－、设计资料
梯形钢屋架长度为72m，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。屋面活荷载标准值为㎡，雪荷载标准值为㎡，积
灰荷载标准值为㎡。
屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。柱头截面为400mm×400mm，
所用混凝土强度等级为C20。
根据该地区的温度及荷载性质，钢材采用Q235级，其设计强度f=215kN/㎡,焊条
采用E43型，手工焊接。构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用M20普通螺
栓。
屋架的计算跨度：Lo=27000－2×150=26700mm，设计为无檩屋盖方案，采用平坡
梯形屋架，取屋架在27米轴线处的端部高度：h=2000mm（轴线处），h=2015mm（计算
跨度处）。
二、结构形式与布置
屋架形式及几何尺寸见图1所示。
图1 屋架形式及几何尺寸
屋架支撑布置见图2所示。
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）
图2 屋架支撑布置图
三、荷载与内力计算
1.荷载计算
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
放水层（三毡四油上铺小石子）㎡
找平层（20mm厚水泥砂浆）×20=㎡
保温层（120mm厚泡沫混凝土）×6=㎡
预应力混凝土大型屋面板㎡
钢屋架和支撑自重 +×27=㎡
管道设备自重 kN/㎡
总计㎡
可变荷载标准值
雪荷载㎡
积灰荷载㎡
总计㎡
永久荷载设计值×= kN/㎡（由可变荷载控制）
可变荷载设计值×=㎡
2.荷载组合
设计屋架时，应考虑以下三种组合：
组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载
屋架上弦节点荷载 P=+ ××6= kN
组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载
P=××6= kN
屋架上弦节点荷载
1
P=××6= kN
2
组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载
P=×××6= kN
屋架上弦节点荷载
3
P=×+ ××6= kN
4
3.内力计算
本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。
由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。
注：表内负责表示压力；正值表示拉力
图3 屋架接点图
四、杆件截面设计
腹杆最大内力，N=，由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚度取14mm ；其余节点板与垫板厚度取12mm 。 1.上弦杆
整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，N= 计算长度： 屋架平面内取节间轴线长度
Ox
l =150.8cm
屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用，取上弦横
向水平支撑的节间长度：
Oy
l =4500cm
因为3
Ox
l ≈
Oy
l ，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，见图4
图 4 上弦截面
设λ=60，查轴心受力稳定系数表，?=
需要截面积*
A =f N .?=3
1057.11100.807215
??=60932
mm
需要回转半径*x i =60
1508=λox l =2.51 cm *
y
i =450060
ox l λ==7.50 cm 根据需要的*
A 、*x i 、*
y i 查角钢型钢表，初选 2 L ??，A=69402mm ， x i =2.80cm ，
y i =7.86m 。
按所选角钢进行验算
x λ=x ox i l =828150..=＜[λ]=150
y λ=y oy i l =450
7.86
=57＜[λ]=150 由于 x y λλ<，只需求出min y ??=，查轴心受力稳定系数表，x ?＝
31057.11100.8236940x N A ??=
?=185N/2mm <215 N/2
mm 所选截面合适。 2 .下弦杆
整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N= 计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度Ox
l =4500mm
屋架平面外根据支撑布置取
Oy
l =13350mm
计算需要净截面面积*
A =3
1106.4510215
N f ?==2
mm
选用 2 L140?90?14（短肢相并），见图5。
图 5 下弦截面
A=69402
mm ， x i =2.51cm ，y i =6.93cm 。 按所选角钢进行截面验算，取A A =n
（若螺栓孔中心至节点板边缘距离大于100mm ，则可不计截面削弱影响）
31106.45106100n N A ?=
=2mm <215 N/2
mm
x λ=x
ox
i l 51
2450
.=
=<[λ ]=250
y λ===93
61335.i l y
oy <[λ]=350 所选截面满足要求。
3. 端斜杆B a 已知N ＝，Ox
l ＝
Oy
l ＝253.9cm
因为
Ox
l ＝
Oy
l ，故采用等肢角钢，使x i ＝y i
选用角钢2 L 100?12,见图6
图 6 端斜杆Ba
A ＝45602mm ，x i ＝3.03cm ，y i
＝4.64cm
截面刚度和稳定验算
x λ= =
=03
39253..i l x
ox =<[λ ]=150
y
λ=
64
49
253..i l y
oy =
=<[λ ]=150 由于1092535805803832110/..b /l .../t /b oy ?=<===
==x min ??
3585.77100.66244560
x N A ??==?2mm <215 N/2
mm 所选截面满足要求。 填板放两块，a ι
=84.6 cm ＜40x i =40×=121.2 cm 4. 斜杆Bb 已知N=
计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度Ox l =×l=×2622=2097.6mm 屋架平面外根据支撑布置取Oy
l =2622mm
选用 2 L100?6，见图7。
图 7 斜杆Bb A=23862
mm ， x i =3.10cm ，y i =4.44cm 。
3470.29102368N A ?==2mm <215 N/2
mm
x λ=x
ox
i l 10
376
209..=
=<[λ ]=350
y λ===44
42262..i l y
oy <[λ]=350 所选截面满足要求。
填板放两块，a ι
=87.4cm ＜80x i =80×=248cm 5.再分腹杆c1G
=1N 1c N =， =2N 1G N =，
1ι=4174 mm
计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度
Ox
l =×l=×2087=1669.6mm
屋架平面外根据支撑布置取
Oy
l =1ι（+
2
1
N N ）=4174（+620899252..）=4396mm
选用 2 L100?6，见图8。
图 8 再分腹杆c1G 图 9 中竖杆Je A=23862
mm ， x i =3.10cm ，y i =4.44cm 。
x λ=x
ox
i l 10
396
166..=
=<[λ ]=350
y λ===44
46439..i l y
oy 99<[λ]=350
由于1064395805807166010/..b /l .../t /b oy ?=<===
==yz min ??
