下载文档原格式
钢结构课程设计专业：土建系班级： 08级建工（2）班姓名：邵文凡目录一设计资料 (3)二结构形式与布置 (3)三荷载计算 (4)四内力计算 (5)五杆件设计 (6).六节点设计 (14)一、设计资料1、根据任务书的已知条件：梯形钢屋架跨度27m ，长度90m ，柱距6m 。
该车间内设有两台20/5 t 中级工作制吊车 ，两端铰支于钢筋混凝土阶梯柱上，上柱采用截面为400 mm×400 mm，混凝土标号为C30。
屋面采用1.5m×6m 预应力混凝土大型屋面板，板面以上依次为：三毡四油防水层、20mm 厚水泥砂浆找平层、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0.5 kN/m 2，雪荷载标准值为0.4 kN/m 2，积灰荷载标准值为0.3 kN/m 2。
屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱钢材采用Q235B 级，焊条采用E43型。
2、屋架计算跨度：l o =27-2×0.15=26.7m 。
3、跨中及端部高度：本次设计为无檩体系屋盖，采用缓坡梯形屋架，取屋架在27m 轴线处的端部高度h ’o =2000mm ，屋架的中间高度h=2844mm ，屋架在26.7m 处，两端高度为h o = 2005m 。
屋架跨中起拱按l o /500考虑，取53mm 。
二、结构形式与布置屋架型式及几何尺寸如图1-1所示。
20051508150815091508150815081508150813500229025903040334012951520260825352869208720872249224918832027150828503000300045002859325115013501990A KJH GFE gedcfDCBba 101图1-1梯形屋架的形状和几何尺寸根据厂房长度（90m>60m ）、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。
21跨度钢结构课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解21跨度钢结构的定义、分类及在建筑中的应用；2. 掌握21跨度钢结构的基本原理、受力特点及计算方法；3. 了解钢结构材料的选择、连接方式及施工技术。
技能目标：1. 培养学生运用力学原理对21跨度钢结构进行受力分析的能力；2. 提高学生根据实际情况选择合适材料、连接方式及施工工艺的能力；3. 培养学生运用专业软件进行21跨度钢结构设计和计算的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对钢结构工程建设的兴趣，激发学生的学习热情；2. 增强学生的团队合作意识，培养学生在工程设计中严谨、负责的态度；3. 引导学生关注钢结构工程在环保、可持续发展方面的优势，培养学生的社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在培养学生的实际操作能力和工程意识。
学生特点：高中生具备一定的力学基础和空间想象力，对实际工程有较高的兴趣。
教学要求：结合学生特点，注重理论联系实际，提高学生的动手能力和创新能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，并为后续相关课程的学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 钢结构基本概念：介绍钢结构定义、分类及在建筑中的应用，参照教材第二章第一、二节内容。
- 钢结构材料特性- 钢结构连接方式2. 21跨度钢结构受力分析：- 钢结构基本受力原理，参照教材第二章第三节；- 21跨度钢结构的受力特点及计算方法，参照教材第三章第一、二节。
3. 钢结构材料与连接：- 钢材种类及性能要求，参照教材第四章第一节；- 钢结构连接方式及施工技术，参照教材第四章第二节。
4. 21跨度钢结构设计：- 设计原理及步骤，参照教材第五章第一节；- 结构稳定性分析，参照教材第五章第二节；- 设计软件应用，结合教材第五章第三节及实际操作。
5. 实践环节：- 案例分析，结合教材及相关实例，分析21跨度钢结构在实际工程中的应用；- 设计练习，要求学生运用所学知识进行21跨度钢结构的设计计算。
