钢结构设计常用荷载组合

普通钢屋架设计--------焊接梯形钢屋架设计－、设计资料1、某一单层单跨工业厂房，总长度为102m，跨度为24m。

2、厂房柱距6m，钢筋混凝土柱，混凝土的强度等级C20，柱头截面为400mm×400mm，屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。

3、车间设有两台中级工作制桥式吊车，一台150T，一台30T，吊车平台标高+12.000m。

4、荷载标准值（按水平投影面计）：（1）永久荷载：二毡三油（上铺绿豆砂）防水层0.4 KN/ m水泥砂浆找平层0.4 KN/ m2保温层0.5 KN/ m2一毡二油隔气层0.05 KN/ m2预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/ m2屋架及支撑自重0.384KN/m2（2）可变荷载：屋面活荷载标准值0.7KN/ m2荷载标准值 0.35 K N/ m2积灰荷载标准值 1.3KN/ m25．屋架计算跨度，几何尺寸及屋面坡度如图所示由上图可知：屋架的计算跨度：Lo=24000－2×150=23700mm，端部高度：h=1990mm（轴线处）。

6、钢材Q235钢、角钢、钢板各种规格齐全；有各种类型的焊条和C级螺栓可供用。

7、钢屋架的制造、运输和安装条件：在金属结构厂制造，运往工地安装，最大的运输长度16m，运输高度3.85m，工地有足够的起重安装条件。

二、设计内容一）、屋盖的支撑系统布置（1）屋架上弦支撑系统的具体布置对上弦平面，横向支撑应设置在房屋两端的第一个柱间内，为了增加屋盖的刚性，两道横向支撑的间距不宜超过60m。

所以在屋盖中间应设置一道横向支撑，由于屋架跨度L≤30m应在屋架中坚和两端设置垂直支撑，无垂直支撑的其他柱间的屋架点间应设纵向系杆与之相连。

上弦支撑具体布置图如下（2）下弦平面支撑系统布置同上弦平面支撑一样，设置相应的横向支撑、垂直支撑和系杆，加之纵向支撑一般设在屋架两端的节点间处，仅当房屋的跨度和高度较大、或房屋为厂房并设有壁行吊车或有较大震动设备，因而对房屋的整体刚度要求较高时设置之，对梯形屋架一般设置在下弦平面。

钢结构主要荷载标准值屋架第一节屋架设计规定轻型钢屋架的分类：三角形屋架、三铰拱屋架、梭形屋架、平坡梯形钢屋架屋架跨度一般为15—30m，柱距6—12m。

三角形屋架可用于有桥式吊车的工业房屋。

对角钢屋架一般为9—18m，对薄壁角钢屋架一般为12—24m。

三铰拱屋架和梭形屋架用于无吊车的工业和民用房屋。

对三铰拱屋架一般为9—18m；对梭形屋架为9—15m，柱距为3—4.2m。

轻型梯形钢屋架的上弦坡度宜采用1/8—1/20，多数取1/10。

荷载：一、永久荷载（恒荷载）二、可变荷载（活荷载）屋面均布活荷载标准值：压型钢板屋面取0.3kN/m²；太空轻质大型屋面板屋面取0.5kN/m²；积灰标准值按荷载规范规定取0.3—1kN/m²三、偶然荷载（地震、爆炸或其他意外事故产生的荷载）杆件截面：选用原则1、杆件截面尺寸应根据其不同的受力情况按第二章所列公式经计算确定。

