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21米梯形钢屋架课程设计计算书.

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1 《钢结构设计》课程设计 姓 名 学 号 专 业 指导老师 2

《钢结构》课程设计任务书 一、设计题目 长沙某工业厂房钢屋架设计

二、设计资料 长沙某工业厂房跨度为18（21，24）m， [我的学号是22号故应取21m]厂房总长度72m，柱距6m，采用1 .5×6 m预应力钢筋混凝土大型屋面板。屋架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为400×400mm，混凝土强度等级为C30，屋面坡度：1：10，抗震设防烈度为6度，屋架下弦标高为18m。钢材选用Q345B，焊条采用E50型，设计规范为《钢结构设计规范》（GB50017-2003）。

三、设计内容 1、进行屋盖支撑布置，并画出屋架结构及支撑的布置图； 2、选择钢材及焊接材料，并明确提出对保证项目的要求； 3、进行荷载计算、内力计算及内力组合，设计各杆件截面； 4、对钢屋架的各个节点进行设计及验算（要在计算书内写出一般上下弦节点、下弦跨中节点，下弦支座节点及屋脊节点设计过程）； 5、绘制钢屋架运送单元的施工图，包括桁架简图及材料表。 四、要求的设计成果

1.完成计算书一套，计算书应包含设计任务书，设计计算过程。 2.计算书统一采用A4白纸,字迹工整，符号书写正确，计算应有必要的数据及计算过程；采用专用绘图纸绘图，图纸布局合理，线条清晰，线型适当。 3.用铅笔绘制2#施工图，施工图应包括： ①屋架简图（比例1∶100），左半跨标明杆件长度，右半跨注明杆件最不利内力，以及起拱度； ②屋架正面图，上、下弦平面图； ③侧面图，节点详图； ④注明全部零件的编号，规格及尺寸（包括加工尺寸和定位尺寸）孔洞位置，孔洞及螺栓直径，焊缝尺寸以及对工厂加工和工地施工的要求； ⑤材料表； ⑥设计说明。 3

4.计算书、图纸和任务书须装订为一整本，图纸由于尺寸较大须折叠，装订后图纸须能随意展开。

五、设计参考文献 [1] 胡习兵，张再华. 钢结构设计[M].北京：北京大学出版社，2013 [2] 钢结构设计规范（GB 50017-2003）[S].北京：中国计划出版社，2003 [3] 王燕等. 钢结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2009 [4] 房屋建筑制图统一标准（GB/T 50001—2001）[S].北京：中国计划出版社，2002 [5] 建筑结构制图标准（GB/T 50105-2001）[S].北京：中国计划出版社，2002 [6] 钢结构设计手册（上册）（第三版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2004 4

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 fc ＝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 。 跨中高度H0=h0+i l0 /2=2935mm。

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。

19901350229025902890304

0

2613

2864

3124

2

5302864

312

4

339

0

1507.51507.51507.51507.51507.51507.51507.5

150A

aceg

h

BCDF

GH

15007=10500×图2 5

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 6

垂直支撑必须设置。对于本屋架结构，在跨度中央设置一道中间垂直支撑，在屋架两端各设置一道垂直支撑。垂直支撑只设置在有横向水平支撑的同一柱间的屋架上，如图 6 所示。

图6 四、荷载与内力计算 1、荷载计算 1）永久荷载 （1）永久荷载 三毡四油(上铺绿豆砂)防水层（冷底子油） 0.4kN/m2 水泥砂浆找平层 0.4kN/m2 保温层（珍珠岩） 0.45kN/m2 预应力混凝土大型屋面板 1.4kN/m2 屋架及支撑自重 0.35kN/m2 悬挂管道 0.15kN/m 永久荷载总和： 3.15kN/m2 （2）可变荷载 （a）活荷载：屋面活荷载 0.7kN/m 2活荷载计算信息: 考虑活荷载不利布置 风荷载计算信息: 不计算风荷载 2、荷载组合 设计屋架时，应考虑以下四种组合： （1）组合一：全跨永久荷载＋全跨活荷载 永久荷载与活荷载大小接近，活荷载起控制作用，荷载设计值为 q 1.2  1.4 0.7 5.33kN/m2

