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钢结构课程设计计算书书

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2013—2014学年第一学期钢结构课程设计专业班级：土木xxx姓名：xxxxxx学号：指导老师：xxxxxxx日期：2014年1月目录一、设计资料 (3)二、屋架布置及几何尺寸 (3)1.几何尺寸 (3)2.支撑布置 (3)三、荷载计算 (4)1.荷载 (4)2.荷载组合 (4)四、内力计算 (4)五、杆件截面设计 (6)1.上弦杆截面计算 (6)2.下弦杆截面计算 (7)3.斜杆截面计算 (8)4.竖敢截面计算 (13)六、节点设计 (17)1.下弦节点设计 (17)4.支座节点设计 (18)一：设计资料某单跨单层厂房，跨度L=24m ，长度54m ，柱距6m ，厂房内无吊车、无振动设备，屋架铰接于混凝土柱上，屋面采用1.5×6.0m 太空轻质大型屋面板。

钢材采用Q235-BF ，焊条采用E43型，手工焊。

柱网布置如图1所示， 杆件容许长细比：屋架压杆[]=150，屋架拉杆[]=350。

二屋架形式及几何尺寸由于采用大型屋面板和油毡防水屋面，故选用平坡梯形钢屋架，未考虑起拱时的上弦坡度i ＝1/10。

屋架跨度l ＝24m ，每端支座缩进0.15m ，计算跨度l 0＝l －2×0.15m ＝23.7m ；端部高度取H 0＝螺栓孔和支撑横杆连接板；端部榀（共两榀）为WJ1c 。

AB图3 上弦平面12121---12---2图4下弦平面与剖面三、荷载计算1、荷载永久荷载大型屋面板0.50+0.001×38=0.535 KN/m2防水层0.10 KN/m2屋架及支撑自重0.15 KN/m2悬挂管道0.05 KN/m2小计∑0.835 KN/m22、可变荷载（标准值）屋面活荷载与雪载一般不会同时出现，可取其中较大者进行计算屋面活载0.58 kN/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。

由永久荷载控制的荷载组合值为：1.35×0.835+0.7×1.4×0.58 =1.696 kN/m2由可变荷载控制的荷载组合值为：1.2×0.835+1.4×0.58 =1.814 kN/m2故可变荷载效应起控制作用。

永久荷载设计值：1.2×0.835 = 1.002 kN/m2可变荷载设计值：1.4×0.58=0.812 kN/m23、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+全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载F=（1.002+0.812）×1.5×6 = 16.33 kN(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载F1=1.002×1.5×6 = 9.02 kN半跨节点可变荷载F2=0.812×1.5×6=7.31 kN(3)全跨屋架与支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：F3=1.2×0.15×1.5×6= 1.62 kN半跨屋面板自重及活载产生的节点荷载：F4=（1.2×0.535+1.4×0.58）×1.5×6=13.09 kN以上1），2）为使用阶段荷载组合;3）为施工阶段荷载组合。

四、内力计算按屋架内力系数图计算杆件内力，然后乘以实际的节点荷载，屋架要上述第一种荷载组合作用下，屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆内力均达到最大值，在第二和第三种荷载作用下，靠跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号，因此，在全跨荷载作用下所有杆件的内力均应计算，而在半跨荷载作用下，仅需计算近跨中的斜腹杆内力，取其中不利内力（正、负最大值）作为屋架的依据。

具体计算见图屋架各杆内力组合见表。

钢结构设计原理课程设计内力计算表表1五、杆件截面设计1、上弦杆截面计算整个上弦杆采用同一截面，按最大内力计算N = -248.66 kN （压力），查单节点板桁架和桁架节点板厚度3—9表 可知节点板厚度选用8mm ，支座节点板厚度选用10mm 。

计算长度 屋架平面内取节间轴线长度cm l x8.1500=屋架平面外根据支撑和内力变化取cm l y6.3018.15020=⨯=因为y x l l 002=，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并。

如图1所示。

图1上弦截面设90=λ，查轴心受压构件的稳定系数表621.0=ϕ需要截面积 231862215621.01066.248mm f N A =⨯⨯==ϕ需要回转半径 cm l i xx 68.1908.1500===λcm l i y y35.3906.3010===λ根据需要的A 、 i x 、i y ，查《钢结构》P328角钢型钢表，选用2∟670110⨯⨯，A = 21.27 c ㎡ ,i x = 2.01cm , i y = 5.29cm 。