《钢结构》课程设计指导书普通钢屋架设计河南工程学院土木工程学院2015年12月普通钢屋架设计指导书本指导书根据设计任务书提出的设计内容和要求指出了设计中应考虑的原则和应注意的问题，对其中某些问题作了必要的说明。
更为一般的设计原理、方法及参考数据，可查阅相关设计手册和规程规范。
第一部分：设计及计算与设计说明书的编制普通钢屋架是由普通角钢和节点板焊接而成。
这种屋架受力性能好，构造简单，施工方便，广泛应用于工业和民用建筑的屋盖结构中，一般是用于大型钢筋混凝土屋面板等重型屋面，将屋面板直接放在屋架或天窗架上，普通屋架所用的等边角钢不小于∟45×4，不等边角钢不小于∟56×36×4。
屋架钢材一般采Q235BF（3号沸腾钢）钢材，冬季计算温度等于或低于-30℃时的屋架宜采用Q235B（3号镇静钢），荷载较大的大跨度屋架可采用Q345（16Mn钢）或Q390（15MnV 钢）。
一、屋架的形式及主要尺寸（一）普通梯形钢屋架概述普通梯形钢屋架通常用于屋面坡度较为平缓的大型屋面板或长尺压型钢板的屋面，跨度一般为15～36m，柱距6～12m，跨中经济高度为（1/8～1/10）l。
梯形屋架外形比较接近弯矩图，因而弦杆内力沿跨度分布比较均匀，用料较经济，且可以和柱刚接或铰接，且刚接可使建筑物横向刚度提高。
与柱刚接的梯形屋架，端部高度一般为（1/12～1/16）l，通常取2.0～2.5m；与柱铰接的梯形屋架，端部高度1.5～2.0m，此时，跨中高度可根据端部高度和上弦坡度确定。
在多跨房屋中，各跨屋架的端部高度应尽可能相同。
当采用大型屋面板时，为使荷载作用在节点上，上弦杆的节间长度宜等于板的宽度，即1.5m 或3.0m。
当采用压型钢板屋面时，也应使檩条尽量布置在节点上，以免上弦杆受弯。
对于跨度较大的梯形屋架，为了保证荷载作用于节点，并保持腹杆有适宜的角度和便于节点构造处理，可沿屋架全长或只在屋架跨中部分布置再分式腹杆。
目录一、设计资料 (1)二、屋架的形式及尺寸的确定 (1)三、屋架、支撑及檩条布置 (2)1.屋架、支撑布置情况 (2)2.檀条的布置与计算 (3)四、荷载组合与内力计算 (4)1 .永久荷载 (4)2 .可变荷载 (4)3 .屋架荷载计算 (4)4.屋架杆件的内力计算 (5)（1）上弦杆在节点荷载下的局部弯矩 (5)（2）屋架杆件内力计算 (5)五、杆件的截面设计 (6)1.上弦杆 (6)（1）弯矩作用平面内的稳定验算 (7)（2）弯矩作用表面外的稳定验算 (7)2.下弦杆选择 (7)3.腹杆选择 (8)六、节点设计 (12)1.屋脊节点F (12)2.节点K (13)3.下弦节点H (14)4.上弦节点B (15)5. 上弦节点C (15)6.支座节点A (16)钢结构课程设计一、设计资料某车间芬克式三角形普通钢屋架，车间为单跨厂房，全长120m 。
屋架支承在钢筋混凝土柱上，柱距6m ，上柱截面尺寸为400×400mm ，混凝土强度等级为C20。
车间内设有一台起重量30t 的中级工作制桥式吊车，吊车轨顶标高为+12.00m 。
屋架跨度： 21m 屋面坡度：1：2.5屋面材料：波形石棉瓦 （0.2kN/m 2↓ ） 木丝板保温层 （0.24kN/m 2↓ ）[10槽钢檀条 （0.1kN/m ） （檀条间距700~800mm ） 屋面活荷载：0.3kN/m 2（↓） 屋面雪载：0.70 kN/m 2（↓）屋架材料：采用Q235-A ·F 或Q235-A 钢材（要求附加：保证冷弯试验性能和碳的极限含量），焊条采用E43系列型，手工焊。
二、屋架的形式及尺寸的确定根据屋面所采用的屋面材料的排水需要采用芬克式三角形屋架（屋架形式如图1所示），屋面坡度i=2.5，屋面倾角(=arctan 5.21=21(48(, sin(=0.3714,cos(=0.9285.屋架跨度：L=21000mm 计算跨度：mm L L 206004000=-=图一 屋架杆件屋架跨中高度： 取n=5 H=n 20600=4120mm.屋架上弦总长L=LO/(cos(×2)=20600/(2×0.9285)=11093.16mm. 根据构造要求上弦檀条的间距为700~800mm ，为尽量使屋架受节点荷载，将上弦划分为5个节间，节间长度s=516.11093=2218.6mm. 节间水平投影长度为Q=S •cos(=1848.86×0.9285=1716.67mm . 屋架各杆的几何尺寸如下表1所示：表1 各杆件的几何尺寸杆件n=5杆件长度(mm)L=k •H长度系数k1~5 0.539 2220.68 6，7 0.215 885.8 8，90.602 2480.24 10，11， 13，140.580 2389.6 12，150.8703584.416 1.050 432617 1.000 4120三、屋架、支撑及檩条布置1、屋架、支撑布置情况根据厂房总长为120mm,超过伸缩缝的最大间距100mm,需在厂中部设置伸缩缝一道。