屋架上弦节点荷载为 P qA 5.33 1.5 6 kN （2）组合二：全跨永久荷载＋半跨活荷载 全跨永久荷载： q1 1.2  kN/m2

P q1 A  1.5 6 34.02kN

半跨活荷载： q2 1.4 0.7 0.98kN/m 2 7

P2 q2 A 0.98 1.5 6 8.82kN

（3）组合三：全跨屋架及支撑自重＋半跨屋面板重＋半跨施工荷载 全跨屋架及支撑自重： q3 1.0 0.35 0.35kN/m 2

P3 q3 A 0.35 1.5 6 3.15kN

半跨屋面板重＋半跨屋面活荷载： q4 1.2 0.30 0.07 1.4 0.5 1.144kN/m2

P4 q4 A 1.1444 1.5 6 10.30kN

上述各组合中，端部节点荷载取跨中节点荷载值的一半。 3、内力计算 本设计采用数值法计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数（单位节点力分别作用于全跨、左半跨和右半跨），内力计算结果如表 1 所示

杆件 内力系数（P=1） 组合一 组合二 组合三 计算内力 名称 全跨 左半跨 右半跨 P×① P1×① + P1×① + P3×① + P3×① + (kN) ① ② ③ P2×② P2×③ P4×② P4×③ AB 0 0 0 0 0 0 0 0 0 BC -10.7 -7.7 -3 -288.9 -270.428 -240.8 -122.6 -74.2 -288.9

CD -10.7 -7.7 -3 -288.9 -270.428 -240.8 -122.6 -74.2 -288.9 DE -17.3 -11.9 -5.4 -467.1 -433.78 -392.8 -192.6 -125.7 -467.1 上 EF -17.3 -11.9 -5.4 -467.1 -433.78 -392.8 -192.6 -125.7 -467.1 弦 FG -20.6 -13.3 -7.3 -556.2 -511.0. -473.2 -220.4 -158.6 -556.2 杆 GH -20.6 -13.3 -7.3 -556.2 -511.0 -473.2 -220.4 -158.6 -556.2 ac 5.7 4.2 1.5 153.9 144.68 127.67 66.3 38.5 153.9 下 ce 14.4 10.2 4.2 388.8 362.9 325.1 163.4 101.6 388.8 弦 eg 19.2 12.8 6.4 518.4 478.8 438.5 209.6 143.7 518.4 杆 gh 21.2 13.1 8.1 572.4 522.22 490.7 220.8 169.3 572.4 aB -11.1 -8.2 -2.9 -299.7 -281.9 -248.5 -129.4 -74.8 -299.7 Bc 8.9 6.3 2.6 240.3 224.3 201 100.9 62.8 240.3 cD -7.5 -4.9 -2.5 -202.5 -186.42 -171.3 -80.8 -56.1 -202.5 斜 De 5.5 3.3 2.3 148.5 134.86 128.56 56.3 46.0 148.5 腹 eF -4.3 -2.1 -2.2 -116.1 -102.4 -103 -39.0 -40.1 -116.1 杆 Fg 2.8 0.8 2 75.6 63.1 70.76 19.6 31.9 75.6 gH -1.6 0.3 -1.9 -43.2 -31.3 -45.2 -3.4 -26.0 -43.2 Aa -1 -0.5 0 -27 -23.89 -20.74 -9.2 -4.05 -27

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钢结构课设计算书完整版

钢结构课设计算书完整版

课程设计任务书题目：梯形钢屋架——某工业厂房适用专业：土木工程2010级指导教师：雷宏刚、李海旺、闫亚杰、焦晋峰太原理工大学建筑与土木工程学院2013年12月一、设计题目：梯形钢屋架二、设计资料某工业厂房，屋盖拟采用钢结构有檩体系，屋面板采用100mm厚彩钢复合板（外侧基板厚度0.5mm，内侧基板厚度0.4mm，夹芯材料选用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.20 kN/m2计算），檩条采用冷弯薄壁C型钢。

屋面排水坡度见表1，有组织排水。

屋架支承在钢筋混凝土柱上，柱顶标高9.0m，柱截面尺寸为400×400mm。

不考虑积灰荷载。

注：屋架、檩条、拉条及支撑自重标准值可按下列数值考虑：0.30kN/m2（6.0m）0.40kN/m2（7.5m）三、设计内容及要求要求在2周内（2013.12.23～2014.1.3）完成钢结构课程设计内容，提交设计图纸及计算书一套。