按所选角钢进行验算7501.28.1500===x x x i l λ 5729.56.3010===y y y l λ满足长细比：150][=λ的要求。

x由于y xλλ>只需求出x ϕϕ=min ，查轴心受压构件的稳定系数表，720.0=x ϕ223/215/1622127720.01066.248mm N f mm N A N x =<=⨯⨯==ϕσ所选截面合适。

2、下弦杆截面计算整个杆件采用同一截面，按最大内力计算，N =293.13 kN （拉力），查单节点板桁架和桁架节点板厚度3—9表 可知中间节点板厚度选用8mm ，支座节点板厚度选用10mm 。

计算长度 屋架平面内取节间轴线长度cm l x 3000= 屋架平面外根据支撑布置取cm l y 6000=计算需要净截面面积 2313012151077.279mm f N A n =⨯== 选用2∟80×50×6（短肢相并），见图2所示，A =15.12c ㎡ , i x =1.41 cm , i y =3.98cm 按所选角钢进行截面验算，取A A n =。

图2 下弦截面350][21341.13000=<===λλxx x i l 350][15198.36000=<===λλyy yi l=σ223/215/18515121077.279mm N f mm N A N =<=⨯= 所选截面满足要求。

3、斜杆截面计算 ① 斜杆a-BN = -144.88kN (压力)，l 0x = l 0y = l =254.3 cm因为l 0x = l 0y ，故采用不等肢角钢，长肢相并，使i x = i y选用2∟100×80×6，见图3所示，A = 21.27c ㎡ , i x = 3.17cm , i y = 3.38cm图3 斜杆a-B 截面xx150][8017.33.2540=<===λλx x x i l 属于b 类截面 150][7538.33.2540=<===λλyy y i l 属于b 类截面 满足长细比：150][=λ的要求。

由于y x λλ>只需求出x ϕϕ=min ，查轴心受压构件的稳定系数表，688.0=x ϕ223/215/992127688.01088.144mm N f mm N AN x =<=⨯⨯==ϕσ所选截面合适。

② 斜杆B-c N = 111.03kN （拉力），l 0x = 0.8l = 0.8×261.6=209.3c m , l 0y = l =261.6 c m计算需要净截面面积 235162151003.111mm f N A n=⨯==选用2∟45×4，见图4所示，A = 6.97 c ㎡ , i x = 1.38 cm , i y = 2.16 cm图 4斜杆B-c 截面按所选角钢进行截面验算：350][15238.13.2090=<===λλx x x i l 350][12116.26.2610=<===λλyyyi l 223/215/1596971003.111mm N f mm N A N =<=⨯==σ 所选截面满足要求。

○3 斜杆c-D N = -88.57kN (压力)，l 0x =0.8 l =0.8×287.8=230.2cm l 0y = l =287.8cm计算需要净截面面积 234122151057.88mm f N A n=⨯==选用2∟63×6，见图5所示，A =14.57mm 2 , i x =1.93cm , i y = 2.91cm图5斜杆c-D 截面xx按所选角钢进行截面验算150][11993.12.2300=<===λλx x x i l 属于b 类截面150][9991.28.2870=<===λλyy y i l 属于b 类截面 满足长细比：150][=λ的要求。

由于y x λλ>只需求出x ϕϕ=min ，查轴心受压构件的稳定系数表，442.0=x ϕ223/215/1381457442.01057.88mm N f mm N AN x =<=⨯⨯==ϕσ所选截面合适。

○4斜杆D-e .N =59.98kN （拉力），l 0x = 0.8l =0.8×286.7= 229.4cm , l 0y = l =286.7 cm 计算需要净截面面积232792151098.59mm f N A n =⨯==选用2∟45×4，见图6所示，A = 6.97 c ㎡ , i x = 1.38 cm , i y = 2.16 cm图 6 斜杆D-e 截面按所选角钢进行截面验算：350][16638.14.2290=<===λλxx x i l 350][13316.27.2860=<===λλyyyil 223/215/866971098.59mm N f mm N A N =<=⨯==σ 所选截面满足要求。

