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钢结构厂房屋架设计

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钢结构课程设计――钢结构厂房屋架设计指导教师：李铭班级：土木091学生姓名：朱灿学号：37设计时间：丽水学院工学院土木工程系1、设计资料某厂房总长度60m ，横向跨度18m ，纵向柱距6m 。

1. 结构形式:钢结构厂房，梯形钢屋架。

屋面坡度i=1/10；L 为屋架跨度，屋面结构采用有檩体系；地区计算温度高于-200C ，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6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）。

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：用Q235钢，焊条为E50型；3.荷载：①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L ，L 为屋架跨度，以m 为单位，q 为屋架及支撑自重，以2/m kN 为单位；②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.72/m kN ，雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.352/m kN ，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载1.3k 2/m kN ，③屋面各构造层的荷载标准值：防水层 0.12/m kN保温层 0.42/m kN 屋面板 0.852/m kN悬挂管道 0.05 2/m kN2、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如图所示1990135022902590261328642530286431241507.51507.51507.51507.51507.5150A ac eBC D F图一：18米跨梯形屋架几何尺寸根据上述条件设计梯形屋架支撑布置如图所示：图二：支于钢筋混凝土柱顶的梯形屋架支撑布置(a)上弦平面横向支撑；(b)下弦平面横向支撑；(c)屋脊处垂直支撑；(d)屋顶处的屋架垂直支撑1—垂直支撑；2—刚性系杆；3—柔性系杆；4—屋架；5—柱顶连系梁3、荷载标准值1)按屋面水平投影计算永久荷载标准值 屋面坡度i=1/10；7.5;995.0c o s ==αα防水层自重： )/(101.0995.0/.102m kN =保温层自重： )/(402.0995.0/.402m kN = 屋面板自重：)/(854.0995.0/.8502m kN =悬挂管道自重： )/(050.02m kN屋架及支撑自重：)/(18.301811.002.1011.0012.02m kN L =⨯+=+永久荷载标准值： )/(1.7252m kN q k = 取： )/(1.732m kN q k = 2)雪荷载标准值（屋面水平投影） )/(35.035.00.120m kN s s r k =⨯==μ屋面倾角 .75=α< 25，故0.1=r μ。

又雪荷载标准值小于施工活荷载标准值为2/70.0m kN ，故取屋面可变荷载为2/70.0m kN q Qk =。

3)积灰荷载标准值积灰荷载为：2/.31m kN q Qj=设计屋架时考虑一下三种组合：1)全跨永久荷载+全跨可变荷载 ①按可变荷载效应控制组合计算： 永久荷载2.1=Gγ，屋面活荷载4.1=Q r ，屋面积灰荷载9.0,4.122==ψQ r节点荷载设计值：)(2.2464.516)3.19.04.17.04.173.12.1(kN b l F P =⨯⨯⨯⨯+⨯+⨯=∙∙=②按永久荷载效应控制组合计算： 永久荷载 1.35Gγ=，屋面活荷载4.1=Q r 7.01=ψ，屋面积灰荷载9.0,4.122==ψQ r节点荷载设计值：)(1.944.516)3.19.04.17.07.04.11.7335.1(kN b l F P =⨯⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯=∙∙=故应取节点荷载设计值P=42.246kN 2)全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载：)(18.684.516.211.731kN P =⨯⨯⨯= 半跨节点可变荷载：)(25.2.516.41.70.312kN P =⨯⨯⨯+=）（ 3)全跨屋架自重+半跨屋面板自重+施工活荷载 全跨节点永久荷载： )(434.3.516.2118.303kN P =⨯⨯⨯=半跨节点屋面板自重及屋面活荷载：)(434.21.516.41.702.10.85.21318.04kN P =⨯⨯⨯+⨯+⨯=）（第1)、2)种为使用节点荷载情况，第3)种为施工时节点荷载情况。

