简直人字形屋架设计
钢结构人字形钢屋架本科课程设计
河北大学本科生课程设计钢结构人字形钢屋架课程设计学院建筑工程学院学科门类工学专业土木工程学号 201145 姓名2014年6月22日梯形钢屋架课程设计计算书目录1.设计资料 (2)2.结构形式、选型及内力计算 (2)3.荷载计算 (3)屋架构件内力组合表 (6)4.杆件截面选择 (5)屋架杆件截面选择表 (9)5.节点设计 (10)6.参考文献 (18)27m简支人字形屋架设计1、设计资料已知条件：屋架跨度为27米，柱距为6米，屋面坡度为1：10，屋架间距为12m，厂房长度为84m，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm×400mm，混凝土强度等级为C20。
屋面采用长尺寸压型钢板，轧制H型钢檩条，水平间距为5m。
地面粗糙度可为B类，基本风压为0.45kN/㎡,屋面离地面高度约为20m，雪荷载为0.4kN/㎡。
钢材采用Q235-B焊条为E43型。
杆件容许长细比：屋架压杆[λ]=150，屋架拉杆[λ]=350。
2、屋架尺寸，支撑布置L=L-300=27000-300=26700mm，端部及中部高度均取作1800mm。
屋架杆件几何长O度及支撑布置见下图1、图2。
图13、荷载、内力计算及内力组合1）永久荷载（水平投影面）压型钢板自重0.15×10110=0.151/㎡图2檩条自重(约为0.5KN/m)0.1KN/㎡ 屋架及支撑自重 0.12+0.011l=0.45KN/㎡ 则恒载为 G=0.701KN/m 22)因屋架受荷水平投影面积超过60㎡，故屋面均布活荷载取为（水平投影面）0.30KN/㎡，大于雪荷载，故不考虑雪荷载。
3)风荷载高度变化系数为 1.25, 屋面迎风面为-0.6，背风面为-0.5,所以负风压的设计（垂直于屋面）为迎风面 ω1=-1.4×0.6×1.25×0.45=-0.473KN/㎡ 背风面 ω2=-1.4×0.5×1.25×0.45=-0.394KN/㎡ω1和ω2垂直于水平面的分力已略超过或接近于荷载分项系数取1.0时的永久荷载，帮受拉杆件在永久荷载与风荷载联合作用下将受压，但此压力很小，这里不计算风荷载产生的内力，只将所有拉杆的长细比控制在250以内。
[学士]某30米人字形屋架课程计算书
![[学士]某30米人字形屋架课程计算书](https://img.taocdn.com/s3/m/ae227add195f312b3169a54f.png)
钢结构课程设计学生姓名：指导教师：刘文洋所在学院：工程学院专业：土木工程中国·大庆2007年1月目录1 设计资料 (1)2 屋架尺寸支撑布置 (1)3 荷载内力计算及内力组合 (1)3.1 永久荷载 (1)3.2 屋架受荷水平投影面积 (2)3.3 上弦节点集中荷载的设计值 (2)3.4 内力计算 (2)3.4.1 计算杆件系数 (2)4 杆件截面选择 (3)4.1 上弦 (3)4.2 下弦 (3)4.3斜腹杆 (4)5节点设计 (5)5.1 下弦节点“2” (5)5.2 上弦节点“b” (6)5.3 屋脊节点“d”（拼接节点） (7)5.4 支座节点“a” (8)5.5 底板及加劲肋 (9)5.5.1 底板计算 (9)5.5.2 加劲肋与节点板连接焊缝计算 (10)5.5.3 节点板，加劲肋与底板连接焊缝计算 (10)人字形钢屋架设计1 设计资料人字形屋架跨度30m ，屋架间距12m ，铰支于钢筋混凝土柱上。
厂房长度96m 。
屋面材料为长尺压型钢板，屋面坡度101，轨制H 型钢檩条的水平间距为5m ，雪荷载为0.62m KN，钢材采用Q235-B ，焊条采用E43型。
2 屋架尺寸 支撑布置500(d)(a)2-2112(b)(c)1-12（图2）支撑布置 （a)上弦平面支撑；（b)下弦平面支撑；（c）屋架跨中垂直支撑；（d)屋架端部垂直支撑图1图1屋架计算跨度mm L L 297003000=-=，端部及中部高度均取作mm 2000。
屋架几何长度见图A ，支撑布置见图B 。
3 荷载 内力计算及内力组合3.1 永久荷载（水平投影面）压型钢板 2151.01010115.0m KN =⨯檩条（约为） 201.0m KN屋架及支撑自重 0.01×30230.0m KNm =50003.2 因屋架受荷水平投影面积超过602m ，故屋面均布活荷载取为（水平投影面）26.0m KN。