3239.35100.51282386yz N
A ??==?2mm <215 N/2
mm 所选截面满足要求 填板放两块，a ι
=109.9cm ＜40x i =40×=124cm 6.中竖杆Je
已知N ＝0，l l 9.00=＝ ?335＝301.5cm
中间竖杆选用2 L75?6的角钢，并采用十字形截面，见图9 A=2cm ,4520.i x = cm,
91
25
3010..i l x o ox =
=
λ=<[λ ]=150 所选截面满足要求 填板放五块，a ι
=60.3cm ＜400x i =40×=98cm
其余各杆件截面选择过程不一一列出，计算结果见表2
杆件名称
内力
设计值
N
（KN）
计算长度（cm）
选用截面
截面积
A（2
cm）
回转半径（cm）
[λ]
计算应力
（N/2
mm）
上弦杆300 短肢相并2L160*100*14 150 -192 下弦杆450 1335 短肢相并2L140*90*14 61 350 / Aa T型截面2L50*5 150
Ba T型截面2L100*12 150 -205 Bb T型截面2L100*6 350 /
Cb 184 230 T型截面2L50*5 150
Db T型截面2L100*12 150
Dc T型截面2L75*6 350 /
Ec 208 260 T型截面2L75*6 150
E1 189 T型截面2L50*5 350 /
F1 104 130 T型截面2L50*5 68 150
五、节点设计
用E43焊条时，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值 2/160mm N f w f = 各杆件内力由表2查得，最小焊缝长度不应小于f h 8
1. 下弦节点b 见图10
图 10 下弦节点b
（1） 斜杆Bb 与节点的连接焊缝计算： N=
设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm 和5mm 。所需焊缝长度为：
肢背：16067.021029.47032
3
?????=w l +12=245.3mm ，取w l ＝270mm
肢尖：160
57.021029.4703
1
3
`
?????=w l +10=150mm ，取`w l ＝170mm （2） 斜杆Db 与节点的连接焊缝计算： N=
设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm 和5mm 。所需焊缝长度为
肢背：16067.021051.39032
3
?????=w l +12=，取w l ＝250mm
肢尖：160
57.021051.3903
1
3
`
?????=w l +10=，取`w l ＝150mm （3）竖杆Cb 与节点板连接焊缝计算：N =
因其内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸f h =5mm 焊缝长度w l ≥40mm ，取w l =60mm
（4）下弦杆与节点板连接焊缝计算：焊缝受力为左右下弦杆的内力差 △N=，设肢尖与肢背的焊脚尺寸为6mm ，所需焊缝长度为：
肢背： 16067.021092.47232
3
?????=w l +12=247mm ，取w l ＝270mm
肢尖：160
67.021092.4723
1
3
`
?????=w l +12=129，取`w l ＝150mm （5）节点板尺寸：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比列作出构造详图，从而定出节点尺寸。如图11所示
图 11 节点板b 尺寸
2 .上弦节点B
图12 上弦节点B
（1）斜杆Bb 与节点板连接焊缝计算，与下弦节点b 中Bb 杆计算相同。 （2）斜杆Ba 与节点板连接焊缝计算，N=。
设肢背与与肢尖的焊脚尺寸分别为10mm 和6mm 。所需焊缝长度为
肢背： 160107.021077.58532
3
?????=w l +20=194，取w l ＝200mm
肢尖：160
67.021077.5853
1
3
`
?????=w l +12=157，取`w l ＝180mm （3）上弦杆与节点板连接焊缝计算：为了便于在上弦上搁置大型屋面板，上弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm 。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝可按两条焊缝计算，计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P 与上弦垂直。
假定集中荷载P 由槽焊缝承受，P=，焊脚尺寸为5mm 所需槽焊缝长度为:
w
f
f w f h P
l ???=7.02+10=16057.0210488.523????+10=56.9mm ,取w l =65mm 上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差 △N=偏心距 e =＝75.7mm
设肢尖焊脚尺寸8mm ，设需焊缝长度为470mm ，则 （4）节点板尺寸：方法同前，如图13所示
图 13 节点板B 尺寸
3 .屋脊节点J 见图14
图14 屋脊节点J
（1） 弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：弦杆一般用与上弦杆同号角钢进行拼接，
为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢进行切肢、切棱。拼接角钢的这部分削弱可以靠节点板来补偿。拼接一侧的焊缝长度可按弦杆内力计算。
N=，设肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm ，则需焊缝长度为
=+???=167.04w
f
f w f h N
l mm 3111616087.041011.10573=+????，取w l =375mm 拼接角钢长度取2?375+50＝800mm
（2）弦杆与节点板的连接焊缝计算：上弦肢背与节点板用槽焊缝，假定承受节点荷载
上弦肢尖与节点板用角焊缝，按上弦杆内力的15%计算。N=?%＝，设焊脚尺寸为8mm ，弦杆一侧焊缝长度为250 mm ，
（3）中竖杆与节点板的连接焊缝计算：N=0kN
此杆内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸f h =5mm
焊缝长度w l ≥40mm ，取w l =60mm
（4）斜杆J2与节点板连接焊缝的计算
N=，设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm 和5mm ，所需焊缝长度为：
肢背：mm l w 6.861216067.021038.15032
3
=+?????=，取w l =100 mm
肢尖：mm l w 8.5410160
57.021038.15031
3
`
=+?????=，取焊缝长度`w
l =60mm （4）节点板尺寸：方法同前，如图15所示
图 15 节点板J 尺寸
4 .下弦跨中节点e 见图16
图 16 下弦跨中节点e
（1）弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：拼接角钢与下弦杆截面相同，传递内力N= 设肢尖、肢背焊脚尺寸为8mm ，则需焊缝长度为
=
+???=167.04w
f f w f h N
l mm 3.2751616087.041091.9573=+????，取w l =300mm 拼接角钢长度不小于2?300+12=612mm
（2）弦杆与节点板连接焊缝计算：按下弦杆内力的15%计算。kN N 7.143%1591.957=?=
设肢背、肢尖焊脚尺寸为6mm ，弦杆一侧需焊缝长度为
肢背：mm l w 3.831216067.02107.14332
3
=+?????=，取w l =90mm
肢尖mm l w 6.471216067.02107.14331
3
`
=+?????=：
，按构造要求，取焊缝长度`w l ≥48mm ， 取`w l =60mm
（4）节点板尺寸：方法同前，如图17所示
图 17 节点板e 尺寸
5 .端部支座节点a
图18 支座节点a
（1）为便于施焊，下弦角钢水平肢的底面与支座底板的距离一般不小于下弦伸出肢的宽度，故可取为160mm 。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度相同，厚度同端部节点板为14mm 。 支座底板计算：支座反力
取加劲肋的宽度为80mm ，考虑底板上开孔，按构造要求取底板尺寸为280mm
?400mm ，偏安全地取有加劲肋部份的底板承受支座反力，则承压面积为
验算柱顶混凝土的抗压强度：
223
/6.9/7.859920
1026.522mm N f mm N A R c n =<=?==σ (满足)
底板的厚度按支座反力作用下的弯矩计算,节点板和加劲肋将底板分为四块，每块板为两边支承而另两块相邻边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为 式中σ--------底板下的平均应力， σ=2
mm
2α--------两边支承对角线长， 2α=mm .)/(416610021414022=+-
β--------系数，由22/αb 决定。2b 为两边支承的焦点到对角线2α的垂直距离。由相似三角形的关系，得 4
166100
1402.b ?=
=84.1mm 22/αb = ，查表得β＝
M=??
