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课程设计梯形钢屋架设计(21m跨)

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. ..页脚. 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/m2，水泥砂浆找平层设计荷载标准值0.4 kN/m2，泡沫混凝土保温层设计荷载标准值0.1 kN/m2，水泥砂浆找平层设计荷载标准值0.5 kN/m2， 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/m2。屋面积灰荷载0.35 kN/m2，屋面活荷载0.35 kN/m2，雪荷载为0.45 kN/m2，风荷载为0.5 kN/m2。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+0.5iL＝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。 . ..页脚. 附图1：屋架杆件几何长度（单位：mm） 3、屋盖支撑布置 根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置四道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，为统一支撑规格，厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。在第一柱间的上弦平面设置刚性系杆保证安装时上弦杆的稳定，第一柱间下弦平面也设置刚性系杆以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端共设四道垂直支撑。在屋脊节点及支座节点处沿厂房纵向设置通长的刚性系杆，下弦跨中节点处设置一道纵向通长的柔性系杆，支撑布置见附图2。图中与横向水平支撑连接的屋架编号为GWJ-2，山墙的端屋架编号为GWJ-3，其他屋架编号均为GWJ-1。

附图2：屋面支撑布置图（单位：mm） 三、荷载和力计算 1、荷载计算 . ..页脚. 屋架和支撑自重按照经验公式q=(0.12+0.011L)=(0.12+0.011×21)≈0.35 kN/m2

荷载计算汇总表 项目名称 标准值kN/m2 设计值kN/m2 备注 1 防水层（三毡四油） 0.4 0.48 沿屋面坡向分布 2 水泥砂浆找平层 0.4 0.48 沿屋面坡向分布 3 泡沫砼保温层 0.1 0.12 沿屋面坡向分布 4 水泥砂浆找平层 0.5 0.6 沿屋面坡向分布 5 预应力混凝土大型屋面板 1.4 1.68 沿屋面坡向分布 6 屋架和支撑自重 0.35 0.42 沿水平分布 恒荷载累计 3.15 3.78

7 屋面均布活荷载 0.35 0.49 沿水平面分布，计算

中取二者中的较大值 8 雪荷载 0.45 0.63

9 积灰荷载 0.35 0.49 活荷载累计 0.8 1.12 由于屋面坡度不大，对荷载的影响较小，未予考虑。风荷载为吸力，重屋盖可不考虑。

2、荷载组合 计算屋架杆力时，应考虑如下三种荷载组合： ①正常使用阶段： “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”，恒荷载和活荷载引起的节点荷载设计值恒P及活P分别为：

恒P＝3.78×1.5×6＝34.02 kN

活P＝1.12×1.5×6＝10.08 kN

②施工阶段： “全跨屋架及支撑自重+半跨屋面板+半跨屋面活荷载”，这时只有屋架及支撑自重是分布于全跨的恒荷载，而屋面板自重及施工荷载（取屋面活荷载与雪载数值较大的）即可 . ..页脚. 能出现在左半跨，也可能出现在右半跨，取决于屋面板的安装顺序。当从屋架两端对称安

装屋面板时，则不必考虑此种荷载组合。施工阶段恒荷载和活荷载引起的节点荷载设计值'恒P和'活P分别为：

'恒P＝0.42×1.5×6＝3.78 kN

'活P＝（1.68+0.63）×1.5×6＝20.79 kN

3、力计算 首先计算出荷载作用下各杆力系数。根据算得的节点荷载（恒P、活P）和杆力系数，计

算各杆件力并组合得出各杆件的最不利力组合。 .

