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![[学士]某27米钢结构屋架课程计算书](https://img.taocdn.com/s1/m/6e5f5ef20242a8956bece47b.png)
目录第一部分一、设计资料 (2)二、设计内容 (3)三、设计要求 (3)第二部分一、荷载和内力计算 (4)二、支撑布置 (5)三、杆件内力计算图 (6)四、杆件截面选择 (6)五、节点设计 (9)第一部分一、设计资料(1) 设计资料某厂房跨度为L=27m，总长240m，柱距6m.房内无吊车，无天窗，无振动设备。
采用1.5×6.0m预应力混凝土大型屋面板，屋第 1 页共15页架支承于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为C30，。
地区计算温度高于-200C。
钢材选用235Q钢，焊条为43E型。
(2) 屋架形式及几何尺寸屋面采用预应力钢筋混凝土大型屋面板，采用梯形钢屋架。
屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图一所示。
屋面坡度为(=3340-=i屋架计算跨度为26.7m,端部高度取1990mm，中部高度取3340mm。
/210:127001990*)(3) 荷载标准值①永久荷载：预应力钢筋混凝土大型屋面板（包括嵌缝） 1.4 KN/m2二毡三油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 KN/m2找平层2cm厚 0.4 KN/m2保温层2 0.4 KN/m2屋架及支撑自重：按公式L12=计算： 0.309 KN/m2.0+.0q11永久荷载总和 2.617 KN/m2②可变荷载：屋面活荷载：2/kN7.0m附图一第 2 页共15页图1.1 27米跨屋架几何尺寸图1.2 27米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值第 3 页共15页第 4 页 共 15页图1.3 27米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值第二部分一、荷载和内力计算1、荷载计算恒荷载总和：2.6172/m KN屋面活荷载大于雪荷载，故不考虑雪荷载。
可变荷载总和：1.52/m KN屋面板坡度不大，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。
2、荷载组合节点荷载设计值：按可变荷载效应控制的组合：kN F d 15.4665.1)8.09.04.17.04.1617.22.1(=⨯⨯⨯⨯+⨯+⨯=第 5 页 共 15页 其中，永久荷载，荷载分项系数2.1=G γ；积灰荷载，荷载分项系数4.11=Q γ；组合系数9.01=ψ；屋面荷载，4.12=Q γ，9.02=ψ。
27m梯形钢屋架课程设计课程设计成果院（系）: __ _ _班级:学生姓名:学号:设计地点（单位）：____ ___________设计题目:_____ _ _____完成日期：年月日指导教师评语:_________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ _____________________________________________________ __________ _成绩(五级记分制):______ __________教师签名:_________________________目录钢结构课程设计计算书——钢屋架设计一、设计资料 (3)二、结构形式与布置 (3)1、屋架形式与几何尺寸 (3)2、梯形钢屋架支撑布置 (4)三、荷载计算 (5)四、内力计算 (7)五、杆件设计 (8)1、上弦杆 (8)2、下弦杆 (9)3、斜腹杆 (9)4、竖杆 (15)六、结点设计 (20)1、下弦结点 (20)2、上弦结点 (26)3、屋脊结点 (32)4、支座结点 (33)七、参考资料 (36)钢结构课程设计计算书——钢屋架设计一、 设计资料某地一机械加工车间，长96m ，跨度27m ，柱距6m ，车间内设有两台40/10T 中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m ，柱顶标高27m ，地震设计烈度7度。
本题设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形钢屋架，封闭结合1.5×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m 2），上铺100mm 厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m 3），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m 2），找平层2cm 厚（0.3KN/m 2），卷材屋面，屋面坡度i ＝1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，上柱截面400×400mm ，钢材选用Q235B ，焊条采用E43型。
《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。