杆件的内力计算Aa+3.4700.000-6.221-8.993-9.102-9.102-6.502-3.382-0.690-0.462+4.739+1.884-0.462-1.0-1.0+0.812-0.5+7.962+9.279+9.279cegBC DE FG 0.5 1.01.01.0 1.01.01.图三：18米跨度全跨屋架杆件内力系数为aAa cege'c'a'+2.5370.000-4.371-5.636-4.551-3.357-1.8500.00-4.754-1.862+0.615+1.170+1.344+1.581+3.158+0.540-1.632-1.305-1.520-1.748-1.0-1.0+0.4060.000.00-0.5+5.325+5.312+3.967+2.637+0.933BC DE FG F 'E 'D 'C 'B 'A '0.51.0 1.0 1.01.0 1.01.0图四：半跨屋架杆件内力系数：左半跨为b ，右半跨为c（由于屋架为对称结构所以只需计算其中一个半跨）杆件名称第一种组合第二种组合第三种组合计算杆件内力）（kN aP⨯bPaP⨯+⨯21cPaP⨯+⨯21bPaP⨯+⨯43cPaP⨯+⨯43上弦AB0 0 0 0 0 0 BC-262.812 -226.382 -162.853 -115.051 -61.016 -262.812 CD-262.812-226.382 -162.853 -115.051 -61.016 -262.812 DE-379.918 -310.052 -252.622 -151.684 -102.836 -379.918 EF-379.918 -310.052 -252.622 -151.684 -102.836 -379.918 FG-384.523 -284.747 -284.747 -128.802 -128.802 -384.523 ，GF-384.523,,EF-379.918,,DE-379.918，，CD-262.812,,BC-262.812,,AB0 0 0 0下弦ac146.594 128.766 88.345 66.294 31.914 146.594 ce336.363 271.760 204.023 141.478 83.863 336.363 eg392.001 322.226 307.231 145.721 116.893 392.001 ,ge392.001,,ce336.363,,ac146.594斜腹杆Ba-274.683 -241.284 -165.533 -124.225 -124.225 -274.683 Bc200.204 168.125 128.385 83.962 83.962 200.204 Dc-142.876 -110.112 -101.493 -51.524 -44.193 -142.876 De79.591 48.809 69.069 18.044 35.277 79.591 Fe-29.150 2.606 -45.778 15.551 -30.341 -45.778,15.551 Fg-19.518 -49.758 20.852 -36.567 23.491 -49.758,23.491 gF,-19.518,,eF-29.150,,eD79.591,cD，-142.876,,cB200.204,,aB-274.683竖杆Aa-21.123 -21.942 -9.342 -12.434 -1.717 -21.942 Cc-42.246 -43.884 -18.684 -24.868 -3.434 -43.884 Ee-42.246 -43.884 -18.684 -24.868 -3.434 -43.884 Gg34.304 25.403 25.403 11.491 11.491 34.304 ,,eE-42.246,,cC-42.246,,aA-21.123表1：4、截面选择腹杆最大内力为274.683kN ，选用中间节点板厚度为t=8mm ，支座节点板厚度10mm 。

（1）上弦杆整个上弦不改变截面，按最大内力计算：N N 384.523k max -= 计算长度：屋架平面内取节间轴线长度 cm l x 75.1500=，cm l y 0.3000= 双角钢截面不论对x 轴和y 轴弯曲屈曲，都为b 类截面。

假设60=λ需要截面回转半径：)(.52601500cm l i xx ===λ)(0.5603000cm l i yy ===λ查附表1.20，得b 类截面60=λ时，70.80=ϕ。

需要截面积：）（22315.410310807.010384.523cm f N A =⨯⨯⨯=≥-ϕ 由所需截面积A 和回转半径，采用不等边角钢短边相连方案时得8901402⨯⨯∠，cm i x 9.52=，cm i y 5.66=，供给截面积236cm A =>15.4,合适。

截面验算：.25859.2/75.150/0===x x x i l λ.1455.66/300/0===y y y i l λ121430056.056.05.178140101=⨯=>==b l t b y 故： 6.66)147.528.03001(8.0147.3)7.521(7.34224220=⨯⨯+⨯⨯=+=b t l t b y yz λ<150,并且大于y λ 故由67max ==yz λλ，按b 类查表得68.70=x ϕ2223310139.11036768.010384.523mm N f mm N A N =<=⨯⨯⨯==ϕσ截面尺寸满足要求。

每个节间放一块填板均匀分布，尺寸：mm mm mm 811060⨯⨯（2）下弦杆下弦也不改变截面，按最大内力计算。

cm l cm l kN N oy ox 88515-900,300,392.001max ====（因跨中有通长系杆） 因屋架只承受静力荷载，对拉杆可只计算其在竖向平面内的长细比，][λ=350 需要的截面回转半径为：)(857.03503000cm l i xx ==≥λ需要的面积为：22-312.61031010392.001cm f N A =⨯⨯=≥ 由需要的A i x 和，采用不等边角钢短边相连方案时得：850752⨯⨯∠，29.18,75.3,4.1cm A cm i cm i y x ===截面验算：)/(310)/(207109.1810392.0012223mm N f mm N A N =≈=⨯⨯==σ，可以 350][3.2144.13000=<===λλxy x i l ，可以 35023675.3885==y λ，可以 截面尺寸满足要求。