..页脚. RaRb0.510.5111

1

1

ABCDEFGH

abcde

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18 19 2

0 21 2

2 23 2

4

25 26 27 2

8 2

9 3

0 31 3

2 33 3

4

35

36

37

38

39

40

41

42 43 44 45

杆力系数计算模型 四、杆件截面选择 1、上弦部分： 最大力杆件：FG = -537.14 KN、GH = -537.14 KN 屋架上弦截面统一不变，取上弦最大设计杆力计算。l0x＝1508 mm(屋架平面)，l0y＝l1

＝3000 mm(屋架平面外)（考虑大型屋面板能起到一定的支撑作用，故一般取两块屋面板

的宽度，但不大于3.0 m，未考虑屋面板之间灌缝处理的宽度）。根据计算，腹（斜）杆最大设计力NaB＝ -337.37 kN，查表（课程设计指导书 表5）,得中间节点板厚度t＝10 mm，支座节点板厚t＝12 mm。选择跨中斜腹杆截面时均按压杆考虑并控制长细比不大于150,即：[λ]＝150。 按稳定条件计算所需毛截面面积：查（《钢结构》第二版 理工大学出版社）表5.3知由

双角钢组成的T形和十字形截面均属b类。角钢厚度16 mm，取f＝215 N/mm2 ，假设λ＝80，由附表4-2查得＝0.710，需要的截面面积： 322537.1410351935.190.710215sNAmmcmf



需要的回转半径为 150.81.8980oxxlicm

3003.7580oyylicm

上弦采用两不等边角钢以短边相连组成的T形截面。根据需要的sA、yi、xi查附表7-5，

选用2∟140×90×10（短边相连）：sA＝44.6 cm2，xi＝2.56 cm，yi＝6.77 cm（节点 . ..页脚. 板厚10 mm）。

验算 150.858.902.56oxxxli，x=0.826

故 322537.1410145.812150.8264460xxNNNfmmmmA 验算对称轴y的稳定承载力： 11

0.560.563000140141210140oylb

tb



换算长细比2222

144

1403000103.713.7165.2852.71052.790oyyzltbtb



查附表4-2，y＝0.794；故，322537.1410151.682150.7944460yyNNNfmmmmA



所以满足要求。

填板间距为1l，

11

150875.440404.47178.82lcmicm，

14.47yiicm

2、下弦部分： 最大力杆件：cd = -527.88 KN 屋架下弦截面统一不变，取下弦最大设计杆力计算。oxl＝3000 mm，oyl＝20700/2＝

10350 mm，需要的净截面面积为：

322527.8810245524.55215nNAmmcmf



选用2∟140×90×10（短边相连）：sA＝44.6 cm2，xi＝2.56 cm，yi＝6.77 cm

验算：在节点设计时，将位于下弦杆连接支撑的螺栓孔设置在节点板围且使螺栓孔中心距节点板边缘距离≥100 mm，故计算杆件强度可不考虑截面的削弱，按毛截面验算（[λ]＝350，查表5.1）

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【精品】钢结构课设钢屋架

【精品】钢结构课设钢屋架

梯形钢屋架计算书一．设计资料（题号125）（1）某工业厂房：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0.25kN/m 2计算），檩条采用冷弯薄壁C 型钢.屋面排水坡度20:1=i ，有组织排水。

屋架支承在钢柱上，柱顶标高9.0m ，柱截面尺寸为400×400mm 。

不考虑灰荷载。

屋架、檩条、拉条及支撑自重标准值按0。

402/m kN 计算。

基本雪压取0.252/m kN ,基本风压取0.452/m kN 。

（3）屋架计算跨度：（4）m m m l 7.2015.02210=⨯-=跨中及端部高度：采用平坡梯形屋架，取屋架在21m 轴线处的端部高度h '0=1。

998m ，屋架中间的高度h=2。

5175m ，则屋架在20。

7m 处，两端的高度为h 0=2.000m 。

二．结构形式与布置屋架形势及几何尺寸如图1所示屋架形势及的规格有所不同。

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置一道×垂直支撑。

梯形钢屋架支撑布置如图2所示。

桁架上弦支撑布置图桁架下弦支撑布置图垂直支撑1—1垂直支撑2—2梯形钢屋架支撑布置图SC—上弦支撑；XC—下弦支撑：CC—垂直支撑；GG—刚性系杆；LG—柔性系杆荷载计算荷载计算表1.恒载屋面板（彩钢复合板）:0。