钢结构课程设计学生姓名：******学号：**********所在学院：******专业班级：******指导教师：******西南交通大学**年**月**日**月**日目录一、设计资料-------------------------------------3二、钢材和焊条选择----------------------------3三、屋架形式及尺寸-------------------------------------3四、屋盖支撑布置-----------------------------4五、荷载和内力计算---------------------------45.1荷载计算----------------------5-6 5.2内力计算--------------------6-7六．杆件截面选择----------------------76.1上弦---------------------------------------7-86.2下弦--------------------8-96.3端斜杆------------------------------------------96.4斜腹杆----------------------9-106.5竖杆-------------------------10-12七．节点设计----------------------127.1.下选节点----------------------12-147.2上弦节点“B”----------------------14-157.3屋脊节点“J”----------------------15-167.4下弦跨中节点“e”----------------------16-177.5端部支座节点“a”---------------------17-197.6节点板计算----------------------19八、施工图详图———————————————19-22普通钢屋架设计一．设计资料某北方地区一金工车间。
－、设计资料1、某工厂车间，采纳梯形钢屋架无檩屋盖方案，厂房跨度取27m，长度为102m，柱距 6m。
采纳× 6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板，保温层、找平层及防水层自重标准值为 m2。
屋面活荷载标准值为 m2，雪荷载标准值 m2，积灰荷载标准值为 m2，轴线处屋架端高为，屋面坡度为 i=1/12，屋架铰接支承在钢筋混凝土柱上，上柱截面 400mm× 400mm，混凝土标号为 C25。
钢材采纳 Q235B 级，焊条采纳E43 型。
2、屋架计算跨度：Lo=27m－ 2× =3、跨中及端部高度：端部高度： h′=1900mm（端部轴线处），h=1915mm（端部计算处）。
屋架中间高度h=3025mm。
二、结构形式与部署屋架形式及几何尺寸如图一所示:2、荷载组合设计桁架时，应试虑以下三种组合：①全跨永远荷载+全跨可变荷载(按永远荷载为主控制的组合)：全跨节点荷载设计值： F=× +×× +×× ×× 6=图三桁架计算简图本设计采纳程序计算结构在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表一。
内力系数（ F=1）第二种组合第三种组合计算杆件杆件名称左半跨右半跨第一种组F1×①F1×①F3×①F3×①全跨①合 F×①内力（ KN)②③+F2×②+F2×③+F4×②+F4×③AB000000000上弦 BC，CDDE，EFFG，GHHJIJ，JKabbc下cd弦deefaBBbbDDccFFd斜 dH腹He杆eggKgI0Aa0Cb Ec-1-10竖Gd-1-10杆Jg-1-10Ie0Kf000000000四、杆件截面设计1、上弦杆：IJ、 JK计算，依据表得：整个上弦杆采纳相等截面，按最大设计内力N= ，屋架平面内计算长度为节间轴线长度，即：l ox =1355mm,本屋架为无檩体系，以为大型屋面板只起刚性系杆作用，不起支撑作用，依据支撑部署和内力变化状况，取屋架平面外计算长度 l oy为支撑点间的距离，即： l oy=3l ox=4065mm。
学院：****土木工程学院专业：课程：指导老师：班级：姓名：学号: *****土木工程学院结构教研室2008.9.钢结构课程设计任务书专业班级 姓 名 －、设计资料某一单层单跨工业厂房。
厂房总长度为 m ，柱距 m 的钢筋砼柱，其上柱截面尺寸为400×400mm ，砼强度等级C20。
车间内设有 台起重机为 t 的中级工作制桥式吊车。
屋架形式图------；屋架-------m 。
基本雪压20/2.0m kN S =；基本风压20/4.0m kN w =；地面粗糙度为B 类积灰荷载----2/m kN ；屋面均布活荷载0.72/m kN 。
屋面构造及荷载：二毡三油上铺绿豆砂防水层 2/35.0m kN 或二毡三油上铺绿豆砂防水层 2/40.0m kN 20mm 厚水泥砂浆找平层 2/40.0m kN 100mm 厚泡沫砼保温层 2/60.0m kN 或120mm 厚珍珠岩砼保温层 2/40.0m kN 预应力大型屋面板 2/40.1m kN二、设计内容1、 屋盖结构及支撑的布置图。
2、 选择钢材及连接材料。
3、 根据屋架各杆件的内力系数确定屋架杆件内力。
4、 选择屋架杆件的截面尺寸。
