钢结构课程设计报告计算书
钢构造课程设计计算书
一、设计资料
1、屋架形式为梯形钢屋架；
2、屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，混凝土标号 C25；
3、车间柱网布置：长度 60m ；柱距 6m ；跨度 L=24m ；
4、屋面材料为预应力大型面板〔1.5*6m ，屋面板需保证与上弦3个点焊牢，故上弦平面外计 算长度为3米〕
5、钢材采用 Q235·BF 钢，焊条为 E43型，手工焊;
二、屋架尺寸及尺寸确实定
(1)根据车间长度、跨度及荷载情况，在屋架上下弦设置两道横向水平支撑及垂直支撑和系杆,使屋盖成为空间刚度很大的稳定系统,中间各个屋架用系杆联系，支撑，屋架平面布置见下列图1， 图1：
〔2〕屋面材料为预应力混凝土大型屋面板，采用无檩屋盖体系，平坡梯形钢屋架。屋面坡度。10/1=i
屋架计算跨度
0215024000215023700l l mm =-⨯=-⨯=。
屋架端部高度取：0
1515H mm =。
跨中高度：0
0H 151523700/20.127002
l H i mm =+⋅=+⨯=。 屋架高跨比：0270092370079
H l ==。 屋架跨中起拱
/50048,f l mm ==取50 mm 。
为了使屋架节点受荷,配合屋面板1.5m 宽，腹杆体系大局部采用下弦节间水平尺寸为3.0m 的人字形式，上弦节间水平尺寸为 1.5m ，左半跨如下图，左右对称，左端部间距150mm 屋架几何尺寸如图 2所示
三、支撑布置
根据车间长度、屋架跨度、荷载情况、屋架上弦设置横向水平支撑及垂直支撑和系杆,使屋盖成为空间刚度很大的稳定系统,见图1。
四、荷载的计算
屋面荷载标准值见表 1
表1 荷载标准值
各屋架满跨与半跨内力系数见附图2。 1、荷载计算
屋面荷载汇总如表 2所示：
表2 荷载类型 荷载名称 荷载标准值 永久荷载D 总计 2.86 kN/m 2 可变荷载
雪荷载L
0.45 kN/m 2
2设计屋架时，应考虑以下三种组合：
（1） 组合一：全跨永久荷载＋全跨可变荷载。根据荷载规X ，具体有以下2种情况
21.2 1.4 1.2 2.86 1.40.45 4.062kN/m D L +=⨯+⨯=
荷载类型 荷载名称 荷载标准值 永久荷载
预应力大型屋面板(水平)
2.61kN/m 2 屋架及支撑重量
0.25kN/m 2 可变荷载 坡屋面的屋面可变荷载〔雪荷载〕 0.45kN/m 2
21.35 1.40.7 1.35 2.86 1.40.70.45 2.302kN/m D L +⨯=⨯+⨯⨯= 所以组合一屋架上弦节点荷载为 4.062 1.5636.558kN P qA ==⨯⨯=
（2） 组合二：全跨屋架及支撑自重＋半跨屋面板重。 全跨屋架及支撑自重：
21 1.00.250.25kN/m q =⨯=
半跨屋面板重＋半跨屋面活荷载：
22 1.2 2.61 3.132N/m q =⨯=
五、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 3 所示。 表3屋架杆件内力组合表：
110.25 1.56 2.25kN
P q A ==⨯⨯=22 3.132 1.5628.188kN
P q A ==⨯⨯=
六、杆件截面计算及设计
规定:桁架中的受压杆件的容许长细比为150，受拉杆件的容许长细比为350.可知腹杆最大内力为-354.6KN ，查表得支座节点板厚度为12mm,中间节点板厚度为10mm. (1).上弦杆
整个上弦杆的截面一样，上弦杆GF,GH 都有最大内力-672.7KN ，GH 中节间弯矩，所以按GH 杆设计。 上弦杆计算长度：
在屋架平面内，计算长度系数为 1.0，计算长度：
l 3015ox mm =；
在屋架平面外，计算长度系数为 1.0，计算长度：
03015y l l mm ==, 选
用
两
个
等
肢
角
钢
比
拟
适
当
。
节
间
弯
矩
