(房屋钢结构设计课件)第二章—3钢屋架设计

目录一钢结构课程设计任务书 (1)二钢结构课程设计计算书 (3)1 支撑布置 (3)2 荷载计算 (4)3 内力计算 (6)4 杆件设计 (7)5 节点设计 (18)三附图1钢屋架施工图2钢屋架节点详图和材料表一、 钢 结 构 课 程 设 计 任 务 书一、设计资料 1、结构形式某厂房跨度为21m ，总长90m ，柱距6m ，采用梯形钢屋架、1.5×6.0m 预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30，屋面坡度为10:1 i 。

地区计算温度高于-200C ，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度，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、 屋架形式及选材屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。

屋架采用的钢材及焊条为：1班学号为单号的同学用235Q 钢，焊条为43E 型，学号为双号的同学用345Q 钢，焊条为50E 型；2班学号为单号的同学用345Q 钢，焊条为50E 型，学号为双号的同学用235Q 钢，焊条为43E 型。

3、荷载标准值（水平投影面计）① 永久荷载：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m 2保温层 0.65KN/m 2(按附表取) 一毡二油隔气层 0.05 KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.3 KN/m 2预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m 2屋架及支撑自重：按经验公式L=计算： KN/m212.0+.0q11悬挂管道： 0.15 KN/m2②可变荷载：屋面活荷载标准值：27.0mkN/雪荷载标准值： 0.35KN/m2积灰荷载标准值： 1.0 KN/m2(按附表取)二、设计内容1、计算书部分进行桁架支撑布置，画出屋架结构及支撑的布置图；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、内力组合，设计各杆件截面；设计一个下弦节点、一个上弦节点、支座节点、屋脊节点及下弦中央节点。

一、设计资料1、题号53的已知条件：梯形钢屋架跨度21m，长度102m，柱距6m。

该车间内设有两台200/50 kN中级工作制吊车，轨顶标高为8.000 m。

冬季最低温度为－20℃，地震设计烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g。

采用1.5m×6m预应力混凝土大型屋面板，80mm 厚泡沫混凝土保温层，卷材屋面，屋面坡度i＝1/10。

屋面活荷载标准值为0.7 kN/m2，雪荷载标准值为0.2 kN/m2，积灰荷载标准值为0.6 kN/m2，风荷载标准值0.55 kN/m2。

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

钢材采用Q235B级，焊条采用E43型。

2、屋架计算跨度：l= 21m － 2×0.15m = 20.7 m3、跨中及端部高度：该屋架为无檩体系屋盖方案，屋面材料为大型屋面板，故采用平坡梯形屋架；由于L<24m，不考虑起拱，端部高度取H0=1990mm，屋架的中间高度h = 3.040m （约l/6.8）。

二、结构形式与布置屋架几何尺寸如图(1)所示。

19901350229025902890304026132864312425302864312433901507.51507.51507.51507.51507.51507.51507.5150A aceghBC D F G H 15007=10500×图(1)：21米跨钢屋架型式和几何尺寸根据厂房长度（102m>60m ）、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。

