结构课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解厂房钢屋架结构的基本概念、分类及特点；2. 掌握厂房钢屋架结构的设计原理和计算方法；3. 了解厂房钢屋架结构的施工工艺及验收标准。

技能目标：1. 培养学生运用CAD软件绘制厂房钢屋架结构图纸的能力；2. 培养学生运用结构分析软件对厂房钢屋架结构进行受力分析和计算的能力；3. 提高学生解决实际工程问题的能力，能够根据实际情况对厂房钢屋架结构进行优化设计。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对厂房钢屋架结构工程的兴趣，激发学生的学习热情；2. 培养学生的团队协作精神，学会与他人共同解决问题；3. 增强学生的环保意识，关注绿色建筑和可持续发展。

课程性质：本课程为专业技术实践课程，结合理论知识与实际工程案例，培养学生具备厂房钢屋架结构设计的能力。

学生特点：学生具备一定的力学基础和结构知识，具有较强的学习兴趣和动手能力，但实践经验不足。

教学要求：教师需采用案例教学、实践教学等教学方法，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 厂房钢屋架结构概述- 结构类型及特点- 钢材性能及选用原则2. 厂房钢屋架结构设计原理- 结构设计基本原理- 受力分析及内力计算- 稳定性和刚度要求3. 厂房钢屋架结构计算方法- �梁柱连接节点计算- 屋架杆件内力及稳定性计算- 地震作用及风力作用下的结构分析4. 厂房钢屋架结构施工工艺- 施工准备及工艺流程- 钢结构安装方法及质量控制- 验收标准及注意事项5. 厂房钢屋架结构优化设计- 结构优化方法及原则- 经济性分析及评价- 环保与可持续发展6. 实践教学环节- CAD软件绘制厂房钢屋架结构图纸- 结构分析软件进行受力分析和计算- 案例分析与讨论教学大纲安排：共计12学时，其中理论教学8学时，实践教学4学时。

按照教材章节进行教学，确保内容的系统性和科学性。

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钢结构屋架课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解21m钢结构屋架的基本概念，掌握其结构类型及特点；2. 学生能掌握钢结构屋架设计的基本原理，包括受力分析、材料选择和连接方式；3. 学生了解钢结构屋架施工过程中的注意事项，如防锈、防火等。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，对21m钢结构屋架进行简单的受力分析；2. 学生能够根据实际情况，选择合适的材料和连接方式，完成钢结构屋架的设计；3. 学生能够运用绘图软件，绘制出清晰、准确的钢结构屋架施工图。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对建筑结构工程的兴趣，提高对工程设计的热情；2. 学生树立安全意识，关注钢结构屋架施工过程中的安全问题；3. 学生培养团队合作精神，学会与他人共同完成设计任务。

课程性质分析：本课程为工程专业课程，旨在培养学生对钢结构屋架设计的基本知识和技能，提高学生在实际工程中的应用能力。

学生特点分析：高二年级学生，具有一定的物理和数学基础，具备一定的空间想象能力和动手能力。

教学要求：1. 教师应注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 教师应关注学生的个体差异，因材施教，提高学生的自信心；3. 教师应注重培养学生的团队合作精神，提高学生的沟通与协作能力。

二、教学内容1. 钢结构屋架基本概念：- 钢结构屋架的定义、分类及特点；- 钢结构屋架在我国建筑行业中的应用。

2. 钢结构屋架设计原理：- 受力分析：了解钢结构屋架的受力特点，学习如何进行受力分析；- 材料选择：掌握常用钢材的种类、性能及选用原则；- 连接方式：了解钢结构屋架的连接方法及其适用场合。

3. 钢结构屋架施工技术：- 施工准备：熟悉施工前的准备工作，如材料验收、施工图纸审核等；- 施工过程：了解钢结构屋架的施工流程，包括焊接、拼装、吊装等；- 注意事项：学习施工过程中的安全防护、防锈、防火等技术要求。

4. 钢结构屋架设计实例：- 结合21m钢结构屋架，进行设计实践；- 运用绘图软件，绘制钢结构屋架施工图。

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 /23.0m 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。

钢结构课程设计21m梯形屋架
钢结构课程设计21m梯形屋架
设计概述：
本设计为一座21m梯形屋架的钢结构课程设计。

屋架采用梯形结构形式，主要由主梁、次梁、剪力墙和支撑系统组成。

设计要求满足屋顶承受风、雪、自重等荷载的要求，并确保结构的稳定性和安全性。

设计步骤：
1. 确定屋架结构形式：本设计采用梯形结构形式，其中主梁跨度为21m，次梁根据需求进行设置。

2. 计算屋架荷载：根据工程要求和设计标准，计算风、雪和自重等荷载，并确定设计荷载。

3. 选取钢材和连接方式：根据荷载计算结果，选取适当的钢材规格和连接方式，保证结构的强度和刚度。

4. 进行结构模型分析：利用结构分析软件，建立屋架的三维模型，并进行荷载分析、刚度分析和稳定分析，确保结构的安全性和稳定性。

5. 进行结构设计：根据分析结果，进行结构设计，包括确定材料尺寸、梁柱截面尺寸、连接件尺寸和布置等。

6. 绘制结构施工图：根据设计结果，绘制结构施工图，包括平面布置图、节点图和详图等，用于施工实施。

7. 进行结构检验：对设计结果进行结构检验，确认设计的合理性和安全性。

8. 编写设计报告：整理设计过程和结果，编写设计报告，包括设计说明、结构计算和绘图等内容。

以上为钢结构课程设计21m梯形屋架的主要步骤，具体的设
计过程需要根据实际条件和要求进行调整和细化。

在设计过程中，需要合理应用结构分析软件、设计规范和工程经验，保证设计的科学性和合理性。

同时，还要注意施工工艺和质量控制，确保设计方案的顺利实施和结构的安全可靠。

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 /23.0m 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。