00.60.6/40.6x36.563/416.45m X M M Pd x KN ====选用等肢2L180X12， A=2x42.2=84.4cm 2.受压最大纤维的截面抵抗矩312271542X W cm =⨯=以及
322101202X W cm =⨯=i x =5.59cm,i y =7.77cm.取a=10mm 。相应的塑性系数
1
201.05, 1.2,/301.5/5.5953.9150x x x x x l i γλ=====<,查表得，0.838x ϕ=
2252
/223
2.061084.4105369.61.1 1.15
3.910
Ex
X EA N KN ππλ⨯⨯⨯⨯===⨯⨯
1.平面内稳定性验算
此处节间弦杆相当于规X 中两端支承的杆件，其上作用的有端弯矩和横向荷载并为异号曲率的情况，故取等效弯矩系数85.0mx =β。
上弦杆在弯矩作用平面内，节间正弯矩和支座负弯矩都是最大弯矩，所以分别用最大正弯矩和最大负弯矩进展稳定性的验算。
用正弯矩：
/
11(10.8/)
mx x X x X Ex M N
A W N N βϕγ+-=()
37
2333672.7100.85 1.645100.83884.4101.055421010.8672.710/5369.610⨯⨯⨯+
⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯2295.1127.31122.42N /mm f 215 N /mm +=<=对于这种T 形截面压弯杆，还应验
算截面的另一侧，即
37/233322672.710 1.645100.85
(1 1.25/)84.410 1.220210(1 1.25672.710/5369.610)
mx x x x Ex M N A W N N βγ⨯⨯⨯-=--⨯⨯⨯-⨯⨯⨯=79.70-68.39=11.31N/mm 2 用负弯矩： 37 /2333 22672.7100.85 1.64510=+(10.8/)0.83884.410 1.22021010.8672.710/5369.610mx x X x X Ex M N A W N N βϕγ⨯⨯⨯+-⨯⨯⨯⨯-⨯⨯⨯（） =95.11+64.12=159.23N/2mm 2.平面外稳定性验算 平面外的计算长度0y l =301.5cm ，0/301.5/7.7738.8y y y l i λ===<150,等边角钢 18012L ⨯的边厚比b/t=180/12=15>0.580y l /b=9.7.,由其组成的双角钢截面换算长 细比为；2222 44 18301 1.23.9(1) 3.9(1)62.418.6 1.218.618 oy yz l t b t b λ⨯=+=⨯+=⨯，查表得y ϕ=0.795，关于梁的整体稳定系数，现y λ=38.6<120,故在正负弯矩作用下分别取b ϕ=1-0.0017y λ=0.934和b ϕ=1-0.0005y λ=0.981。 用正弯矩： 37 23 1672.7100.85 1.64510100.2627.62127.880.79584.4100.93454210 tx x y b x M N A W βϕϕ⨯⨯⨯+=+=+=⨯⨯⨯⨯ N/2m 3723 2672.7100.85 1.64510+=100.26+70.56=170.820.79584.4100.98120210 tx x y b x M N A W βϕϕ⨯⨯⨯+=⨯⨯⨯⨯N/2 m 平面外的稳定性可以得到保证。 3.强度验算 372322672.710 1.6451079.767.984.410 1.220210x x x M N A W γ⨯⨯+=+=+⨯⨯⨯=147.62/N mm < 2152/N mm 强度可以得到保证。 (2)下弦杆 整个下弦截面不变，按最大内力所在的杆cd 计算。N=650.7KN. 平面内计算长度l 3ox m =，平面外的计算长度0y l =3m 所需截面积为22 30.2721510A cm f ===⨯选用两个等肢角钢比拟适当。