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24m梯形钢屋架课程设计计算书

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钢结构设计原理与施工课程设计
――钢结构厂房屋架
指导教师：
班级：
学生姓名：
学号：
设计时间： 2011年6月7号
浙江理工大学科技与艺术学院建筑系
梯形钢屋架课程设计计算书
一.设计资料：
1、车间柱网布置：长度60m ；柱距6m ；跨度24m
2、屋面坡度：1：10
3、屋面材料：预应力大型屋面板
4、荷载
1）静载：屋架及支撑自重0.384KN/m²；檩条0.2KN/m²；屋面防水层 0.1KN/m²；保温层0.4vKN/m ²；大型屋面板自重（包括灌缝）0.85KN/m²；悬挂管道0.05 KN/m²。

2）活载：屋面雪荷载0.35KN/m²；施工活荷载标准值为0.7 KN/m²；积灰荷载1.2 KN/m²。

5、材质Q235B钢，焊条E43系列，手工焊。

二 .结构形式与选型
1.屋架形式及几何尺寸如图所示:
根据厂房长度为60m、跨度及荷载情况，设置上弦横向水平支撑3道，下弦由于跨度为24m故不设下弦支撑。

2.梯形钢屋架支撑布置如图所示：
3.荷载计算
屋面活荷载0.7KN/m²进行计算。

1、全跨永久荷载1F＋全跨可变荷载2F
2、全跨永久荷载1F＋半跨可变荷载2F
3、全跨屋架（包括支撑）自重3F＋半跨屋面板自重4F＋半跨屋面活荷载2F
4．内力计算
计算简图如下
1.上弦杆
整个上弦采用等截面，按FG 杆件的最大设计内力设计，即N=－895.731KN 上弦杆计算长度：
在屋架平面内：0x 0l l 1.508m ==，0y l 2 1.508 3.016m ==×
上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。

腹杆最大内力N=－520.651KN ，中间节点板厚度选用6mm ，支座节点板厚度选用8mm
设λ＝60，φ＝0.807，截面积为3
2N 895.73110A 4955.1mm f 0.807215
=××＝＝φ 需要回转半径：0x x 0y y l 1.508
i m 25.1mm 60
l 3.016i m 50.3mm
60
=
=＝＝λ＝＝λ
查表选用2┐ ┌ 160×100×10
验算:
满足长细比要求，x y >λλ查表 满足要求
其余计算结果见下表
下弦节点
用E43型焊条角焊缝的抗拉和抗压、抗剪强度设计值w
f f ＝160MPa 。

a.下弦节点“b ”，设“Bb ”杆的肢背和肢尖焊缝为f
h ＝8mm 。

所需的焊缝长度为
肢背：'w w e f 0.75N 0.75403842
l mm 2h f 20.78160××××=
=＝169.02，取170mm 。

肢尖：''w w
e f 0.25N 0.25403842
l mm 2h f 20.78160
××××=
=＝56.34，取60mm 。

设“dD ”杆的肢背和肢尖焊缝为f
h ＝6mm 。

所需的焊缝长度为
肢背：'w w e f 0.75N 0.75319317
l mm 2h f 20.78160××××=
=＝133.64，取140mm 。

肢尖：''w w
e f 0.25N 0.25319317
l mm 2h f 20.78160
××××=
=＝44.55，取50mm 。

“Gd ”杆内力很小，取
f
h ＝6mm 。

综合取节点板尺寸300mm ×230mm
下弦与节点板连接的焊缝长度为30.0cm ，f
h ＝8mm 。

焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差ΔN ＝
954.630KN ，受力较大处的肢背出的焊缝应力为:
f 0.75954630
145.6MPa 20.78(45516)
××××=
=-τ<160MPa
焊缝强度满足要求 上弦节点“B ”
“Bb ”杆与节点板的焊缝尺寸同上。

设“aB ”杆的肢背和肢尖焊缝f
h ＝8mm,
'f
h =6mm ，所需焊缝长度为
肢背：'w w e f 0.75N 0.75520651
l mm 2h f 20.78160××××=
=＝217.91 ，取220mm 肢尖：''w w
e f 0.25N 0.25520651
l mm 2h f 20.76160
××××=
=＝96.84，取100mm 节点板上边缘缩进上弦肢背8mm 。

用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。

槽焊缝作为两条焊缝计
算，需在强度设计值乘以0.8的折减系数。

假定集中荷载P 与上弦垂直，上弦肢背槽焊缝内的应力计算如下：
'f
h =6mm ，
''f
h ＝8mm
上弦与节点板焊缝长度为455mm ，则 上弦肢尖角焊缝的切应力为 上弦节点“C ”
设“Cb ”杆的肢背和肢尖焊缝为f
h ＝6mm 。

