钢结构课程设计--焊接梯形钢屋架设计
《钢结构课程设计》计算说明书题目：焊接梯形钢屋架设计
2011年11月
一、设计资料
1、某单层单跨工业厂房，跨度24m，长度102 m。
2、厂房柱距6m，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150T，一台30T，吊车平台标高+12.000 m。
4、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 0.5 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 1.4 KN/m2
屋架及支撑自重（按经验公式 q=0.12+0.011L KN/m2算） 0.384 KN/m2
（2）可变荷载：
屋面活荷载标准值： 0.7 KN/m2
雪荷载标准值： 0.35 KN/m2
积灰荷载标准值： 1.2 KN/m2
5、屋架计算跨度，几何尺寸及屋面坡度见图1。
A B C
D E
F G
H I
a
c e g i
图1.钢屋架几何尺寸（mm）
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。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16 m，运输高度3.85 m，工地有足够的起重安装条件。
7、屋盖形式采用无檩条方案（预应力混凝土大型屋面板）。
8、根据屋盖支撑系统的布置原则，在第一开间布置上弦横向水平支撑，上弦横向水平支撑
间距不宜超过60m，故在中间开间布置上弦横向水平支撑；在上弦横向水平支撑处同样设置下弦横向水平支撑，并在支座处设置下弦纵向水平支撑；在支座处和跨中处设有横向支撑处设置竖向支撑，每4个开间再设置一道竖向支撑。屋架形式、尺寸及屋盖支撑布置见图2。
二、荷载计算
1、 荷载
按屋面做法，已知各荷载标准值算出永久荷载设计值；按屋面活载及雪荷载两者中取大值的原则，算出可变荷载设计值。计算可列表1进行。
表1.荷载汇集表
序号 荷载名称
标准值(KN/m 2
)
设计值(KN/m 2
)
1 防水层(三毡四油,上铺绿豆砂) 0.40 0.48
2 找平层(水泥砂浆) 0.40 0.48
3 保温层
0.50 0.60 4 隔气层（一毡二油） 0.05 0.06 5 找平层（水泥砂浆） 0.30 0.36 6 预应力钢筋混凝土大型屋面板 1.40 1.68 7 屋架及支撑自重
0.384 0.461 永久荷载总重g 3.434 4.121 8 屋面活荷载 0.70 0.98 9 雪荷载 0.35 0.49 10
积灰荷载
1.20 1.68 可变荷载总重P
1.90
2.66
2、 荷载组合
荷载组合应考虑使用阶段和施工阶段两种情况，下列（1）、（2）为使用阶段的最不利荷载组合，（3）为最常见的施工方法所确定的最不利荷载情况，三种荷载组合均以屋架上弦节点荷载表示。
第一种组合：全跨永久荷载＋全跨可变荷载
P ＝（4.121+2.66）×1.5×6=61.03KN
23700
23700
3000
2850
1P/2P 13000
3000
1P 1P 1P P P 1P 112850
P/2
P
P
P
P
30003000P
P
P
3000
3000
3000
+P 21P P P 22
2
P P 2
2
P 1185
18153000
2850
2P P 2
P/22
3000
P
P
P
P
30003000P
P
1185
18152850
P P
P/2
3000
第二种组合：全跨永久荷载＋半跨可变荷载 P1＝61.03KN P2=4.121×1.5×6=37.09KN
3000
23700
23700300028501
P/2P 1
300030001
P 1
P 1
P P P 1
P 1
12850P/2
P
P
P
P 30003000P
P
P
300030003000 +P)/2 2
1P (P P 2
2
2
P P 2
2
P 1185
18153000
2850
(b)
2P P 2
P/22
(a)
3000P
P
P
P
30003000
P
P
118518152850
P P
P/2
3000
第三种组合：全跨屋架支撑自重＋半跨屋面板重+半跨可变荷载重
P1＝（0.461＋1.68＋2.66）×1.5×6＝43.21KN
P2＝0.461×1.5×6＝4.15KN
三、内力计算
根据单位节点荷载作用下各杆的内力系数，可按下表进行杆件内力的计算。
表2.杆件内力计算
杆件
内力系数（P=1）第一种组合第二种组合第三种组合选定内力
设计值
（KN）左半跨右半跨全跨
P?（3）
P1?（1）
+P2?（2）
P1?（2）
+P2?（1）
P1?（1）
+P2?（2）
P1?（2）
+P2?（1）
（1）（2）（3）