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钢结构课程设计之三角形钢屋架设计

钢结构课程设计之三角形钢屋架设计

三角屋架设计1 设计资料及说明1、单跨屋架，平面尺寸为60m×18m，S=6m，即单跨屋架结构总长度为36m，跨度为18m，柱距为6m。

2、屋面材料：规格长尺压型钢板。

3、屋面坡度i=1：3。

活（雪）载为0.35kN/m2,基本风压为0.70kN/m2。

4、屋架支承在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号C30，柱顶标高8m。

5、钢材标号为Q235-B，其设计强度值为f=215N/mm2。

6、焊条型号为E43型。

7、荷载计算按全跨永久荷载+全跨可变荷载（不包括风荷载）考虑，荷载分项系数取：γG =1.2，γQ =1.4。

2 屋架杆件几何尺寸的计算根据所用屋面材料的排水需求及跨度参数，采用芬克式三角形屋架。

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＝18000－300=17700mm屋架跨中高度h= l0×i/2=17700/(2×3)=2950mm上弦长度L=l0/2cosα≈9329mm节间长度a=L/6=9329/6≈1555m m节间水平段投影尺寸长度a＇=acosα=1555×0.9487=1475mm根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示图1 屋架形式及几何尺寸3 屋架支撑布置3.1 屋架支撑1、在房屋两端第一个之间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。

2、因为屋架是有檩屋架，为了与其他支撑相协调，在屋架的下弦节点设计三道柔性水平系杆，上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的檩条代替。

3、根据厂房长度36m,跨度为4m，在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑，下弦横向水平支撑及垂直支撑。

如图2所示。

图2屋盖支撑布置4 荷载计算屋架支撑0.3（kN/m2）压型钢板015*3.16/3=0.158（kN/m2）檩条和拉条0.13（kN/m2）合计g k=0.588（kN/m2）可变荷载q k=0.3（kN/m2）檩条的均布荷载设计值q=γG g k+γQ q k=1.2×0.588+1.4×0.35=1.20kN/m2节点荷载设计值P=qa＇s=1.13×1.475×6=10.62kN5 屋架的内力计算5.1 杆件的轴力芬克式三角形桁架在半跨活（雪）荷载作用下，腹杆内力不变号，故只按全跨雪荷载和全跨永久荷载组合计算桁架杆件内力。

钢结构屋架设计

钢结构屋架设计

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_18m三角形钢结构钢屋架设计

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钢结构_18m三⾓形钢结构钢屋架设计钢结构屋盖课程设计计算书⼀、设计说明1、设计某⼀检修⼚房屋盖，跨度为27m，长度为80m，柱距为6m，三⾓形屋架，钢材为Q235—B，焊条采⽤E43型，屋⾯为压型钢板，屋⾯坡度i=1：2.5，屋架铰接于钢筋混凝⼟柱顶，⽆吊车，外檐⼝采⽤⾃由排⽔，采⽤槽钢檩条，檩条间距为2827.25mm。