所需的焊缝长度为
肢背：'w w e f 0.75N 0.7558698
l mm 2h f 20.76160××××=
=＝32.76，取50mm 。

肢尖：''w w
e f 0.25N 0.2558698
l mm 2h f 20.76160
××××=
=＝10.92，取50mm 。

验算节点板强度
上弦与节点板焊缝长度为173mm ，则
上弦肢尖角焊缝的长度为173mm 的切应力为 4.屋脊节点“I ”
设拼接角钢与受压弦杆之间的角焊缝f
h ＝8mm ，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）
拼接角钢长度
s w f l 2(l 2h )
=++弦杆杆端空隙20，拼接角钢长度取550mm 。

上弦与节点板之间的槽焊缝，假定承受节点荷载，验算如下 设“FG ”杆的肢背和肢尖焊缝为f
h ＝8mm 。

所需的焊缝长度为
肢背：'w w e f 0.75N 0.75863488
l mm 2h f 20.78160××××=
=＝361.4，取370mm 。

肢尖：''w w e f 0.25N 0.25863448
l mm 2h f 20.78160
××××=
=＝214.2，取220mm 。

验算节点板强度
上弦与节点板焊缝长度为150mm ，则
上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15％计算，w l
＝187－8－12＝167mm ，焊缝应力为
支座节点“A ”
为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取160mm 。

在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板高度相等，厚度10mm 。

支座底板的计算。

支座反力R ＝58698×6（竖向支座反力单位系数）＝352188N 。

设支座地板的平面尺寸采用240×360mm ，现仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为280×230＝64400mm ²。

验算柱顶混凝土强度： 支座板底厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将节点板分为四块，块板为两相邻边自由板，每块板的单位宽度的最大弯矩为
底板厚度t 15.42mm =
=，取t ＝20mm 加劲肋与节点板的连接焊缝计算。

假定加劲肋受力为屋架支座反力的1/4，即138606/4=34651.5N,则焊缝内力为
V=34651.5N
M=34651.5×50=1732575N ·mm
设焊缝f h ＝6mm ，焊缝长度w l ＝400－20－12＝368mm ，焊缝应力为
节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算。

设焊缝传递全部支座反力R=138606N ，其中每块加劲肋各R/4＝34651.5N ，节点板传递R/2＝69303N 。

节点板与底板的连接焊缝长度
w
l
∑＝2（240－12）＝456mm ，所需焊脚尺寸为
f w
w f R /269303
h 1.1mm 0.7l f 1.220.7456160 1.22××
××××=
==∑，故取f h ＝6mm 。

每块加劲肋于底板的连接焊缝长度为
w
l
∑＝2（110－20－12）＝156mm
所需焊缝尺寸为
f h ≥
34651.5
1.62mm 0.7156160 1.22
×××=，故取f h ＝6mm 。

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钢结构梯形屋架课程设计计算书

钢结构梯形屋架课程设计计算书

2、屋架形式和几何尺寸屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。

屋面坡度 i=1/10；屋架计算跨度L 0＝24000－300＝23700mm ；端部高度取H=1990mm ，中部高度取H=3190mm （为L 0/7.4）。

屋架几何尺寸如图1所示：1990135022902590289031902608285931193370253528593129339615091508150Aac egIB CD FG H I 15008=12000×150815081508150815081508起拱50图1：24米跨屋架几何尺寸三、支撑布置由于房屋长度有60米，故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。

其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。

（如图2所示）上弦平面支撑布置屋架和下弦平面支撑布置垂直支撑布置4、设计屋架荷载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。

由于风荷载为0.35kN/m2 小于0.49kN/m2，故不考虑风荷载的影α=+=换算为沿水平投影面响。

沿屋面分布的永久荷载乘以21c o s111111.004分布的荷载。

桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式P=0.12+0.011⨯跨度）计算，跨度单位为m。