1. 设计内容（1）进行屋盖结构布置并选取计算简图；（2）屋架内力计算及内力组合；（3）屋架杆件设计；（4）屋架节点设计；（5）屋架施工图。

2. 设计要求（1）整理设计计算书一份○1设计条件○2结构布置○3计算简图○4荷载选取○5内力计算○6内力组合○7构件设计○8节点设计○9挠度验算（2）绘制施工图○1屋盖布置图（图纸编号01）：屋架平面布置图+上、下弦支撑平面布置图+垂直支撑布置图；○2屋架施工图（图纸编号02）：屋架几何尺寸、内力简图+屋架施工详图+节点、异形零件详图+设计说明+材料表等。

四、参考资料（1）钢结构设计基本原理，雷宏刚，科学出版社（2）钢结构设计，黄呈伟、李海旺等，科学出版社（3）建筑结构荷载规范，GB 50009-2012（4）钢结构设计手册（上册）第三版，中国建筑工业出版社（5）轻型屋面梯形钢屋架，中国建筑标准设计研究院（6）钢结构设计规范，GB 50017-2003（7）土木工程专业—钢结构课程设计指南，周俐俐等，中国水利水电出版社课程设计计算书题目：梯形钢屋架——某工业厂房专业：土木工程班级：土木1002姓名：景天雨学号：2010001529指导教师：焦晋峰太原理工大学建筑与土木工程学院2013年12月梯形钢屋架计算书一．设计资料（题号45）（1）某工业厂房（乌鲁木齐）：梯形钢屋架跨度为21m ，长度90m ，柱距7.5m ，屋盖拟采用钢结构有檩体系，屋面板采用100mm 厚彩钢复合板（外侧基板厚度0.5mm ，内侧基板厚度0.4mm ，夹芯材料选用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.20 kN/m 2计算），檩条采用冷弯薄壁C 型钢。

