屋架杆件内力组合表

三角形角钢屋架设计1、设计资料屋架跨度18m ，屋架间距6m ，屋面坡度1/3，屋面材料为石棉水泥中波或小波瓦、油毡、木望板。

薄壁卷边Z 形钢檩条，檩条斜距为0.778m ，基本风压为0.35kN/m 2，雪荷载为0.20kN/m 2。

钢材采用Q235-B ，焊条采用E43型。

2、屋架形式、几何尺寸及支撑布置屋架形式、几何尺寸及支撑布置如图7-35所示，上弦节间长度为两个檩距，有节间荷载。

上弦横向水平支撑设置在房屋两端及伸缩缝处的第一开间内，并在相应开间屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间屋架下弦跨中设置一道通长的水平系杆。

上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连。

为此，上弦杆在屋架平面外的计算长度等于其节间几何长度；下弦杆在屋架平面外的计算长度为屋架跨度的一半。

图7-35屋架形式、几何尺寸及支撑布置3、荷载（对水平投影面） （1）恒载标准值石棉瓦0.2 kN/m 2/0.949=0.21kN/m 2油毡、木望板0.18kN/m 2/0.949=0.19kN/m 2 檩条、屋架及支撑0.20kN/m 2 合计0.6kN/m 2（2）活荷载活荷载与雪荷载中取大值0.30kN/m 2因屋架受荷水平投影面积超过60m 2，故屋面均布活荷载可取为（水平投影面）0.30kN/m 2。

（3）风荷载基本风压 0.35kN/m 2 计算中未考虑风压高度变化系数。

（4）荷载组合 ①恒载+活荷载②恒载+半跨活荷载 ③恒载+风荷载（5）上弦的集中荷载及节点荷载，见图7-36、7-37及表7-6。

图7-36 上弦集中荷载图7-37 上弦节点荷载 表7-6上弦集中荷载及节点荷载表2图7-38 上弦节点风荷载①风荷载体型系数 背风面 μs =-0.5迎风面μs =-0.47≈-0.5（见建筑结构荷载规范）②上弦节点风荷载W =1.4×（-0.5）×0.35kN/m 2×1.556m ×6m =-2.287kN4、内力计算（1）内力及内力组合见表7-7。

钢屋架设计计算一、设计资料屋面采用梯形钢屋架、预应力钢筋混凝土屋面板。

钢屋架两端支撑于钢筋混凝土柱上（砼等级C20）。

钢屋架材料为Q235钢，焊条采用E43型，手工焊接。

该厂房横向跨度为24m，房屋长度为240m，柱距（屋架间距）为6m，房屋檐口高为2.0m，屋面坡度为1/12。

二、屋架布置及几何尺寸屋架几何尺寸图屋架计算跨度=24000-300=23700mm。

屋架端部高度H0=2000mm。

二、支撑布置三、荷载计算1、荷载永久荷载预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝） 1500N/m2 =1.5 KN/m2屋架自重（120+11×24）=0.384 KN/m2防水层 380N/m2 =0.38 KN/m2找平层2cm厚 400N/m2 =0.40 KN/m2保温层 970N/m2 =0.97 KN/m2支撑自重 80N/m2 =0.08 KN/m2小计∑3.714 KN/m2可变荷载活载 700N/m2=0.70 KN/m2以上荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按水平投影面积计算。

永久荷载设计值：1.2×3.714=4.457kN/m2可变荷载设计值：1.4×0.7=0.98kN/m22、荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载：P=（4.457+0.98）×1.5×6=48.93kN（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载：P1=4.457×1.5×6=40.11kN P2=0.98×1.5×6=8.82kN（3）全跨屋架与支撑+半跨屋面板+半跨屋面活荷载全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：P3=1.2×（0.384+0.08）×1.5×6=5.01kN作用于半跨的屋面板及活载产生的节点荷载：取屋面可能出现的活载P4=（1.2×1.5+1.4×0.7）×1.5×6=25.02kN以上1），2）为使用阶段荷载组合;3）为施工阶段荷载组合。

（一）荷载分析及受力简图：1、永久荷载永久荷载包括结构构件的自重和悬挂在结构上的非结构构件的重力荷载，如屋面、檩条、支撑、吊顶、墙面构件和刚架自重等。

恒载标准值（对水平投影面）：板及保温层 0.30kN/㎡檩条 0.10kN/㎡悬挂设备 0.10kN/㎡0.50kN/㎡换算为线荷载：7.50.5 3.75 3.8/=⨯=≈q KN m2、可变荷载标准值门式刚架结构设计的主要依据为《钢结构设计规范》（GB50017-2003）和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》（GB50018-2002）。