（w标准永久荷载：二毡三油防水层 1.004x0.35=0.351kN/m220mm厚水泥砂浆找平层 1.004x 0.4=0.402kN/m260mm厚泡沫混凝土保温层 1.004x 0.06x 6=0.36kN/m2 预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.004x 1.4=1.406kN/m2屋架和支撑自重为 0.120+0.011x24=0.384kN/m2_____________________________共 2.90kN/m2标准可变荷载：屋面活荷载 0.7kN/m2积灰荷载 0.75kN/m 2雪荷载 0.5kN/m2_____________________________共 1.95kN/m 2考虑以下三种荷载组合① 全跨永久荷载+全跨可变荷载 ② 全跨永久荷载+半跨可变荷载③ 全跨桁架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 （1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载效应控制的组合）全跨节点荷载设计值：F=(1.35x 2.90kN/m 2+1.4x 0.7x 0.7kN/m 2+1.4x 0.9x 0.75kN/m 2 )x 1.5mx 6m=49.91kN（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨永久荷载设计值： 对结构不利时：KN m m m KN F 235.3565.1/90.235.122,1=⨯⨯⨯=（按永久荷载效应控制的组合）KN m m m KN F 32.3165.1/90.22.122,1=⨯⨯⨯=（按可变荷载效应控制的组合） 对结构有利时：KN m m m KN F 1.2665.1/90.20.123,1=⨯⨯⨯= 半跨可变荷载设计值：()(组合按永久荷载效应控制的KN m m m KN m KN F 68.1465.1/75.09.0/7.07.04.1221,2=⨯⨯⨯+⨯⨯=()22,2F 1.40.70.90.75k N m 1.5m 6m =17.33k N =⨯+⨯⨯⨯（按可变荷载效应控制的组合）（3）全跨桁架包括支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载（按可变荷载效应控制的组合）全跨节点桁架自重设计值：对结构不利时：23,1F 1.20.384k N m 1.5m 6m =4.15k N =⨯⨯⨯ 对结构有利时：23,2F 1.00.384k N m 1.5m 6m =3.46k N =⨯⨯⨯ 半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：()224F 1.21.4k N m 1.40.7k N m 1.5m 6m =23.94k N =⨯+⨯⨯⨯5、屋架杆件内力计算用图解法先求出全垮和半跨单位节点荷载作用下的杆件内力系数，然后乘以实际的节点荷载，屋架在上述第一种荷载组合作用下，屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆，内力均达到最大，在第二种和第三种荷载作用下，靠跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号。

24米跨梯形钢屋架课程设计计算书

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钢结构课程设计目录一、设计资料 (2)二、屋架形式和几何尺寸 (3)三、支撑布置 (4)四、屋架节点荷载 (5)五、屋架杆件内力计算 (6)六、杆件截面选择 (8)七、节点设计 (15)一、设计资料题目：某厂房总长度60m ，屋架跨度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=1/10；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（0.15g ），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。

3.屋盖结构及荷载:采用1.5×6.0m 预应力混凝土屋面板（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 计算，L 为屋架跨度，以m 为单位，q 为屋架及支撑自重，以KN/m 2为单位；② 屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7KN/m 2，雪荷载的基本雪压标准值为S 0=0.35KN/m 2，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值； ③ 积灰荷载：0.9 KN/m 2④ 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/m 2水泥砂浆找平层 0.4KN/m 2 保温层 0.7KN/m 2 一毡二油隔气层 0.05KN/m 2 预应力混凝土屋面板 1.4KN/m 2二、屋架形式和几何尺寸屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。

屋面坡度i=1/10；屋架计算跨度0l ＝21000－300＝20700mm ；端部高度取0H 1990mm ，跨中高度H=3040mm ，屋架几何尺寸如图1所示、屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值如图2所示、屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值如图3所示图1 21米跨屋架几何尺寸117图2 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+1.090BCDEFGHG 'F 'E 'D 'C 'B 'A '0.5 1.01.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0图3 21米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值三、支撑布置由于房屋长度只有60m ，故在房屋两端部开间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。

24m梯形钢屋架设计计算书

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1、设计资料1）某厂房跨度为24m，总长90m，柱距6m，屋架下弦标高为18m。

2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上45柱截面400×400，混凝土强度等级为C30。

3）屋面采用1.5×6m的预应力钢筋混凝土大型屋面板。

（屋面板不考虑作为支撑用）。

4）该车间所属地区为北京市5）采用梯形钢屋架考虑静载：①预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）、②二毡三油加绿豆沙、③找平层2cm厚、④ 支撑重量考虑活载：活载（雪荷载）积灰荷载6）钢材选用Q345钢，焊条为E50型。

2、屋架形式和几何尺寸屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。

屋面坡度i=（3040－1990）/10500=1/10；屋架计算跨度L0＝24000－300＝23700mm；端部高度取H=1990mm，中部高度取H=3190mm（约1/7。