2
mm N ?底板厚度215/5.138756/6?=f M =19.7mm, 取t=25mm
（2） 加劲肋与节点板的连接焊缝计算：偏安全地假定一个加劲肋的受力为支座
反力的1/4，则焊缝受力 设焊缝尺寸为6mm ，焊缝长度210mm ， 加劲肋高度不小于210mm 即可
（3）节点板加劲肋与底板的连接焊缝计算：设底板连接焊缝传递全部支座反力R=
节点板、加劲肋与底板连接焊缝总长度: 设焊缝尺寸8mm ，验算焊缝应力
223/160/77.9282487.022.11026.52222.1mm N N l h R w e f <=????=?=∑σ，满足要求
（4）下弦杆、腹杆与节点板的连接焊缝计算：
①竖杆与节点板的连接焊缝计算： N=，焊缝尺寸可按构造确定，焊脚尺寸
mm h f 5=，焊缝长度w l ≥40mm 。
① 斜杆Ba 与节点板连接焊缝计算，同上
肢背：w l =170mm ，肢尖：`
w l ＝140mm
② 下弦杆与节点板连接焊缝计算： N=，设焊缝尺寸8mm ，需要焊缝长度为
肢背：mm l w 4.1661216067.021025.31132
3
=+?????=，取w l =180mm
肢尖：mm l w 2.8912160
67.021025.31131
3
`
=+?????=，`w
l ＝110mm 六、施工图（见施工图纸）
课程设计说明书题目：钢结构梯形钢屋架设计 学院（系）： 年级专业： 学号： 学生姓名： 指导教师： 教师职称：
一、设计资料 (3) 二、结构形式与布置 (3) 三、荷载计算 (5) 四、内力计算 (6) 五、杆件设计 (8) 六、节点设计 (15) 梯形钢屋架课程设计计算书 一、设计资料 1、厂房的跨度分别取18m、21m、24m，长度为60m，柱距6m。车间内设有两台30/5t中级工作制吊车。梯形屋架，屋架端高分别为1.6m、1.7m、1.8m、1.9m、2.0m，
屋面坡度分别为i=1/9，1/10、1/11、1/12，屋架支撑在钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400mm ，混凝土标号为C25；计算温度最低－20℃。采用1.5×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板和卷材屋面。屋面做法：三毡四油绿豆砂防水层，20厚1：3水泥砂浆找平层，80厚泡沫混凝土保温层。屋面活荷载标准值0.52/kN m ，雪荷载标准值0.52/kN m ，积灰荷载标准值0.52/kN m 。由于屋面坡度小、重型屋面，不考虑风荷载。 2、屋架计算跨度 01820.1517.7l m m m =-?= 3、跨中及端部高度：本题设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，屋面坡度为 i=1/10，屋架在18m 轴线处的端部高度' 0 1.800h m =，屋架的中间高度h=2.800m ，则屋 架在17.7m 处，两端的高度为m h 817.10=。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如图1所示。 根据厂房长度60m 、跨度及荷载情况，设置了两道上、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。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图2所示。 图1 梯形钢屋架形式和几何尺寸
《钢结构》课程设计 题目：武汉某车间钢结构屋架设计 院（系）：城市建设学院 专业班级：土木090 学生姓名： 学号： 指导教师：蒋华 2012年6月11日至2012年6月15日 华中科技大学武昌分校制
《钢结构》课程设计任务书
目录 一、设计资料 (5) 二、屋架几何尺寸及檩条布置 (5) 1、屋架几何尺寸 (5) 2、檩条布置 (6) 三、支撑布置 (6) 1、上弦横向水平支撑 (6) 2、下弦横向和纵向水平支撑 (6) 3、垂直支.撑 (7) 4、系杆 (7) 四、荷载与内力计算 (7) 1、荷载计算 (7) 2、荷载组合 (7) 3、内力计算 (8)
一、设计资料： 1、某车间跨度为18m,厂房总长度90m，柱距6m。 2、采用1.5m×6m，预应力钢筋混凝土大型屋面板，Ⅱ级防水，卷材屋面桁架，板厚100mm，檩距不大于1800mm。檩条采用冷弯薄壁斜卷边 C 形钢 C220×75×20×2.5，屋面坡度i=l/10。 3、钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，柱顶标高18.000m，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为450mm×450mm，所用混凝土强度等级为C30，轴心抗压强度设计值 f＝14.3N/mm2。抗风柱的柱距为6m，上端与屋架上弦用板铰连接。 c 4、钢材用Q235，焊条用E43 系列型。 5、屋架采用平坡梯形屋架，无天窗，外形尺寸（取一半）如图1 所示。 图1 二、屋架几何尺寸及檩条布置 1、屋架几何尺寸 屋面采用1.5m×6m的钢筋混凝土大型屋面板和卷材屋面，采用梯形屋架； 屋架上弦节点用大写字母A, B, C…连续编号，下弦节点以及再分式腹杆节点用小写字母a, b, c…连续编号。 由于梯形屋架跨度L = 30m > 24m ，为避免影响使用和外观，制造时应起拱 f = L / 500 = 60mm 。 屋架计算跨度l0= L - 2 ? 0.15 = 30 - 2 ? 0.15 = 29.7m 。 =h0+i? l0/2=3585mm。 跨中高度H 为使屋架上弦节点受荷，腹杆采用人字式，下弦节点的水平间距取1.5m,起拱后屋架杆件几何尺寸和节点编号如图 2 所示（其中虚线为原屋架，实线为起拱后屋架）。
长沙理工大学继续教育学院梯形钢屋架课程设计 年级： 专业： 姓名： 学号： 指导老师：
时间：2017 年月日
目录 课程设计任务书 (1) 一、设计资料： (2) 二、屋架几何尺寸及檩条布置 (3) 三、支撑布置 (4) 四、荷载与内力计算 (5) 五、杆件截面设计 (9) 六、节点设计 (17) 七、填板设计 (35)
长沙理工大学继续教育学院课程设计任务书
一、设计资料： 1、某车间跨度为18m,厂房总长度90m，柱距6m。 2、采用1.5m×6m，预应力钢筋混凝土大型屋面板，Ⅱ级防水，卷材屋面桁架，板厚100mm，檩距不大于1800mm。檩条采用冷弯薄壁斜卷边 C 形钢C220×75×20×2.5，屋面坡度i=l/10。 3、钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，柱顶标高18.000m，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为450mm×450mm，所用混凝土强度等级为C30，轴心f＝14.3N/mm2。抗风柱的柱距为6m，上端与屋架上弦用板抗压强度设计值 c 铰连接。 4、钢材用Q235，焊条用E43 系列型。 5、屋架采用平坡梯形屋架，无天窗，外形尺寸（取一半）如图1 所示。
图1 二、屋架几何尺寸及檩条布置 1、屋架几何尺寸 屋面采用1.5m×6m的钢筋混凝土大型屋面板和卷材屋面，采用梯形屋架； 屋架上弦节点用大写字母A, B, C…连续编号，下弦节点以及再分式腹杆节点用小写字母a, b, c…连续编号。 由于梯形屋架跨度L 30m 24m ，为避免影响使用和外观，制造时应起拱 f L / 500 60mm 。 屋架计算跨度l0L 2 0.15 30 2 0.15 29.7m 。跨中高度H 0=h0+i l0 /2=3585mm。 为使屋架上弦节点受荷，腹杆采用人字式，下弦节点的水平间距取1.5m,起拱后屋架杆件几何尺寸和节点编号如图 2 所示（其中虚线为原屋架，实线为起拱后屋架）。 图2