选用210010L ⨯ A=219.338.6⨯=cm 2,x i =3.05cm,y i =4.52cm ，a 取10mm 0x x x l i λ= =300/3.05=98.36[]350λ<=。0y y y l i λ==300/4.52=66.37[]350λ<= 3 2 650.710168.5838.610 N A σ⨯===⨯ N/2mm 在桁架平面内支座斜杆和支座竖杆的计算长度为l,其他腹杆为0.8l.在桁架平面外支座斜杆和支座竖杆为l,其他腹杆为L.. 1.端斜杆Ba 有最大轴压力为-351KN,l=2128mm 平面内计算长度l 2.128ox m =，平面外的计算长度0 2.128y l m = 所需截面积为21632.6215 A mm f === /1oy ox l l =,选用两个等肢角钢比拟适当。选用2L75*10 A=28.2cm 2,x i =2.26cm,y i =3.53cm ，a 取12mm ，支座节点板。 平 面 内 稳 定 ： 0x x x l i λ==212.8/2.26=94.2[]150λ<=, ϕ x =0.595,3 35110209.20.5952820 N A σϕ⨯===⨯ N/2 m m ,满足要求 平面外的稳定性：边厚比b/t=75/10=7.5<0.58l y 0/b=17.1，0y y y l i λ= =212.8/3.53=60.3 []150λ<=。4 2200.475(1)yz y y b l t λλ=+=62.3，查表得y ϕ=0.795>ϕx .,所以满足要求。 2再分式斜杆Hd,该杆是由杆df 和赶杆Hf 组成，因所受内力一样，所以截面形 式设计为一样且在节点处不断开，设计值为90.1KN 和-50.1KN.采用通长杆先按90.1KN 设计： 平面内计算长度l 2016ox mm =，平面外的计算长度024032y ox l l mm == /2oy ox l l =,选用两个等肢角钢比拟适当。因为所需面积过小，按最小规定截面选 用2454L ⨯,查角钢规格表得： A=6.98cm 2,x i =1.38cm,y i =2.24cm ，a 取10mm ①强度验算：3 22290.110129.1/215/,6.9810 N N mm f N mm A σ⨯===<=⨯满足 ②刚度验算： 0x x x l i λ= =201.6/1.38=152.6[]350λ<=,0y y y l i λ==403.2/2.24=180[]350λ<=，满足 ⑷竖杆Gd 最大轴压力为-54.8KN 平面内计算长度l 0.80.824001920ox l mm ==⨯=，平面外的计算长度02400y l l mm ==, 由于杆件内力较小，按[]150λλ==选择，需要的回转半径为： [] []001920 240012.8,16150150 y x x y l l i mm i mm λλ= = ==== 查型钢表，选择截面的x i 和y i 较上述计算的x i 和y i 略大些，所以选用2504L ⨯，其几何特性为：A=7.8cm 2,x i =1.54cm,y i =2.43cm ，a 取10mm ①刚度验算：[]0192 124.71501.54 x x x l i λλ= ==<= []0240 98.81502.43 y y y l i λλ= = =<=，满足。 ②整体稳定验算： 由于对x 轴，y 轴均属于b 类截面，又有y x λλ<所以只需要求x ϕ，查表的那么： 3 2254.810170.1/215/0.413780 x N N mm f N mm A σϕ⨯===<=⨯，满足。 ⑸零杆根据刚度条件选择，为安装支撑，采用等肢双角钢十字形截面，由于纵向风荷载作用。