5、 设计屋架下弦、上弦、支座、屋脊及下弦接头节点，其他节点按构造要求确定。
6、 绘制屋架运送单元的施工图，用#1图纸，铅笔绘制。
计算的节点尺寸齐备，未作计算的节点按构造绘制。
三、设计要求1、 计算书用钢笔书写，插图用铅笔按一定比例绘制，做到眉目清晰，文图配合。
2、 图纸符合房屋建筑统一标准（GBJ1-86）和建筑结构制图标准（GBJ5-87）的要求。
四、屋架形式钢结构课程设计例题－、设计资料某一单层单跨工业长房。
厂房总长度为120m，柱距6m，跨度为27m。
车间内设有两台中级工作制桥式吊车。
该地区冬季最低温度为－20℃。
屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。
上铺120mm 厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。
27米钢屋架课程设计27米钢屋架是一种轻型建筑材料，适用于各种规模的建筑，由于材料轻便、易于加工，便于搭建和拆除，被广泛应用于临时建筑和永久性建筑。
为了更深入地了解27米钢屋架的设计，本文将对其设计进行探讨。
首先，在进行27米钢屋架的设计前，需要了解和掌握建筑设计的原则和配置方法。
建筑结构是建筑物的基础，好的建筑结构应有良好的稳定性和结构可靠性，能够满足各种自然力和人力的要求。
此外，在进行设计时，还需要考虑使用场所、使用目的、建造成本等因素。
同时，在确定设计方案后还需要进行结构分析和计算，并选择合适的设计方案。
在27米钢屋架的设计中，首先需要确定这种建筑结构的使用场所和功能，如教室、展示馆、仓库等。
然后，在确定所需的房间数量和空间大小后，可以根据所需的设计参数和功能需求，制定初始设计方案。
同时，根据27米钢屋架的材料特性，还可以考虑采用现场加工的方式进行搭建，以节约成本和材料。
各种建筑和构造、隔断都要和27米钢屋架的结构相匹配，同时还需要根据27米钢屋架的稳定性和材料属性，合理安排构造和隔断。
此外，还需要选择合适的灯光、空调、地板、墙壁、天花板等装饰材料和设备，以满足使用者的需求和舒适度。
在进行27米钢屋架的设计过程中，需要进行结构分析，根据不同方案对结构进行计算和优化，以提高结构的稳定性和可靠性。
同时，也要根据施工和材料成本对各种不同方案进行比较，并考虑结构的可持续发展性。
综上所述，27米钢屋架的设计需要遵循建筑设计的原则和配置方法，根据使用场所、功能需求以及材料特点等因素进行设计，并进行结构分析和优化。
在整个设计过程中，需要考虑多个方面因素，如使用效率、成本、优化等，以达到最佳的设计效果和建造效果。
27米钢屋架课程设计钢结构是一种重要的建筑结构形式，其具有轻质、高强、抗震等优点，在建筑领域有着广泛的应用。
而钢屋架是钢结构中的重要组成部分，其在建筑中承担着支撑屋面载荷、传递风荷载等重要功能。
本课程设计旨在介绍27米钢屋架的设计与施工，通过全面系统地了解27米钢屋架的设计原理、构造方式、相关规范标准和案例分析，提高学生对钢结构设计的专业能力和实践水平。
一、课程目标1.掌握27米钢屋架的设计原理和构造方式。
2.理解国家相关规范标准对钢结构设计的要求。
3.能够进行27米钢屋架的结构强度、稳定性、抗震性和可靠性分析。
4.能够运用所学知识进行27米钢屋架的实际设计。
5.能够进行相关案例分析，提高解决实际问题的能力。
二、课程内容1.钢结构基础知识1.1钢结构的分类和特点1.2钢结构设计的基本原则1.3钢材的选材原则和性能要求1.4钢结构的施工工艺和要求2. 27米钢屋架设计规范2.1钢结构设计规范相关条款解读2.2钢结构设计计算方法和要求2.3钢结构连接件设计要求3. 27米钢屋架构造形式3.1 27米钢屋架的构造类型3.2 27米钢屋架的节点构造及连接方式3.3 27米钢屋架的施工工艺及注意事项4. 27米钢屋架的设计分析4.1结构受力分析4.2结构稳定性分析4.3结构抗震性分析4.4结构可靠性评估5. 27米钢屋架实际设计案例分析5.1张力杆系支撑的钢桁架结构设计5.2局部钢构件参数优化设计案例5.3 27米大跨度钢结构设计案例6. 27米钢屋架设计实践6.1结合实际工程进行27米钢屋架的实际设计6.2使用常见的钢结构设计软件进行设计模拟与分析6.3结合实际案例进行设计方案讨论与优化三、教学方法1.理论授课：通过教师讲解和学生自主学习，掌握27米钢屋架的设计理论知识。
2.实例分析：通过案例分析，理解27米钢屋架设计中常见问题及解决方法。
3.计算实践：利用计算软件进行设计计算实践，提高设计能力。
4.实地考察：到工地进行实地考察，了解27米钢屋架的实际施工情况。
一、课程设计任务概述涉及一榀钢屋架，地震烈度为6度。
无侵蚀性介质，屋架下弦标高为12.5m。
屋面积灰荷载0.8kN/㎡。
钢材为Q345，焊条E50型。
屋架铰支于钢筋混凝土柱上，柱混凝土强度C25。
屋面均布活载（不与雪荷载同时考虑）为0.7kN/㎡。
屋架跨度27m，雪荷载0.35 kN/㎡，柱距6m采用无檩体系，屋面材料采用预应力混凝土屋面板,，屋架坡度为1：10。
二、屋架几何尺寸屋架的计算跨度：Lo=27000－2×150=26700mm，端部高度：h=1990mm（轴线处），h=3325mm（计算跨度处）。