钢结构课程设计 学生姓名：李兴锋 学号：20094023227 所在学院：工程学院 专业班级：09级土木(2)班 指导教师：
目录 1、设计资料 (3) 2、屋架形式和几何尺寸 (5) 3、节点荷载设计 (5) 4、屋架荷载 (6) 5、杆件截面选择 (6) 6、屋架杆件计算总表 (13) 7、焊缝计算 (14) 8、杆件应力计算 (16) 9、节点设计 (19) 10、课程设计小结 (25) 11、设计手写稿 (27) 12、施工图 (28)
T型钢架课程设计任务书 一、设计资料 某车间（或厂房）跨度L，长度96m，柱距6m，屋盖采用梯形钢屋架，屋面材料为压型钢板复合板，檩条间距1.5m，屋面坡度i = 1/10，屋面活荷载标准值为0.5kN/m2，当地基本风压为0.55kN/m2，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C30，柱截面400mm×400mm。其他设计资料如下： A．跨度 B．永久荷载 注：表中给出的永久荷载尚未包含屋架和支撑自重。C．雪荷载 D．积灰荷载 二、题目分配
注：土木07-1班执行D1组合；土木07-2班执行D2组合；土木07专升本执行D3组合。 各班学生在题目分配表中找到自己学号所对应的设计资料并结合各自班级的D组合进行设计。 三、设计要求 计算书：内容应详尽，主要内容应包括：设计任务书，材料选择，屋架形式、几何尺寸，支撑布置，荷载汇集，杆件内力计算及组合，杆件截面选择，典型节点设计（屋脊、跨中拼接节点，上下弦节点）等。 图纸：应符合制图规范及要求，表达应完整；绘制要求：主要图面应绘制正面图、上下弦平面图，必要的侧面图、剖面图，以及某些安装节点或特殊零件的
钢结构课程设计指导书 （梯形钢屋架） 土木工程学院钢结构教研室
钢结构课程设计指导书 绪言课程设计目的要求 课程设计是一个重要的教学过程，是对学生知识和能力的总结。要求学生通过钢结构课程设计，进一步了解钢结构的结构型式、结构布置和受力特点，掌握钢结构的计算简图、荷载组合和内力分析，掌握钢结构的构造要求等。要求在老师的指导下，参考已学过的课本及有关资料，综合应用钢结构的材料、连接和基本构件的基本理论、基本知识，进行整体钢结构设计计算，并绘制钢结构施工图。 第一节 钢结构课程设计题目 一、设计题目 某24m跨度车间钢屋架设计。 二、 设计任务 1、选择钢屋架的材料 2、确定屋架形式及几何尺寸 3、屋盖及支撑的布置 4、钢屋架的结构设计 5、绘制钢屋架施工图及材料表 三、 设计资料 某厂一金工车间跨度24m，长度为90m，柱距6m，内设两台50/5t中级工作制桥式吊车，设防烈度为7度。屋面采用1.5×6.0m大型屋面板。20mm厚水泥砂浆找平，上铺80mm厚泡沫混凝土保温层；三毡四油防水层，上铺小石子。屋面坡度i=1/10。屋面活荷载标准值0.7kN/m2，雪荷载标准值0.5 kN/m2，积灰荷载标准值0.3 kN/m2。屋架铰接于钢筋混凝土柱上，上柱截面b×h=400×400mm，混凝土强度等级为C20。 第二节 钢屋架设计计算 一、材料选择 根据荷载性质，钢材可采用Q235-A.F，要求保证屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯试验及碳、硫、磷含量合格。屋架连接方法采用焊接，焊条可选用
E43型，手工焊。 二、屋架形式及几何尺寸 因屋面采用混凝土大型屋面板，屋面坡屋i＝1／10，故宜采用梯形屋架。 屋架计算跨度应取l。=l-2×150=24000-300=23700mm。 屋架端部高度H。与屋架中部高度及屋面坡度相关，我国常将H。取为1.8～2.1m等较整齐的数值，以利多跨屋架时的屋面构造。可取H。=1990mm。 为使屋架上弦只受节点荷载，腹杆体系采用节间为3m的人字形式，屋面板传来的荷载，正好作用在节点上，使之传力更好。 屋架跨中起拱l／500 ，可取50mm。 三、支撑布置 根据车间长度，屋架跨度，荷载情况，以及吊车设置情况，宜布置三道上、下弦横向水平支撑，垂直支撑和系杆，屋脊节点及屋架支座处沿厂房通长设置刚性系杆，屋架下弦沿跨中通长设一道柔性系杆。凡与支撑连接的屋架可编号为GWJ—2，其它编号均为GWJ—l。 四、荷载和内力计算 1、荷载计算 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。 屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）可按经验公式计算。 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。 2．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 （2） 全跨永久荷载+半跨可变荷载 （3） 全跨屋架与支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 3. 内力计算 按图解法、解析法、电算法均可计算屋架各杆内力。 先求出单位荷载作用于各节点时的内力，即内力系数，然后可求出当荷载作用于全跨及半跨各节点时的杆件内力，并求出三种荷载组合下的杯件内力．取其中不利内力（正、负最大值）作为设计屋架的依据。可列表计算。 跨中附近斜腹件的内力发生变号，由于考虑了施工阶段荷载的不利分布。
24m钢结构开始设计 1、设计资料 1）某厂房跨度为24m，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45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）。 4）该车间所属地区为市 5）采用梯形钢屋架 考虑静载：①预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）、②二毡三油加绿豆沙、③找平层2cm厚、④ 支撑重量 考虑活载：活载（雪荷载）积灰荷载 6）钢材选用Q345钢，焊条为E50型。 2、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=（3040－1990）/10500=1/10； 屋架计算跨度L ＝24000－300＝23700mm； 端部高度取H=1990mm，中部高度取H=3190mm（约1/7。4）。屋架几何尺寸如图1所示： 图1：24米跨屋架几何尺寸 3、支撑布置 由于房屋长度有90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。（如图2所示）
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 4、屋架节点荷载
屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算： 计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况 1) 满载（全跨静荷载加全跨活荷载） 节点荷载 ①由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γ G ＝1.2，屋面活荷载γ Q1 ＝ 1.4，屋面集灰荷载γ Q2＝1.4，ψ 2 ＝0.9，则节点荷载设计值为 F＝（1.2×2.584+1.4×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝45.7992kN ②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γ G ＝1.35，屋面活荷载γ Q1 ＝1.4、ψ 1＝0.7，屋面集灰荷载γ Q2 ＝1.4，ψ 2 ＝0.9，则节点荷载设计 值为 F＝（1.35×2.584+1.4×0.7×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×60＝46.593 kN 2) 全跨静荷载和（左）半跨活荷 ①由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γ G ＝1.2，屋面活荷载γ Q1 ＝ 1.4，屋面集灰荷载γ Q2＝1.4，ψ 2 ＝0.9 全垮节点永久荷载 F1=（1.2×2.584）×1.5×6＝27.9072kN 半垮节点可变荷载 F2＝（1.4×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝17.892kN ②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γ G ＝1.35，屋面活荷载γ Q1 ＝1.4、ψ 1＝0.7，屋面集灰荷载γ Q2 ＝1.4，ψ 2 ＝0.9 全垮节点永久荷载 F1=（1.35×2.55）×1.5×6＝31.347 kN 半垮节点可变荷载