支撑桁架按压杆考虑，允许长细比[]150λ= ①零杆Gf ：1833ox oy l l l mm === [] 1833 12.22150 ox x y l i i mm λ== = =,选用2L45×4， A ＝6.982 c m ，x i 1.38cm =，y i 2.24cm = . . ②零杆He ：0.80.827002160ox l l mm ==⨯= 2700oy l l mm == [] 2160 14.4150 ox x l i mm λ= = =, [] 2700 18150 oy y l i mm λ= = =,选用2L50×4， A ＝7.82 c m ，x i 1.54cm =，y i 2.43cm = 其余各杆件的截面设计过程不再一一列出，根据各杆的内力性质，现将计算结果分别列于 表4 . . 屋架杆件截面选择表 . .word.zl. 七、节点设计 各杆件的计算内力、截面规格及形心距 y 0汇总见表 7所示。 表7 杆件信息汇总表 采用E43 焊条时，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值160w f f Mpa 。 1． 下弦节点“b 〞 （1） 腹杆与节点的连接焊缝 〔a 〕“Bb 〞杆 杆件轴力266.9kN N =，截面为2L90×6，节点板厚10mm ，肢背和肢尖的内力分配系数分别为 120.7,0.3K K ==，。 肢背焊缝焊脚尺寸取 ,min ,1,max min 1.5 4.7mm 6mm 1.2 1.267.2mm f f f h h h t ⎧≥==⎪=⎨≤==⨯=⎪⎩ 肢背所需焊缝长度1l :3 11,1,10.7266.910226151mm 20.720.76160 f w f f K N l h h f ⨯⨯=+=+⨯=⨯⨯⨯⨯，取1150l mm = 肢尖焊缝焊脚尺寸取 ,min ,2 ,max min 1.5 4.7mm 6mm 1.2 1.267.2mm f f f h h h t ⎧≥==⎪=⎨≤==⨯=⎪⎩ 所需焊缝长度2l :3 22,2,20.3266.91022672mm 20.720.76160 f w f f K N l h h f ⨯⨯=+=+⨯=⨯⨯⨯⨯ 取2l =75mm 886484840f h mm mm mm =⨯=⎧≥=⎨⎩ 〔b 〕“bD 〞杆 杆件轴力201kN .1N -=，截面为2L90×6，节点板厚10mm ，肢背和肢尖的内力分配系数分别为 120.7,0.3K K ==，。 肢背焊缝焊脚尺寸取 ,min ,1,max min 1.5 4.7mm 6mm 1.2 1.267.2mm f f f h h h t ⎧≥==⎪=⎨≤==⨯=⎪⎩ 肢背所需焊缝长度1l :3 11,1,10.7201.110226117mm 20.720.76160 f w f f K N l h h f ⨯⨯=+=+⨯=⨯⨯⨯⨯取1120l mm =886484840f h mm mm mm =⨯=⎧≥=⎨⎩ 肢尖焊缝焊脚尺寸取 ,min ,2 ,max min 1.5 4.7mm 6mm 1.2 1.267.2mm f f f h h h t ⎧≥==⎪=⎨≤==⨯=⎪⎩ 所需焊缝长度2l :3 22,2,20.3201.11022657mm 20.720.76160 f w f f K N l h h f ⨯⨯=+=+⨯=⨯⨯⨯⨯ 取2l =60mm 886484840f h mm mm mm =⨯=⎧≥=⎨⎩ (c)“bC 〞杆 杆件轴力36kN .6N -=，截面为2L50×4，节点板厚10mm ，肢背和肢尖的内力分配系数分别为 120.7,0.3K K ==，。 肢背焊缝焊脚尺寸取 ,14mm f h = 肢背所需焊缝长1l : 3 11,1 ,10.736.61022427.1mm 20.720.76160f w f f K N l h h f ⨯⨯=+=+⨯=⨯⨯⨯⨯884324040f h mm mm mm =⨯=⎧<=⎨⎩ ，取1l =40mm 肢尖焊缝焊脚尺寸取 ,24mm f h = 所需焊缝长度2l : 3 22,2,20.336.61022416.2mm 20.720.76160f w f f K N l h h f ⨯⨯=+=+⨯=⨯⨯⨯⨯884324040f h mm mm mm =⨯=⎧<=⎨⎩,取2l =40mm （2） 节点详图 根据上述焊缝长度以及杆件截面，并考虑杆件之间应有的间隙、制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，如图 4 所示，从而确定节点板尺寸为 340mm ×270mm 。 