对于屋面结构，《钢结构设计规范》m，但构件的荷载面积大于602m的可乘折减系数0.6，门规定活荷载为0.5KN/2m。

由荷载规范查得，大连地区式刚架符合此条件，故活荷载标准值取0.3KN/2雪荷载标准值为0.40kN/㎡。

屋面活荷载取为 0.30kN/㎡雪荷载为 0.40kN/㎡取二者较大值 0.40kN/㎡换算为线荷载：7.50.43/q KN m =⨯=3、风荷载标准值 ：0k z s z ωβμμω=（1） 基本风压值 20kN/m 6825.065.005.1=⨯=ω（2） 高度Z 处的风振系数z β 取1.0（门式刚架高度没有超过30m ，高宽比不大于1.5，不考虑风振系数）（3） 风压高度变化系数z μ由地面粗糙度类别为B 类，查表得：h=10m ，z μ＝1.00；h=15m ，z μ＝1.14 内插：低跨刚架，h=10.5m ，z μ＝ 1.14 1.111.00(10.510)1510-+⨯--＝1.014；高跨刚架，h=15.7m ，z μ＝ 1.25 1.141.14(15.715)2015-+⨯--＝1.155。

（4） 风荷载体型系数s μ-0.5-0.6-0.4-0.4-0.5-0.5-0.2+0.8μsμs1其中，s μ＝0.2010.24.760.032301230arctg -⨯=⨯=+ 1s μ＝12 1.00.6(1)0.6(12)0.36915.710.5h h ⨯-=⨯-=+-各部分风荷载标准值计算：w 1k =0z s z βμμω＝7.5×1.0×0.8×1.014×0.6825=4.15 kN/m w 2k =0z s z βμμω＝7.5×1.0×0.032×1.014×0.6825=0.17kN/m w 3k =0z s z βμμω＝7.5×1.0×（-0.6）×1.014×0.6825=-3.11kN/m w 4k = 0z s z βμμω＝7.5×1.0×0.369×1.014×0.6825=1.91 kN/m w 5k = 0z s z βμμω＝7.5×1.0×（-0.2）×1.014×0.6825=-1.04 kN/mw 6k = w 7k ＝w 8k ＝0z s z βμμω＝7.5×1.0×（-0.5）×1.014×0.6825=-2.60 kN/m w 9k = w 10k ＝0z s z βμμω＝7.5×1.0×（-0.4）×1.014×0. 6825=-2.08 kN/m 用PKPM 计算门式刚架风荷载结果如下：其中，'1k ω＝4.2KN/m ≈1k ω=4.15 kN/m ；'2kω＝0.2KN/m ≈2k ω=0.17 kN/m ； '3k ω＝-3.1N/m ≈1k ω=-3.11 kN/m ；'4kω＝2.2KN/m ≈2k ω=1.91 kN/m ； '5k ω＝-1.2KN/m ≈1k ω=-1.04kN/m ；'6kω＝-3.0KN/m ≈6k ω=-2.60kN/m ； '7kω＝-3.0KN/m ≈7k ω=-2.60kN/m ；'8k ω＝-2.6KN/m ＝8k ω； '9k ω＝-2.1KN/m ≈9k ω=-2.08kN/m ；'10kω＝-2.1KN/m ≈10k ω=-2.08kN/m 。

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。

一柱间的上弦平面设置刚性系杆，以保证安装时上弦的稳定，在第一柱间的下弦平面也设置刚性系杆传递永久荷载：预应力钢筋混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.4×1.35=1.89 kN/mm2防水层(三毡四油，上铺小石子)0.4×1.35=0.54kN/mm220㎜厚水泥砂浆找平层20×0.02×1.35=0.54 kN/mm2屋架和支撑自重(0.12+0.011×30)×1.35=0.61 kN/mm23.58kN /mm2可变荷载：屋面活荷载0.7×1.4×0.7=0.68 kN/mm2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P＝(3.58＋0.68)×1.5×6=38.34 kN 屋架在全跨永久荷载＋全跨可变荷载作用下的计算简图如下：节点板的强度验算及稳定性验算略。

上弦杆计算长度：根据支撑布置情况，屋架平面外计算长度取y l 0＝4523mm ，屋架平面内为节间轴线长度，即x l 0＝1508mm 。

假定λ=60，则查表得ϕ=0.807。

所需截面积 A=N/ϕf =869930/(0.807×215)=5013.86mm 2所需回转半径 λ/0x x l i == 1508/60 = 25.13 mm λ/0y y l i == 4523/60 =75.38 mm根据需要的A 、x i 、y i 查角钢规格表，选用2∠160×100×12（短肢相并），见图3(a)。

