钢结构
课程设计任务书
课程设计题目：梯形钢屋架
班级：
设计期限：2012年12月31日～2013年1月7日指导教师：
一、课程设计的意义与目的
钢结构课程设计是建筑工程专业教学计划中一个重要的实践教学环节，对培养学生的基本技能、提高学生对实际结构工作情况的认识和巩固所学的理论知识有重要作用。课程设计应达到如下目的：了解钢屋盖设计的一般程序和内容，为毕业后从事实际设计工作奠定基础：
巩固钢结构课程中所学内容(例如材料性能及材料的选择，连接设计及计算，基本构件的设计计算等)，并应用于课程设计中：
掌握钢屋架施工图的表达方法和制图规定：
学习书写结构计算书
学习运用规范及有关技术资料。
二、设计资料
机械厂欲建一金工车间，其平面及柱网布置如图所示，厂房的跨度分别取l8m、21m、24m，长度为54m，柱距6m。车间内设有两台20／5吨中级工作制吊车。采用1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板和卷材屋面。梯形屋架，屋架端高分别为1.8m、1.9m、2.0m，屋面坡度为i=1/10，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℃．
L分别为18m、21m、24m。
柱网布置图
1. 屋面做法：
W1：二毡三油上铺小石子防水层（0.35 kN/m2）
20厚水泥砂浆找平层(0.4 kN/m2)
80厚泡沫混凝土保温层(0.5 kN/m2)
1.5m×6m钢筋混凝土大型屋面板（1.4 kN/m2）
钢屋架及支撑自重：0.12+0.011L （kN/m2）
基本雪压0.25kN/m2，
屋面活荷载0.30kN/m2，
不考虑风荷载，积灰荷载和地震荷载。
W2：二毡三油上铺小石子防水层（0.35 kN/m2）
20厚水泥砂浆找平层(0.4 kN/m2)
80厚泡沫混凝土保温层(0.5 kN/m2)
1.5m×6m钢肋GRC大型屋面板（0.55kN/m2）
钢屋架及支撑自重：0.12+0.011L （kN/m2）
基本雪压0.40kN/m2，
屋面活荷载0.70kN/m2，
不考虑风荷载，积灰荷载和地震荷载。
2. 钢材种类：G1：Q235B；G2：Q345B
三、设计内容
1．屋盖支撑体系布置设计；
2．屋架设计计算；
屋架尺寸的确定，腹杆的布置，荷载及内力计算，杆件截面的设计，节点设计。
3．编写结构设计计算书一份。要求步骤清楚，计算正确，书写工整。
计算书封面写明如下内容：课程设计名称——梯形钢屋架设计；系别；班级；姓名；学号。计算书正文要求书写工整，必要的图表不可缺少；注明所用参考文献。要求附内力系数图。
4．绘制屋架施工图一张(1号图，手绘)。
钢屋架施工图中包括屋架几何尺寸及内力图，构件详图，零件或节点大样图，材料表，说明。
注意构件详图中杆件截面和节点尺寸比例是轴线比例的两倍。即：轴线比例1：20；节点和构件比例1：10。构件长度取5mm或10mm的倍数。构件截面根据受力取5~6种。角钢的尺寸≥45×4或56×36×4。
四、设计参数
表2 每组荷载和钢材种类组合表
五、参考资料
1．建筑结构荷载规范《GB50009-2001》
2．钢结构设计规范《GB50017-2003》
3．钢结构设计原理刘锡良、丁阳主编.天津大学出版社.