2、 上弦节点“B 〞 （1） 腹杆与节点的连接焊缝 〔a 〕“Bb 〞杆 “Bb 〞杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b 〞一样。 〔b 〕“aB 〞杆 杆件轴力1kN 35N =-，截面为2L75×10，节点板厚10mm ，肢背和肢尖的内力分配系数分别为 120.65,0.35K K ==。 肢背焊缝焊脚尺寸取 ,min max ,1,max min 1.5 1.510 4.7mm 8mm 1.2 1.21012mm f f f h t h h t ⎧≥==⎪=⎨≤==⨯=⎪⎩ 肢背所需焊缝长度1l :3 11,1,10.6535110228143.3mm 20.720.78160 f w f f K N l h h f ⨯⨯=+=+⨯=⨯⨯⨯⨯，取 1145l mm =886484840f h mm mm mm =⨯=⎧≥=⎨⎩ 肢尖焊缝焊脚尺寸取 ,min max ,2 ,max min 1.5 1.510 4.7mm 6mm 1.2 1.21012mm f f f h t h h t ⎧≥==⎪=⎨≤==⨯=⎪⎩ 所需焊缝长度2l :3 22,2,20.3535110226103.4mm 20.720.76160 f w f f K N l h h f ⨯⨯=+=+⨯=⨯⨯⨯⨯ 取2l =105mm 886484840f h mm mm mm =⨯=⎧≥=⎨⎩ (2) 根据上述焊缝长度以及杆件截面，并考虑杆件之间应有的间隙、制作和装配等误差，按比例绘出节 点详图，如图 5所示，从而确定节点板尺寸为 560mm ×360mm 。 为了便于在上弦上搁置大型屋面板，上弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背10mm 。 3、有工地拼接的下弦跨中节点“e 〞 〔1〕 拼接角钢设计 连接角钢取与下弦杆一样截面 2L100×10，mm h f 8=，焊缝长度： 3 1650.710216197.640.740.78160 f w f f N l h mm h f ⨯=+=+=⨯⨯⨯⨯⨯⨯，取1l =200mm 。 拼接角钢长度12220020420L l b mm =+=⨯+=。 为了使拼接角钢与原来的角钢相紧贴，并便于施焊，需切去直角边棱，切肢5810523f h t mm ∆=++=++=〔t 为角钢厚度〕。因切割而对拼接角钢截面的削弱考虑由节点板补偿而不计。 〔2〕下弦杆与节点板的连接角焊缝 下弦杆与节点板连接焊缝的计算内力取12N N N =-和10.15N 两者中的较大值，“e 〞节点处 12650.7kN N N ==，下弦杆截面为2L100×10，节点板厚10mm ，肢背和肢尖的内力分配系数分别为120.75,0.25K K ==，角焊缝强度设计值2160N/mm w f f =。 肢背焊缝焊脚尺寸取 ,min ,1,max min 1.5 4.7mm 6mm 1.2 1.21012mm f f f h h h t ⎧≥==⎪=⎨≤==⨯=⎪⎩ 所需焊缝长度 3 1max 1,1,10.150.150.75650.71022666.5mm 20.720.76160 f w f f K N l h h f ⨯⨯⨯=+=+⨯=⨯⨯⨯⨯ 取1,170mm>88648mm f l h ==⨯= 肢尖焊缝焊脚尺寸取 ,min ,2 ,max 1.5 4.7mm 6mm 28mm f f f h h h t ⎧≥==⎪=⎨≤=-=⎪⎩ 所需焊缝长度 3 22,2,20.150.150.25650.71022630.2mm 20.720.76160 f w f f K N l h h f ⨯⨯⨯=+=+⨯=⨯⨯⨯⨯ 取250l mm =886484840f h mm mm mm =⨯=⎧≥=⎨⎩ 〔3〕“He 〞杆与节点板的连接角焊缝 杆件轴力0kN N =，截面为2L50×4，节点板厚10mm ，按构造要求确定焊缝尺寸。 