2、压杆应优先选用回转半径较大、厚度较薄的界面规格。

但应符合截面最小厚度的构造要求。

方钢管的宽厚比不宜过大，以免出现板件有效宽厚比小于其实际宽厚比较多的不合理现象。

3、当屋面永久荷载较小而风荷载较大时，尚应演算受拉构建在永久荷载和风荷载组合作用下，是否有可能受压。

若可能受压尚应符合表2.5—3中注1杆件容许长细比的要求。

4、当屋架跨度较大时，其下弦杆可根据内力的变化采用两种界面规格。

5、同一榀屋架中，杆件的界面规格不宜过多。

在用钢量增加不多的情况下，宜将杆件截面规格相近的加以统一。

一般来说，同一榀屋架中杆件的界面规格不宜超过6—7种。

尺寸：角钢屋架杆件截面最小宽度不宜小于4mm；冷弯薄壁型钢屋架杆件厚度不宜小于2mm。

第二节角钢和T型钢屋架形式：外形：跨中经济高度为（1/10—1/8），端部高度通常取1.5—2m。

屋架弦杆的节间划分：1、对于檩距为1.5m的压型钢板屋面，屋架上弦杆的节间长度宜取一个檩距。

2、当采用1.5m×6m太空轻质大型屋面板无檩体系时，宜使上弦节间长度等于板的宽度，即上弦杆节距为1.5m。

钢结构课后习题答案第五版钢结构课后习题答案第五版钢结构是一门重要的工程学科，它涉及到建筑、桥梁和其他基础设施的设计和施工。

在学习钢结构的过程中，习题是非常重要的一部分，它能够帮助学生巩固所学的知识，提高解决问题的能力。

本文将为大家提供钢结构课后习题答案第五版，希望对学习者有所帮助。

第一章：钢结构基础知识1. 钢结构的主要特点是什么？钢结构的主要特点是强度高、刚度大、重量轻、施工速度快、耐久性好等。

2. 钢结构的分类有哪些？钢结构可以根据用途分为建筑钢结构、桥梁钢结构和其他工业钢结构；根据结构形式分为框架结构、网架结构和悬索结构等。

3. 钢结构的设计应遵循哪些原则？钢结构的设计应遵循安全、经济、美观和可施工性的原则。

4. 钢结构的设计荷载有哪些？钢结构的设计荷载包括常规荷载（如自重、活载、风荷载等）和非常规荷载（如地震荷载、爆炸荷载等）。

5. 钢结构的连接方式有哪些？钢结构的连接方式包括焊接、螺栓连接和铆接等。

第二章：钢结构设计方法1. 钢结构的设计方法有哪些？钢结构的设计方法包括弹性设计、弹塑性设计和极限状态设计等。

2. 钢结构的荷载组合有哪些？钢结构的荷载组合包括常规组合（如最不利组合、最可能组合等）和非常规组合（如地震组合、爆炸组合等）。

3. 钢结构的稳定性分析有哪些方法？钢结构的稳定性分析包括弯曲屈曲、屈曲扭转和屈曲侧扭等。

4. 钢结构的疲劳分析有哪些方法？钢结构的疲劳分析包括应力范围法、应力振幅法和应力时间法等。

5. 钢结构的设计验算中需要考虑哪些因素？钢结构的设计验算中需要考虑构件的强度、稳定性、疲劳性、可靠性和施工性等因素。

第三章：钢结构的施工工艺1. 钢结构的制作工艺有哪些？钢结构的制作工艺包括切割、焊接、钻孔和涂装等。

2. 钢结构的安装工艺有哪些？钢结构的安装工艺包括吊装、定位、连接和调整等。

3. 钢结构的质量控制包括哪些方面？钢结构的质量控制包括材料的质量控制、制作过程的质量控制和安装过程的质量控制等。

一由设计任务书可知：厂房总长为120m，柱距6m，跨度为24m，屋架端部高度为2m，车间内设有两台中级工作制吊车，该地区冬季最低温度为-22℃。

暂不考虑地震设防。

屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。

卷材防水层面（上铺120mm泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层）。

屋面活荷载标准值为0.7KN/㎡，雪荷载标准值为0.4KN/㎡，积灰荷载标准值为0.5KN/㎡。

屋架采用梯形钢屋架，钢屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20.二选材：根据该地区温度及荷载性质，钢材采用Q235-C。

其设计强度为215KN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接，构件采用钢板及热轧钢筋，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。