三、屋架上弦、下弦及支撑布置GWJ：钢屋架 GG:刚性系杆 LG:柔性系杆屋架上弦水平支撑布置见下图（图一）屋架下弦水平支撑布置见下图（图二）端垮垂直支撑布置见下图（图三）跨中垂直支撑布置见下图(图三)图一图二图三四、屋架荷载分析及内力汇总表 1、荷载分析活荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。
永久荷载标准值：三毡四油防水层 0.4 kN/㎡ 水泥砂浆找平层 0.4 kN/㎡ 保温层 0.5 kN/㎡ 一毡二油隔气层 0.05 kN/㎡ 水泥砂浆找平层 0.3 kN/㎡ 预应力混凝土 1.45㎡kN/㎡ 屋架及支撑自重 0.12+0.297=0.417kN/㎡总计 3.517kN/㎡可变荷载标准值:活荷载 0.70kN/㎡ 雪荷载 0.35kN/㎡ 积灰荷载 0.90kN/㎡ 不需要考虑风压作用由可变荷载效应控制的组合： =1.2×3.517＋1.4×0.7＋1.4×0.9×0.70 =6.0824kN/㎡由永久荷载效应控制的组合： =1.35×3.517＋1.4×0.7×0.7＋1.4×0.9×0.7 =6.316kN/㎡所以本设计按永久荷载效应控制设计 荷载组合：全跨永久荷载+全跨可变荷载｛=max(屋面均布活荷载，雪荷载）｝+全跨积灰荷载 P= 6.0824kN/㎡×1.5m ×6m=54.74kN 全跨永久荷载+半跨可变荷载+半跨积灰荷载 1P =1.35×3.517kN/㎡×1.5m ×6m=42.73kN=（1.4×0.7×0.7＋1.4×0.9×0.7）kN/㎡×1.5m ×6m=14.11kN 2、内力汇总表112nG GK Q Q K Qi ci Qiki S S S S γγγψ==++∑1nG GK Qi ci Qiki S S S γγψ==+∑2P杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数：注：表内负号表示压力杆件内力系数单向荷载内力内力组合不利组合全跨半跨恒载荷载9.07恒+全恒+半全跨半跨AB00000000 RS00000000上BC-10.078-7.267-430.633-142.201-102.537-572.834-533.17-572.834 QR-10.078-2.81-430.633-142.201-39.6491-572.834-470.282-572.834 CD-10.078-10.88-430.633-142.201-153.517-572.834-584.15-572.834弦PQ-10.078-2.81-430.633-142.201-39.6491-572.834-470.282-572.834 DE-15.978-10.88-682.74-225.45-153.517-908.19-836.257-908.19 OP-15.978-5.092-682.74-225.45-71.8481-908.19-754.588-908.19杆EF-16.244-11.146-694.106-229.203-157.27-923.309-851.376-923.309 NO-16.244-5.091-694.106-229.203-71.834-923.309-765.94-923.309 FG-16.008-10.91-684.022-225.873-153.94-909.895-837.962-909.895 MN-16.008-5.091-684.022-225.873-71.834-909.895-755.856-909.895 GH-18.813-11.143-803.879-265.451-157.228-1069.33-961.107-1069.33 LM-18.813-7.66-803.879-265.451-108.083-1069.33-911.962-1069.33 HI-19.018-11.366-812.639-268.344-160.374-1080.98-973.013-1080.98 KL-19.018-7.643-812.639-268.344-107.843-1080.98-920.482-1080.98 IJ-18.806-11.153-803.58-265.353-157.369-1068.93-960.949-1068.93 JK-18.806-11.153-803.58-265.353-157.369-1068.93-960.949-1068.93下ab 5.681 4.189242.749180.1589159.10679322.908301.8559322.908 hi 5.681 1.569242.749180.1589122.13859322.908264.8877322.908弦bc13.4099.403572.9666189.201132.6763762.1676705.6429762.1676 gh13.409 4.001572.9666189.20156.45411762.1676629.4207762.1676杆cd18.4511.524788.3685260.3295162.60361048.698950.97211048.698 fg18.45 6.867788.3685260.329596.893371048.698885.26191048.698 de18.0489.037771.191254.6573127.51211025.848898.70311025.848 