上弦杆AB 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 BD -6.25 -2.47 -8.72 -532.18 -473.05 -382.56 -280.31 -132.67 -532.18 DF -9.04 -4.49 -13.53 -825.74 -718.25 -609.32 -409.25 -231.53 -825.74 FH -9.17 -6.09 -15.26 -931.32 -785.52 -711.79 -421.51 -301.20 -931.32 HI -7.38 -7.38 -14.71 -897.75 -724.13 -724.13 -349.52 -349.52 -897.75
下弦杆ac +3.48 +1.25 +4.73 288.67 258.75 205.36 155.56 68.45 288.67 ce +8.0 +3.53 +11.53 703.68 619.17 512.16 360.33 185.73 703.68 eg +9.34 +5.31 +14.65 894.09 766.97 670.49 425.62 268.21 894.09 gi +8.44 +6.73 +15.17 925.83 764.71 723.77 392.62 325.83 925.83
斜腹杆aB -6.53 -2.34 -8.87 -541.34 -485.32 -385.01 -291.87 -128.21 -541.34 Bc +4.76 +2.12 +6.88 419.89 369.13 305.93 214.48 111.36 419.89 cD -3.14 -2.03 -5.44 -332.00 -266.93 -240.35 -144.10 -100.75 -332.00 De +1.90 +1.80 +3.70 225.81 182.72 180.33 89.57 85.66 225.81 eF +0.71 -1.75 -2.46 -150.13 -21.58 -80.47 23.42 -72.67 -150.13 Fg -0.45 +1.56 +1.11 67.74 30.40 78.52 -12.97 65.54 78.52 gH +1.55 -1.53 +0.02 1.22 37.85 -35.89 60.63 -59.68 60.63 Hi -2.47 +1.39 -1.08 -65.91 -99.19 -6.78 -100.96 49.81 -100.96
竖腹杆Aa -0.5 0.00 -0.5 -30.52 -30.52 -18.55 -21.61 -2.08 -30.52 Cc -1.0 0.00 -1.0 -61.03 -61.03 -37.09 -43.21 -4.15 -61.03 Ee -1.0 0.00 -1.0 -61.03 -61.03 -37.09 -43.21 -4.15 -61.03 Gg -1.0 0.00 -1.0 -61.03 -61.03 -37.09 -43.21 -4.15 -61.03 Ii +0.97 0.97 +1.93 +117.79 95.18 95.18 45.94 45.94 +117.79
四、杆件截面选择
图3.杆件内力值（KN ）
1、 节点板厚
最大腹杆内力N=-541.34KN ，查钢结构课本表7—6并考虑到构造等要求，钢材为3号钢，故选用节点板厚t=12mm ；由于支座节点受力较大，支座节点板应比屋架其它节点板厚2mm ，取支座节点板厚t=14mm 。 2、 上弦杆
整榀屋架上弦采用一种杆件截面，按上弦杆FH 的最大计算内力设计。 计算内力：
N=-931.32KN=-931320N 计算长度：
屋架平面内取节点中心间轴线长度，取cm l l ox 8.150== 屋架平面外根据屋架支撑布置和上弦内力变化，取 cm
l l oy 2.6038.15044=?==
截面选择： 由于ox oy
l l 4=，选用不等边角钢，短边相连。
设80=λ，查附表2-5 得，688.0=φ，需要的截面特性：
2296.621.6296215
688.0931320cm mm f N A ==?==
? cm l i ox
x 68.190
8
.150==
=
λ
cm l i oy
y 70.690
2
.603==
=
λ
根据需要的A 、x i 、y i ，查型钢表（附表5—14），选用2∟160×100×14不等边角钢，短边相连，截面特性为：A=69.4cm 2
, x i =2.80cm, y i =7.86cm
86.5380.28.150===
x ox x i l λ []15014.77286
.72
.603=<===λλy oy y i l 由14.77=y λ，查附表2—5得706
.0=y ?