2、基本风压为0.4KN/m2,屋⾯离地⾯⾼度为12 m，不上⼈屋⾯。

雪荷载0.6KN/m2⼆、檩条设计1、檩条采⽤轻型槽钢檩条2、屋⾯材料为压型钢板，屋⾯坡度为1：2.5（α=21.80°）檩条跨度为6m，于跨中设置⼀道拉条，⽔平檩距2396.4×cos21.80°=2396.4×0.93=2228．65mm，坡向斜距2396.4mm3、荷载标准值（对⽔平投影⾯）⑴永久荷载：压型钢板（不保温）⾃重为0.1 KN/m2，檩条（包括拉条和⽀撑）⾃重设为0.11 KN/m2⑵可变荷载：屋⾯雪荷载ω=0.6KN/m2,基本风压ωo=0.40 KN/m24、内⼒计算⑴永久荷载于屋⾯活荷载组合檩条线荷载pK=（0.21+0.6）×2.229=1.805 KN/mp=（1.2×0.21+1.4×0.6）×2.229=2.434 KN/mpX=psin21.80=2.434×0.37=0.901 KN/mpY=pcos21.80=2.434×0.93=2.264 KN/m弯矩设计值： MX= pY l2/8=2.264×62/8=10.188KN·mMy= pX l2/32=0.901×62/32=1.014KN·m⑵永久荷载和风荷载的吸⼒组合按《建筑结构荷载规范》GB50009—2001房屋⾼度为12m 取µz=1.0按《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102：2002附录A，风荷载体型系数为：1.5㏒A-2.9=-1.211 A=2.22865m ×6m=13.72m2垂直于屋⾯的风荷载标准值ωk=µSµzω0=-1.211×1.0×（1.05×0.4）=-0.509 KN/m2檩条线荷载pXY=（0.509-0.21×cos21.80）×2.22865=0.314×2.22865=0.070KN/mpX =0.21×2.229×sin21.8o=0.174 KN/mpY =1.4×1.211×2.229-0.21×2.229×cos21.80=3.344 KN/m 弯矩设计值 MX= pYl2/8=3.344×62/8=15.048KN/m My= pXl2/8=0.174×62/8=0.783KN/m⑶截⾯选择选⽤选⽤轻型槽钢【20 W=152.2 cm3 Wynmax=54.9 cm3 Wynmin=20.5 cm3IX=152.20 cm4 ix=8.07 cm iy=2.20 cm计算截⾯有孔洞削弱，考虑0.9的折减系数，则净截⾯模量为：WNX=0.9×152.2=136.98cm3 Wynmax=0.9×54.9=49.41 cm3 Wynmin=0.9×20.5=18.45 cm3⑷屋⾯能阻⽌檩条失稳和扭转，截⾯的塑性发展系数γx=1.05 γy=1.20,按公式计算截⾯a、b点的强度为（见图）бx = Mx/(γx WNX)+My/(γy Wynmin)=15.048×106/（1.05×136.98×103）+0. 783×106/（1.2×18.45×103）=139.99<215N/mm2бy = Mx/(γx WNX)+My/(γyWynmax)=15.048×106/（1.05×136.98×103）+0.783×106/（1.2×49.41×103）=117.83<215N/mm2⑸挠度计算因为⽀撑压型钢板⾦属板，有积灰的⽡楞铁和⽯棉等⾦属⾯者，容许挠度为L/200当设置拉条时，只须计算垂直于屋⾯⽅向的最⼤挠度vy=(5/384)×（3.344×cos21.80×60004）/（206×103×1522×104）=16.7mm构造要求λx=600/8.07=74.35<200 λy=300/2.20=136.36<200故此檩条在平⾯内外均满⾜要求三、屋架设计⑴屋架结构的⼏何尺⼨如图檩条⽀撑于屋架上弦节点。

单层厂房钢结构梯形屋架课程设计

单层厂房钢结构梯形屋架课程设计

内力计算
采用力学方法（如力法、位移法等）计算各杆件的内力，包括轴 力、剪力和弯矩。
截面设计
根据内力计算结果，选择合适的截面形式和尺寸，满足强度和稳 定性要求。
稳定性与安全性评估
01
02
03
稳定性评估
通过计算长细比、稳定系 数等指标，评估屋架的整 体稳定性和局部稳定性。
安全性评估
考虑材料性能、荷载组合 、施工质量等因素，对屋 架进行安全性评估，确保 结构安全可靠。
根据地质勘察报告和地 基处理要求，确定基础 形式和地基承载力。
荷载分析与取值
1
根据厂房所在地的风荷载、雪荷载、地震作用等 自然条件，进行荷载分析和取值。
2
考虑厂房内部设备、人员、物料等活荷载，以及 吊顶、墙面等附加荷载。
3
根据荷载分析结果，确定钢结构的强度、刚度和 稳定性要求。
构件选型与布置
根据荷载分析结果和钢结构设计要求，选择合适 的钢材牌号、截面形式和连接方式。
优化设计
在满足稳定性和安全性要 求的前提下，对屋架结构 进行优化设计，降低造价 和提高经济效益。
03
单层厂房钢结构设计要点
厂房布局规划
01
02
03
根据生产工艺流程和设 备布置要求，确定厂房 的跨度、长度、高度和
柱距等尺寸。
考虑厂房内部交通组织 、采光、通风和消防等 因素，合理规划厂房的
空间布局。
当前，对于单层厂房钢结构梯形屋架的设计研究和实践经验相对较少，亟待加强。
目的和意义
通过课程设计，使学生掌握单 层厂房钢结构梯形屋架的基本 设计原理和方法。
培养学生运用所学知识解决实 际问题的能力，提高实践能力 和创新能力。
促进学生对钢结构领域相关规 范和标准的了解和掌握，为今 后的职业发展打下基础。