ef18.0489771.191254.6573126.991025.848898.1811025.848腹Aa-0.501-0.501-21.4077-7.06911-7.06911-28.4768-28.4768-28.4768 Si-0.5010-21.4077-7.069110-28.4768-21.4077-28.4768 Ba-10.226-7.54-436.957-144.289-106.389-581.246-543.346-581.246 Ri-10.226-2.727-436.957-144.289-38.478-581.246-475.435-581.246 Bb7.824 5.475334.3195110.396677.25225444.7162411.5718444.7162 Rh7.824 2.291334.3195110.396632.32601444.7162366.6455444.7162 Cb-1.032-1.032-44.0974-14.5615-14.5615-58.6589-58.6589-58.6589杆Qh-1.0320.016-44.0974-14.56150.22576-58.6589-43.8716-58.6589 Db-6.43-4.133-274.754-90.7273-58.3166-365.481-333.071-365.481 Ph-6.43-2.294-274.754-90.7273-32.3683-365.481-307.122-365.481 Dc7.771 2.752332.0548109.648838.83072441.7036370.8856441.7036 Pg7.771 2.026332.0548109.648828.58686441.7036360.6417441.7036 Ec-1.661-1.664-70.9745-23.4367-23.479-94.4112-94.4536-94.4112 Og-1.6610-70.9745-23.43670-94.4112-70.9745-94.4112Gc -3.451 -0.954 -147.461 -48.6936 -13.4609 -196.155 -160.922 -196.155 Mg -3.451 -2.493 -147.461 -48.6936 -35.1762 -196.155 -182.637 -196.155 Ej 0.212 0.212 9.05876 2.99132 2.99132 12.05008 12.05008 12.05008 Om 0.212 0.01 9.05876 2.99132 0.1411 12.05008 9.19986 12.05008 Fj -0.149 -0.149 -6.36677 -2.10239 -2.10239 -8.46916 -8.46916 -8.46916 Nm -0.149 0.001 -6.36677 -2.10239 0.01411 -8.46916 -6.35266 -8.46916 Gd 0.671 -0.96 28.67183 9.46781 -13.5456 38.13964 15.12623 38.13964 Mf 0.671 1.628 28.67183 9.46781 22.97108 38.13964 51.64291 38.13964 Hd -1.416 -1.489 -60.5057 -19.9798 -21.0098 -80.4854 -81.5155 -80.4854 Lf -1.416 0.072 -60.5057 -19.9798 1.01592 -80.4854 -59.4898 -80.4854 Jd 1.077 3.13 46.02021 15.19647 44.1643 61.21668 90.18451 61.21668 Jf 1.077 -2.051 46.02021 15.19647 -28.9396 61.21668 17.0806 61.21668 Hk 0.171 0.181 7.30683 2.41281 2.55391 9.71964 9.86074 9.71964 Ll 0.171 -0.01 7.30683 2.41281 -0.1411 9.71964 7.16573 9.71964 Ik -0.116 -0.129 -4.95668 -1.63676 -1.82019 -6.59344 -6.77687 -6.59344 Kl -0.116 0.013 -4.95668 -1.63676 0.18343 -6.59344 -4.77325 -6.59344 Je 2.095 1.047 89.51935 29.56045 14.77317 119.0798 104.2925 119.0798五、杆件截面设计腹杆最大内力，N=－581.246N ，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 。
