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钢结构18m梯形屋架设计实例.

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钢结构课程设计任务书 、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/m2，雪荷载的 基本雪压标准值为S=0.35kN/m2，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/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 0.45kN/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/m2（

按附表

取） __ / 507 5 . . 1507

、

1507J 15Q7.5 1 ” 15 ----------------

150 A J 350 米跨屋架

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

1,0 g V +3.470

1.0 1-0 fc D 1 K993

o

+ 7.962 EO 1.0 £102 + 9.279

米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸作用下各杆件的内力值 |10 1,0 1.0 L0 B j k:

1.0

(b)18

0.5 A

* -2.53/ -5.32P c + 5.312 1.0 G —3.PG

L D J %电 gopo+

(c) 18 米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值

Q + 9.279

---- i y /

(a) 18

G 支撑和系杆，见下图。因连接孔和连接零件上有区别，图中给出W、W和W 种编号

X X XX X X V 7 ISZKZI \/ VI

1-1、2-2剖面图

2■荷载计算

三毡四油防水层 水泥砂浆找平层 保温层 预应力混凝土屋面板 屋架及支撑自重 恒荷载总和

活荷载 积灰荷载 可变荷载总禾口 屋面坡度不大，对荷载影响小,

2 0.45 kN/m

2 0.7kN/m

0.4kN/nf 2 1.45kN/m

2 0.12+0.011L=0.318kN/

m

3.318kN/mf

0.7kN/mf 2 0.7kN/m

1.4kN/m 未予以考虑。风荷载对屋面为吸力，重 屋面可不考虑。 3■荷载组合

1. 全跨永久荷载+全跨可变荷载 可变荷载效应控制的组合：

F=(1.2X 3.318+1.4X 0.7+1.4X 0.9 X 0.7)X 1.5X 6=52.59kN 永久荷载

效应控制的组合： F'=(1.35X 3.318+1.4X 0.7X 0.7+1.4X 0.9X 0.7)X 1.5X 6=54.43kN 故

F=54.43KN

2. 全跨永久荷载+半跨可变荷载

全跨永久荷载设计值： F 1=1.35 X 3.318 X 1.5 X 6=40.31kN 半跨可变荷载设计值： F 2=(1.4 X 0.7+1.4 X 0.9 X 0.7) X 1.5 X 6=16.76kN

屋架杆件内力组合表 杆件 名称 杆 件 编 号 单位内力作用时的内力系数 组合1 组合2 计算内里 全跨A 左半跨 B 右半跨 C FX A F1X A+F2X C F1

X

A+F2X B

上弦 AB 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 BC CD -6.221 -4.317 -1.85 -338.61 -281.77 -323.12 -338.12

DE EF -8.993 -5.636 -3.357 -489.49 -417.15 -345.23 -489.49 FG -9.102 -4.551 -4.551 -495.42 -443.18 -443.18 -495.42 下弦 ac 3.470 2.537 0.933 188.87 155.51 182.17 188.87

ce 7.962 5.325 2.637 433.37 365.14 410.20 433.37 eg 9.279 5.312 3.967 505.06 441..64 463.07 505.06

斜腹 杆

aB -6.502 -1.754 -1.748 -353.90 -291.39 -291.49 -353.90 Be 4.739 3.158 1.581 257.94 217.53 243.96 257.94 cD -3.382 -1.862 -1.520 -184.08 -161.80 -167.54 -184.08

De 1.884 0.540 1.344 102.32 98.47 89.99 102.32 eF -0.690 0.615 -1.305 -37.47 -49.69 -17.51 -49.69 Fg -0.462 -1.632 1.170 -25.09 0.99 -45.98 -45.98

竖杆 Aa -0.5 -0.5 0.00 -27.16 -20.16 -28.54 -28.54 Ce -1.0 -0.1 0.00 -54.43 -40.31 -57.07 -57.07 Ee -1.0 -0.1 0.00 -54.43 -40.31 -57.07 -57.07 Gg 0.812 0.406 0.406 44.20 39.54 39.54 44.20

4. 截面选择 按腹杆最大内力N=-353.9kN查表选用中间节点板厚度t=10mm,荷载支座节 点板厚度 t=12mm。

1. 上弦 整个上弦不改变截面,按最大内里计算： 假定入=60对于双角T形钢，当绕x.y轴失

稳时属于类b截面，由附表查得 书x= 0.735，需要的截面几何量： A=N/ 书 minf=4954.2 / (0.735 X 310)=21.74cm2 ix=lox/ 入=150.75/90=2.51cm iy=loy/ 入=300/90=5.0cm