3.3 上弦节点集中荷载的设计值可变荷载效应控制的组合为： ()KN Q 87.641256.04.1551.02.1=⨯⨯⨯+⨯= 3.4 内力计算跨度中央每侧各两根腹杆按压杆控制其长细比，不考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载的杆件内力。
人字形单斜式腹杆屋架钢结构设计计算书
《钢结构基本原理》课程设计任务书目录一、荷载及内力计算 (5)（一）荷载计算 (5)（二）荷载组合 (5)（三）内力计算 (5)二、杆件截面选择 (6)（一）上弦杆截面设计 (6)（二）下弦杆截面设计 (6)（三）斜腹杆截面设计 (7)（四）中间竖杆截面设计 (7)（五）支座竖杆 (8)三、檩条的布置和验算 (8)四、节点设计 (9)（一）下弦节点2 (9)1、斜杆2-16与节点的连接焊缝计算 (9)2、斜杆2-15与节点的连接焊缝计算 (10)3、下弦杆与节点板连接焊缝计算 (10)（二）上弦节点15 (11)1、斜杆2-15与节点板连接焊缝计算 (11)2、斜杆3-15与节点板连接焊缝计算 (11)3、上弦杆与节点板连接焊缝计算 (12)（三）屋架端部支座节点 (13)1、支座底板计算 (13)2、腹杆杆端焊缝计算 (13)3、底板计算 (13)4、加劲肋与节点板连接焊缝计算 (15)5、节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算 (15)参考文献 (16)图1.人字形屋架几何尺寸图图2.人字型屋架内力图表1.人字型屋架轴力值图3.垂直支撑1-1图4.垂直支撑2-2图5.上弦平面支撑图6.下弦平面支撑一、荷载及内力计算（一）荷载计算高分子卷材防水0.05KN/m2找平层（2mm厚）0.40 KN/m2泡沫混凝土保温层（8cm厚）0.50 KN/m2预应力混凝土大型屋面板 1.40 KN/m2轧制H型钢檩条0.125KN/m2恒载总和 2.475KN/m2雪荷载0.50 KN/m2积灰荷载0.30 KN/m2可变荷载总和0.80 KN/m2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。
（二）荷载组合一般考虑全跨荷载，对跨中部分斜杆（一般为跨中每侧各两根斜腹杆）可考虑半跨组合，本设计在计算杆件截面时，将这些腹杆均按压杆控制长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。
钢结构人型屋架计算书(配有图纸)
一: 平面布置图二：内力计算1：钢材及焊条钢材选用Q235，要求保证抗拉强度，伸长率。
屋架采用焊接方法连接，焊条采用E43型，手工焊，根据结构的重要性，焊缝质量要求达到一级标准。
2：屋架形式及几何尺寸因屋架采用预应力混凝土大型屋面板，屋面坡度I=1/10，故采用梯形屋架。
屋架计算跨度L0=L-2×450/2=29550mm屋架端部高度H0=2000mm屋架中部高度H= H0 +i×1/2=3500mm3：荷载计算①永久荷载标准值：三毡四油防水层：0.35KN/m2 80mm厚泡沫混凝土保温层：0.08×6=0.48 KN/m2大型屋面板（含灌逢）： 1.5 KN/m2屋架和支撑自重：0.12+0.11×30=0.45 KN/m2合计： 2.78 KN/m2②可变荷载标准值屋面活载：0.5 KN/m2积灰荷载：0.2 KN/m2合计：0.7 KN/m2③风荷载B类地形，取风压高度变化系数为：1.25，屋面迎风面的体型系数为-0.6，背风面为-0.5，风压设计值为：迎风面w1= -1.35×0.6×1.25×0.45=- 0.456 KN/m2背风面w2=-1.35×0.5×1.25×0.45=-0.380 KN/m2w1 ,w2垂直于水平面的分力已略超过或接近于分项系数取1.0时的永久荷载，故受拉杆件在永久荷载与风荷载联合作用下将受压，但此压力很小，这里不计算风荷载产生的内力，只将所有拉杆的长细比控制在250以内。