钢结构课程设计——27m跨工业厂房普通钢屋架设计学院：土木与环境工程学院班级：姓名：学号：指导教师：北京科技大学 2014年07月目录1.设计任务书 (1)1.1 设计内容 (1)1.2 设计目的 (1)1.3设计任务及要求 (1)2.设计计算书 (2)2.1 设计资料 (2)2.2 设计依据 (3)2.3 屋架形式及主要尺寸确定 (3)2.4 支撑布置 (4)2.5 屋架的内力计算 (5)2.5.1 计算的基本假定 (5)2.5.2荷载计算 (5)2.5.3 荷载组合 (6)2.5.4 内力计算 (7)2.6 杆件截面设计 (9)2.6.1 上弦杆 (9)2.6.2 下弦杆 (10)2.6.3 端斜杆aB (11)2.6.4 腹杆 (12)2.5.6 竖杆Hd (16)2.7 节点设计 (18)2.7.1 上弦节点 (18)2.7.2 屋脊节点“J” (29)3.7.3 端部支座节点“a” (31)2.7.4 下弦节点 (33)2.7.5 其他节点 (39)2.8 节点板计算 (40)土木与环境工程学院土木1102班 41112054 柴丽娜1.设计任务书1.1 设计内容27m跨工业厂房普通钢屋架设计1.2 设计目的通过课程设计，进一步了工业厂房钢结构的结构型式、总体布置、受力特点和构造要求等；培养和锻炼学生综合运用钢结构材料、连接和基本构件设计原理进行钢屋架设计计算和解决实际工程问题的能力。
1.3设计任务及要求(1)完成设计计算书一份，设计计算书内容应包括以下内容：①设计基本资料、设计依据②选择钢屋架的材料，并明确提出对保证项目的要求；③确定屋架形式及几何尺寸，屋架及支撑布置（SC——上弦支撑，XC——下弦支撑，CC——垂直支撑，GG——刚性系杆，LG——柔性支撑）；④进行荷载汇集、杆件内力计算、内力组合，选择各杆件截面；⑤节点设计：设计下弦节点、上弦节点、再分式腹杆节点、支座节点、屋脊节点及下弦中央节点等。
⑥填板设置；⑦材料统计(2)绘制钢屋架施工图一张（A3）①屋架几何尺寸和内力简图（1:100）；②构件详图：屋架正立面图[轴线图比例1:20（1：30），节点及杆件比例1:10(1:15)]，上、下弦平面图，端部侧面图、跨中及中间部位剖面图；③零件或节点大样图（1:5）；④材料表；设计说明。
所绘图纸应符合《房屋建筑制图统一标准（GB 50001—2010）》和《建筑结构制图标准（GB-T50105-2010）》的要求。
12.设计计算书2.1 设计资料某机械厂成品组装车间跨度为27m ，厂房总长度90m ，柱距6m ，车间内设有两台300/50kN 中级工作制吊车。
厂房平面图、剖面图及屋架结构形式见图2-1（以长度90m 为例）。
图2-1 厂房平面、剖面及屋架形式示意图H 015033000iH 02400015027000150iH 0iH 030000150i1.车间柱网布置：长度90m；柱距6m；跨度27m2.屋架采用的钢材为Q235B钢，焊条为E43型。
3.屋面材料：预应力大型屋面板4.柱的混凝土强度等级为C25，屋面坡度i=1/10；5.厂房工作温度高于-20℃，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下标高为12.5m；采用1.5×6 m预应力混凝土大型屋面板，Ⅱ级防水，卷材屋面，屋架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢柱上。
6.屋面活荷载标准值为0.7 kN/m2，雪荷载标准值为0.45 kN/m2，基本风压0.35 kN/m2，基本雪压（不与活荷载同时考虑）0.45 kN/m22.2 设计依据1.《钢结构课程设计指导》张志国张庆芳武汉理工大学出版社2.《钢结构设计规范》（GB50017-2003），北京：中国计划出版社3.《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012），北京：中国建筑工业出版社4.《钢结构基本原理》何若全中国建筑工业出版社5.《房屋建筑制图统一标准》（GB50001-2010）6.《建筑结构制图标准》（GB-T50105-2010）2.3 屋架形式及主要尺寸确定屋面材料为预应力混凝土大型屋面板，采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架，屋面坡度i=1/10。
屋架计算宽度L0=L−2×0.15=27−2×0.15=26.7m，中间高度取H=3350mm，在27m轴线处端部高度ℎ0=2000mm，在26.7m的两端高度为：ℎ0=2015mm。
屋架跨中起拱高度按f=L0/500计算，取60mm。
钢材选用Q235B钢，焊条为E43型，手工焊。
根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下弦横向水平支撑、垂直支撑和系杆。
如图2-2所示：图2-2 屋架形式2.4 支撑布置根据厂房长度（90m>60m ）、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。
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。
屋架支撑布置见图2-3所示：图2-3(a)屋架上弦支撑布置300045003000285015020153350150715071507150715071507150715071357285030003000450020152300260013003050152533502539262228732873189020862086224832652248203513500图2-3(b)垂直支撑1-1图2-3(c)垂直支撑2-2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）备注：某车间所设计的屋盖无吊车、无天窗、无振动设备，不必进行有关这些的计算。