A =60.108㎝2，x i =2.82cm, y i =7.74cm 。

按所选角钢进行长细比及稳定性验算：==x x x i l /0λ150.8/2.82 =53.48< [λ] = 150 ==y y y i l /0λ452.3/7.74 = 58.44< [λ] = 150由y λ = 58.44查表得x ϕ= 0.816，则σ = N/ϕA = 869930/(0.816×6010.8) = 177.36N/㎜2</215N f =㎜2所选截面满足要求。

课程设计任务书课程名称：实践时间：班级：姓名：学号：指导教师：年月日钢结构课程设计任务书一、题目某厂房总长度72m，跨度为18m，屋盖体系为无檩屋盖。

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，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。

屋架采用的钢材、焊条为：Q345钢，焊条为E50型。

附图(a) 18米跨屋架(b)18米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸作用下各杆件的内力值(c) 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值二、设计内容1.屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下弦横向水平支撑、垂直支撑和系杆，见下图。

因连接孔和连接零件上有区别，图中给出W1、W2和W3 三种编号（a）上弦横向水平支撑布置图（b）屋架、下弦水平支撑布置图1-1、2-2剖面图2.荷载计算三毡四油防水层0.4 kN/m2水泥砂浆找平层0.4kN/m2保温层0.45kN/m2预应力混凝土屋面板 1.4kN/m2屋架及支撑自重0.12+0.011L=0.318kN/m2恒荷载总和 2.968kN/m2活荷载0.7kN/m2积灰荷载0.7kN/m2可变荷载总和 1.4kN/m2屋面坡度不大，对荷载影响小，未予以考虑。

风荷载对屋面为吸力，重屋面可不考虑。

3.荷载组合1.全跨永久荷载+全跨可变荷载可变荷载效应控制的组合：F=(1.2×2.968+1.4×0.7+1.4×0.9×0.7)×1.5×6=52.59kN 永久荷载效应控制的组合：F’=(1.35×2.968+1.4×0.7×0.7+1.4×0.9×0.7)×1.5×6=54.43kN 故F=54.43KN2.全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨永久荷载设计值：F1=1.35×2.968×1.5×6=36.06kN半跨可变荷载设计值：F2=(1.4×0.7+1.4×0.9×0.7)×1.5×6=16.76kN屋架杆件内力组合表4. 截面选择按腹杆最大内力N=-353.9kN查表选用中间节点板厚度t=10mm，荷载支座节点板厚度t=12mm。

一、 设计资料1、 车间平面尺寸为150m ×30m ，柱距7.5m ，跨度为30m ，术网采用封闭结合，车间内有两台15t/3t 中级工作制软钩桥式吊车。

2、 屋面采用长尺复合屋面板，板厚100m ，檩距不大于1800mm ，檩条采用冷弯薄壁斜卷边Z 形钢Z250×75×20×2.5，屋面坡度1/20i =。

3、 钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，柱顶标高9.000m ，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，轴上抗压强度设计值214.3N/mm c f =。

抗风柱的柱距为6m ，上端与层架上弦用板铰连接。

4、 钢材用Q235—B ，焊条采用E43系列型。

5图1 屋架外形尺寸及腹杆布置形式6、 该车间建于深圳近郊。

7、 屋盖荷载标准值：(1)屋面活荷载 0.50kN/m 2(2)基本雪压S O 0kN/m 2(3)基本风压W 0 0.75kN/m 2(4)复合屋面板自重 0.30kN/m2(5)檩条自重 0.0821kN/m 2(6)屋架及支撑自重 0.45kN/m28、运输单元最大尺寸长度为15m ，高度为4.0m 。

二、屋架几何尺寸及檩条布置1、屋架几何尺寸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=30m ＞24m ，为避免影响使用和外观，制造时应起拱。