2
22
/215/1.19010
4.69706.0931320mm N f mm N A N y =<=??==
?σ
3、 下弦杆
整榀屋架下弦杆采用同一截面，按下弦杆gi 的最大计算内力设计。 计算内力：
N=925.83KN=925830N 计算长度：
cm l l cm l l oy ox 6002,300====
截面选择：
2206.432.4306215
925830cm mm f N === 查附表5—14，选用2∟140×90×10不等边角钢，短边相连，截面特性为
A=44.522cm 2
, cm i x 56.2=， cm i y 84.6=
截面验算：
[]35011756
.2300=<===
λλx ox x i l 7.8784
.6600
==
=y
oy y i l λ 2
22
/215/95.20710
522.44925830mm N f mm N A N =<=?==
σ 4、 端斜杆aB
计算内力：
N=-541.34KN=-541340N 计算长度：
cm l l oy ox 5.253==
选用2∟125×80×10，长边相连，截面特性为
A=39.4cm 2
, cm i x 26.2=， cm i y 38.3=
截面验算：
[]15017.11226
.25.253=<===
λλx ox x i l
7538
.3==
=
y
oy y i λ 查附表17-2得，720.0=x ?
2
22
/215/8.19010
4.39720.0541340mm N f mm N A N x =<=??==
?σ
5、 腹杆Bc
计算内力：
N=419.89KN=419890N 计算长度：
cm l l ox 64.2088.2608.08.0=?==， cm l l oy 8.260==
截面选择：
2253.190.1953215
419890cm mm f N A ====
查附表5—14，选用2∟80×7等边角钢 截面特性：
A=21.8cm 2
, cm i x 46.2=， cm i y 75.3=
截面验算：
[]35081.8446.264.208=<===λλx ox x i l 5.6975
.38
.260==
=y
oy y i l λ 2
22
/215/6.19210
8.21419890mm N f mm N A N =<=?==
σ 6、 腹杆cD
计算内力：
N=-332.00KN=-332000N 计算长度：
cm l l ox 72.2289.2858.08.0=?== cm l l oy 9.285==
设90=λ，查附表17-2 得，621.0=φ，需要的截面特性：
2286.246.2486215
621.0cm mm f A ==?==
? 查附表5—14，选用2∟90×7等边角钢 截面特性：
A=24.6cm 2
, cm i x 78.2=， cm i y 15.4=
截面验算：
[]1503.8278.272.228=<===λλx ox x i l 9.6815
.49
.285==
=
y
oy y i l λ 查附表17-2，675.0=x ?
222
/215/9.19910
6.24675.0332000
mm N f mm N A N x =<=??==
?σ
7、 腹杆gH
计算内力：N1=-59.68KN=-59680N ，N2=60.63KN=60630N
根据杆件设计构造要求，为方便制造和备料，在同一榀屋架中，采用的角钢规格不宜太多，故此处也选用2∟80×6等边角钢。
先按N1=-59.680KN=-59680N 进行截面验算：
截面特性：A=18.794cm 2
, cm i x 47.2=， cm i y 73.3=
截面验算：[]1500.11047.268
.271=<===
λλx ox x i l ，0.9173
.36.339===y oy y i l λ 查附表2—5，493.0=x ?
2
22
/215/41.6410
794.18493.059680mm N f mm N A N x =<=??==
?σ 再用N2=60.63KN=60630N 对所选截面进行验算：
2
22/215/26.3210
794.1860630mm N f mm N A N =<=?==
σ 所以，截面安全，所选截面满足要求。 8、 竖杆Aa 和Ii
竖杆Aa 和Ii 按连接构造要求，分别选用2∟80×6T 形截面和十字形截面。 上述杆件及其余杆件的截面选择列表如下（见表3.屋架杆件截面选择表）：
表3.屋架杆件截面选择表杆件计算内
力KN 截面规格
截面
面积
cm2
计算长度
cm
回转半径
cm
长细比
[λ]
稳定系数
应力
N/mm2
名称编
号
l0x l0y i x i yλxλxφxφy
上弦杆所
有
-931.32
╥160×100×1
4
69.4 150.8 603.2 2.80 7.86 53.86 77.14 150 0.706 190.1
下弦杆所
有
+925.83 ╨140×90×10 44.52 300 600 2.56 6.84 117.19 87.72 350 208.0
斜腹杆aB -541.34 ╞125×80×10 39.4 253.5 253.5 2.26 3.38 112.17 75 150 0.720 190.8 Bc +419.89 ╞ 80×7 21.8 208.64 260.8 2.46 3.75 84.81 69.5 350 192.6 cD -332.00 ╞ 90×7 24.6 228.72 285.9 2.78 4.15 82.3 68.9 150 0.675 199.9 De +225.81 ╞ 80×6 18.79 228.72 285.9 2.47 3.73 92.60 76.65 350 120.18 eF -150.13 ╞ 80×6 18.79 250.3 312.9 2.47 3.73 101.3 83.9 150 0.547 146.07 Fg +78.52 ╞ 80×6 18.79 249.5 311.9 2.47 3.73 101.0 83.6 350 41.79 gH -59.68 ╞ 80×6 18.79 271.7 339.6 2.47 3.73 110.0 91.0 150 0.493 64.41 Hi -100.96 ╞ 80×6 18.79 269.6 337.0 2.47 3.73 109.1 90.3 150 0.498 107.89