由附表选用 2L80 X 10,A=30.26cm2,ix=2.42cm,iy=3.74cm 入 x=lox/ix

=150.75/2.26=62.290

入 y=loy/iy=300/3.54=80.21<[入]=150 双角T钢型截面绕对称轴(y)轴应按弯扭屈曲计算长细比 入yz

b/t=8.0<0.58loy/b=21.75,故按下式计算

入 yz= X y (1+0.475b1/loy2t2) =81.194> 入 y

故由X max= X yz=81.94,按b类查附表得 书=0.553 (T =N/ 书 A=4954.2/(0.632X 30.26)=296.06N/mm2

因截

面无孔眼削弱， 可不验算强度。 又因轧制钢翼缘和腹板， 可不验算局部 稳定填板每个节间放一块(满足 H范围内不少于两块)，la=75.38cm<40i=40

X 2.42=96.8cm

2. 下弦

下弦不改变截面，按最大内力计算： N max=505.06kN,lox=300cm,loy=900cm，连接支撑的螺栓孔中心至节点板边缘 的距

离约为100cm(eg节间)，可不考虑螺栓孔削弱。需要的截面几何量： A=N/f=5050.6/310=16.29cm2 ix=lox/[X ]=300/350=0.86cm iy=loy/[X ]=1500/350=2.57cm 由附表选用 2L75X 7， A=20.26cm2,ix=2.30cm,iy=3.47cm X x=lox/ix=300/2.30=1 30.43<[X ]=350

X y=loy/iy=900/3.47=259.37<[X ]=350

(T

=N/A=249.29N/mm 2

填板每个节间放一块， l1=150cm<80i=80X2.30=184cm 3. 斜腹杆

(1) 杆件 aB:N=-353.90kN,lox=loy=253.0cm 假设X =80，对于双角T形钢，当绕x.y轴失稳时属于类b截面，由附表 查得书x= 0.574，需要的截面几何量：

A=N / 书 minf=3539.0 / (0.574X 310)=19.82cm2 ix=lox/X =253.0/80=3.16cm iy=loy/X =3.16cm 由附表选用 2L100 X 6,A=23.86cm2,ix=3.10cm,iy=4.44cm X x=lox/ix=253.0/3.10=81.61<[X ]=150

X y=loy/iy=253.0/4.44=56.98

双角T钢型截面绕对称轴(y)轴应按弯扭屈曲计算长细比X yz

b/t=16.7<0.58loy/b=14.67,故按下式计算

入 yz=3.9X b(1+loy2X t2/18.6b?/t=71.20< 入 x

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梯形钢屋架钢结构课程设计

梯形钢屋架钢结构课程设计

207.2
259.0
1.94
3.04
106.81
85.20
150
0.396
120.06
Gd
-58.41
2L63×5
12.286
231.2
289.0
1.94
3.04
119.18
98.47
150
0.336
141.49
Ie
113.32
2L63×5
12.286
255.2
319
2.45
2.45
104.16
130.20
-1.53
1.17
35.45(F1,2,F2,2)
-33.75(F1,3,F2,2)
37.19
(F3,1,F4)
-36.56
(F3,1,F4)
-36.56
37.19
He
-1.08
-2.47
1.39
63.08
-92.48
(F1,2,F2,2)
-14.22
(F1,1,F2,1)
-63.61
(F3,1,F4)
214.68
竖杆
Aa
-29.21
2L63×5
12.286
159.2
199.0
1.94
3.04
88.06
65.46
150
0.487
48.82
Cb
-58.41
2L63×5
12.286
183.2
229.0
1.94
3.04
94.43
75.33
150
0.440
108.05
Ec
-58.41
2L63×5
18米跨度钢结构带节点详图