4．建筑钢结构设计刘锡良、陈志华主编.天津大学出版社
5．土木工程专业建筑工程方向课程设计指导书张三柱主编中国水利水电出版社6．课程教材
六、设计时间及参考进度
设计时间为一周
钢结构课程设计指导
一、课程设计任务布置：见任务书
二、屋盖支撑体系
1、支撑体系的作用
a)增大结构纵向刚度，承担纵向水平荷载；
b)增大结构横向刚度，协调横向框架受力；
c)减小屋架弦杆/框架柱的平面外计算长度；
d)维持托架及中间屋架的稳定性；
e)保证安装过程中结构稳定性，防止倾倒；
f)增大结构的抗扭刚度。
2、屋盖支撑种类及布置原则
屋盖支撑包括上弦横向支撑、下弦横向支撑、下弦纵向支撑、竖向支撑（垂直支撑）、系杆及天窗支撑等。
屋盖支撑布置的原则为：厂房两端布置上下弦横向支撑和竖向支撑；屋架两边布置下弦纵向支撑，形成封闭体系；横向及竖向支撑间距不应超过60m，否则应加设支撑；竖向支撑一般布置屋架跨中和端竖杆平面，S>30m时，在跨中1/3处加设两道；布置系杆增强屋架侧向稳定，减小弦杆计算长度，传递水平荷载。
3、屋盖支撑布置：绘图说明
三、普通梯形钢屋架设计
1．钢屋架的形式和尺寸
形式：梯形钢屋架、人字型腹杆布置
尺寸：24m跨度屋架跨中起拱L/500。
2、普通钢屋架的计算分析
1）计算假定
钢屋架的节点为铰接；所有杆件的轴线在同一平面内，汇交于节点中心；荷载作用在屋架节点上，且在屋架平面内。
2）普通钢屋架的荷载
荷载类型：永久荷载结构及屋面自重；
可变荷载屋面活荷，雪荷。
荷载组合：全跨永久荷载+全跨可变荷载；
全跨永久荷载+半跨可变荷载；
全跨屋架和支撑自重+半跨屋面板+半跨屋面活荷
3）内力分析
按平面桁架计算杆件轴向力：静定结构；数解法（节点法，截面法）/图解法。
3．普通钢屋架的杆件设计
1）杆件的计算长度
屋架平面内：节点中心的距离，由于节点刚度，压杆失稳时将受到拉杆的约束（弹性嵌固），
拉杆越多，拉力越大，约束作用越强。
受压（上）弦杆/下弦杆/支座竖杆（端竖杆）/端斜杆：l 0x =l ；其它腹杆：l 0x =0.8l ；（与下弦连接的节点嵌固作用较大），l 为杆件几何长度。
屋架平面外：侧向支撑点间距l 1。
上弦杆：屋面板与屋架3点焊可靠连接时，l 0y =2B 且≤3m ；否则，l 0y =l 1
下弦杆 l 0y =l 1（下弦横向水平支撑或系杆的间距）；腹杆 l 0y =l 。
侧向支撑点间距为杆件节间长度的2倍时，取杆件内力为此二节间内力较大值，杆件计算长度：l 0y = l 1(0.75+0.25N 2/N 1) 且l 0y ≥0.5 l 1
对双角钢十字形截面和单角钢截面的腹杆，斜平面屈曲，l 0x =0.9l 。
2）截面形式
截面形式选择的原则是与杆件两个方向的计算长度相配合，使杆件两个方向的长细比接近相等，即达到等稳定。
等边角钢 T 型截面 i y ≈(1.3-1.5)i x , 普通钢屋架的腹杆；
不等边角钢 T 型截面 短肢相连 i y ≈(2.6-2.9)i x , 普通钢屋架的上下弦杆，平面外支撑间距为节间长度的2-3倍；
不等边角钢 T 型截面 长肢相连 i y ≈(0.75-1.0)i x , 普通钢屋架的端竖杆、端斜杆及有局部弯矩作用的上弦杆；
等边角钢 十字截面 i y ≈i x , 有竖向支撑连接的竖腹杆；
为使两个角钢成为整体，应在两肢间设置垫板，垫板长应伸出角钢肢15~20mm ，宽60mm 左右（50～80mm ），与节点板等厚，间距不大于40i （压杆）和80i （拉杆），且每根杆件至少两块，十字型截面垫板沿两个方向交错布置。
3）截面选择和计算
角钢规格不宜小于L45×4或L56×36×4；一般规格5-6种。
弦杆采用一种规格，屋架中内力较小的杆件一般按刚度要求选择截面。
轴心拉杆：强度 f A N n
≤=σ；刚度λ≤[λ]=250～400。 轴心压杆：稳定性 N f A
σ?=≤； 刚度λ≤[λ]=150～200； 注意计算中钢材采用Q345钢材时，长细比乘以钢号换算系数查表得到稳定系数?，即根据235y
f λ查得?值。
4. 钢屋架的节点设计
1）节点设计原则
a.杆件形心线应与钢屋架几何轴线重合并汇交于节点中心，避免偏心引起弯矩；
b.直接支承大型钢筋混凝土屋面板的上弦角钢应予以加强；
c.节点板的外形应尽量简单，矩形/梯形/平行四边形等；
d.角钢端部切割一般垂直于轴线，可切去部分肢，但不允许完全切去垂直肢；
e.节点中，杆件边缘间距：焊接10~20mm ，螺栓5~10mm ；
f.单斜杆与弦杆连接，注意避免出现偏心弯矩；
g.节点板应有足够的强度和刚度，保证弦杆和腹杆的内力传递，节点板厚度6~20mm ，同一榀屋架节点板厚度相同，支座节点板比中间节点板厚2mm 。
2）节点的计算和构造（5个节点）
根据杆件与节点板之间的焊缝长度确定节点板大小。
a.无节点荷载的下弦节点
*腹杆与节点板的连接焊缝：腹杆轴力
N K N e e e N 12121=+=； N K N e e e N 22
112=+= ∑≤=w f w e f f l h N )/(τ *下弦杆与节点板的连接焊缝：弦杆轴力差12N N N ?=-
b.有集中荷载的上弦节点
腹杆焊缝同上；
上弦杆与节点板之间的连接焊缝
弦杆轴力差：肢背焊缝1/(2)N e w k N h l τ?=?； 肢尖焊缝2/(2)N e w k N h l τ?=?