○5 斜杆e-F N = -40.76kN (压力)，l 0x =0.8 l =0.8×313.8=251.0cm l 0y = l =313.8cm计算需要净截面面积 231902151076.40mm f N A n =⨯==选用2∟63×6，见图7所示，A =14.57c ㎡ , i x = 1.93cm , i y =2.91cmx图7 斜杆e-F 截面按所选角钢进行截面验算：150][13093.10.2510=<===λλx x x i l 属于b 类截面150][10891.28.3130=<===λλyy y i l 属于b 类截面 满足长细比：150][=λ的要求。

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钢结构设计原理课程设计计算书精选全文完整版

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可编辑修改精选全文完整版1、设计资料1.1 1）某厂房跨度为21m，总长90m，柱距6m，屋架下弦标高为18m。

2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30。

3）屋面采用1.5×6m的预应力钢筋混凝土大型屋面板（屋面板不考虑作为支撑用）。

²4）该车间所属地区江苏省广州市。

5）采用梯形钢屋架。

1.2考虑静载：①预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）1400N/m²②二毡三油防水层400N/m²③找平层2cm厚400N/m²○4支撑重量；70N/m²考虑活载：①活载700 N/m²6）地震设防烈度为77）钢材选用Q235钢，焊条为E43型。

1.3、屋架形式和几何尺寸屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。

屋面坡度i=1/10；屋架计算跨度L0＝21000－300＝20700mm；端部高度取H=1990mm，中部高度取H=3040mm（为L0/6.8）。

屋架几何尺寸如图1所示：507.5 12、支撑布置2.1 由于房屋长度有6米，故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。

其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。

2.2上弦平面支撑布置屋架和下弦平面支撑布置垂直支撑布置3、设计屋架荷载屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载700 N/m²计算。

沿屋面分布的永久荷载乘1/cosα=(√10²+1)/10=1.005换算为沿水平投影面分布的荷载。

桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（w P =0.12+0.011⨯跨度）计算，跨度单位为m 。

标准永久荷载： 二毡三油防水层1.005x0.40=0.402kN/m 22cm 厚找平层1.005x 0.4=0.402kN/m 2预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝）1.005x 1.4=1.407kN/m 2屋架和支撑自重为 0.07+0.12+0.011x21=0.421kN/m 2 _____________________________共 2.632kN/m 2标准可变荷载： 屋面活荷载0.7kN/m 2_____________________________共 0.7kN/m 2考虑以下三种荷载组合① 全跨永久荷载+全跨可变荷载 ② 全跨永久荷载+半跨可变荷载③ 全跨桁架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 （1）全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载效应控制的组合）全跨节点荷载设计值：F=(1.35x 2.632kN/m 2+1.4x 0.7x 0.7kN/m 2 )x 1.5m X 6m=38.1528kN （2）全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨永久荷载设计值： 对结构不利时：F 1,1=1.35x2.632x1.5x6=31.9788KN （按永久荷载效应控制的组合） F 1,2=1.2x2.632x1.5x6=28.4256KN （按可变荷载效应控制的组合） 对结构有利时：F 1,3=1.0x2.632x1.5x6=23.688KN 半跨可变荷载设计值：F 2,1=1.4x(0.7x0.7)x1.5x6=6.174KN(按永久荷载为主的组合) F 2,2=1.4x0.7x1.5x6=8.82KN(按可变荷载为主的组合)（3）全跨桁架包括支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载（按可变荷载效应控制的组合）全跨节点桁架自重设计值：对结构不利时：F 3,1=1.2x0.421x1.5x6=4.5468KN对结构有利时：F 3,2=1.0x0.421x1.5x6=3.789KN半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：()224F 1.21.4k N m 1.40.7k N m 1.5m 6m =23.94k N =⨯+⨯⨯⨯4、屋架杆件内力计算用图解法先求出全垮和半跨单位节点荷载作用下的杆件内力系数，然后乘以实际的节点荷载，屋架在上述第一种荷载组合作用下，屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆，内力均达到最大，在第二种和第三种荷载作用下，靠跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号。

《钢结构设计》课程设计计算书

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1.设计资料哈尔滨市某单层工业厂房，采用单跨双坡门式刚架，刚架跨度33m ，柱距7m ，柱高8m ，屋面坡度1/10，地震设防烈度为6度。

