2014钢结构课程设计-18米三角形钢屋架

钢结构课程设计三角形屋架一、课程目标知识目标：1. 让学生理解并掌握三角形屋架的结构特点及其在钢结构中的应用。

2. 使学生掌握三角形屋架的稳定性分析及计算方法。

3. 让学生了解并掌握钢结构设计的相关规范和标准。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识进行三角形屋架结构设计和计算的能力。

2. 培养学生运用CAD软件绘制三角形屋架结构图纸的技能。

3. 培养学生分析问题、解决问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对钢结构及三角形屋架的兴趣，激发学生的学习热情。

2. 培养学生严谨、认真的学习态度，养成遵循规范和标准的好习惯。

3. 培养学生的团队合作精神，提高沟通与协作能力。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程旨在通过理论教学与实践操作相结合，使学生在掌握三角形屋架相关知识的基础上，具备一定的设计计算和绘图能力。

课程目标具体、可衡量，以便学生和教师能够清晰地了解课程的预期成果。

通过本课程的学习，学生将能够独立完成三角形屋架的设计计算和绘图任务，为后续专业课程的学习打下坚实基础。

二、教学内容1. 三角形屋架结构特点及其应用- 介绍三角形屋架的结构类型、受力特点及在钢结构中的应用。

- 教材章节：第二章第二节2. 三角形屋架稳定性分析及计算方法- 讲解三角形屋架的稳定性原理，推导相关计算公式。

- 教材章节：第三章第一节3. 钢结构设计规范与标准- 介绍我国钢结构设计的相关规范和标准，分析三角形屋架设计要求。

- 教材章节：第四章第二节4. 三角形屋架设计计算实例- 分析具体工程案例，讲解三角形屋架设计计算步骤及方法。

- 教材章节：第五章5. 三角形屋架结构绘图- 教授CAD软件操作，指导学生绘制三角形屋架结构图纸。

- 教材章节：第六章第三节6. 实践操作与团队协作- 安排实践操作环节，让学生分组进行三角形屋架设计计算和绘图。

- 教材章节：实践环节教学内容安排和进度：第一周：介绍三角形屋架结构特点及其应用，学习稳定性分析基本原理。

届课程设计18三角形钢屋架课程设计说明书李泽光学生姓名3031214004 号学水利与建筑工程工程学院所属学院农业建筑环境与能源工程业专18班班级英指导教师吴2017.06 日期塔里木大学教务处制三角形钢屋架课程设计任务书设计内容（1）选择钢屋架的材料；（2）确定钢屋架的几何尺寸；（3）屋架及屋盖支撑的布置；（4）檩条的设计；（5）钢屋架的设计；（6）绘制钢屋架施工图。

设计题目：钢屋架设计资料：某厂房总长度90m，跨度根据不同的编号号从附表中取，屋盖体系可从以下所给的类型中选取。

纵向柱距6m。

1.结构形式:钢筋混凝土柱，三角形钢屋架。

柱的混凝土强度等级为0C-20为屋架跨度。

地区计算温度高于，，三角形屋面坡度i=1：2.5LC30无侵蚀性介质，地震设防烈度为8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.屋架采用的钢材、焊条为：Q345钢，焊条为E50型。

3.屋盖结构及荷载2）有檩体系：采用型钢檩条，压型钢板作屋面板。

标准值为20.58KN/m （荷载：屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架跨度，以m2为单位；为屋架及支撑自重，以KN/m为单位，q222；积灰荷；保温层0.7KN/m0.50 KN/m基本风压为，雪荷载为0.3 KN/m21.3 KN/m载设计内容：1.屋架形式及几何尺寸确定2.作屋盖结构及支撑的布置图；3.选择钢材及焊接材料，并明确提出对保证项目的要求；4.对钢屋架进行内力、杆件截面尺寸的计算；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。

5.绘制钢屋架施工详图。

1、屋架尺寸屋架几何尺寸见图2。

图二：屋架几何尺寸（单位：mm）2.檩条和支撑布置，檩距为节间长度。

在2）根据屋面材料的最大容许檩距，可将檩条布置于上弦节点上（见图檩条的跨中设置一道拉条。

等因素，可在厂房5.5m，跨度为24m，有中级工作制吊车及第一开间尺寸根据厂房总长度60m并在同一开间两榀相邻屋架的腹两端的第二开间设置一道上弦横向水平支撑和下弦横向水平支撑， 3左右处各一道，见图）。