梯形钢屋架设计（21m 跨） 一、设计资料 某地区某金工车间。采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。跨度为21 m ，柱距6 m ,厂房长度为144 m ，厂房高度为15.7 m 。车间内设有两台150/520 kN 中级工作制吊车，计算温度高于 -20 ℃。采用三毡四油防水屋面上铺小石子设计荷载标准值0.4 kN/m 2，水泥砂浆找平层设计荷载标准值0.4 kN/m 2，泡沫混凝土保温层设计荷载标准值0.1 kN/m 2，水泥砂浆找平层设计荷载标准值0.5 kN/m 2， 1.5 m ×6.0 m 预应力混凝土大型屋面板设计荷载标准值1.4 kN/m 2。屋面积灰荷载0.35 kN/m 2，屋面活荷载0.35 kN/m 2，雪荷载为0.45 kN/m 2，风荷载为0.5 kN/m 2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，柱截面为400 mm ×400 mm ，砼标号为C20。 二、屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置 1、钢材及焊条选择 根据建造地区（北京）的计算温度和荷载性质及连接方法，钢材选用Q235-B 。焊条采用E43型，手工焊。 2、屋架形式及尺寸 本设计采用无檩屋盖，i ＝1/10，采用梯形屋架。 屋架跨度为L =21000 mm 屋架计算跨度为0L ＝L -300＝20700 mm ， 端部高度取0H ＝2000 mm ，（1/16 ～ 1/12）L ，（通常取为2.0 ～2.5 m ） 中部高度取H ＝0H +0.5i L ＝2000 + 0.1×21000/2＝3050 mm ， 屋架杆件几何长度见附图1所示，屋架跨中起拱42 mm （f = L /500考虑）。 为使屋架上弦承受节点荷载，配合宽度为1.5 m 的屋面板，采用上弦节间长度为3.0 m 。
《钢结构设计》课程设计 姓名 学号 专业 指导老师
《钢结构》课程设计任务书
一、设计资料： 1、某工业厂房跨度为21m,厂房总长度72m，柱距6m。 2、采用1.5m×6.0m，预应力钢筋混凝土大型屋面板，Ⅱ级防水，卷材屋面桁架，板厚100mm，檩距不大于1800mm。檩条采用冷弯薄壁斜卷边 C 形钢 C220×75×20×2.5，屋面坡度i=l/10。 3、钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，柱顶标高18.0m，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为400mm×400mm，所用混凝土强度等级为C30，轴心抗压强度设计值f c ＝14.3N/mm2。抗风柱的柱距为6m，上端与屋架上弦用板铰连接。 4、钢材用Q345-B，焊条用E50 系列型。 5、屋架采用平坡梯形屋架，无天窗，外形尺寸（取一半）如图1 所示。 图1 二、屋架几何尺寸及檩条布置 1、屋架几何尺寸 屋面采用1.5m×6m的钢筋混凝土大型屋面板和卷材屋面，采用梯形屋架； 屋架上弦节点用大写字母A, B, C…连续编号，下弦节点以及再分式腹杆节点用小写字母a, b, c…连续编号。 由于梯形屋架跨度L = 21m ，为避免影响使用和外观，制造时应起拱 f = L / 500 = 42mm 。 屋架计算跨度l0= L - 2 ? 0.15 = 21 - 2 ? 0.15 = 20.7m 。 =h0+i? l0/2=2935mm。 跨中高度H 为使屋架上弦节点受荷，腹杆采用人字式，下弦节点的水平间距取1.5m,起拱后屋架杆件几何尺寸和节点编号如图 2 所示屋架。 图2
三、支撑布置 1、上弦横向水平支撑 上弦横向水平支撑应设置在厂房两端的第一个柱间，且间距不宜超过60m。本车间长度为72m, 因此需要布置三道横向水平支撑，如图4所示。 图 4 2、下弦横向和纵向水平支撑 屋架跨设置下弦横向和纵向水平支撑。下弦横向水平支撑与上弦横向水平支撑布置在同一柱间，如图5所示 图5 3、垂直支撑
钢结构设计原理与施工课程设计――钢结构厂房屋架 指导教师： 班级： 学生姓名： 学号： 设计时间：2011年6月7号 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系
梯形钢屋架课程设计计算书 一.设计资料： 1、车间柱网布置：长度60m ；柱距6m ；跨度24m 2、屋面坡度：1：10 3、屋面材料：预应力大型屋面板 4、荷载 1）静载：屋架及支撑自重0.384KN/m 2；檩条0.2KN/m 2；屋面防水层 0.1KN/m 2； 保温层0.4vKN/m 2；大型屋面板自重（包括灌缝）0.85KN/m 2；悬挂管道0.05 KN/m 2。 2）活载：屋面雪荷载0.35KN/m 2；施工活荷载标准值为0.7 KN/m 2；积灰荷 载1.2 KN/m 2。 5、材质Q235B 钢，焊条E43系列，手工焊。 二 .结构形式与选型 1.屋架形式及几何尺寸如图所示 : 拱50 根据厂房长度为60m 、跨度及荷载情况，设置上弦横向水平支撑3道，下弦由于 跨度为24m 故不设下弦支撑。
2.梯形钢屋架支撑布置如图所示： 3.荷载计算 屋面活荷载0.7KN/m2进行计算。 荷载计算表
荷载组合方法： 1、全跨永久荷载1F＋全跨可变荷载2F 2、全跨永久荷载1F＋半跨可变荷载2F 3、全跨屋架（包括支撑）自重3F＋半跨屋面板自重4F＋半跨屋面活荷载2F 4．内力计算 计算简图如下
屋架构件内力组合表 4．内力计算 1.上弦杆 整个上弦采用等截面，按FG 杆件的最大设计内力设计，即N=－895.731KN 上弦杆计算长度： 在屋架平面内：0x 0l l 1.508m ==，0y l 2 1.508 3.016m ==× 上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。 腹杆最大内力N=－520.651KN ，中间节点板厚度选用6mm ，支座节点板厚度选用8mm
24m 钢结构开 始 设 计 1、设计资料 1）某厂房跨度为24m ，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45柱截面400×400，混凝土强度等级为C30。 3）屋面采用×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）。 4）该车间所属地区为北京市 5）采用梯形钢屋架 考虑静载：①预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）、②二毡三油加绿豆沙、③找平层2cm 厚、④ 支撑重量 考虑活载：活载（雪荷载）积灰荷载 6）钢材选用Q345钢，焊条为E50型。 2、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=（3040－1990）/10500=1/10； 屋架计算跨度L 0＝24000－300＝23700mm ； 端部高度取H=1990mm ，中部高度取H=3190mm （约1/7。4）。屋架几何尺寸如图1所示： 1拱50