18米跨度钢结构带节点详图

一、设计资料：1.某厂房总长度60m ，跨度为18m.，柱距6m 。

车间内设有两台30/5吨中级工作制吊车。

屋架端高1900mm,屋面坡度为1/10,置于钢筋混凝土柱上，上柱截面400x400，柱的混凝土强度等级为C25，无檩屋盖体系，采用1.5×6.0m 。

计算最低温度-200C 。

采用1.5×6.0m 预应力混凝土大型屋面板和卷材屋面。

二、结构形式与布置图：屋架支撑布置图如下图所示。

02279a.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Aacege'c'a'+2.5370.000-4.371-5.636-4.551-3.357-1.8500.00-4.754-1.862+0.615+1.17+1.344+1.581+3.158+0.540-1.632-1.305-1.520-1.748-1.0-1.0+0.4060.000.00-0.5+5.325+5.312+3.967+2.637+0.933BC DE FGF 'E 'D 'C 'B 'A '0.5 1.0 1.01.01.0 1.0 1.0c . 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值四、荷载计算与组合1、荷载计算预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡×1.35=1.89kN/m 2 三毡四油防水层 0.4kN/㎡×1.35=0.54kN/m 2 找平层（20mm 厚） 0.4kN/㎡×1.35=0.54kN/m 2 泡沫混凝土保温层 （80mm ） 0.48kN/㎡×1.35=0.648kN/m 2 钢屋架和支撑自重 （0.12+0.011×30）×1.35=0.608kN/㎡ 管道荷载 0.1×0.35=0.135 kN/㎡ 永久荷载总和 4.361 kN/㎡屋面活荷载 0.5×1.4=0.7kN/㎡ 积灰荷载 0.5×1.4=0.7kN/㎡ 可变荷载总和 1.4 kN/㎡2、荷载组合计算屋架杆内力时，应考虑如下三种荷载组合：1全跨永久荷载+全跨可变荷载F=（4.361+1.4）×1.5×6=51.849kN2全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：F1=4.361×1.5×6=39.249 kN半跨节点可变荷载：F2=1.4×1.5×6=12.6 kN3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=0.608×1.5×6=5.47kN半跨节点屋面板自重及活荷载：F4=（1.89+0.5）×1.5×6=21.51 kN四、杆件截面设计腹杆最大内力，N=448.43kN（压），由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚度取12mm；其余节点板与垫板厚度取10mm。

钢结构课程设计之梯形屋架完整版解析

钢结构课程设计之梯形屋架完整版解析

钢屋盖设计任务书（梯形屋架）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C．雪荷载D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大样图；在图的左上角绘制屋架简图，并注明杆件几何长度（左半跨）及杆件内力设计值（右半跨），图面右侧应绘制材料表及编写有关文字说明，如钢材型号、附加说明、焊条型号、焊接方法、质量要求等。

（注：采用A1图纸594mm×841mm）四、主要参考资料1. 戴国欣主编．钢结构（第三版）．武汉：武汉理工大学出版社，20072. 夏志斌，姚谏．钢结构—原理与设计．北京：中国建筑工业出版社，20043. 张耀春主编．钢结构设计原理．北京：高等教育出版社，20044. 汪一骏等．钢结构设计手册（第三版）．北京：中国建筑工业出版社，20045. 建筑结构荷载规范（GB50009—2001 ）6. 钢结构设计规范（GB50017—2003）7. 建筑结构制图标准（GB/T50105—2001）目录1、设计资料 (1)2、屋架形式、几何尺寸及支撑布置 (1)3、荷载和内力计算 (1)3.1荷载计算 (1)3.2荷载组合 (2)3.3内力计算 (3)4、杆件截面计算 (3)4.1上弦 (3)4.2下弦 (4)4.3斜腹杆B-a (4)4.4斜腹杆B-b (5)4.5斜腹杆C-b (5)5、节点设计 (6)5.1下弦节点 (6)5.2上弦节点 (6)5.3屋脊节点 (9)5.4支座节点 (10)6、参考资料 (12)1. 设计资料某车间跨度21m ，长度96m ,柱距6m ，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20.5kN/m ，当地雪荷载20.65kN/m ，基本风压20.55kN/m ，屋架简支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400mm ⨯400mm ，混凝土标号为C30。

梯形屋架计算书

梯形屋架计算书

钢结构计算书设计资料某厂房总长60m，跨度21m，纵向柱距60m。

采用钢筋混凝土柱，梯形钢屋架，无檩体系屋盖体系。

柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=1/10；L为屋架跨度。

地区计算高度高于-20℃，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度，屋架下弦标高为18m。

采用1.5×6.0m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/m2为单位；=0.35KN/m2，施工②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7KN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为S活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；③积灰荷载0.7 kN/m2。

④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预应力混凝土屋面板 1.4kN/m2一、选择钢材和焊条钢材选用Q235-B。

焊条采用E43型，手工焊。

二、屋架形式及尺寸无檩屋盖，i＝1/10，采用平坡梯形屋架。

＝L-300＝20700mm，屋架计算跨度为L端部高度取H＝1990mm，+0.1 L/2＝1990+0.1×2100/2＝3040mm，中部高度取H＝H屋架杆件几何长度见附图1所示，屋架跨中起拱42mm（按L/500考虑）。

为使屋架上弦承受节点荷载，配合屋面板1.5m的宽度，腹杆体系大部分采用下弦间长为3.0m的人字式，仅在跨中考虑到腹杆的适宜倾角，采用再分式。

附图1:屋架杆件几何长度（单位：mm）三、屋盖支撑布置由于厂房长度只有60m，故仅在房屋两端部开间设置上、下弦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（附图2）下附图2：屋面支撑布置图（单位：mm）四、荷载计算与组合1、荷载计算2、荷载组合计算屋架杆内力时，应考虑如下三种荷载组合：使用阶段“全跨恒荷载+全跨屋面均布活荷载”和“全跨恒荷载+半跨屋面均布活荷载”。