课程设计任务书课程名称：钢结构设计原理设计题目：某梯形钢屋架设计专业层次：土木工程（本科）班级：姓名：学号：指导老师：2 0 14年1 2 月目录1、设计资料 (1)1.1结构形式 (1)1.2屋架形式及选材 (2)1.3荷载标准值（水平投影面计） (2)2、支撑布置 (2)2.1桁架形式及几何尺寸布置 (2)2.2桁架支撑布置如图 (4)3、荷载计算 (5)4、内力计算 (6)5、杆件设计 (8)5.1上弦杆 (8)5.2下弦杆 (9)5.3端斜杆A B (10)5.4腹杆 (10)5.5竖杆 (15)5.6其余各杆件的截面 (17)6、节点设计 (18)6.1下弦节点“C” (18)6.2上弦节点“B” (19)6.3屋脊节点“H” (20)6.4支座节点“A” (22)6.5下弦中央节点“H” (24)参考文献 (25)图纸 (25)1、设计资料1.1、结构形式某厂房跨度为18m，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10i。

地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7:1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。

1.2、屋架形式及选材屋架跨度为18m，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：设计方案采用Q345钢，焊条为E50型。

1.3、荷载标准值（水平投影面计）①静荷载：预应力混凝土大型屋面板（包括嵌缝） 1400N/m2二毡三油加绿豆沙防水层 400N/m2水泥砂浆找平层2cm厚 400N/m2保温层 1000N/m2支撑自重 70N/m2②活荷载：屋面活荷载标准值： 700N/m2雪荷载标准值： 400N/m22、支撑布置2.1桁架形式及几何尺寸布置如下图2.1、2.2、2.3所示199013502290259028903402613286431242530286431243391507.51507.51507.51507.51507.51507.51507.5150A a c e g hB C D F G H15007=10500× 图2.1 18米跨屋架几何尺寸A a +4.1000.000-7.472-11.262-12.18-12.18-7.684-4.409-1.572+.713+5.808+2.792+.328-1.0-1.0-1.0-0.5+9.744+11.962+11.768c e g hB C D E F GH0.51.01.01.01.01.01.01.0图2.2 18米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值A a c e g g 'e 'c 'a '+3.0100.000-5.310-7.339-6.861-5.319-3.923-2.1620.0-5.641-2.633-0.047+1.913+1.367+1.570+1.848+3.960+1.222-1.039-1.20-1.525-1.776-2.43-1.0-1.0-1.00.000.000.00-0.5+6.663+7.326+5.884+4.636+3.081+1.090B C D E F GH G 'F 'E 'D 'C 'B 'A '0.51.01.01.01.01.01.01.0图2.3 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值2.2桁架支撑布置桁架形式及几何尺寸在设计任务书中已经给出，桁架支撑布置如图1.1所示。

18m三角形钢屋架设计1 设计资料及说明设计一位于惠州市郊区的单跨屋架结构（封闭式)，主要参数如下：1、单跨屋架，平面尺寸为36m×18m,S=4m，即单跨屋架结构总长度为36m,跨度为18m,柱距为4m。

2、屋面材料为规格1820×725×8的波形石棉瓦。

3、屋面坡度i=1:3。

恒载为0.3kN/m2 ，活（雪）载为0。

60.3kN/m2.4、屋架支承在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号C20,柱顶标高6m。

5、钢材标号为Q235—B。

F,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=l－300＝18000－300=17700mm屋架计算跨度 l×i/2=17700/(2×3)=2950mm屋架跨中高度 h= l/2cosα≈9329mm上弦长度 L=l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3.2 屋面檩条及其支撑波形石棉瓦长1820mm,要求搭接长度≥150mm ，且每张瓦至少要有三个支撑点，因此最大檩条间距为max 182015083531p a mm-==-半跨屋面所需檩条数15556112.1835p n ⨯=+=根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:max 15556778835131p p a a mm ⨯===-＜可以满足要求。

钢结构课程设计之三角形钢屋架设计.(DOC)
课程设计名称：三角形钢屋架设计
课程设计目标：
1. 学生能够了解钢结构在建筑中的应用及其优势；
2. 学生能够熟悉三角形钢屋架的设计原理；
3. 学生能够运用相关工具和软件进行三角形钢屋架的设计。

课程设计内容：
1. 引言：
- 钢结构在建筑中的应用及其优势；
- 三角形钢屋架在钢结构中的重要性和应用范围。

2. 基本原理：
- 三角形钢屋架的结构特点和优势；
- 三角形钢屋架的受力分析原理；
- 三角形钢屋架的设计要求。

3. 三角形钢屋架设计步骤：
- 选择合适的三角形钢屋架形式；
- 初步确定三角形钢屋架的尺寸和布置；
- 进行受力分析，确定主要受力杆件；
- 进行结构设计计算，包括杆件尺寸、节点设计等；
- 进行抗震设计和极限状态设计。