图1：24米跨屋架几何尺寸 3、支撑布置 由于房屋长度有90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。（如图2所示） 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 4、屋架节点荷载 屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算： 计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况 1) 满载（全跨静荷载加全跨活荷载） 节点荷载 ①由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG＝，屋面活荷载γQ1＝，屋面 集灰荷载γQ2＝，ψ2＝，则节点荷载设计值为 F＝（×+×+××）××6＝ ②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG＝，屋面活荷载γQ1＝、ψ1 ＝，屋面集灰荷载γQ2＝，ψ2＝，则节点荷载设计值为 F＝（×+××+××）××60＝kN 2) 全跨静荷载和（左）半跨活荷 ①由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γG＝，屋面活荷载γQ1＝，屋面
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/ m2 5．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。其具体支撑布置如下：
梯形钢屋架课程设计 一、设计资料 (1)题号72，屋面坡度1: 10,跨度30m，长度102m,,地点：哈尔滨，基本 2 2 雪压：kN/m，基本风压：m。该车间内设有两台200/50kN中级工作制吊车，轨顶标高为8.5m。采用1.5m x 6m预应力混凝土大型屋面板，80mm厚泡沫混凝土保护层，卷材屋面，屋面坡度i=1/10。屋面活荷载标准值，血荷载标准值为 2 2 kN/m，积灰荷载标准值为kN/m。屋架绞支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为 400mm x 400mm。混凝土采用C20,,钢筋采用Q235B级，焊条采用E43 型。 (2)屋架计算跨度：l0=30m-2X 0.15m=29.7m。 (3)跨中及端部高度：采用无檩无盖方案。平坡梯形屋架，取屋架在30m轴线处的端部高度h。2.°05m。屋架跨中起拱按l0 /500考虑，取60mm。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如下图： ism 5
根据厂房长度（102>60）、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的支撑规则有所不同。梯形钢屋架支撑布置如下图： * 7
垂直支擢IT 垂直支撑27 三、荷载计算 1、荷载计算 屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算时取较大值进行计算，故取屋面活荷载 kN/m 2进行计算。 屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式g k（0.12 0.11l）kN/m2计算，跨度单位为米（m）。荷载计算表如下： （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：
梯形钢屋架课程设计计算书 1．设计资料： 1、车间柱网布置：长度90m ；柱距6m ；跨度18m 2、屋面坡度：1：10 3、屋面材料：预应力大型屋面板 4、荷载 1）静载：屋架及支撑自重0.45KN/m2;屋面防水层0.4KN/m2；找平层0.4KN/m2;大型屋面板自重（包括灌缝）1.4KN/m2。 2）活载：屋面雪荷载0.3KN/m2；屋面检修荷载0.5KN/m2 5、材质Q235B钢，焊条E43XX系列，手工焊。 2 . 结构形式与选型 屋架形式及几何尺寸如图所示 根据厂房长度(90m>60m)、跨度及荷载情况，设置上弦横向水平支撑3道，下弦由于跨度为18m故不设下弦支撑。 梯形钢屋架支撑布置如图所示：
3 . 荷载计算 屋面活荷载0.7KN/m2进行计算。荷载计算表
1、全跨永久荷载1F ＋全跨可变荷载2F 2、全跨永久荷载1F ＋半跨可变荷载2F 3、全跨屋架（包括支撑）自重3F ＋半跨屋面板自重4F ＋半跨屋面活荷载2F 4. 内力计算 计算简图如下 (c) (b) (a) 2 F /22 3//3F 22/F 4 2F /F 1/2/22 1// 2 2/4
5. 杆件设计 1、 上弦杆 整个上弦采用等截面，按FG 杆件的最大设计内力设计，即N=－210.32KN 上弦杆计算长度： 在屋架平面内：0x 0l l 1.508m ==，0y l 2 1.508 3.016m ==× 上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。 腹杆最大内力N=－115.16 KN ，中间节点板厚度选用6mm ，支座节点板厚度选用8mm 设λ＝60，υ＝0.807，截面积为3 2N 210.3210A 1327.4mm f 0.807215 =××＝＝υ
－、设计资料 1、某工厂车间，采用梯形钢屋架无檩屋盖方案，厂房跨度取27m，长度为102m，柱距6m。采用1.5m×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1.3kN/m2。屋面活荷载标准值为0.5kN/m2，雪荷载标准值0.5kN/m2，积灰荷载标准值为0.6kN/m2，轴线处屋架端高为1.90m，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。钢材采用Q235B级，焊条采用E43型。 2、屋架计算跨度： Lo=27m－2×0.15m=26.7m 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、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如图一所示: 2、荷载组合 设计桁架时，应考虑以下三种组合： ①全跨永久荷载+全跨可变荷载(按永久荷载为主控制的组合) ：全跨节点荷 载设计值：F=(1.35×3.12+1.4×0.7×0.5+1.4×0.9×0.6) ×1.5×6 =49.122kN 图三桁架计算简图 本设计采用程序计算结构在单位节点力作用下各杆件的力系数，见表一。
1、上弦杆： 整个上弦杆采用相等截面，按最大设计力IJ 、JK 计算，根据表得： N= -1139.63KN ，屋架平面计算长度为节间轴线长度，即：ox l =1355mm,本屋架为无檩体系，认为大型屋面板只起刚性系杆作用，不起支撑作用，根据支撑布置和力变化情况，取屋架平面外计算长度oy l 为支撑点间的距离，即： oy l =3ox l =4065mm 。根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面宜选用两个 不等肢角钢，且短肢相并，如图四所示：
目录 1、设计资料 0 1.1结构形式 (1) 1.2屋架形式及选材 (1) 1.3荷载标准值（水平投影面计） (1) 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 (2) 3、荷载计算 (4) 4、内力计算 (5) 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 (9) 5.4腹杆 (11) 5.5竖杆 (16) 5.6其余各杆件的截面 (16) 6、节点设计 (20) 6.1下弦节点“C” (20) 6.2上弦节点“B” (21) 6.3屋脊节点“H” (22) 6.4支座节点“A” (23) 6.5下弦中央节点“H” (23) 参考文献 (27) 图纸 (27) 月中落桂子