2.5 屋架的内力计算2.5.1 计算的基本假定节点均为铰接；所有杆件的轴线均位于同一平面内，且同心交汇于节点；荷载均作用于节点。
2.5.2荷载计算屋面活荷载与雪荷载不同时考虑，取较大的荷载标准值进行计算，故屋面活荷载取0.7kN/m2进行计算；荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，起卸载作用，对重屋盖可不考虑。
屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）可按经验公式g k=0.12+ 0.011lkN/m2计算。
荷载计算如表2-1所示：表2-1 荷载计算表2.5.3 荷载组合设计屋架时应考虑以下三种荷载组合情况：（1）第一种荷载组合：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=(4.16+0.98)×1.5×6=47.664kN（2）第二种荷载组合：全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：F1=4.316×1.5×6=38.844kN半跨节点可变荷载：F2=0.98×1.5×6=8.82kN（3）第三种荷载组合：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：F3=0.563×1.5×6=5.067kN半跨节点屋面板自重及活荷载：F4=(1.89+0.98)×1.5×6=25.830kN备注：上述三种荷载组合，其中（1）、（2）种组合为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。
2.5.4 内力计算屋架在上述3种荷载组合作用下的计算简图如图2-4所示。
用电算先解得F=1的屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨、右半跨）:（a）全跨永久荷载+全跨可变荷载计算简图（b）全跨永久荷载+半跨可变荷载计算简图（c）全跨屋架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载计算简图图2-4 屋架计算简图然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果详细见表2-2：表2-2 屋架构件内力组合表2.6 杆件截面设计2.6.1 上弦杆整个上弦杆采用等截面，按最大设计内力的HI、IG杆设计，根据表2-2，有N=−910.38kN。
在屋架平面内计算长度为l0x=l0=1.507m。
本屋架为无檁体系，可以认为大型屋面板只起到刚性系杆作用。
根据支撑布置和内力变化情况，取在屋架平面外计算长度l0y为支撑点间的距离，即：l0y=3×1.507=4.521m根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并，如图2-5所示。
图2-5 上弦杆截面图腹杆最大内力N=−478.55kN，查单臂式桁架节点板厚度选用表可知，中间节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选用12mm。
设λ=60，查Q235钢稳定系数表可知ϕ=0.807。
需要截面积A=Nφf=910.38×1030.807×215=5247.0mm2需要回转半径i x=l0xλ=150760=25.1mmi y=l0yλ=452160=75.4mm根据需要的A、i x、i y，查角钢型钢表，初选2L180×110×10，即 A= 5674cm2，i x=31.3mm，i y=87.1mm按所选角钢进行验算：λx=l0xi x=150731.3=48.15<[λ]=150λy=l0yi y=452187.1=51.91<[λ]=150由于λy>λx，只需求出φy，查轴心受力稳定系数表，φy=0.847,则：N φA =910.38×1030.847×5674=189.43MPa<215MPa所以所选用的截面2L180×110×10符合上弦杆的要求。
上弦截面如图2-5所示。
2.6.2 下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的cd杆计算，根据表2-2有N= 866.53kN。
又有：屋架平面内取节点间轴线长度 l0x=l0=3.000m屋架平面外根据支撑布置取 l0y=26700/2=1.3350m所需截面面积为：A=Nf=866.53×103215=4030.37mm2选用2L160×100×10，因为l0y≫l0x，故用不等肢角钢，短肢相并，如图2-6所示：图2-6 下弦杆截面图该截面特征如下：A=5064mm2>4030.37mm2（符合要求）i x=28.5mm，i y=77.8mm长细比计算：λx =l 0x i x =300028.5=105.26<[λ]=350 λy =l 0y i y =1335077.8=171.59<[λ]=350 σ=N A =866.53×1035064=171.12MPa <215MPa对Y 轴换算长细比：[]6.171150471601335056.016yz ===<=<=y t b λλλ 所以选用截面满足要求，下弦杆截面如图2-6所示。