集中力：/(4)P e w P h l σ=；w
f f ≤ c.弦杆拼接节点（屋脊和跨中下弦拼接节点）
工厂拼接：轴力较小的节间；工地拼接：设在节点
弦杆拼接采用拼接角钢，作用：传递内力/保证刚度；焊接拼接前采用定位螺栓定位；拼接角钢一般为同号角钢，需切肢切棱角以保证焊缝质量及角钢密贴，切肢尺寸5f t h mm ?=++；为减小应力集中，如弦杆肢宽＞130mm ，应斜切拼接角钢两肢；拼接角钢需弯角时，可热弯或切肢后冷弯；拼接角钢长度有所需焊缝长度确定，且不小于40~60mm ，被拼接角钢间应留10mm 间隙。
角钢之间焊缝计算：承受弦杆最大轴力，4条焊缝均分。
下弦杆与节点板间焊缝计算：承受15%弦杆最大轴力，肢尖、肢背焊缝分配。
上弦与节点板在节点两侧共8条焊缝，共同承受节点荷载P 与两侧上弦内力的合力。 d.支座节点
支座节点由节点板、加劲肋、支座底板及锚栓构成。
加劲肋：增强支座节点侧向刚度和支座底板刚度，以便更均匀地传递支座反力。 轴线与支座反力作用线重合。
为便于施焊，下弦杆与支座底板间距离h ≥下弦水平肢宽及130mm 。
锚栓按构造选用，M20~M25，为便于安装，底板开大孔，加垫板。
支座节点计算：
底板可采用方形或矩形，净截面积 /n c c
q N A f =≤，短边尺寸≥200mm 。底板的厚度根据
底板承受的弯矩确定，t ≥1M qa β=，t ≥14mm 肋板厚度取节点板厚度，肋板与节点板之间的焊缝按受剪力和弯矩共同作用计算，/4;/4V N M Ne ==
节点板、加劲肋与底板焊缝按均匀传递支座反力计算。
四、钢屋架施工图绘制
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
一、设计资料： 1.结构形式: 某厂房总长度90m，跨度为18m.，纵向柱距6m，采用梯形钢屋架，无檩屋盖体系，采用1.5×6.0m预应力混凝土屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400x400，柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=1/10。地区计算温度高于-200C，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。 屋架采用的钢材为：Q235钢；焊条为：E43型。 3.荷载标准值（水平投影面计） 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； =0.35KN/m2， ②可变荷载：活荷载标准值为0.7KN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为S 0活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值。 积灰荷载标准值： 0.7KN/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： 0.4KN/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 二、结构形式与布置图： 屋架支撑布置图如下图所示。
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符号说明：WGJ-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 A a +3. 4700.000-6.221-8.993-9.102-9.102-6.502 -3.3 82 -0.690 -0.462 +4.739 +1.884 -0. 462 -1.0-1. 0+0. 812-0.5+7. 962+9.279 +9. 279c e g B C D E F G 0.5 1. 0 1. 0 1. 0 1.0 1.0 1. a.18米跨屋架(几何尺寸) b.18米跨屋架全跨单位荷载 作用下各杆件的内力值 c . 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 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： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.4KN/m 2 保温层： 0.4KN/m 2 一毡二油隔气层 0.05KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.3KN/m 2 预应力混凝土屋面板 1.45KN/m 2 钢屋架和支撑自重 0.12+0.011×18m=0.32KN/m 2 总计：3.32KN/m 2 可变荷载标准值 雪荷载0.35KN/m 2<屋面活荷载标准值0.70KN/m 2，取0.70KN/m 2 0.70KN/m 2 积灰荷载 0.70KN/m 2 总计：1.14KN/m 2 永久荷载设计值 1.2×3.32KN/m 2=3.984KN/m 2 可变荷载设计值 1.2×1.40KN/m 2=1.96KN/m 2 2、荷载组合
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。
－、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内力系数，见表一。