钢结构课程设计班级：姓名：学号：指导老师：201X年 12月 30日梯形钢屋架课程设计一、设计资料（1） 题号72，屋面坡度1：10，跨度30m ，长度102m ，，地点：哈尔滨，基本风压：0.45kN/m 2,基本雪压：0.45 kN/m 2。
该车间内设有两台200/50kN 中级工作制吊车，轨顶标高为8.000m 。
（2） 采用1.5m ×6m 预应力混凝土大型屋面板，80mm 厚泡沫混凝土保护层，卷材屋面，屋面坡度i=1/10。
屋面活荷载标准值0.7kPa ，血荷载标准值为0.1 kN/m 2，积灰荷载标准值为0.6 kN/m 2。
屋架绞支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm ×400mm 。
（3） 混凝土采用C20，，钢筋采用Q235B 级，焊条采用 E43型。
（4） 屋架计算跨度：l 0=30m-2×0.15m=29.7m（5） 跨中及端部高度：采用无檩无盖方案。
平坡梯形屋架，取屋架在30m 轴线处的端部高度m h 210.20=',屋架的中间高度h=3.710（为lo/8）。
屋架跨中起拱按500/0l 考虑，取60mm 。
二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如下图：梯形钢屋架支撑布置如下图：1、荷载计算屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算时取较大值进行计算，故取屋面活荷载0.7 kN/m2进行计算。
屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式2(0.120.011)/k g l kN m =+计算，跨度单位为米（m ）。
荷载计算表如下：荷载名称标准值（kN/m 2）设计值（kN/m 2） 预应力混凝土大型屋面板 1.41.4×1.35=1.89三毡四油防水层 0.4 0.4×1.35=0.54 找平层(厚20mm) 0.2×20=0.4 0.4×1.35=0.54 80厚泡沫混凝土保护层 0.08×6=0.480.48×1.35=0.648 屋架和支撑自重 0.12+0.011×030=0.450.45×1.35=0.608 管道荷载 0.1 0.1×1.35=0.135永久荷载总和 3.23 4.361 屋面活荷载 0.7 0.7×1.4=0.98 积灰荷载 0.6 0.6×1.4=0.84可变荷载总和 1.31.82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：kN F 629.5565.1)82.1361.4(=⨯⨯+=（2） 全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载：kN F 249.3965.1361.41=⨯⨯=半跨节点可变荷载：kN F 38.1665.182.12=⨯⨯=（3）全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 全跨节点屋架自重：kN F 47.565.1608.03=⨯⨯=半跨接点屋面板自重及活荷载：kN F 83.2565.1)98.089.1(4=⨯⨯+=（1）、（2）为使用节点荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。
钢结构课程设计设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握钢结构的基本概念、特点和应用范围，能够分析钢结构的受力情况和设计方法，培养学生的工程实践能力和创新意识。
具体分解为以下三个方面的目标：1.知识目标：（1）了解钢结构的定义、分类和特点；（2）掌握钢结构的受力分析方法；（3）熟悉钢结构的设计原则和计算方法。
2.技能目标：（1）能够运用钢结构的基本原理解决实际工程问题；（2）具备钢结构设计和施工的基本能力；（3）学会使用相关软件进行钢结构设计和分析。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对钢结构的兴趣和热情，提高学习的积极性；（2）培养学生工程责任感和创新意识，提高综合素质；（3）培养学生团队协作和沟通交流的能力，增强团队意识。