252/mkN屋架、檩条拉条及支撑：0.402/mkN小计：恒载标准值gk =0.25+0。

40=0。

652/mkN恒载设计值g=0.65×1。

2=0.782/mkN2.活载查规范非上人屋面的均布活荷载标准值取值为0。

52/mkN，由设计资料，雪荷载标准值取值为0。

钢结构课程设计焊接梯形钢屋架设计

钢结构课程设计焊接梯形钢屋架设计

一、设计题目：焊接梯形钢屋架设计二、目的：通过课程设计掌握屋盖系统结构布置方法。

运用有关力学和本课程所学的知识，对钢屋架进行内力分析、杆件截面设计和节点设计。

培养学生解决实际问题的能力。

三、设计资料：1.某单层单跨工业厂房，跨度L(18 m，21 m，24 m)，长度102 m。

2.厂房柱距 6 m，钢筋混凝土柱，混凝土强度等级C20，上柱截面尺寸400 400，钢屋架支承在柱顶。

3.吊车一台150 T，一台30 T，吊车平台标高+12.000 m。

4.荷载标准值（水平投影面计）5.屋架计算跨度，几何尺寸及屋面坡度见附图1。

6.钢材3号钢、角钢、钢板各种规格齐全；有各种类型的焊条荷C级螺栓可供选用。

7.钢屋架的制造、运输荷安装条件：在金属结构厂制造，运往工地安装，最大运输长度16 m，运输高度3.85 m，工地有足够的起重安装条件。

结构形式与布置屋架几何尺寸及屋架全跨上弦节点单位荷载作用下构件内力系数见图1.51507.502.279 Aa c e g e'c' +2.537.0-4.371-5.636-4.551-3.357-1.8500.00 -4.754-1.862+.615+1.17+1.344+1.581 +3.158+.540-1.632-1.305-1.52-1.748 -1.-1.+0.460.0.-0.5+5.325+5.312+3.967+2.637+0.933B CD EF G F'E'D'C'B' 0.51.01.01.01.01.01.图1(c) 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值屋盖支撑布置根据支撑布置原则，有桥式吊车且吊车平台较高时应布置上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、下弦纵向水平支撑以及垂直支撑。

具体支撑位置如下页图2所示。

屋架上弦支撑布置图s c 1cc1s c 2s c 2s c 2s c 2s c 1cc1cc1s c 1s c 2s c 2s c 2s c 2s c 1cc1cc3s c 1s c 2s c 2s c 2s c 2s c 1cc3LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG2LG2LG2LG2LG2LG2LG2LG2LG2LG2LG2LG2LG1LG1LG1LG1LG1LG2LG2LG2LG2LG12211G W J -2G W J -1G W J -1G W J -2G W J -2G W J -2G W J -1G W J -1G W J -2G W J -2LG1LG1cc2cc2cc2LG2LG2LG2LG2LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1cc1LG1LG1LG1x c 2LG1x c 1cc1cc3LG1LG1LG1LG1cc3cc1LG1LG1cc2LG1LG1cc1屋架下弦支撑布置图LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1LG1x c 1x c 2x c 2x c 2x c 1x c 2x c 2x c 2x c 2x c 1x c 1x c 2x c 2x c 2x c 2x c 1z c 1z c 1z c 1z c 1z c 1z c 1z c 1z c 1z c 1z c 1z c 1z c 11cc2cc2垂直支撑2-2垂直支撑1-1cc1LG1cc3LG1LG1LG1cc1cc2LG2LG2cc4LG2LG2cc2LG1LG1LG1LG1LG2LG2LG2LG2支撑代号：屋架上弦横向水平支撑 sc 屋架下弦横向水平支撑 xc屋架下弦纵向水平支撑 zc 垂直支撑 cc刚性系杆 LG1 柔性系杆 LG2四、荷载和内力计算1、荷载计算按屋面做法，以知各荷载标准值算出永久荷载设计值：对于永久性荷载，按公式设计值=1.2X荷载标准值；对于可变荷载，按公式设计值=1.4X荷载标准值。