刚架平面布置如下图1.1所示，刚架形式及几何尺寸如下图1.2所示。

屋面及墙面板均为彩色压型钢板，内填充以保温玻璃棉板，考虑经济、制造和安装方便，檩条和墙梁均采用冷弯薄壁卷边C 型钢，间距为1.5米，钢材采用Q345钢，焊条采用E50型。

图1.1 刚架平面布置图图1.2 刚架形式及几何尺寸80001:10330001650700071200600600110001100011000330007000700070007000700070007000700070002.荷载计算2.1荷载取值计算：（1）屋盖永久荷载标准值（对水平投影面）YX51—380—760型彩色型钢板 0.15 2kN m 50 mm 厚保温玻璃棉板 0.05 2kN m PVC 铝箔及不锈钢丝网 0.02 2kN m 檩条及支撑 0.10 2kN m 刚架斜梁自重 0.15 2kN m 悬挂设备 0.50 2kN m 合计 0.97 2kN m （2）屋面可变荷载标准值 ①屋面活荷载：0.482kN m②雪荷载：哈尔滨市基本雪压0S =0.452kN m 。

对于单跨双坡屋面，屋面坡角α=54238'''，z μ=1.0，雪荷载标准值 ：k S =z μ0S =1.0×0.45=0.452kN m 。

③本工程不考虑积灰荷载。

所以屋面可变荷载取Max {}=活荷载,雪荷载0.482kN m 。

（3）轻质墙面及柱自重标准值（包括柱、墙骨架等） 0.52kN m（4）风荷载标准值基本风压：0ω=1.05×0.552kN m =0.582kN m ；根据地面粗糙度类别为B 类，查得风荷载高度变化系数：当高度小于10m 时，按10m 高度处的数值采用，z μ=1.0。

钢结构课程设计计算说明书(2024版)

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一、荷载计算永久荷载（设计值）：预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2×1.35=1.96kN/m2三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.40kN/m2×1.35=0.54kN/m2水泥砂浆找平层0.40kN/m2×1.35=0.54kN/m2保温层0.70kN/m2×1.35=0.95kN/m2一毡二油隔气层0.05kN/m2×1.35=0.07kN/m2水泥砂浆找平层0.30kN/m2×1.35=0.41kN/m2屋架和支撑自重（0.12+0.011×16）×1.35=0.40kN/m2管道荷载0.10kN/m2×1.35=0.135kN/m2合计 5.005kN/m2可变荷载：施工荷载和雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值。

屋面活荷载0.70kN/m2×1.4=0.98kN/m2积灰荷载0.70kN/m2×1.4=0.98kN/m2合计 1.96kN/m2屋面坡度不大，对荷载影响小，未予考虑。

风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不考虑。

二、荷载组合本设计按全跨荷载的永久效应组合：5.005+0.7×0.98+0.9×0.98=6.573kN/m2本设计为16m跨度，取5等分，即每单跨3.2m，根据结构布置，存在两种形式的节点荷载，即6m×3.2m和6m×1.6m，分别计算其大小。

F d=6.573×6×3.2=126.20 kNF d=6.573×6×1.6=63.10 kN内力计算kN 利用ansys软件，计算出各节点的杆件内力，得出最大拉力杆件值为596.10；最大压力在杆件值为606.87。

kN 三、杆件截面设计根据腹杆最大内力值,由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板厚度取14mm ；其余节点板与垫板厚度取12mm 。

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钢结构课程设计班级：****姓名：****学号：****指导老师：****2011年* 月*日目录一设计资料8 (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、题号*的已知条件：梯形钢屋架跨度27m，长度96m，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＝1/16。

屋面活荷载标准值为0.7 kN/m2，雪荷载标准值为0.3 kN/m2，积灰荷载标准值为0.6 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 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。

图1-1梯形屋架的形状和几何尺寸根据厂房长度（96m>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柱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。

梯形钢屋架支撑布置如图1-2所示。

垂直支撑1-1垂直支撑2-2桁架上弦支撑布置图桁架下弦支撑布置图图1-2 梯形屋架支撑布置三、荷载计算屋面活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。