钢结构课程设计
一、设计资料
1. 2. 3. 4.
某单层单跨工业厂房，跨度L为21 m，长度102 m。
厂房柱距6 m，钢筋混凝土柱，混凝土强度等级C20，上柱截面尺寸吊车一台150 T，一台30 T，吊车平台标高+12.000 m。荷载标准值（水平投影面计）
三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 KN/m水泥砂浆找平层 0.4 KN/m
2
，钢屋架支承在柱顶。
（1）永久荷载：
2
保温层 0.5 KN/m 一毡二油隔气层 0.05 KN/m 水泥砂浆找平层 0.3 KN/m 预应力混
凝土大型屋面板 1.4 KN/m 屋架及支撑自重按经验公式q=0.12+0.011L KN/m
2222
2
（2）可变荷载：
屋面活荷载标准值 0.7 KN/m 雪荷载标准值 0.35 KN/m 积灰荷载标准值 0.7 KN/m
222
5. 屋架计算跨度，几何尺寸及屋面坡度见附图1。
图1.钢屋架几何尺寸（mm）
6. 7.
钢材Q235钢、角钢、钢板各种规格齐全；有各种类型的焊条荷C级螺钢屋架的制造、运输荷安装条件：在金属结构厂制造，运往工地安装，
栓可供选用。
最大运输长度16 m，运输高度3.85 m，工地有足够的起重安装条件。
二、布置屋架和支撑
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。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柱间支撑的规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆，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。梯形钢屋架支撑布置如下图2所示。
WJ-2
WJ-1
WJ-1
WJ-2
WJ-2
WJ-1
WJ-1
GWJ-2
WJ-2
c1
scscc4
LG2
LG2LG1LG2LG2LG1
LG2LG2LG1LG2LG2LG1
LG2LG2LG1LG2LG2LG1
LG2LG2LG1LG2LG2LG1
屋架上弦支撑布置图
c2
c4
scsc2
cc1
LG1LG1
LG1LG1
cc3
LG1LG1LG1
cc1
LG1
垂直支撑1-1
cc2
LG1
LG1
cc4
LG1
LG1
cc2
LG1LG1
垂直支撑2-2
LG1LG1
图2.屋架布置图支撑代号：
屋架上弦横向水平支撑 sc 屋架下弦横向水平支撑 xc 屋架下弦纵向水平支撑 zc 垂直支撑 cc 刚性系杆 LG1 柔性系杆 LG2
三、荷载计算
3.1荷载形式
按屋面做法，以知各荷载标准值算出永久荷载设计值：对于永久
性荷载，按公式设计值=1.2X荷载标准值；对于可变荷载，按公式设计值=1.4X荷载标准值。同时按屋面活载及雪荷载两者中取大值的原则，算出可变荷载的设计值。计算可列表1进行。
表 3.2荷载组合
1.荷载汇集表
设计屋架时应考虑三种组合：
(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：
P =(4.0812+1.96)×1.5×6=54.37KN
外力作用图如下图3所示
图3.第一种荷载组合作用图
(2) 全跨永久荷载+半跨可变荷载；全跨节点永久荷载：
P1 =4.0812×1.5×6=36.73KN
半跨节点可变荷载：
P2 =1.96×1.5×6=17.64KN
外力作用图如下图4所示
P=P1+P2
图4.第二种荷载组合作用图
(3) 全跨屋架支撑自重+半跨屋面板自重+半跨可变荷载；全跨节点屋架自重：
P3 =0.4212×1.5×6=3.7908KN
半跨节点屋面板自重及可变荷载：
P4 =（1.68+1.96）×1.5×6=32.76KN
外力作用图如下图5所示
P=P3+P4
图5.第三种荷载组合作用图
四、内力计算
由结构力学所学知识课解得P=1时屋架各杆件的内力系数（P=1作用于全跨、左半跨和右半跨）【内力大小详见下图6】，然后求出各种
荷载情况下的内力进行组合。计算结果可如下表2。
（a）
1.0
1.0
1.0F6.860
-1.
01.
1.0G
3.91
1.0H
2
-1.
0.5A
1.0
1.0C
33-2.6
47
0-1.
+1
B
0.00+396.41
0-0.5
ED
0.0
G'F'5-1.E'D'7-1.c' C'B'A'
.0
0-2.43
+122.
00
10
c
63
e
26
g
84
g'
36
e'
+1
39
25
76
2
8190
aa'