竖腹杆Aa -30.52 ╞ 80×6 18.79 199.0 199.0 2.47 3.73 80.57 53.35 150 0.684 23.75 Cc -61.03 ╞ 80×6 18.79 183.2 229.0 2.47 3.73 74.17 61.39 150 0.725 44.80 Ee -61.03 ╞ 80×6 18.79 207.2 259.0 2.47 3.73 83.89 69.44 150 0.662 49.06 Gg -61.03 ╞ 80×6 18.79 231.2 289.0 2.47 3.73 93.6 77.48 150 0.597 54.41 Ii +117.79 ╀80×6 18.79 287.1 3.11 92.3 250 62.69
五、节点设计
图4.杆件内力值（KN ）
1、 下弦节点“c ”
先计算腹杆焊缝长度，然后定出节点板的形状和尺寸，然后计算下弦杆与节点板之间的连接焊缝。
（1）Bc 杆焊缝计算
N=419.89KN=419890N ，角焊缝强度设计值2
/160mm N f f =ω
根据焊角高度的构造要求及所选用角钢的型号，取mm h f 6= 采用三面围焊，端焊缝长度mm l w 803=，所承受的力为：
KN f l h N w f f w f 174.13116022.180267.07.033=?????==∑β
肢背、肢尖所承受的力为：
KN N N K N 34.2282174.131890.4197.02311=-?=-= KN N N K N 38.602
174.131890.4193.02322=-?=-
= 肢背、肢尖所需的焊缝长度为：
mm mm f h N l mm
mm f h N l f f w f f w 50,9.44160
67.0260380
7.02170,9.169160
67.02228340
7.0222
11取取=???=???==???=???=ωω
（2）Cc 杆焊缝计算
N=-61.03KN=-61030N ，设mm h f 6=
mm
mm f h N K l mm
mm f h N K l f f w f f w 50,6.13160
67.0261030
3.07.0250,8.31160
67.0261030
7.07.022211取肢尖：取肢背：=????=???=
=????=???=ωω
此处是考虑到焊缝长度的构造要求，焊缝最小计算长度应不小于8h f 和40mm ，故焊缝长度取为50mm 。
（3）cD 杆焊缝计算
N=-332.00KN=-332000N ，设mm h f 6=
采用三面围焊，端焊缝长度mm l w 903=，所承受的力为：
KN f l h N w f f w f 571.14716022.190267.07.033=?????==∑β
肢背、肢尖所承受的力为： KN N N K N 615.1582571
.14700.3327.02311=-?=-= KN N N K N 815.252
571
.14700.3323.02322=-?=-
= 肢背、肢尖所需的焊缝长度为：
mm mm f h N l mm
mm f h N l f f w f f w 50,2.19160
67.0225815
7.02120,0.118160
67.02158615
7.0222
11取取=???=???==???=???=ωω (4) 下弦杆焊缝验算
下弦杆与节点板连接焊缝承受两相邻内力之差： 根据节点放样，得节点板尺寸为500×200mm 。
N KN N 41501001.41567.28868.703==-=?
肢背焊缝验算：设（mm h f 6=）
22/160/6.75)
10500(67.02415010
75.07.0275.0mm N f mm N l h N f f f =<=-????=????=
ωωτ
图5.下弦节点“c ”
2、 上弦节点“B ”
Bc 杆焊缝计算与下弦节点“c ”相同。 （1）aB 杆焊缝计算
N=-541.34KN=-541340N ，设mm h f 6=
采用三面围焊，端焊缝长度mm l w 1003=，所承受的力为：
KN f l h N w f f w f 968.16316022.1100267.07.033=?????==∑β
肢背、肢尖所承受的力为：
KN N N K N 887.2692968.16334.54165.02311=-?=-
= KN N N K N 485.1072
968.16334.54135.02322=-?=-
= 肢背、肢尖所需的焊缝长度为：
mm mm f h N l mm mm f h N l f f w f f w 80,0.80160
67.021074857.02200,8.200160
67.02269887
7.0222
11取取=???=???==???=???=ωω
（2）上弦杆焊缝验算
作为无檩屋盖，本屋架上弦节点处要搁置大型屋面板，考虑搁置需要，将节点板缩进角钢肢背，并用槽焊缝连接。节点板缩入上弦杆肢背约2t/3=8mm 。肢背焊缝的塞焊缝承受节点集中荷载，槽焊缝按两条角焊缝计算h f =6mm ，焊缝设计强度还应乘以折减系数0.8。根据放样情况，可定节点板尺寸为400×300mm 。
设肢尖焊缝mm h f 6=。假定集中荷载P 与上弦杆垂直，忽略屋架上弦坡度影响。 肢背焊缝计算：
()()2
232
2'221'/1281608.08.0/1221011040067.0222.1203.6153218075.07.0222.12)(mm N f mm N l h P N K f f f =?=<=?