4）。

屋架几何尺寸如图1所示：图1：24米跨屋架几何尺寸4、屋架节点荷载屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算：计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况1) 满载（全跨静荷载加全跨活荷载）节点荷载1 由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG＝1.2，屋面活荷载γQ1＝1.4，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9，则节点荷载设计值为F＝（1.2×2.584+1.4×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝45.7992kN2 由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG＝1.35，屋面活荷载γQ1＝1.4、ψ1＝0.7，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9，则节点荷载设计值为F＝（1.35×2.584+1.4×0.7×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×60＝46.593 kN2) 全跨静荷载和（左）半跨活荷1 由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG＝1.2，屋面活荷载γQ1＝1.4，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9全垮节点永久荷载F1=（1.2×2.584）×1.5×6＝27.9072kN半垮节点可变荷载F2＝（1.4×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝17.892kN2 由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG＝1.35，屋面活荷载γQ1＝1.4、ψ1＝0.7，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9全垮节点永久荷载F1=（1.35×2.55）×1.5×6＝31.347 kN半垮节点可变荷载F2＝（1.4×0.7×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝31.347kN故应取P＝46.23kN3) 全跨屋架和支撑自重、（左）半跨屋面板荷载、（左）半跨活荷载+集灰荷载1 由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG＝1.2，屋面活荷载γQ1＝1.4，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9全跨屋架和支撑自重F3=1.2×0.384×1.5×6＝4.4172Kn半跨屋面板自重及半跨活荷载F4＝（1.2×1.4+0.7×1.4）×1.5×6＝23.94kN2 由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG＝1.35，屋面活荷载γQ1＝1.4、ψ1＝0.7，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9全跨屋架和支撑自重F3＝1.35×0.384×1.5×6＝4.617kN半跨屋面板自重及半跨活荷载F4＝（1.35×1.4+1.4×0.7×0.7）×1.5×6＝23.184kN5﹑屋架杆件内力计算见附表16﹑选择杆件截面按腹杆最大内力N=-413.28KN,查表7.6，选中间节点板厚度为8mm，支座节点板厚度10mm。

24m梯形钢屋架课程设计计算书

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钢结构设计原理与施工课程设计――钢结构厂房屋架指导教师：班级：学生姓名：学号：设计时间：2011年6月7号浙江理工大学科技与艺术学院建筑系梯形钢屋架课程设计计算书一.设计资料：1、车间柱网布置：长度60m ；柱距6m ；跨度24m2、屋面坡度：1：103、屋面材料：预应力大型屋面板4、荷载1）静载：屋架及支撑自重0.384KN/m²；檩条0.2KN/m²；屋面防水层 0.1KN/m²；保温层0.4vKN/m²；大型屋面板自重（包括灌缝）0.85KN/m²；悬挂管道0.05 KN/m²。

2）活载：屋面雪荷载0.35KN/m²；施工活荷载标准值为0.7 KN/m²；积灰荷载1.2 KN/m²。

5、材质Q235B钢，焊条E43系列，手工焊。

二 .结构形式与选型1.屋架形式及几何尺寸如图所示:拱5根据厂房长度为60m、跨度及荷载情况，设置上弦横向水平支撑3道，下弦由于跨度为24m故不设下弦支撑。

2.梯形钢屋架支撑布置如图所示：3.荷载计算屋面活荷载0.7KN/m²进行计算。

荷载计算表荷载组合方法：1、全跨永久荷载1F＋全跨可变荷载2F2、全跨永久荷载1F＋半跨可变荷载2F3、全跨屋架（包括支撑）自重3F＋半跨屋面板自重4F＋半跨屋面活荷载2F4．内力计算计算简图如下屋架构件内力组合表4．内力计算 1.上弦杆整个上弦采用等截面，按FG 杆件的最大设计内力设计，即N=－895.731KN 上弦杆计算长度：在屋架平面内：0x 0l l 1.508m ==，0y l 2 1.508 3.016m ==×上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。

腹杆最大内力N=－520.651KN ，中间节点板厚度选用6mm ，支座节点板厚度选用8mm设λ＝60，φ＝0.807，截面积为32N 895.73110A 4955.1mm f 0.807215=××＝＝φ 需要回转半径：0x x 0y y l 1.508i m 25.1mm 60l 3.016i m 50.3mm60==＝＝λ＝＝λ查表选用2┐ ┌ 160×100×10上弦截面××验算:0x x x 0yy y l 1508m 59.2mmi 28.5l 3016m 39.9mmi 75.6==λ＝＝λ＝＝满足长细比要求，x y >λλ查表30.813N 895.73110a a A 0.8135063.0××φ＝＝＝208.86MP <215MP φ 满足要求其余计算结果见下表屋架杆件截面选择表2.节点设计下弦节点用E43型焊条角焊缝的抗拉和抗压、抗剪强度设计值wff＝160MPa。