1、设计资料 1.1、结构形式 某厂房跨度为24m，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C25，屋面坡度为10 = i。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24m，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235钢，焊条为E43型。 1.3、荷载标准值（水平投影面计） ①永久荷载： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2 保温层 0.7 KN/m2 一毡二油隔气层 0.05 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.3 KN/m2 预应力混凝土大型屋面板 1.40 KN/m2 屋架及支撑自重(按经验公式L .0+ =计算) 0.384 KN/m2 .0 q011 12 ②可变荷载： 屋面活荷载标准值： 0.8 KN/m2 雪荷载标准值： 0.5 KN/m2 积灰荷载标准值： 0.7 KN/m2
一丶设计资料 厂房总长60ｍ，跨度为24m，屋架间距b=6m，端部高度H=1990mm，中部高度H=3190mm 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C20，屋面坡度为i=1:10；L为屋架跨度。地区计算温度高于—20℃，无需抗震设防。 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）如附表图所示。屋架采用的钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊 3、屋盖结构及荷载 采用无檩体系。 用1.5×6.0预应力混凝土屋板。 荷载：①屋架及支撑自重：q=0.384KN/m2 ②屋面活荷载：活荷载标准值为0.7 KN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为 =0.7 KN/m2，活荷载标准值与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值 ③屋面个构造层的恒荷载标准值： 水泥砂浆找平层0.4KN/m2 保温层 0.4KN/m2 预应力混凝土屋面板 1.6KN/m2 永久荷载总和=2.784KN/㎡，活荷载总和=0.7 KN/㎡ 4、荷载组合。一般按全跨永久荷载和全跨可变荷载计算。 节点荷载设计值： 按可变荷载效应控制的组合计算（永久荷载：荷载分项系数γg=1.2；屋面活荷载活雪荷载：γq=1.4，组合值系数φ=0.7） F=（1.2×2.7844+0.7×1.4）×1.5×6=37.2 KN 按永久荷载效应控制的组合计算（永久荷载：荷载分项系数γg=1.35；屋面活荷载活雪荷载：γq=1.4，组合值系数φ=0.7） F=（1.35×2.784+0.7×1.4×0.7）×1.5×6=38.2KN 故取节点荷载设计值为F=38.2 KN，支座反力R=8F=305.6 KN 二丶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； ＝24000－300＝23700mm；端部高度取H=1990mm，跨中高度取屋架计算跨度L 3190mm，下端起拱50mm。 屋架几何尺寸如图1所示：
梯形钢屋架课程设计 计 算 书
目录 一、设计资料 (3) 二、屋架几何尺寸及檩条布置 (3) 1、屋架几何尺寸 (3) 2、檩条布置 (4) 三、支撑布置 (5) 1、上弦横向水平支撑 (5) 2、下弦横向和纵向水平支撑...................................................................................... (5) 3、垂直支撑 (5) 4、系杆 (5) 四、荷载与内力计算 (6) 1、荷载计算 (6) 2、荷载组合 (6) 3、内力计算 (7) 五、杆件截面设计 (7) 1、节点板厚度 (7) 2、杆件计算长度系数及截面形式 (9) 3、上弦杆 (9) 4、下弦杆 (9) 5、再分式腹杆Ig-gf (10) 6、竖腹杆Ie (10) 六、节点设计 (13) 1、下弦节点“b” (13) 2．上弦节点“C” (16) 3．有工地拼接的下弦节点“f” (18) 4．屋脊节点“K” (19) 5．支座节点“a” (16) 七、填板设计 (21)
一、设计资料: 1. 车间平面尺寸为144m×30m，柱距9m，跨度为30m，柱网采用封闭结合。车间内有两台 15t/3t中级工作制软钩桥式吊车。 2. 屋面采用长尺复合屋面板，板厚50mm，檩距不大于1800mm。檩条采用冷弯薄壁斜卷边 Z形钢Z250×75×20×2.5，屋面坡度i=l/10。 3. 钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，柱顶标高9.000m，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。 上柱截面为400mm×400mm，所用混凝土强度等级为C30，轴心抗压强度设计值f c＝ 14.3N/mm2。抗风柱的柱距为6m，上端与屋架上弦用板铰连接。 4. 钢材用 Q235-B，焊条用 E43系列型。 5. 屋架采用平坡梯形屋架，无天窗，外形尺寸如下图所示 图 1 屋架外形尺寸及腹杆布置形式 Ho=1650mm 6. 该车间建于深圳近郊。 7. 屋盖荷载标准值： (l) 屋面活荷载0.50 kN/m2 (2) 基本雪压s00 kN/m 2 (3) 基本风压w00.75 kN/m2 (4) 复合屋面板自重0.15 kN/m2 (5) 檩条自重0.084kN/m (6) 屋架及支撑自重0.12+0. 011L kN/m2 8. 运输单元最大尺寸长度为15m，高度为4.0m。
高等教育自学考试 钢结构课程设计 号：130213100072 : 桀铭
1、设计资料 1）某厂房跨度为24m，总长90m，屋架间距6m， 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）。 4）该车间所属地区为市 5）采用梯形钢屋架 考虑静载：①1.5m*6m预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m2）、②二毡三油加绿豆沙、③20mm厚水泥砂浆找平层（0.4KN/m）④支撑重量考虑活载：活载（雪荷载）积灰荷载 6）钢材选用Q345B级钢，焊条为E43型。 2、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=（3040－1990）/10500=1/10； 屋架计算跨度L0＝24000－300＝23700mm； 端部高度取H=1990mm，中部高度取H=3190mm（约1/7。4）。屋架几何尺寸如图1所示：
拱50 图1：24米跨屋架几何尺寸 3、支撑布置 由于房屋长度有90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。（如图2所示） 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 4、屋架节点荷载 屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算：