二、教学内容根据教学目标，本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.钢结构的定义、分类和特点：介绍钢结构的定义，分析钢结构的特点和优势，探讨钢结构的分类及应用范围。
2.钢结构的受力分析：讲解钢结构的受力特点，分析受力状态下钢结构的应力、变形和稳定性问题。
3.钢结构的设计原则和计算方法：阐述钢结构设计的基本原则，介绍常用的钢结构计算方法，并通过实例进行分析。
4.钢结构的设计软件应用：介绍目前市场上常用的钢结构设计软件，讲解软件的基本操作方法和应用技巧。
5.钢结构工程案例分析：分析典型的钢结构工程案例，让学生了解钢结构在实际工程中的应用和优势。
三、教学方法为了实现教学目标，本节课将采用以下几种教学方法：1.讲授法：通过讲解钢结构的基本概念、原理和计算方法，使学生掌握钢结构的相关知识。
2.案例分析法：分析典型的钢结构工程案例，让学生了解钢结构在实际工程中的应用和优势。
3.实验法：学生参观钢结构的实验设施，让学生亲身体验钢结构的制作和安装过程。
4.讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，培养学生的思考能力和创新意识。
5.软件操作演示法：讲解钢结构设计软件的基本操作方法和应用技巧，提高学生的实际操作能力。
戴国欣钢结构课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握钢结构的基本概念，包括钢材料的力学性能、钢材的分类及应用。
2. 使学生了解钢结构的连接方式，如焊接、螺栓连接等，并理解其连接原理。
3. 帮助学生掌握钢结构设计的基本原则，包括荷载作用、稳定性分析和截面选择。
技能目标：1. 培养学生运用力学原理分析简单钢结构受力情况的能力。
2. 提高学生运用相关规范和标准进行钢结构设计和计算的能力。
3. 培养学生通过实际案例分析和解决钢结构工程问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对钢结构工程产生兴趣，激发他们探索建筑领域的热情。
2. 培养学生具有团队合作精神，学会在团队中沟通、协作，共同完成钢结构设计任务。
3. 增强学生的环保意识，使他们认识到钢结构在绿色建筑中的重要作用。
本课程针对高年级学生，课程性质为专业核心课，旨在使学生掌握钢结构设计的基本知识和技能。
结合学生特点，课程目标具体、明确，有利于学生和教师在教学过程中进行有效评估。
通过本课程的学习，学生将能够独立完成简单钢结构的分析和设计，为将来的职业生涯奠定坚实基础。
二、教学内容1. 钢结构基本概念：介绍钢材料的力学性能、钢材的分类及用途，让学生理解钢结构的特点和优势。
教学内容关联教材章节：第一章 钢结构概述。
2. 钢结构的连接方式：讲解焊接、螺栓连接等常见连接方式的原理、特点和适用范围。
教学内容关联教材章节：第二章 钢结构的连接。
3. 钢结构设计原则：阐述荷载作用、稳定性分析、截面选择等设计原则，指导学生进行合理的钢结构设计。
教学内容关联教材章节：第三章 钢结构设计原理。
4. 钢结构分析与计算：教授运用力学原理分析简单钢结构受力情况，结合规范和标准进行计算。
教学内容关联教材章节：第四章 钢结构分析与计算。
5. 钢结构设计实例：分析典型钢结构工程案例，使学生学会运用所学知识解决实际问题。
教学内容关联教材章节：第五章 钢结构设计实例。
6. 钢结构工程实践：组织学生进行小组合作，完成一个简单钢结构的设计任务，提高学生的实际操作能力。
1.1.1设计资料某机床加工车间，厂房跨度21m或24m，长度96m.设计对象为厂房内的钢操作平台，其平面尺寸为27.0m×22.5m，室内钢结构操作平台建筑标高为4.500m。
房屋安全等级为二级，设计使用年限50年，耐火等级二级，拟采用钢平台。
(1)钢平台楼面做法：采用花纹钢板或防滑带肋钢板。
(2)楼面活荷载标准值：根据工艺要求取为7.3KN/m(3)钢平台结构连接方式：平台板与梁采用焊接（角焊接）；次梁与主梁采用高强度螺栓连接；主梁与柱采用焊接或高强度螺栓连接，定位螺栓采用粗制螺栓。
(4)材料选用：型钢、钢板采用Q235- A. F；焊条采用E43 ××型。
粗制螺栓采用Q235钢材。
(5)平台柱基础混凝土强度等级C25。