?
?
???-?????
?
???+?=
????
?
?
???+?=
ω
ω
τ 肢尖焊缝计算：
()()()2
232
2
'22
2"/1281608.08.0/6.401011040067.0222.1203.6153218025.07.0222.12mm N f mm N l h P N K f f f =?=<=?
?
?
???-?????
?
???+?=
????
?
?
???+?=
ω
ω
τ
图6.上弦节点“B ”
3、屋脊节点“I ” (1)上弦杆拼接计算
上弦杆常采用同号角钢拼接，为了连接紧密和便于施焊，需将拼接角钢的棱角削圆并切去垂直肢的一部分宽度：mm mm h t f 2558125=++=++=?。拼接接头一侧的连接焊缝长度按上弦杆内力计算，设焊缝mm h f 8=，每条焊缝所需长度为：
mm f h N l f f 250160
87.04897750
7.04=???=???=
ωω
取拼接角钢长度为：mm l mm L 53010202502102021000=++?=++>=ω （2）上弦杆与节点板连接焊缝计算
上弦杆与节点板之间槽焊承受节点荷载，强度足够，上弦杆肢尖与节点板的连接焊逢，按上弦杆内力的15%计算。
设mm h f 8=，节点板长度为50㎝，节点一侧的焊缝长度为：
cm l 220.10.220
50
=--=
ω 焊缝应力验算：
()
()2
22
2
2
22
2
2
2
/160/3.10622.18.1117.5422.1/8.111)220(87.0267589775015.07.02615.0/7.54220
87.02897750
15.07.0215.0mm
N f mm N mm N l h e N mm N l h N f M f N
f
f f M f f N f =<=??
? ??+=???
? ??+
=
=??????=??????==????=???=ωωωσττστ（3）Ii 杆焊缝计算
N=117.79KN=117790N ，设mm h f 6= 则焊缝所需长度：
mm
mm f h N K l mm
mm f h N K l f f w f f w 50,3.26160
67.02117790
3.07.0270,3.61160
67.02117790
7.07.022211取肢尖：取肢背：=????=???=
=????=???=ωω
根据节点板放样，得节点板尺寸为500×200mm
图7.屋脊节点“I ”
4、跨中下弦拼接节点“i ” （1）下弦杆拼接计算
下弦杆拼接采用同号角钢，并采取削圆棱角和切去垂直肢宽度?等构造处理。拼接接头一侧的连接焊缝长度按下弦杆等强度计算，设焊缝mm h f 8=，每条焊缝所需长度为：
mm f h f A l f f w 26716087.0421510522.447.042=?????=????=ω
mm l mm L 57420202672202021000=++?=++>=ω取拼接角钢长度：
（2）下弦杆与节点板连接焊缝计算
节点一侧的连接焊缝按下弦杆内力的15%验算，焊缝长度按构造决定。 设h f =8mm ，节点板尺寸为500×450mm ，节点一侧焊缝：
cm l 220.10.220
50
=--=
ω 2/36.56220
87.02925830
15.07.0215.0mm N l h N f N f =????=???=
ωτ
2
2
2
/6.107)220(87.0267092583015.07.02615.0mm N l h e N f M N =??????=??????=
ωσ ()
()2
22
2
2
2
/160/7.10422.16.10736.5622.1mm
N f mm N f M N N
f
f =<=??
? ??+=???