钢结构设计计算书-跨度为21m的设计方案word参考模板

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目录1、设计资料 (1)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 (3)3、荷载计算 (4)4、内力计算 (5)5、杆件设计 (7)5.1上弦杆 (7)5.2下弦杆 (8)5.3端斜杆A B (9)5.4腹杆 (9)5.5竖杆 (14)5.6其余各杆件的截面 (16)6、节点设计 (17)6.1下弦节点“C” (17)6.2上弦节点“B” (18)6.3屋脊节点“H” (19)6.4支座节点“A” (21)6.5下弦中央节点“H” (23)致谢 (24)参考文献 (24)图纸 (24)1、设计资料1.1、结构形式某厂房跨度为21m ，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C30，屋面坡度为10:1=i 。

地区计算温度高于-200C ，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7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21m ，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Q345钢，焊条为E50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/m 2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m 2保温层 0.65KN/m 2(按附表取) 一毡二油隔气层 0.05 KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.3 KN/m 2预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m 2 屋架及支撑自重(按经验公式L q 011.012.0+=计算) 0.351 KN/m 2 悬挂管道： 0.15 KN/m 2 ② 可变荷载：屋面活荷载标准值： 2/7.0m kN 雪荷载标准值： 0.35KN/m 2积灰荷载标准值： 1.3 KN/m 2(按附表取)2、支撑布置2.1桁架形式及几何尺寸布置如下图2.1、2.2、2.3所示507.51Aa+4.1000.000-7.472-11.262-12.18-12.18-7.684-4.49-1.572+.713+5.88+2.792+.328-1.-1.-1.-.5+9.744+11.962+11.768c e g hB CD EF G H0.51.01.01.01.01.01.01.0图2.2 21米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值Aa c e g g'e'c' +3.1.0-5.310-7.339-6.861-5.319-3.923-2.1620 -5.641-2.633-0.47+1.913+1.367+1.57+1.848 +3.96+1.222-1.39-1.2-1.525-1.776-2.4 -1.0-1.-1.0.0.0.-0.5+6.663+7.326+5.884+4.636+3.81+1.9B CD EF G H G'F'E'D'C'B' 0.51.01.01.01.01.01.01.图2.3 21米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值2.2桁架支撑布置桁架形式及几何尺寸在设计任务书中已经给出，桁架支撑布置如图1.1所示。

梯形钢屋架课程设计

梯形钢屋架课程设计

1.深入探讨梯形钢屋架在设计中的安全性因素，包括材料选择、结构优化以及抗风、抗震性能分析；
2.引导学生从经济角度考虑，如何通过数学计算和物理原理降低梯形钢屋架的成本，实现资源的最优利用；
3.通过对比分析，让学生了解不同类型屋架的特点，掌握梯形钢屋架在市场竞争中的优势和劣势；
4.组织学生进行课程总结汇报，分享各自小组在梯形钢屋架设计过程中的学习心得、成果展示和改进建议，促进知识的内化和技能的迁移。
梯形钢屋架课程设计
一、教学内容
《梯形钢屋架课程设计》基于八年级《数学》教材中“几何图形的认识与测量”章节，主要包括以下内容：梯形的定义及性质；梯形的面积计算；钢屋架中梯形的应用；实际测量与计算实例。具体教学内容如下：
1.回顾梯形的定义及性质，掌握梯形的分类（等腰梯形、直角梯形等）；
2.学习梯形面积的计算方法，理解并掌握梯形面积公式的推导；
2.结合物理知识，分析梯形钢屋架在受力时的应力分布，探讨如何通过调整梯形参数优化结构设计；
3.实践操作环节，组织学生进行小组合作，设计一个小型梯形钢屋架模型，并进行模型制作和承重测试；
4.通过反思和评价，让学生总结梯形钢屋架设计过程中的数学和物理原理，提高学生的综合运用能力和创新思维。
4、教学内容
《梯形钢屋架课程设计》最后阶段的教学内容如下：
5、教学内容
《梯形钢屋架课程设计》教学内容的最后部分如下：
1.强调工程伦理和可持续发展的概念，讨论梯形钢屋架设计在环境保护和资源节约方面的责任；
2.引导学生进行综合案例分析，评估梯形钢屋架在实际工程项目中的性能表现，包括耐久性、维护成本和整体效益；
3.通过模拟实际工程投标过程，让学生体验项目报价、成本控制和市场竞争策略，增强学生的商业意识和实际操作能力；