21m屋架钢结构计算书

21m屋架钢结构计算书

一、结构形式及支撑布置桁架的几何尺寸如下图1.1所示：图1.1 桁架形式及几何桁架支撑布置如图1.2所示：二、荷载计算永久荷载：屋架及支撑自重：0.12+0.011*21=0.351压型钢板：檩条自重（间距1.5m ）：0.333kn/2m 保温层荷载： 0.65 kn/2m 恒荷载总和： 1.485 kn/2m 可变荷载：屋面活荷载（雪荷载）： 0.5 kn/2m 积灰荷载： 0.8 kn/2m 可变荷载总和： 1.3 kn/2m 风荷载：风压高度变化系数为1.0，迎风面体形系数为-0.6，背风面体形系数为-0.5，故负风设计值为（垂直屋面）：迎风面： 1ω=-1.4*0.6*1.0*0.5=0.42 kn/2m 背风面： 2ω=-1.4*0.5*1.0*0.5=0.35 kn/2m 屋架计算跨度：030020.7l l m =-= 考虑以下两种荷载组合 ① 全跨永久荷载+全跨可变荷载由可变荷载控制的组合：(1.20.90.8)6=30.9kn F =⨯1.485+1.4⨯0.5+1.4⨯⨯⨯(21-0.3)/14⨯ 有永久荷载控制的组合：(1.350.90.8)6=15.2kn F =⨯1.485+1.4⨯0.5⨯0.7+1.4⨯⨯⨯(21-0.3)/14⨯ ② 全跨永久荷载+半跨可变荷载 永久荷载：1F =1.2⨯1.485⨯21-0.3)/14⨯6=15.8KN （可变荷载：2F 1.40.5+1.40.9210.3/14615.2KN =⨯⨯⨯0.8⨯-⨯=（）（）三、内力计算(e) 21米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸作用下各杆件的内力值(f) 21米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值内力计算结果如表：四、杆件设计 ⑴上弦杆：整个上弦杆采用相等截面，max N =-378.8KN ox l =150.75cm oy l =2ox l =301.5cm 设λ=100，查表可知为b 类截面，，ϕ=0.422 需要截面积A=32378.829.00.422310N cm f ⨯10==ϕ⨯需要的回转半径：150.75 1.51100x ox l i cm ===λ 301.53.01100oy y l i cm ===λ 根据需要的A 、x i 、y i 查用钢规格表，选用2∟100×80×8（短边相并），A=227.8cm ，x i =2.37cm ，y i =4.66cm ，150.7563.62.37ox λλ==<[]=150 []301.564.71504.66oy λλ==<= 由10.5610012.516.98oy l btb ==<= 则近似64.7yz y λλ== 查表得ϕ=0.782 则3222378.810174.2/310/0.78227.810N N mm N mm f σ=ϕ⨯==<⨯⨯填板每个节间放一块，175.440 3.15126l cm cm =<⨯= ⑵下弦杆：整个下弦杆采用同一截面，max N =372.0KN ox l =300cm oy l =600cm 设λ=100，查表可知为b类截面，，ϕ=0.422 需要截面积A=3223721028.40.42231010N cm f ϕ⨯==⨯⨯ 需要的回转半径：3003100x ox l i cm ===λ 6006100oy y l i cm ===λ 根据需要的A 、x i 、y i 查用钢规格表，选用2∟100×110×10（短边相并），A=256.8cm ，x i =3.13cm ，y i =8.71cm ，300963.13x λλ==<[]=350 []60068.93508.71y λλ==<= 由10.561801818.710oy l btb ==<= 则近似68.9yz y λλ== 查表得ϕ=0.707 则32223721092.6/310/0.70756.810N N mm N mm f σ=ϕ⨯==<⨯⨯ 填板每个节间放一块，1300 5.8464l cm cm =<80⨯= ⑶斜腹杆①杆件aB ：N=-239.0KN ox l =253cm oy l =253cm 设λ=100，查表可知为b类截面，，ϕ=0.422 需要截面积A=3222391018.30.42231010N cm f ϕ⨯==⨯⨯ 需要的回转半径: 2532.53100oy x y l i i cm ====λ根据需要的A 、x i 、y i 查用钢规格表，选用2∟100×63×6（长边相并），A=219.24cm ，x i =3.21cm ，y i =2.53cm ，25378.83.21x λλ==<[]=150 2531002.53y λλ==<[]=150由10.566.310.522.50.6oy l b tb ==<= 则近似 100yz y λλ== 查表得ϕ=0.555 则322223910223.8/310/0.55519.2410N N mm N mm f σ=ϕ⨯==<⨯⨯ 填板放两块， 184.3 3.21128.4l cm cm =<40⨯=②杆件gH ：40.3N KN = 0.80.8339271.2ox l l cm ==⨯= 339oy l l == 设λ=100，查表可知为b类截面，，ϕ=0.422 需要截面积A=32240.310 3.10.42231010N cm f ϕ⨯==⨯⨯ 需要的回转半径: 271.2 2.71100x oxl i cm λ=== 3393.39100oy y l i cm ===λ 根据需要的A 、x i 、y i 查用钢规格表，选用2∟75×5，A=214.8cm ，x i =2.32cm ，y i =3.33cm ，271.211.72.32x λλ==<[]=150 []339101.81503.33y λλ==<= 由10.587.510.726.20.7oy l b t b ==<= 则近似4422220.4750.4757.51101.81104.53390.7yz y oy b l t λλ⎛⎫⎛⎫⨯=+=⨯+= ⎪ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭查表得ϕ=0.470则322240.31057.9/310/0.47014.810N N mm N mm f σ=ϕ⨯==<⨯⨯ 填板放三块， 184.8 2.392l cm cm =<40⨯=③杆件Gg:N=-31.1KN 0.80.8289231.2ox l l cm ==⨯= 289oy l l cm == 设λ=100，查表可知为b类截面，，ϕ=0.422 需要截面积A=32231.110 2.40.42231010N cm f ϕ⨯==⨯⨯ 需要的回转半径: 231.2 2.31100xoxl i cm λ=== 289 2.89100oy yl i cm ===λ 根据需要的A 、x i 、y i 查用钢规格表，选用2∟75×5，A=214.8cm ，x i =2.32cm ，y i =3.33cm ，231.299.72.32x λλ==<[]=350 []28986.83503.33y λλ==<=由 10.587.510.722.30.7oy l b t b ==<= 则近似 4422220.4750.4757.5186.81902890.7yz y oy b l t λλ⎛⎫⎛⎫⨯=+=⨯+= ⎪ ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭查表得ϕ=0.621则σ=322231.31033.8/310/0.62114.810N N mm N mm f ϕ⨯==<⨯⨯ 填板放三块，172.25 2.392l cm cm =<40⨯=其余杆件截面选择见下表，需要注意的是连接垂直支撑的中央竖杆采用十字形截面，其斜截面计算长度0.9ox l l =，其余杆件除Aa 、Ba 、gH 外，0.8ox l l =。