计算屋架时考虑下列三种荷载组合情况 1) 满载（全跨静荷载加全跨活荷载） 节点荷载 ①由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γ G＝1.2，屋面活荷载γQ1＝ 1.4，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9，则节点荷载设计值为 F＝（1.2×2.584+1.4×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×6＝45.7992kN ②由永久荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γ G＝1.35，屋面活荷载γQ1＝1.4、ψ1＝0.7，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9，则节点荷载设计值为 F＝（1.35×2.584+1.4×0.7×0.70+1.4×0.9×0.80）×1.5×60＝46.593 kN 2) 全跨静荷载和（左）半跨活荷 ①由可变荷载效应控制的组合计算：取永久荷载γ G＝1.2，屋面活荷载γQ1＝ 1.4，屋面集灰荷载γQ2＝1.4，ψ2＝0.9
2（按附表取） 2 、题目 某厂房总长度90m 跨度为18m 屋盖体系为无檩屋盖。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 C30,屋 面坡度i=L/10 ； L 为屋架跨度。地区计算温度高于-20°C,无侵蚀性介质，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）如附图所示。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 （1）无檩体系：采用1.5 x 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/m 为单 位； ②屋面活荷载：施工活荷载标准值为 0.7kN/m 2，雪荷载的 基本雪压标准值为S=0.35kN/m 2，施工活荷载与雪荷 载不同 时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载为 0.7kN/m 2 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 0.45kN/m 水泥砂浆找平层 0.7kN/m 保温层 0.4 kN/m 预应力混凝土屋面板 1.45kN/m
150 C € 1 >0l^e = 9iW(} 1,0 10 i.o i ?° TB + 7.962 + 9.279 ￡102 + 9.279 (a) 18 米跨屋架 ace 二、设计内容 1. 屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置 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(b)18 米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸作用下各杆件的内力值 可 匚 e g e (c) 18 米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 J z5n7 5 .1507^ 1507』历07』”°?】g C s E 5 T 3,470 g 1 弐一 o7oo o
钢结构课程设计 －、设计资料 1、已知条件：梯形钢屋架跨度33m，长度120m，柱距6m。屋架铰接于混凝土柱上，屋面采用单层彩色钢板波形瓦，屋面坡度i＝1/10。屋面活荷载标准值为0.7 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Q345B级，焊条采用E50型。 2、屋架计算跨度： Lo=33－2×0.15=32.7m， 3、跨中及端部高度： 端部高度：h`=1900mm（轴线处），h=1915mm（计算跨度处）。 屋架的中间高度h=3400mm，屋架跨中起拱按Lo/500考虑，取60mm。 二、结构形式与布置 图1 屋架形式及几何尺寸
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） 图2 屋架支撑布置图 三、荷载与内力计算 1.荷载计算 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 钢屋架和支撑自重0.12+0.011×30=0.45kN/㎡单层彩色钢板波形瓦0.12kN/㎡ 总计0.57kN/㎡` 可变荷载标准值 屋面活荷载0.70 kN/㎡ 总计0.7kN/㎡ 永久荷载设计值 1.2×0.57=0.684kN/㎡ 可变荷载设计值 1.4×0.7=0.98kN/㎡ 2.荷载组合 设计屋架时，应考虑以下三种组合： 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=(0.684+0.98) ×1.5×6=14.97kN ②全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载：F1=0.684×1.5×6=6.156kN 半跨节点可变荷载：F2=0.98×1.5×6=8.82 kN
钢结构课程设计——24m跨钢屋架设计计算书 目录 设计资料 (2) 结构形式与布置 (3) 荷载计算 (5) 内力计算 (6) 杆件设计 (8) 节点设计 (12) 附件 pf程序数据 (18)
钢结构课程设计——24m跨钢屋架设计计算书 一、设计资料： 1.某单层单跨工业厂房，跨度24m，长度102m。 2.厂房柱距6m，钢筋混凝土柱，混凝土强度C20，上柱截面尺寸400x400mm， 钢屋架支承在柱顶。 3.吊车一台50T，一台20T，中级工作制桥式吊车（软钩），吊车平台标高12.000m。 4.荷载标准值 （1）永久荷载 三毡四油（上铺绿豆沙）防水层 0.4KN/m2 水泥砂浆找平层 0.3 KN/m2 保温层 0.6 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（包括支撑）自重 0.12+0.011L=0.384 KN/m2 （2）可变荷载 屋面活载标准值 0.7 KN/m2 雪荷载标准值 0.35 KN/m2 积灰荷载标准值 0.3 KN/m2 5.屋架结构形式、计算跨度及几何尺寸见图1(屋面坡度为1:10)。 图1 梯形屋架示意图（单位: mm） 6.钢材选用Q235钢，角钢，钢板各种规格齐全，有各种类型的焊条和C级螺栓可供选用。 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，最大运输长度16m，运输高度3.85m，工地有足够的起重安装设备。
二、结构形式与布置 （1）屋架形式及几何尺寸如图2所示。 图2 屋架形式及几何尺寸（单位mm） （2）屋架支撑的种类有横向支撑、纵向支撑、垂直支撑和系杆。 横向支撑：根据其位于屋架上弦平面或者下弦平面，又可分为上弦横向支撑和下弦横向支撑，上弦平面横向支撑对保证上弦杆的侧向稳定性有着重要作用。设计人无数种屋架跨度为24m，室内有悬挂吊车，因此上弦与下弦都需在第一个柱间设置横向支撑，又因为长度为102m，所以应该在跨中增设一道横向支撑，保证横向支撑之间小于60m。 纵向支撑：设于屋架的上弦与下弦平面，布置在沿柱列的各屋架端部节间部位，它可以与横向支撑一起形成水平刚性盘，增加房屋的整体刚度，减轻受荷较大的框架所受水平荷载和产生的水平变形对于梯形屋架，纵向支撑设在屋架的下弦的平面。 垂直支撑：位于两屋架端部或跨间某处的竖向平面或者斜向平面内，它可以保证屋架侧向整体稳定性，传递纵向所受纵向荷载，对于梯形屋架跨度小于30m，因此只需在屋架两端和跨度中点设置垂直支撑。 系杆：在屋架上弦平面，屋架跨中和两端各布置一道通长的刚性系杆，其他结点设通长的柔性系杆；下弦平面，仅在跨中和两端布置通长的柔性系杆。 具体支撑形式如图3：