4：荷载组合恒载设计值： G=2.78×1.2=3.336 KN/m 2 取G=3.4 KN/m 2 可变荷载设计值：Q=0.7×1.35=0.945 KN/m 2 取Q=0.95 KN/m 2组合： ㈠ 全跨恒载+全跨可变荷载 P 全=(3.4+0.95)×1.5×6=39.15KN㈡全跨恒载+半跨可变荷载 P 全=3.4×1.5×6=30.6KN P 半=0.95×1.5×6=8.55KN ㈢全跨屋面支撑+半跨层面板+半跨屋面活载P 全=0.45×1.5×6×1.2=4.86 P 半=(1.5+0.7)×1.35×1.5×6=26.73KN12345617三:截面计算1：上弦计算整个上弦不改变截面，按最大内力设计。
三角型钢屋架(人字形)
钢屋架设计计算书1设计资料及屋架形式与材料某单跨厂房，长度为120m ，柱距为6.9m ，跨度18m ，车间内设有一台200KN 的中级工作制的吊车，计算温度高于-20℃。
采用三角形钢屋架的屋面,坡度i=1：3，采用石棉水泥波形瓦屋面（重量200N/m 2），规格：1820×725×8,轻钢檩条及拉条（重量100N/m 2）.钢屋架简支于钢筋砼柱上，上柱截面为400×400，砼强度等级为C25，基本风压W 0=350N/m 2，屋面均布活载或雪载为500N/m 2，积灰荷载为100~500N/m 2，无抗震要求。
钢材标号：Q235-B.F ，其设计强度为f=215KN/m 2,焊条采用E43型，手工焊接，荷载分项系数去：γG =1.2,γQ =1.4.2屋架形式及几何尺寸根据所用屋面材料的排水需要几跨度参数，采用人字形六节间三角形屋架。
屋架坡度为1：3，屋面倾角1arctan 18.43α==。
sin 0.3162α=, cos 0.9487α= 屋架计算跨度：030017700l l mm =-=. 屋架跨中高度：026556l h mm == 上弦长度：092402cos l L mm α==节间长度：23104La mm ==.节间水平方向尺寸长度：`cos 2189.4a a mm α==. 根据几何关系得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示。
图1 杆件的几何尺寸3屋盖支撑设计3.1 屋架的支撑（如图1所示）⑴ 在房屋两侧第一个柱间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。
⑵ 在屋架的下弦节点2处设置一通长柔性水平系杆。
图 2 屋架的支撑3.2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 182015083531p a mm-==-半跨屋面所需檩条数92401112.06835835p L 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：8357771139240max =〈=-=a a p p 可以满足要求。
简支人字形屋架设计
例题 8-1简支人字形屋架设计1、设计资料人字形屋架跨度30m，屋架间距12m，铰支于钢筋混凝土柱上。
厂房长度96m。
屋面材料为长尺压型钢板，屋面坡度1/10，轧制H型钢檩条（见例6-6）的水平间距为5m，基本风压为0.50kN/m2，屋面离地面高度约为20m，雪荷载为0.20kN/m2。
钢材采用Q235-B·F，焊条采用E43型。
2 屋架尺寸，支撑布置屋架计算跨度L0=L－300=29700mm，端部及中部高度均取作2000mm。
屋架杆件几何长度见8－41，支撑布置见图8－42。
图8-41图8-423、荷载、内力计算及内力组合（1）永久荷载（水平投影面）101=0.1507kN/m2 压型钢板 0.15×10檩条自重 0.158kN/m2 屋架及支撑自重 0.20kN/m2合计0.509kN/m2(2)屋面均布活荷载或雪荷载(水平投影面)0.30kN/m2(3)风荷载：风荷载为1.25，屋面迎风面的体形系数为－0.6，背风面为－0.5，所以负风压的设计值（垂直于屋面）为迎风面：1ω=-1.4×0.6×1.25×0.50=－0.525kN/m2背风面：2ω=-1.4×0.5×1.25×0.50=－0.4375kN/m21ω的垂直水平面的分力已略超过荷载分项系数取1.0时的永荷载垂直于屋面的分量（0.507kN/m 2）。
这里不计风荷载，而将所有拉杆的长细比控制在250以内。
（4）上弦节点集中荷载的设计值为Q=（1.2×0.509+1.4×0.30）×5×12=61.70kN （5）内力计算跨度中央每侧各二根腹杆按压杆控制其长细比，不考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。