梯形屋架课程设计计算书

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梯形屋架课程设计计算书一、课程目标知识目标：1. 理解梯形屋架的结构特点及其在工程中的应用。

2. 掌握梯形屋架的几何参数计算方法和力学原理。

3. 学会运用相关公式进行梯形屋架的荷载分析和内力计算。

技能目标：1. 能够运用梯形屋架的计算方法，独立完成简单梯形屋架的设计计算。

2. 培养学生运用几何知识和力学原理解决实际问题的能力。

3. 提高学生的团队协作能力和动手操作能力，通过小组讨论和实验，深化对梯形屋架计算方法的理解。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对建筑结构工程的兴趣，激发学生学习相关知识的热情。

2. 培养学生的创新意识，鼓励学生在设计计算过程中提出自己的观点和解决方案。

3. 增强学生的安全意识，了解建筑结构在设计过程中的重要性，培养学生的责任感。

课程性质分析：本课程为八年级数学与科学跨学科综合实践课程，结合数学几何知识和物理力学原理，帮助学生掌握梯形屋架的设计计算方法。

学生特点分析：八年级学生对数学几何和物理力学有一定的了解，具备基本的运算能力和解决问题的能力，但缺乏将理论知识应用于实际问题的经验。

教学要求：1. 注重理论知识与实践操作的结合，提高学生的应用能力。

2. 采用小组合作学习方式，培养学生的团队协作能力。

3. 通过案例分析、实验演示等多种教学方法，激发学生的学习兴趣，提高教学效果。

二、教学内容1. 梯形屋架结构概述：介绍梯形屋架的结构特点、应用场景及其在建筑行业中的重要性。

相关教材章节：数学课本第四章“几何图形及应用”，科学课本第六章“简单力学原理”。

2. 梯形屋架的几何参数计算：讲解梯形屋架的边长、角度、面积等几何参数的计算方法。

相关教材章节：数学课本第四章“梯形的性质和计算”。

3. 梯形屋架的力学原理：阐述梯形屋架在受力时的内力分布，以及如何运用力学原理进行计算。

相关教材章节：科学课本第六章“受力分析及应用”。

4. 梯形屋架的荷载分析：介绍梯形屋架所承受的荷载类型，以及如何将这些荷载转化为计算参数。

梯形钢屋架课程设计计算书

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梯形钢屋架课程设计计算书梯形钢屋架课程设计计算书⼀、设计资料1、某车间跨度为24m，⼚房总长度102m，柱距6m，车间内设有两台50/10t中级⼯作制软钩桥式吊车，地区计算温度⾼于-20℃，⽆侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标⾼为18m；2、采⽤1.5×6 m预应⼒钢筋混凝⼟⼤型屋⾯板，Ⅱ级防⽔，卷材屋⾯，桁架采⽤梯形钢桁架，两端铰⽀在钢筋混凝⼟柱上，3、上柱截⾯尺⼨为450×450mm4、混凝⼟强度等级为C255、屋架采⽤的钢材及焊条为：Q345钢，焊条为E50型。

结构形式与布置图屋架计算跨度：Lo=L-2×150=24000-300=23700mm。

端部⾼度Ho=1.74m屋⾯坡度i=1/12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。

⼆、荷载与内⼒计算1、荷载计算永久荷载：改性沥青防⽔层0.4kN/m220厚1:2.5⽔泥砂浆找平层0.40kN/m280厚泡沫混凝⼟保温层0.6kN/m2预应⼒混凝⼟⼤型屋⾯板（包括灌缝） 1.5kN/m2悬挂管道0.15N/m2屋架和⽀撑⾃重为（0.120+0.011L）=0.384kN/m2总计：3.434KN/m2可变荷载基本风压：0.35 kN/m2基本雪压：（不与活荷载同时考虑）0.5kN/m2积灰荷载0.5kN/m2不上⼈屋⾯活荷载0.7kN/m2（可变荷载可按⽔平投影⾯积计算）荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较⼤的活荷载计算。

0.7>0.5 kN/m2总计：1.2KN/m2由于屋⾯夹⾓较⼩，风载为吸⼒，起卸载作⽤，⼀般不考虑。

永久荷载设计值 1.35×3.434KN/m2=4.64KN/m2可变荷载设计值 1.4×1.2KN/m2=1.68KN/m22、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F=(4.64KN/m2+1.68KN/m2) ×1.5×6m=56.88kN组合⼆：全跨永久荷载＋半跨可变荷载。