试对铺板、次梁、主梁、钢柱以及次梁与主梁、主梁与柱上端、柱脚及钢楼梯进行设计。
1.1.2结构布置1. 梁格布置采用单向板布置方案，柱网尺寸为9.0m×4.5m；主梁沿横向布置，跨度为9m；次梁沿纵向布置，跨度为4.5 m。
间距为1.5m；单块铺板的平面尺寸为1.5m×9.0m。
2.连接方案次梁与主梁采用高强螺栓侧面铰接连接，次梁与主梁的上翼缘平齐；主梁与柱采用侧向铰接连接；柱与基础采用铰接连接；平台板与主（次）梁采用焊接（角焊缝）连接。
3. 支撑布置钢平台柱的两端均采用铰接连接，并设置柱间支撑，以保证结构几何不变。
在轴线②、⑤和轴线○B 处分别布置纵、横向支撑，采用双角钢，如图1-2所示。
图1-2 1-1剖面因无水平荷载，支撑磕按构造要求选择角钢型号。
受压支承的最大计算长度mm mm l 9750)2009000()2804500(220=-+-=，受压支撑的允许长细比[λ]=200，要求回转半径i ≥,75.48200/9750]/[0mm mm l ==λ选用2L125×8（节点板厚度6mm ，mm i y 4.35=,y 为对称轴）。
单层厂房钢结构课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握单层厂房钢结构的基本概念、分类和特点。
2. 学生能够描述单层厂房钢结构中常见的连接方式、构件及其功能。
3. 学生能够解释单层厂房钢结构在设计中的力学原理和稳定性要求。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析并解决单层厂房钢结构设计中的实际问题。
2. 学生能够运用绘图软件或手工绘图，准确表达单层厂房钢结构的设计方案。
3. 学生能够通过团队协作，完成一个简单的单层厂房钢结构设计项目。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对工程设计和建筑结构的兴趣，激发创新意识。
2. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程素养，关注工程结构与环境的关系。
3. 培养学生团队协作精神，提高沟通与交流能力。
课程性质：本课程为工程专业课程，以实践性、应用性为主，强调理论知识与工程实践相结合。
学生特点：学生已具备一定的力学基础和建筑结构知识，具有较强的求知欲和动手能力。
教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，强调学生主动参与、合作探究，提高学生的实际操作能力和创新能力。
通过课程学习，使学生能够达到上述课程目标，为未来从事相关领域工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 单层厂房钢结构基本概念：包括钢结构的特点、优缺点及其在单层厂房中的应用。
- 教材章节：第二章第一节2. 单层厂房钢结构分类及构件：介绍不同类型的单层厂房钢结构及其主要构成构件。
- 教材章节：第二章第二节3. 钢结构连接方式：讲解单层厂房钢结构中常用的连接方式，如焊接、螺栓连接等。
- 教材章节：第二章第三节4. 力学原理及稳定性要求：分析单层厂房钢结构在设计中应遵循的力学原理和稳定性要求。
- 教材章节：第三章5. 单层厂房钢结构设计流程：介绍从需求分析到方案设计、施工图绘制等全过程。
- 教材章节：第四章6. 设计实例分析：通过实际案例，分析单层厂房钢结构设计中的关键问题和解决方案。
- 教材章节：第五章7. 设计实践：指导学生运用所学知识，完成一个简单的单层厂房钢结构设计项目。
钢结构课程设计－、设计资料1、题号92的已知条件：梯形钢屋架跨度24m，该厂房位于北京，长度为84m，柱距6m。
屋面坡度i＝1/10。
屋面活荷载标准值为0.40 kN/m2，雪荷载标准值为0.4kN/m2，风荷载标准值0.45kN/m2，积灰荷载标注值为0.60kN/m2。
该车间内设有两台200/50 kN中级工作制吊车，轨顶标高为8.500 m。
冬季最低温度为－20℃，。
采用1.5m×6m预应力混凝土大型屋面板屋面板。
屋架支撑在钢筋混凝土柱上，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：Lo=24000－2×150=23700mm3、跨中及端部高度：本设计中为无檩条屋盖方案，采用平坡形屋架取屋架在21m轴线处的端部高度h`=1990mm（轴线处），h=1915mm（计算跨度处）。