4. 三角形钢屋架设计软件：
- 介绍常用的三角形钢屋架设计软件；
- 指导学生使用软件进行三角形钢屋架的设计。

5. 设计案例分析：
- 指导学生分析一些实际工程案例，并进行三角形钢屋架设计；
- 学生进行相关计算和设计，并完成设计报告。

6. 结果分析与讨论：
- 学生对设计结果进行分析和讨论；
- 探讨三角形钢屋架设计的优化方案。

7. 总结与展望：
- 总结三角形钢屋架设计的要点和方法；
- 展望三角形钢屋架设计在未来的发展趋势。

轻型屋面三角形钢屋架设计说明书学 生： 王岩 指导教师：付建科（三峡大学 机械与材料学院）1 设计样式及屋架形式与材料设计一位于杭州市郊的单跨封闭式屋架结构，单跨屋架结构总长度为36m ，柱距为4m ，跨度为l=18m ，屋面材料为波形石棉瓦，规格：1820×725×8.其他主要参数：坡度i=1：3，恒载为0.6KN/m 2,活载为0.3KN/m 2，屋架支撑在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号C20，柱顶标高为6m ，钢材标号：Q235-B.F ，其设计强度为f=215KN/m 2,焊条采用E43型，手工焊接，荷载分项系数去：γG =1.2,γQ =1.4.2 屋架形式及几何尺寸根据所用屋面材料的排水需要几跨度参数，采用人字形六节间三角形屋架。

屋架坡度为1：3，屋面倾角1arctan 18.43α==。

sin 0.3162α=, cos 0.9487α= 屋架计算跨度：mm l l 177003000=-=. 屋架跨中高度： mm l h 29506== 上弦长度： mm l L 9329cos 20==α节间长度： mm La 15556==. 节间水平方向尺寸长度：'==α.cosa1475amm根据几何关系得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示。

图1 杆件的几何尺寸3 屋盖支撑设计3.1 屋架的支撑（如图1所示）⑴在房屋两侧第一个柱间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。

⑵在屋架的下弦节点2处设置一通长柔性水平系杆。

图 2 屋架的支撑3.2屋面檩条及其支撑波形石棉瓦长为1820mm ，要求搭接长度≥150mm ，且每张瓦至少需要有三个支撑点，因此，最大檩条间距为：max 182015083531p a mm -==-.半跨屋面所需檩条条数为： 2.121835=+=Ln p 根。

考虑到上弦平面横向支撑节点处必须设置檩条，实际取半跨屋面檩条数为: p n =14根，檩条间距mm La p 77712==＜max p a . 可以满足要求。

一、设计资料某厂房屋架跨度18m，屋架间距6m,柱高4。

5m,屋面坡度1/3，抗震设防烈度为7度,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型钢檩条，檩条斜距为0。

778m，基本风压为0。

35kN/2m,雪荷载为0.20kN/2m。

钢材采用Q235-B。

焊条采用E43型。

二、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1-10所示，上弦节间长度为两个间距，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钢屋架跨度的一半.简图屋架支撑布置图1-10 屋架形式、几何尺寸及支撑布置三、荷载（1）恒载标准值石棉瓦 0。

2kN/2m/0.949=0。

21kN/2m油毡、木望板 0。

18kN/2m/0。

949=0。

19kN/2m檩条、屋架及支撑 0.20kN/2m合计 0。

6kN/2m（2）活载活载与雪载取最大值 0.30kN/2m因屋架受荷水平投影面积超过602m,故屋面受均布活荷载可取为（水平投影面)0。

35kN/2m。

（3)风荷载基本风压 0。

35kN/2m（4）上弦的集中荷载及节点荷载见表2—1及图1-11、图1-12图1—11 上弦集中荷载图1—12 上弦节点荷载表2-1 上弦集中荷载及节点荷载表 荷载形式 荷载分类集中荷载（设计值)P'/kN节点荷载（设计值）P=2P'/kN备注恒载2。

6575。

314P'=0.6kN/2m ⨯0.778⨯103⨯6m=2.657活载1.3292.658P ’=0。

3kN/2m ⨯0。

778⨯103⨯6m=1。

329（5）风荷载以左吹风为例计算，右吹风同理计算，根据公式0z s z k ωμμβω=计算，z β高度小于30m 的单层厂房,取1.0,z μ查表,B 类地面粗糙程度，10h m ≤，取1.0，s μ取值迎风面-0.47，背风面-0.5.屋面风荷载标准值迎风面 21m /k 1645.035.00.147.00.1N -=⨯⨯-⨯=）（ω 背风面 21m /k 175.035.00.15.00.1N -=⨯⨯-⨯=）（ω上弦节点风荷载迎风面 N N W k 535.16m m 555.1m /k 1645.02-=⨯⨯-= 背风面 N N W k 633.16m m 555.1m /k 175.02-=⨯⨯-=图1-13 上弦节点风荷载四、内力组合内力计算表①1。