1、上弦杆： 整个上弦杆采用相等截面，按最大设计内力IJ 、JK 计算，根据表得： N= -1139.63KN ，屋架平面内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，根据支撑布置和内力变化情况，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： 图四 上弦杆
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
1:荷载计算 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，采用人字式三角形屋架。屋面坡度为i=1：,屋面倾角α=arctg （1/）=°，sinα=，cosα= 屋架计算跨度 l 0 =l －300＝15000－300=14700mm 屋架跨中高度 h= l 0×i/2=14700/(2×=2940mm 上弦长度 L=l 0/2cosα≈7903mm 节间长度 a=L/4=7903/4≈1979m m 节间水平段投影尺寸长度 a ＇=acosα=1555×=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 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。 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 1820150 83531p a mm -= =- 半跨屋面所需檩条数
15556 112.1835p 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。 3.2.1 截面选择 试选用普通槽钢[8，查表得m =m,I x =101cm 4,W x =25.3cm 3,W y =5.8cm 3; 截面塑性发展系数为γx =,γy =。 恒载 ×=（kN/m ） 石棉瓦 ×=（kN/m ） 檩条和拉条 （kN/m ） 合计 g k =（kN/m ） 可变荷载 q k =×=（kN/m ） 檩条的均布荷载设计值 q=γG g k +γQ q k =×+×=m q x =qsin α=×=m q y =qcos α=×=m 3.2.2 强度计算 檩条的跨中弯距 X 方向： 2211 1.1554 2.31088x y M q l kN m ==??=? Y 方向： 2211 0.37940.1903232y x M q l kN m = =??=? （在跨中设了一道拉条） 檩条的最大拉力（拉应力）位于槽钢下翼缘的肢尖处 662 33 2.310100.19010138215/1.0525.310 1.2 5.7910 y x x x y y M M f N mm W W ??=+=+===????б＜［б］γγ 满足要求。 3.2.3 强度验算 载荷标准值 ()cos y k k p q g q a =+??α=(0.469+0.467)0.7780.9487=0.691kN/m 沿屋面方向有拉条，所以只验算垂直于屋面方向的挠度： 3 354550.691400011384384 2.061010110361150 y x q l V l EI ?=?=?=???＜
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：
－、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0.7kN/㎡，雪荷载标准值为0.3kN/㎡，积灰荷载标准值为0.6kN/㎡。 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
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）0.35kN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40kN/㎡保温层（120mm厚泡沫混凝土）0.12×6=0.70kN/㎡预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡ 钢屋架和支撑自重0.12+0.011×27=0.417kN/㎡管道设备自重0.10 kN/㎡ 总计 3.387kN/㎡可变荷载标准值 雪荷载0.3kN/㎡ 积灰荷载0.60kN/㎡ 总计0.90kN/㎡ 永久荷载设计值 1.35×3.387=4.572 kN/㎡（由可变荷载控制） 可变荷载设计值 1.4×0.9=1.26kN/㎡ 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=(4.572+1.26) ×1.5×6=52.488 kN 组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载 P=4.572×1.5×6=41.148 kN 屋架上弦节点荷载 1 P=1.26×1.5×6=11.34 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=0.417×1.2×1.5×6=4.5 kN 屋架上弦节点荷载 3 P=(1.4×1.35+0.7) ×1.5×6=23.31 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。