因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格与中间支撑的规格有所不同。

在上弦平面设置了刚性系杆与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载。

在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。

屋盖钢结构设计第一节屋盖结构布置一、屋盖结构组成钢屋盖结构组成：屋面板、檩条、屋架、托架、天窗架、支撑等构件。

屋架的跨度和间距取决于柱网布置，柱网布置取决于建筑物工艺要求和经济要求。

屋架跨度较大：为了采光和通风，屋盖上常设置天窗。

柱网间距较大，超出屋面板长度：应设置中间屋架和柱间托架，中间屋架的荷载通过托架传给柱（图3－1）。

图3―1 屋盖结构组成屋架与屋架之间：布置支撑，增强屋架的侧向刚度，传递水平荷载和保证屋盖体系的整体稳定。

二、屋盖体系分类两种屋盖：无檩屋盖和有檩屋盖。

无檩屋盖：屋面荷载直接通过大型屋面板传递给屋架（图3－2）。

优点：屋盖横向刚度大，整体性好，构造简单，施工方便等；缺点：屋盖自重大，不利于抗震，其多用于有桥式吊车的厂房屋盖中。

有檩屋盖：当屋面采用轻型材料如石棉瓦、瓦楞铁、压型钢板和铁丝网水泥槽板等时，屋面荷载要通过檩条再传递给屋架（图3－3）。

优点：构件重量轻，用料省；缺点：屋盖构件数量较多，构造较复杂，整体刚度较差。

图3－2 无檩屋盖体系图3－3 有檩屋盖体系第二节屋盖支撑体系一、屋盖支撑作用主要作用：①保证屋盖结构的整体稳定；②增强屋盖的刚度；③增强屋架的侧向稳定；④承担并传递屋盖的水平荷载；⑤便于屋盖的安装与施工。

屋架——屋盖的主要承重结构。

需要用支撑连接屋架。

长的屋盖结构，在中间设置横向支撑。

横向支撑——屋架弦杆的侧向支承点，减小弦杆在平面外的计算长度，减小动力荷载作用下的屋架平面外的受迫振动。

屋盖支撑将作用于山墙的风荷载、悬挂吊车水平荷载及地震作用传递给房屋的下部支承结构。

钢屋架安装：首先吊装有横向支撑的两榀屋架，将支撑和檩条与之连系形成稳定体系，然后再吊装其他屋架与之相连。

二、屋盖支撑布置五种屋盖支撑：上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑、垂直支撑和系杆。

1．上弦横向水平支撑图3－4 屋盖支撑布置在屋盖体系中，一般都应设置屋架上弦横向水平支撑，包括天窗架的横向水平支撑。

钢结构课程设计钢屋架一、课程目标知识目标：1. 学生能理解钢结构的基本概念，掌握钢屋架的设计原理和构造要求。

2. 学生能描述钢屋架的主要组成部分，并了解各部分的功能和相互关系。

3. 学生能掌握钢材的性质和选用原则，了解钢屋架的材料特性。

技能目标：1. 学生能够运用基本设计原理，独立完成钢屋架的初步设计，包括结构布局、截面选择和连接方式。

2. 学生能够运用计算工具进行钢屋架的受力分析，并计算出主要构件的截面尺寸。

3. 学生能够运用绘图软件，绘制出钢屋架的施工图，并准确表达设计意图。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习钢屋架设计，培养对工程设计和建筑行业的兴趣和热情。

2. 学生能够认识到钢结构在建筑领域的重要性和应用价值，增强对技术创新的意识。

3. 学生在团队协作中培养合作精神和沟通能力，提高解决问题的自信心。

课程性质：本课程为专业实践课程，以理论为基础，注重实践操作。

学生特点：学生为工科专业的高年级本科生，具备一定的力学基础和工程制图能力。

教学要求：结合理论教学和实践操作，提高学生的设计能力和工程素养，培养具备创新精神和实践能力的工程技术人才。

通过本课程的学习，使学生能够将理论知识应用于实际工程，为未来的职业发展打下坚实基础。

二、教学内容1. 钢结构基本概念：介绍钢结构的特点、分类及在建筑中的应用，重点讲解钢屋架的结构类型和优缺点。

参考教材章节：第一章 钢结构概述2. 钢屋架设计原理：讲解钢屋架的设计原则、构造要求，包括荷载取值、材料性能、稳定性分析等。

参考教材章节：第二章 钢屋架设计原理与构造3. 钢材性质与选用：介绍常用钢材的性质、牌号及应用，使学生了解钢材的选用原则。

参考教材章节：第三章 钢材的性质与选用4. 钢屋架受力分析：教授钢屋架的受力分析方法，包括弯矩、剪力、轴力等的计算。

参考教材章节：第四章 钢屋架受力分析5. 钢屋架设计计算：讲解钢屋架主要构件的截面尺寸计算方法，培养学生实际设计能力。