一、设计题目18m跨三角形钢桁架二、设计资料1、某单层轻型工业厂房，平面尺寸18m×90m，柱距6m，柱高6m，采用三角形钢屋架，跨度18m，屋面坡度i=1/3,屋面防水材料为波形彩钢瓦+50厚玻纤棉+钢丝网铝箔，冷弯薄壁C型钢檩条，檩条斜距1.555m，支撑布置自行设计，无吊车。

采用钢筋混凝土柱，混凝土强度等级为C20，钢屋架与柱铰接，柱截面尺寸400×600mm；使用温度-5摄氏度以上，地震烈度8度，连接方法及荷载性质，按设计规范要求。

屋架轴线图及杆件内力图见图。

2、荷载标准值如下：（1）、永久荷载（沿屋面分布）屋面防水结构+檩条 0.2KN/m2钢屋架及支撑等自重 0.35KN/m2（2）、可变荷载屋面活荷载（按水平投影）0.50KN/m2基本风压（地面粗糙度为B类）0.80KN/m2三、要求设计内容1、屋盖结构布置2、屋架杆件内力计算和组合3、选择杆件截面型号，设计节点4、绘制施工图四、课题设计正文（一）屋盖结构布置：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。

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1/2。

具体支撑布置如下图：屋架支撑布置1-1剖面图（二）、屋架杆件内力计算和组合1、荷载组合：恒载+活荷载；恒载+半跨活荷载2、上弦的集中荷载及节点荷载如下图：上弦集中荷载上弦节点荷载上弦集中荷载及节点荷载表3、上弦节点风荷载设计值如图所示。

（1）按照规范可知风荷载体形系数：背风面-0.5；迎风面-0.5 （2）上弦节点风荷载为：上弦节点风荷载W=1.4×（-0.5）×0.8×1.556×6=-5.228KN4、内力计算（1）杆件内力及内力组合如下表：（2）上弦杆弯矩计算。

评阅成绩徐州工程学院学生课程设计题目：钢结构屋架课程设计学生姓名：学号：所在院系：土木工程学院专业：房屋建筑工程班级：指导教师：年月日土木工程学院结构教研室附件一一、题目某厂房总长度90m，跨度L＝18 m(按选题表取)，屋盖体系为无檩体系，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C25，屋面坡度i=1/10；地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，不考虑地震设防，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）需要自己设计和计算，参考尺寸如附图所示。

屋架采用的钢材、焊条用Q235钢，焊条为E43型。

3、屋盖结构及荷载无檩体系：采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）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kN/m2为单位；②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.8kN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.5kN/m2，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0.6 kN/m2。

③屋面各构造层的荷载标准值：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.4kN/m2水泥砂浆找平层0.4kN/m2保温层0.7 kN/m2一毡二油隔气层0.05kN/m2水泥砂浆找平层0.3kN/m2预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2（在自己所选题号上涂黑！）跨中高度按坡度及跨度计算确定。

三、参考几何尺寸及内力值18米跨51507梯形钢屋架计算书部分学生姓名学院名称土木工程学院专业名称房屋建筑工程指导教师2012年12月28日目录1 设计资料和屋架尺寸--------------------------------------------------------6 1.1 设计资料--------------------------------------------------------------62 荷载计算和内力计算-------------------------------------------------------62.1 荷载计算-------------------------------------------------------------62.2 荷载组合-------------------------------------------------------------73 内力计算------------------------------------------------------------------8 3.1 内力计算-------------------------------------------------------------8 4杆件设计------------------------------------------------------------------94.1上弦杆---------------------------------------------------------------9 4.2下弦杆---------------------------------------------------------------10 4.3斜腹杆---------------------------------------------------------------10 4.4竖杆-----------------------------------------------------------------11 5节点设计------------------------------------------------------------------125.1下弦节点-------------------------------------------------------------13 5.2上弦节点-------------------------------------------------------------13 5.3屋脊节点G------------------------------------------------------------14 5.4支座节点-------------------------------------------------------------15 5.4.1支座底板的计算---------------------------------------------------15 5.4.2加劲肋与节点板的连接焊缝计---------------------------------------16 5.4.3节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算-------------------------------17参考文献-----------------------------------------------------------------181 设计资料和屋架尺寸1.1 设计资料某厂房总长度90m，跨度L＝18m，屋盖体系为无檩体系，纵向柱距6m。