屋架/50060mm f L ==计算跨度2m o l L =-⨯0.15=30-2⨯0.15=29.7。

起拱后屋架杆件几何尺寸和节点编号如图2所示（基中虚线为原屋架，实线为起拱后屋架）。

图2 屋架几何尺寸运输单元的最大尺寸为长度15m，高度4m。

此屋架跨度30m，高度3.3m，所以可将屋架从屋脊处断开，取一半屋架作为运输单元，长度为15m，高度为2.85m。

课程设计（论文）题目15米跨度三角形钢屋架设计作者班级学号指导教师设计任务分配：屋架跨度15米，柱距7.5米，屋架采用三角形屋架芬克型腹杆。

2013 年6月21 日钢屋架设计计算一、设计资料屋面采用三角形钢屋架、石棉水泥波形瓦屋面（重量200N/m2），轻钢檩条及拉条（重量100N/m2）。

钢屋架两端支撑于钢筋混凝土柱上，上柱截面为400×400（砼等级C25）。

基本风压W0=350N/m2，屋面均布活载或雪载为500N/m2，积灰荷载为100~500N/m2，无抗震要求。

钢屋架材料为Q235-B钢，焊条采用E43型，手工焊接。

该厂房横向跨度为15m，房屋长度为120m，柱距（屋架间距）为7.5m，屋面坡度为1/3。

二、屋架布置及几何尺寸屋面坡度为i=1：3,屋面倾角α=arctg（1/3）=18.435°，sinα=0.3162，cosα=0.9487屋架计算跨度 l0 =l－300＝15000－300=14700mm屋架跨中高度 h= l0×i/2=14700/(2×3)=2450mm上弦长度 L=l0/2cosα≈7747mm节间长度 a=L/6=7747/6≈1291mm节间水平段投影尺寸长度 a＇=acosα=1291×0.9487=1225mm根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示屋架几何尺寸图三、（1）支撑布置（2）屋面檩条及其支撑波形石棉瓦长1520mm，要求搭接长度≥150mm，且每张瓦至少要有三个支撑点，因此最大的檩条间距为amax p =mm685131501520=--半跨屋面所需檩条数np =根3.12168561291=+⨯考虑到上弦平面横向支撑节点处必须设置檩条，为了便于布置，实际取半跨屋面檩条数13根，则檩条间距为：a p =685mm=a5.64511361291<=-⨯可以满足要求。

三、荷载计算1、荷载永久荷载石棉水泥波形瓦屋面 200N/m2 =0.2 KN/m2轻钢檩条及拉条 100N/m2 =0.1 KN/m2屋架及支撑自重 282N/m2 =0.282 KN/m2小计∑0.582 KN/m2可变荷载均布活载或雪载 500N/m2=0.50 KN/m2积灰荷载 175N/m2=0.175 KN/m21)全跨屋面恒荷载作用下上弦集中恒荷载标准值P'1=0.582×7.5×0.6455×103=2.67KN上弦节点恒荷载P1=2 P'1=2×2.67=5.34KN2）全跨雪荷载和灰荷载作用下上弦节点雪荷载和灰荷载P'2=0.675×7.5×0.6455×103=3.10KN上弦集中雪荷载和灰荷载标准值P2=2 P'2=2×3.10=6.20KN假定基本组合由可变荷载效应控制，则上弦节点荷载设计值为1.2×5.34+1.4×6.2=15.09KN 若基本组合由永久荷载效应控制，则上弦节点荷载设计值为 1.35×5.34+1.4×0.7×6.2=13.29KN。

钢结构课程设计指导书土木教研室2012.5钢屋架课程设计1.本课程设计总体要求⑴掌握单层厂房屋架荷载计算方法、搞清传力路径。

⑵熟悉并学会运用《建筑结构荷载规范(GB50009—2001》、《钢结构设计规范（GB50017—2003）》等规范有关规定及相关资料。

⑶运用课堂所学知识，通过本课程设计，初步建立单层厂房屋架总体概念，了解结构布置、结构选型、材料及强度确定，以及结构构造和构件间连接等基本要求。

⑷加强计算能力训练，培养严谨、科学的工作态度，学习做到对计算内容负责，运用思路清晰，计算书规整便于检查。

⑸结构设计图是表达设计意图的具体体现，应了解图纸的作用、达到的深度和正确的表示方法。

2.钢结构屋架设计：⑴掌握屋盖系统构件编号的方法；⑵完成钢屋架的结构布置；⑶能综合运用有关力学和钢结构课程所学知识，对钢屋架进行内力分析、杆件截面设计、和节点设计；⑷掌握钢屋架施工图的绘制方法。

设计方法、步骤一、选材及结构布置1、选择材料（提出使用钢材牌号及要求）、构件型式、连接方法及连接材料（焊条及螺栓型号）。

2、屋盖支撑布置：自选比例尺在计算书内绘出屋盖支撑布置图，包括屋盖上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑及下弦纵向水平支撑布置图、垂直支撑（布置图中用虚线表明其位置，并作剖面图，示意其结构形式）、系杆（刚性及柔性）。

布置图中以编号的方式说明各构件的名称。

例：钢屋架GWJ —x x 垂直支撑CC—x x 上弦支撑SC —x x 刚性系杆GG—x x下弦支撑XC —x x 柔性系杆LG—x x二、荷载计算与内力分析1．荷载计算（1）按屋面做法、各层材料的荷载标准值，求出永久荷载的设计值。

（2）按雪荷载与屋面施工可变荷载取其中最不利值的原则，求出可变荷载的设计值。

（3）适当划分计算单元，求出屋架节点荷载和节间荷载设计值。

2．内力计算确定杆件内轴力1）计算半跨（或全跨）单位节点力作用下各杆件内轴向力——轴力系数求解方法自选，可用数解法（截面法、节点法）、图解法、利用建筑结构静力计算手册查出内力系数或使用计算机程序计算等。