屋架的中间高度h=3040mm，屋架跨中起拱按Lo/500考虑，取50mm。
二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸见图1所示，支撑布置见图2所示。
图1 屋架形式及几何尺寸屋架下弦支撑布置图图2 屋架支撑布置符号说明：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）三、荷载与内力计算1.荷载计算屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。
故取屋面活荷载0.5 kN/㎡进行计算.屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按照经验公式()20.120.011/k g l kN m =+计算，跨度单位为米。
表1 荷 载 计 算 表荷载名称 标准值（kN/m 2）设计值（kN/m 2） 压型钢板屋面板 1.4 1.4×1.35=1.89 三毡四油防水层0.4 0.4×1.35=0.54 找平层 0.4 0.4×1.35=0.54 保温层0.10.1×1.35=0.135屋架和支撑自重0.12+0.011×21=0.3510.351×1.35=0.474管道荷载0.1 0.1×1.35=0.135 永久荷载总和 2.751 3.714屋面活荷载0.40 0.4×1.4=0.56积灰荷载0.60 0.6×1.4=0.84 可变荷载总和0.80 1.122.荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种组合：（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：F=(3.71+1012)×1.5×6=43.5kN （2）全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：F1=3.71×1.5×6=33.42kN半跨节点可变荷载：F2=1.12×1.5×6=10.08kN（3）全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载全跨节点屋架及支撑自重：F3 =0.474×1.5×6=4.26kN半跨大型屋面板重及活荷载：F4=(1.89+0.4)×1.5×6=20.61kN1、2为使用节点荷载情况，3为施工阶段荷载情况。
钢结构设计第一节钢屋架课程设计任务书一、设计题目24m跨钢屋架设计。
二、设计任务1．材料选择。
2．屋架形式及屋架几何尺寸的确定。
3．屋架及屋盖支撑的布置。
4．屋架的结构设计。
5．绘制屋架施工图。
三、设计资料西安某厂一车间长度为72m，跨度24m，柱距6 m。
内设两台20／5t中级工作制桥式吊车和两台5t锻锤，冬季计算温度为―20C°，设防烈度为8度，近震。
屋面采用1．5×6．0m大型屋面板，卷材防水屋面（其具体构造已由建筑设计确定），屋面坡度i=1／10。
屋活荷载标准值0．7kN／rn2，雪荷载标准值0．5kN／m2，积灰荷载标准值0．75kN／m2。
第二节钢屋架设计计算一、屋架类型由于车间内部设有M台5t锻锤，又具有加热设备炉。
拟采用钢屋架，钢筋混凝土柱，混凝土采用C25（f c= 12．5N／mm2）。
二、钢材及焊条根据该地区的冬季计算温度和荷载性质，钢材采用AY3F(甲类顶吹氧气转炉3号沸腾钢)，要求保证抗拉强度，伸长率。
屈服强度，冷弯试验及碳、硫、磷含量合格。
屋架连接方法采用焊接，焊条选用E43型，手工焊，根据结构的重要性，焊缝质量要求达到一级标准。
三、屋架形式及几何尺寸因屋面采用预应力混凝土大型屋面板，屋面坡屋i=1／10，故采用梯形屋架。
屋架计算跨度取支柱轴线L=L―2×150=24000―间的距离减去300mm。
300=23700mm。
屋架端部高度H0=1990mm（H0与屋架中部高度及屋面坡度相关，我国常将H 0取为1．8～2．lm 等较整齐的数值，以利多跨屋架时的屋面构造。
当屋架与柱刚结时，H 0有足够的大小，亦能较好地传递支座弯矩而不使端部弦杆产生过大内力）。
屋架中部高度 H=H 0＋2L i ＝1990十0.1×224000=3190mm 屋架的高跨比H ／L =3190／24000=l ／7．5，在经济范围（1／6～1／10）内，为使屋架上弦只受节点荷载，腹杆体系采用节间为3m 的人字形式，1．5×6m 屋面板传来的荷载，正好作用在节点上，使之传力更好。