屋架的计算跨度L。

=24000-2×150=23700，端部高度：h=2000mm(轴线处)，h=2150(计算跨度处)。

三结构形式与布置：屋架形式及几何尺寸见图1所示：图1屋架支撑布置见图2所示：图2四荷载与内力计算：1．荷载计算：活荷载于雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。

永久荷载标准值：防水层（三毡四油上铺小石子） 0.35KN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40 KN/㎡保温层（40mm厚泡沫混凝土 0.25 KN/㎡预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/㎡钢屋架和支撑自重0.12+0.011×24=0.384 KN/㎡总计：2.784 KN/㎡可变荷载标准值：雪荷载＜屋面活荷载（取两者较大值） 0.7KN/㎡积灰荷载 0.5KN/㎡风载为吸力，起卸载作用，一般不予考虑。

总计：1.2 KN/㎡永久荷载设计值 1.2×2.784 KN/㎡=3.3408KN/㎡可变荷载设计值 1.4×1.2KN/㎡=1.68KN/㎡2．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荷载P=(3.3408KN/㎡+1.68KN/㎡) ×1.5×6=45.1872KN组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦荷载P1=3.3408KN/㎡×1.5×6=30.07KNP2=1.68KN/㎡×1.5×6=15.12KN组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板自重+半跨屋面活荷载屋架上弦荷载 P3=0.384KN/㎡×1.2×1.5×6=4.15KNP4=(1.4×1.2+0.7×1.4)×1.5×6=23.94KN3,内力计算：首先求出杆件内力系数，即单位荷载作用下的杆件内力，荷载布置如图3所示。

屋架第一节屋架设计规定轻型钢屋架的分类：三角形屋架、三铰拱屋架、梭形屋架、平坡梯形钢屋架屋架跨度一般为15—30m，柱距6—12m。

三角形屋架可用于有桥式吊车的工业房屋。

对角钢屋架一般为9—18m，对薄壁角钢屋架一般为12—24m。

三铰拱屋架和梭形屋架用于无吊车的工业和民用房屋。

对三铰拱屋架一般为9—18m；对梭形屋架为9—15m，柱距为3—4.2m。

轻型梯形钢屋架的上弦坡度宜采用1/8—1/20，多数取1/10。

荷载：一、永久荷载（恒荷载）二、可变荷载（活荷载）屋面均布活荷载标准值：压型钢板屋面取0.3kN/m²；太空轻质大型屋面板屋面取0.5kN/m²；积灰标准值按荷载规范规定取0.3—1kN/m²三、偶然荷载（地震、爆炸或其他意外事故产生的荷载）杆件截面：选用原则1、杆件截面尺寸应根据其不同的受力情况按第二章所列公式经计算确定。