? ??+=
ωσττ（3）Ii 杆焊计算同屋脊节点“I ”。 （4）Hi 杆焊缝计算
N=-100.96KN=-100.960N ，设mm h f 6=
则焊缝所需长度：
mm mm f h N K l mm mm f h N K l f f w f f w 50,5.22160
67.02100960
3.07.0260,6.5216067.02100960
7.07.022211取肢尖：取肢背：=????=???=
=????=???=ω
ω
图8.跨中下弦拼接节点“i ”
5、支座节点“a ”
（1）支座底板的计算
支座反力：
R=8P=8×61.03=488.24KN 所需底板净面积：
23.508586
.9488240mm f R A c n ===
设底板尺寸为250×250mm ，底板锚栓孔径为50mm 。 底板平面净面积：
2
2
585733927625004
)50(2250250mm A n =-=??
-?=π底板下平均应力：
2/34.858573
488240mm KN A R u ===
σ 底板为两相邻边支撑板，单位宽度弯矩为
185
155
V
M
4969
mm f M t mm N M a b 6.20215
15154
66:15154)177(34.8058.0058.034,5.021
1
=?==
?=??==-=所需底板厚度得查表由
β
取t=25mm 。
（2）加劲肋与节点板的连接焊缝计算
设一个加劲肋承受四分之一屋架支座反力，即 N R N 1220604
48824041===焊缝内力为: N N V 1220601==，
mm N e N M ?=?=?=8055960661220601，设焊缝
mm h f 6=，焊缝计算长度：mm l w 3151015340=--=焊缝应力验算：
()
2
22
22
2
2
/160/2.6622.1)315(67.026805596031567.021*******.1mm N f mm N M f
v f
f =<=???? ???????+??? ?????=???
? ??+=
τττ （3）节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算
设底板焊缝传递全部支座反力，底板焊缝总计算长度为：
∑=--?+-?=mm l 852)1015118(4)10250(2ω
设焊缝mm h f 6=，底板焊缝验算：
2
2/19516022.122.1/4.136852
67.0488240
7.0mm N f mm N l h R w f w
f f =?=<=??=
=
∑σ（4）竖杆Aa 、下弦杆ac 、端斜杆aB 与节点板的连接焊缝计算
竖杆Aa ：N=-30.52KN=-30520N ，设mm h f 6=，则焊缝所需长度：
mm mm f h N K l mm
mm f h N K l f f w f f w 50,8.6160
67.0230520
3.07.0250,9.15160
67.0230520
7.07.0222
11取肢尖：取肢背：=????=???==????=???=ωω 下弦杆ac ：N=288.67KN=288670N ，设mm h f 6=，则焊缝所需长度：
mm mm f h N K l mm
mm f h N K l f f w f f w 60,7.53160
67.02288670
25.07.02170,1.161160
67.02288670
75.07.0222
11取肢尖：取肢背：=????=???==????=???=ωω 端斜杆aB ：计算类似上弦节点“B ”，取mm h f 8=，端焊缝长度取mm l w 1003=，所
承受的力为：N f l
h N w f f w f
624.21816022.1100287.07.03
3=?????==∑β
肢背、肢尖所需的焊缝长度为：
mm mm f h N N K l mm mm f h N N K l f f w f f w 50,7.44160
87.022/21862454134035.07.022/130,4.135160
87.022
/21862454134065.07.022/322
311取取=???-?=???-==???-?=???-=ωω
图9.支座节点“a ”
六、构件的材料选用 编号 上
弦 下
弦 aB Bc cD De eF Fg gH Hi Aa Cc Ee Gg Ii
规格
╥160×100×14
╨140×90
×10 ╞125×80
×10 ╞ 80
×7 ╞ 90
×7 ╞ 80
×6 ╞ 80
×6 ╞ 80
×6 ╞ 80
×6 ╞ 80
×6 ╞ 80
×6 ╞ 80
×6 ╞ 80
×6 ╞ 80
×6 ╀ 80
×6
七、屋架施工图
钢屋架施工图见附A1图纸。
钢结构梯形钢屋架设计
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
梯形钢屋架课程设计
《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）。
梯形钢屋架课程设计(2017年度)
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
钢结构梯形屋架课程设计
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。
12 12
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(详细版)
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。
钢结构课程设计梯形钢屋架计算书
－、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
课程设计梯形钢屋架设计(21m跨)
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 。
21米梯形钢屋架课程设计计算书要点
《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
24m梯形钢屋架课程设计计算书
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
钢结构课程设计三角形屋架设计
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 ?=?=?=???＜
钢结构屋架设计
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例题
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：
钢屋架钢课程设计
－、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
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 普通钢屋架设计(18m梯形屋架)
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）
钢结构屋架设计
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：
钢屋架课程设计
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：
钢结构屋架设计
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
梯形钢屋架钢33米课程设计计算书
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