因杆件较少，以数解法（截面法、节点法）求出各杆件内力见图8-41。
4、杆件截面选择腹杆最大内力N=260.0kN ，查表8-4，选用中间节点板厚度t=10mm ，支座节点板厚度t=10mm 。
人字形屋架
简支人字形屋架设计1. 设计资料厂房跨度为39m ，长度为108m ，柱距为12m ，简支于钢筋混凝土柱上，屋面材料为长尺压型钢板，屋面坡度为i=1/15，采用轧制H 型钢檩条，水平间距自定(本设计取为6.5m)，基本风压W0=0.5kN/m2，屋面离地距离为20m ，不考虑雪荷载。
房屋有悬吊管道，重量按0.06kN/m2考虑。
钢材采用Q235B ，焊条采用E43型，混凝土标号为C20。
2 屋架尺寸，支撑布置屋架计算跨度L 0=L －300=38700mm ，端部及中部高度均取作2500mm 。
屋架杆件几何长度见8－41，支撑布置见下图。
3、荷载、内力计算及内力组合（1）永久荷载（水平投影面）压型钢板 0.15×10101=0.151kN/m 2 檩条 0.077kN/m 2 屋架及支撑 0.39kN/m 0.618kN/m 2 (2)屋面均布活荷载或雪荷载(水平投影面)0.30kN/m 2(3)风荷载：风荷载高度变化系数为1.25，屋面迎风面的体形系数为－0.6，背风面为－0.5，所以负风压的设计值（垂直于屋面）为迎风面：21/525.050.025.16.04.1m kN =⨯⨯⨯-=ω 背风面：22/4375.050.025.15.04.1m kN =⨯⨯⨯-=ω1ω和2ω垂直水平面的分力未超过荷载分项系数取1.0时的永久荷载，故将拉杆的长细比依然控制在350以内。
（4）上弦节点集中荷载的设计值为Q=（1.2×0.618+1.4×0.30）×6.5×12=90.6kN（5）内力计算跨度中央每侧各二根腹杆按压杆控制其长细比，不考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。
因杆件较少，以数解法（截面法、节点法）求出各杆件内力见图。
4、杆件截面选择腹杆最大内力N=-383.77kN ，查表8-4，选用中间节点板厚度t=10mm ，支座节点板厚度t=12mm 。
有限元分析案人字架 (1)
1练习题目内容【2以后为逐步落实练习的过程或结果，正反面为一个练习】跨度8m的人字形屋架，左边端点是固定铰链支座，右端是滑动铰链支座。
在上面的3个节点上作用有3个向下集中力p=1KN，结构的几何尺寸和边界条件如图1.4所示，试利用二维杆单元LINK 1分析该屋架在3个集中力作用下的变形和内力。
理论解在小变形假设下，两个支座间不会出现水平反力。
整个结构和荷载左右对称，所以结构的内力也是左右对称的。
只分析左面一半即可知道整个结构的受力了。
整个结构是一个静定结构，所以各个杆件的内力可以利用理论力学中的节点法，或者截面法求解出来。
依据整个结构的平衡，可以得到左右两个支座的竖向反力为1.5KN。
按照图1.5中的节点编号，根据1号和5号单元在1号节点处的的平衡，可以确定出1号单元的内力是N1=3KN，5号单元的内力是N5=1,5√5N。
从3号节点的平衡可以知道，9号单元的内力为0。
取左面一半结构，对节点7列出力矩平衡方程：ΣM7(F)=0, -1.5×4+1×2+N2×2=0可以求出2号单元的内力为N2=2KN。
再根据2号节点处的平衡方程：ΣX=0, N2-N1+N8/ 2 =0ΣY=0, N7+N8/ 2 =0可以解出：N8=√2KN，N7=-1KN再由6号节点的平衡方程：ΣX=0, N6×2/ 5 -N5×2/ 5 =0可以解出：N6=1.5√5KN至此，我们得到所有杆件的内力为：N1=N4=3KN，N2=N3=2KN，N5=N13=1.5√5KN，N6=N12=1.5√5KN，N7=N11= -1KN，N8=N10= √2KN，N9=0。
如果需要计算结构在荷载作用下的变形，就必须使用材料力学的知识，且求解过程比较复杂。
2．ANSYS求解首先将这个结构在杆件相交的地方，设置节点，节点之间用单元相连接（如图1.5所示）。
利用节点定义命令N定义7个节点，用单元定义命令E定义13个单元；用荷载定义命令F在模型的6，7，8节点上施加集中荷载，用位移约束命令D定义1号节点两个位移全部被约束，5 号节点的竖向位移被约束。