2、压杆应优先选用回转半径较大、厚度较薄的界面规格。

但应符合截面最小厚度的构造要求。

方钢管的宽厚比不宜过大，以免出现板件有效宽厚比小于其实际宽厚比较多的不合理现象。

3、当屋面永久荷载较小而风荷载较大时，尚应演算受拉构建在永久荷载和风荷载组合作用下，是否有可能受压。

若可能受压尚应符合表2.5—3中注1杆件容许长细比的要求。

4、当屋架跨度较大时，其下弦杆可根据内力的变化采用两种界面规格。

5、同一榀屋架中，杆件的界面规格不宜过多。

在用钢量增加不多的情况下，宜将杆件截面规格相近的加以统一。

一般来说，同一榀屋架中杆件的界面规格不宜超过6—7种。

尺寸：角钢屋架杆件截面最小宽度不宜小于4mm；冷弯薄壁型钢屋架杆件厚度不宜小于2mm。

第二节角钢和T型钢屋架形式：外形：跨中经济高度为（1/10—1/8），端部高度通常取1.5—2m。

屋架弦杆的节间划分：1、对于檩距为1.5m的压型钢板屋面，屋架上弦杆的节间长度宜取一个檩距。

2、当采用1.5m×6m太空轻质大型屋面板无檩体系时，宜使上弦节间长度等于板的宽度，即上弦杆节距为1.5m。

一由设计任务书可知:厂房总长为1２0ｍ，柱距6ｍ,跨度为24m，屋架端部高度为２m，车间内设有两台中级工作制吊车，该地区冬季最低温度为-２2℃。

暂不考虑地震设防。

屋面采用1.5ｍ×6.0m预应力大型屋面板,屋面坡度为i=1:10。

卷材防水层面（上铺12０ｍm泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层）。

屋面活荷载标准值为0.7ＫN/㎡,雪荷载标准值为0．4KN／㎡,积灰荷载标准值为0.５KN／㎡。

屋架采用梯形钢屋架，钢屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C２0．二选材:根据该地区温度及荷载性质,钢材采用Q235-Ｃ。

其设计强度为2１5KN/㎡，焊条采用E43型,手工焊接,构件采用钢板及热轧钢筋,构件与支撑的连接用Ｍ20普通螺栓。

屋架的计算跨度L。

=24000-2×150=2３700，端部高度：h=20０0mm(轴线处),h=2150(计算跨度处)。

三结构形式与布置：屋架形式及几何尺寸见图1所示:图１屋架支撑布置见图2所示:图2四荷载与内力计算：１.荷载计算：活荷载于雪荷载不会同时出现,故取两者较大的活荷载计算。

永久荷载标准值:防水层(三毡四油上铺小石子）0．3５KN/㎡找平层(20mm厚水泥砂浆）0.0２×２0＝0.40KN／㎡保温层（４0mm厚泡沫混凝土0．２5KN/㎡预应力混凝土大型屋面板１.４KN/㎡钢屋架和支撑自重0.12＋０.01１×24=０.384KN/㎡总计:2.784KN/㎡可变荷载标准值：雪荷载<屋面活荷载(取两者较大值）0.7ＫN／㎡积灰荷载0.5KN/㎡风载为吸力,起卸载作用,一般不予考虑。

总计:1.2 KN／㎡永久荷载设计值 1.２×2.78４KN/㎡=3.３408ＫN/㎡可变荷载设计值１．4×1.2KN/㎡=1．６8KＮ/㎡2.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荷载P＝(3.３４08ＫN／㎡+１.68ＫN/㎡)×1.5×6＝45．18７2ＫN 组合二全跨永久荷载＋半跨可变荷载屋架上弦荷载P1=3.3４08ＫN/㎡×1.5×6=30.07KＮP２=1．６８KN/㎡×1.５×6=15.12KＮ组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板自重+半跨屋面活荷载屋架上弦荷载P3=０.384KＮ/㎡×1．2×1．5×6=4.１5KNP４=(1.4×1．2+0.7×1.４）×1．5×6=2３.９４ＫN3,内力计算：首先求出杆件内力系数，即单位荷载作用下的杆件内力，荷载布置如图3所示。

起重机钢结构总体设计时常用的载荷系数————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:ﻩ在进行起重机总体设计时，特别是钢结构设计时，考虑的载荷和工民建钢结构厂房设计考虑的载荷有很大不同,其特点就是起重机是动态使用的,在考虑载荷时，都要乘一个系数,现在我把整体设计时最常用的载荷系数简单得说一下，使对起重机钢结构设计不了解的人有一个初步的认识,同时,也请这方面的专家指出不足之处。

《规范》中可没有这么详细啊！ﻫ一、自重冲击系数ﻫ当货物突然起升离地、货物下降制动、起重机运行通过轨道接缝或运动机构起动、制动时,起重机的的自身重量将产生冲击和振动。

由于这种冲击和振动,起重机各部分质量会产生附加的加速度,虽然可用计算机计算这种加速度,但计算工作量较大,所以,实际计算时是将自重乘以一个冲击系数,以考虑这种附加动载的影响。

ﻫ按照《起重机设计规范》(GＢ3８１1－83)，的规定，自重冲击系数分两种情况,一是货物离地或货物下降制动对自重的冲击，将起重机自重乘以起升冲击系数φ1,二是吊着货物的起重机运行通过轨道接缝,将起重机自重和起升载荷均乘以相同的运行冲击系数φ4,他们都是经验值。