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
钢结构课程设计 学生姓名： 学号： 所在学院：机电工程学院 专业班级： 指导教师： 2013年7月
《钢结构设计》课程设计任务书 1. 课程设计题目普通钢屋架设计 2. 课程设计的目的和要求 课程设计的目的是加深学生对钢结构课程理论基础的认识和理解，并学习运用这些理论知识来指导具体的工程实践，通过综合运用本课程所学知识完成普通钢屋架这一完整结构的设计计算和施工图的绘制等工作，帮助学生熟悉设计的基本步骤，掌握主要设计过程的设计内容和计算方法，培养学生一定的看图能力和工程图纸绘制的基本技能，提高学生分析和解决工程实际问题的能力。 3. 课程设计内容和基本参数（各人所取参数应有不同） （1）结构参数：屋架跨度18m，屋架间距6m, 屋面坡度1／10 （2）屋面荷载标准值（kN/m2） （3）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 （4）材料钢材Q235B.F，焊条E43型。
屋面材料采用1.5m×6.0m太空轻质大型屋面板。 4. 设计参考资料（包括课程设计指导书、设计手册、应用软件等） （1）曹平周，钢结构，科学文献出版社。 （2）陈绍蕃，钢结构（下）房屋建筑钢结构设计，中国建筑工业出版社。 5. 课程设计任务 完成普通钢屋架的设计计算及施工图纸绘制，提交完整规范的设计技术文档。 5.1设计说明书（或报告） （1）课程设计计算说明书记录了全部的设计计算过程，应完整、清楚、正确。 （2）课程设计计算说明书应包括屋架结构的腹杆布置，屋架的内力计算，杆件的设计计算、节点的设计计算等内容。 5.2技术附件（图纸、源程序、测量记录、硬件制作） （1）施工图纸应包括杆件的布置图、节点构造图，材料明细表等内容。 （2）图面布置要求合理，线条清楚，表达正确。 5.3图样、字数要求 （1）课程设计计算说明书应装订成一册，包括封面、目录、课程设计计算说明书正文、参考文献等部分内容。 （2）课程设计计算说明书可以采用手写。 （3）施工图纸要求采用AutoCAD绘制或者手工绘制。 6. 工作进度计划（19周～20周）
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：
钢结构课程设计 学院：建筑工程学院 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 2012.05.27
钢结构课程设计——钢屋架设计 一、设计资料 1、某车间的跨度27m ，柱距为6m ，厂房总长度为240m ，屋面采用1.5m ?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），屋面的坡度为 10/1=i 。 2、屋架采用梯形钢屋架，其屋架支承于钢筋混凝土柱顶。 3、屋架的计算跨度：26.7m =0.152-2715.020?=?-=L L 4、屋架的中间高度：H =3.340m 5、在26.7m 的两端高度为：0h =2.005m 6、在27m 轴线处端部高度为：0h =1.990m 7、混凝土强度等级为C25，钢材采用Q235-B 级，焊条采用E43型，手工焊。 8、根据车间长度、跨度及荷载情况，在车间两端5.5m 开间内布置上下弦横向水平支撑，在设置横向水平支撑的同一开间的屋架两端及跨中布置三道竖向支撑，中间各个屋架用系杆联系，在屋架两端和中央的上、下弦设三道通长系杆，其中：上弦屋脊节点处及屋架支座出的系杆为刚性系杆（图2）。
柱网布置图 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。 二、结构形式与布置 屋架形式及尺寸如下图所示:
三、荷载计算 荷 载 计 算 表 荷载名称 标准值（kN/2m ） 设计值（kN/2m ） 预应力混凝土大型屋面板 1.4 1.4×1.2＝1.68 三毡四油绿豆砂 0.45 0.45×1.2＝0.54 找平层20mm 厚 0.4 0.4×1.2＝0.48 保温隔热层 1 1×1.2＝1.2 支撑重量 0.07 0.07×1.2＝0.084 屋架自重 0.12+0.011×27=0.417 0.417×1.2＝0.50 永久荷载总和 3.737 4.48 屋面活荷载 0.7 0.7×1.4＝0.84 积灰荷载 0.8 0.8×1.4＝0.96 可变荷载总和 1.5 1.8 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： kN F 52.5665.1)8.148.4(=??+= （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： kN F 32.4065.148.41=??= 半跨节点可变荷载： kN F 2.1665.18.12=??= （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： kN F 256.565.1)084.050.0(3=??+= 半跨节点屋面板自重及活荷载：
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