屋架跨中起拱50mm （≈l ／500）几何尺寸如图l 所示。
图1图2GWJ一屋架；SC一水平支撑；LG一系杆；CC——垂直支撑四、支撑布置根据车间长度72m，屋架跨度L=24m荷载情况，以及吊车、锻锤设置情况，布置三道上、下弦横向水平支撑，二道纵向水平支撑，垂直支撑和系杆（如图2）屋脊节点及屋架支座处沿厂房通长设置刚性系杆，屋架下弦沿跨中通长设一道柔性系杆。
凡与支撑连接的屋架（两端和中间共6榀屋架），编号为GWJ—2，其它编号均为GWJ—1。
五、荷载和内力计算1．荷载计算屋面活荷载与雪载一般不会同时出现，从前面可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载进行计算。
屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式p w=（0．12＋0．011×跨度）计算，跨度单位为m。
永久荷载标准值：三毡四油绿豆砂0．35kN／m220厚1：3水泥砂浆找平层0．02×20=0．40kN／m2 泡沫混凝土保温层80厚0．08×6=0．48kN／m2 大型屋面板（含灌缝）1．40kN／m2屋架和支撑自重0．12＋0．011×24=0．38kN／m2 管道自重0．1kN／m2———————————————————————∑3．11kN／m2 可变荷载标准值屋面活载0．7kN／m2 积灰荷载0．75kN／m2———————————————————————∑1．45kN／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：1．2×3．11=3．73kN／m2可变荷载设计值：1．4×1．45=2．03kN／m22．荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：（1）全跨永久荷载十全跨可变荷载屋架上弦节点荷载：P=（3．73＋2．03）×1．5×6=51．84kN支座反力：R A=51．84×（1／2×2＋7）=414．72kN=R Aˊ（屋架另一端支座）（2）全跨永久荷载十半跨可变荷载屋架上弦节点荷载：P半=3．73×1．5×6=33．57kNP半＝2．03×1．5×6＝18．27kN（3）全跨屋架与支撑十半跨屋面板十半跨屋面活荷载全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：P全=1．2×0．38×1．5×6=4．10kN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（即不利活载）P全=（1．2 ×1．4 ＋l．4 ×0．7）×1．5×6=23．94kN 以上（1），（2）为使用阶段荷载组合，（3）为施工阶段荷载组合。
图3（注）全跨节点作用单位荷载时各杆内力图解；（b）半跨，节点作用单位荷载时各杆内力图解3．内力计算按图解法，解析法或电算法均可计算屋架各杆件内力。
本设计采用图解法计算内力。
应用图解法求得单位荷载作用于全跨及半跨各节点的各杆内力，即内力系数，然后可求出当荷载作用于全跨及半跨各节点时的杆件内力，并求出三种荷载组合下的杆件内力，取其中不利内力（正、负最大值）作为设计屋架的依据。
具体计算见图3。
屋架各杆件内力组合见表1。
全跨永久荷载十全跨可变荷载组合各杆件计算内力图由上述计算可见，跨中附近斜腹杆的内力发生变号，是由于考虑了施工阶段荷载的不利分布，如果按照正确的施工方法，屋面板采用对称吊装，就不会出现杆件内力的变号。
六、杆件截面设计1．上弦整个上弦不改变截面，按最大内力设计（见内力图），N kM= ―790．56kN。
上弦杆计算长度：在屋架平面内，为节间轴线长度x L 0= 1508m m ；在屋架平面外，根据支撑布置和内力变化情况取y L 0=2×1508=3016mm （按大型屋面板与屋架保证三点焊，故取两块屋面板宽度）。
因为y L 0=2x L 0，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并。
腹杆最大内力N= ―458．76kN （压力需稳定计算），查（上一章）表4，节点板厚度选用10mm ，支座节点板厚度选用12mm 。
上弦杆截面：（T 型轴心受压构件应计算λyz ）设λ= 6 0，按 3号钢（Q235），轴心受压构件属 b 类载面。