ﻫ1、起升冲击系数φ１《规范》规定:0.9≤φ1≤1.1这个系数的应用分两种情况:当自重对要计算的元件起增大作用时，取φ1＝1．0～1.1,否则取φ1=0.9~１.0。

ﻫﻫ２、运行冲击系数φ4《规范》规定，φ4用下式计算：ﻫφ4=１.１０+0.0５8v√h（注:√h为h开更号)式中ｖ－－---起重机（或小车)的运行速度(m/s）h--－－轨道接缝处二轨道面的高度差(mm）ﻫ理论表明,当速度较大时(v≤2m/ｓ)，冲击系数并不随速度增大，只要控制h≤2mm，系数不会大于1.1。

二、起升载荷动载系数φ2ﻫ这是一个最重要的系数。

φ2一般取1≤φ2≤2ﻫ当起升质量突然离地上升或下降制动时起升质量将产生附加的加速度,由这个附加加速度引起的惯性力,将对机构和结构产生附加的动应力，我国《规范》规定，将起升载荷乘以系数φ２予以增大，φ2即为起升载荷动载系数。

一、荷载取值1、面荷载1）二层楼面【建筑做法：采用钢筋混凝土楼板随捣随抹平，上刷耐磨地面硬化剂。

】砼折合板厚125mm 0.125x25=3.125 kN/㎡压型钢板自重0.15 kN/㎡各专业管线设备吊挂荷载0.6 kN/㎡恒载合计 3.9 kN/㎡活荷载标准值为7.5 kN/㎡，货架区域为10 kN/㎡(按业主要求)2）不上人屋面彩色钢板岩棉夹芯板0.25 kN/㎡檩条等0.15 kN/㎡各专业管线设备吊挂荷载0.5 kN/㎡恒载合计0.9 kN/㎡屋面活荷载标准值为 0.5 kN/㎡檩条计算时，风荷载按FM要求按100年取值为0.6 kN/㎡。

4.2m标高雨篷（6m跨&10m跨），输入模型中，荷载见简图22~23轴间有1t电动葫芦，在14.225标高。

2．墙体外墙彩色钢板两层 0.25-0.5*0.12=0.19 kN/m2檩条 0.06 kN/m2玻璃纤维保温棉填充200厚 0.20x1.0 kN/m3=0.2 kN/m2∑ 0.45 kN/ m2二层外墙 0.45*7.8=3.51 kN/m 取为3.6 kN/mKFZ自重 0.1kN/m*10.45=11 kN 取为15 kN一层外墙R轴及32轴：0.45*6.1+1.5*5.0+0.5*4.2=13 kN/m B轴： 0.45*6.1+1.5*5.0+（25*0.25+0.02*20*2）*1.5=26 kN/m 内墙材料统计：CSR（甲方指定）板材二层防火墙，4轴山墙尖，报警阀间，及建筑指定的房间（common room）板材150mm厚，0.3 kN /㎡（根据厂家资料）蒸压砂加气混凝土砌块（200厚）一层防火墙，楼梯间，卫生间，及建筑指定的房间15厚水泥砂浆抹面两层 0.015*20*2=0.6 kN/㎡加气混凝土砌块200厚 0.2x5.5 kN/m3=1.1kN/㎡∑ 1.7 kN/ ㎡1）二层防火墙（CSR） 0.3*（7.8-0.6+2.65/2）=2.6 kN/m 取为10 kN/m(考虑防火卷帘及构造钢柱钢梁等)2）4轴山墙尖（CSR） 0.3*3.2=0.96 kN/m 取为2.5 kN/m3）报警阀间等（CSR） 0.3*3.0=0.9 kN/m （二层3m高）0.3*7.6=2.3 kN/m （二层7.6m高）报警阀间板材墙体自重很小，按装修考虑，未做基础及构造钢梁钢柱。