查附表 4－4，得φ=0．807。
需要截面积A=215807.01056.790f N 3⨯⨯=ϕ=4556mm 2，需要的回转半径：mm L i ox x 2.25601508===λmm L i oy y 3.50603016===λ 根据A 、i x 、i y 查附表3—25，p396页，选用2L140×90×10，A=4452．2mm 2，i x =25．6m i y ＝67．7mm 。
按所选角钢进行验算：[]15091.586.251508=<===λλxox x i L []1505.447.673016=<===λλyoy y i L （满足要求） 由于λx >λy ，只需求φx ，查附表4－4得，φx =0．813223x mm /N 215mm /N 4.2182.4452813.01056.790A N ≈=⨯⨯=ϕ=σ 所选截面合适，如 图4所示。
垫板每个节间设一块。
2．下弦整个下弦也不改变截面，按最大内力N DE =787．97kN 设计（拉力不需稳定计算）。
按下弦支撑布置情况：x L 0=3000mm ，y L 0=6000mm 计算所需下弦截面净面积：2336652151097.787mm f N A dn =⨯== 根据A 查附表3—25, 选用2L125×80×10（短肢相并），A=3942．4mm 2，i x =22．6mm ，i y =61．1mm ，截面如图5所示。
图4 图5验算：如果连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘距离不小于100mm ，螺栓孔对下弦截面的削弱可不考虑，所以A n =A 。
[]35074.1326.223000=<===λλmm i L xox x []35020.981.616000=<===λλmm i L y oy y （满足要求）每个节间设一块垫板。
3、端斜杆AG （T 型轴心受压构件应计算λyz ） N AG = ― 458．78kN ，x L 0=y L 0= 2535mm 。
查附表3—25,节点板厚度选用10mm ，如选用 2L125×80×8，长肢相并，则 A=3197．8mm 2，i x =40．1mm ，i y ＝32．7mm 。
验算，[]15022.631.402535=<===λλx ox x i L []15052.777.322535=<===λλyoy y i L由于λy >λx ，只需求φy ，查附表4－4有φmin =φy =0．704223m m /N 215m m /N 79.2038.3197704.01078.458<=⨯⨯=σ 满足要求，截面如图6所示。
图6 图74．斜腹杆GBN GB = 357．7kN ，拉杆，几何长度，为L =2608mm ，x L 0=0．8·L =0．8×2608=2086．4mm ，y L 0=2608mm 。
所需截面面积：2372.1663215107.357mm f N A dn =⨯== 查附表3—24（等边角钢组合表）,节点板厚度选用10mm ，选用2 L80×6，则A=1880mm 2，i x =24．7mm ，i y =36．5mm验算：223m m /N 215m m /N 190271880107.357A N <=⨯==σ[]35047.847.244.2086=<===λλxox x i L []35045.716.352608=<===λλyoy y i L 满足要求，截面如图7所示。
5．竖杆AF 、BH 、CJ 、DL 、EN （T 型轴心受压构件应计算λyz ）N AF =N BH =N CJ =N PL =N EN = ―51．84kN ，其内力大小相同，选用长细比较大的竖杆进行设计，则可保证其他竖杆的安全可靠性。
N DL = ―51．84kN ，ox L =0．8L =0．8×2890=2312mm ，oy L =2890mm 。
内力较小，按各杆允许长细比而［λ］＝150选择角钢，所需回转半径为:[]mm L i oxx 40.151502312===λ[]mm L i oy y 27.191502890===λ 根据A 、i x 、i y 查附表3—24，节点板厚度选用10mm ，选用2L56×5，则 A ＝1083mm 2，i x ＝17．2mm ，i y ＝26．9rnm[]1504.1342.172312=<===λλxox x i L []15043.1079.262890=<===λλyoy y i L 满足要求。