肢背焊缝焊脚尺寸取 ,min min ,1,max min 4mm 4mm 1.2 1.24 4.8mm f f f h t h h t ≥==⎧⎪=⎨ ≤==⨯=⎪⎩ 所需焊缝长度取() 1,1,150mm max 10,40248mm f f l h h =≥+= 肢尖焊缝焊脚尺寸取 ,min min ,2 ,max =4mm 4mm 4mm f f f h t h h t ≥=⎧⎪=⎨ ≤==⎪⎩ 焊缝长度取() 2,2,250mm max 10,40248mm f f l h h =≥+= 〔4〕节点详图 根据上述焊缝长度以及杆件截面，并考虑杆件之间应有的间隙、制作和装配等误差，按 比例绘出节点详图，如图6 所示。图中，屋架右半边运输单元上的构件必须在工地装配后才 能与节点板焊接，已以工地焊缝代号标明。 4,屋脊节点“H 〞 “H 〞节点与一般上弦节点的区别在于节点处弦杆中断而需对弦杆进展拼接。弦杆一般用与上弦杆同号角钢进展拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢进展切肢、切棱。拼接角钢的这局部削弱可以靠节点板来补偿。拼接一侧的焊缝长度可按弦杆内力计算。 〔1〕拼接角钢的截面和长度 与“e 〞节点类似，拼接角钢采用上弦杆同号角钢，顶部截去棱角，宽度为14mm ，垂 直肢截去5mm f h t ++=25mm ，见图7 所示。 拼接角钢与上弦杆共有4条角焊缝，都位于角钢的肢尖，承当节点两侧弦杆中较小的内 力设计值2672.7kN N =-。上弦杆截面为2 180×12，焊脚尺寸取为 ,min max ,max 1.5 1.512 5.2mm 8mm 12210mm f f f h t h h ⎧≥===⎪=⎨≤=-=⎪⎩ 所需的拼接角钢总长度为 32 672.710223022820427.4mm 40.740.78160s f w f f N l h h f ⎛⎫⎛⎫ ⨯=++=⨯+⨯+= ⎪ ⎪ ⎪⨯⨯⨯⨯⎝⎭⎝ ⎭ 取430mm s l =。 〔2〕腹杆与节点板的连接焊缝 〔a 〕“Hf 〞杆 杆件轴力90.1kN N =，截面为2L45×4，节点板厚10mm ，肢背和肢尖的内力分配系数分别为肢背焊缝焊脚尺寸取0.70.3αβ==、，角焊缝强度设计值2160N/mm w f f =。 肢背焊缝焊脚尺寸取 ,min min ,1,max min 4mm 4mm 1.2 1.24 4.8mm f f f h t h h t ≥==⎧⎪=⎨ ≤==⨯=⎪⎩ 所需焊缝长度 3 1,1,10.790.11022478.4mm 20.720.74160 f w f f N l h h f α⨯⨯= +=+⨯=⨯⨯⨯⨯ 取180l mm =886484840f h mm mm mm =⨯=⎧≥=⎨⎩ 肢尖焊缝焊脚尺寸取 ,min min ,2 ,max 4mm 4mm 4mm f f f h t h h t ≥==⎧⎪ =⎨ ≤==⎪⎩ 所需焊缝长度 3 2,2 ,20.390.11022430.2mm 20.720.74160 f w f f N l h h f β⨯⨯= +=+⨯=⨯⨯⨯⨯ 取() 2,2,250mm max 10,40248mm f f l h h =≥+= 〔b 〕“He 〞杆 “He 〞杆与节点板的焊缝尺寸和节点“e 〞一样。 〔3〕节点详图 根据上述焊缝长度以及杆件截面，并考虑杆件之间应有的间隙、制作和装配等误差，按比例绘出节点详图，如下图7。图中，屋架右半边运输单元上的构件必须在工地装配后才能与节点板焊接，已以工地焊缝代号标明。 5,支座节点“a 〞 为便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距不小于水平肢的边长，且不小 于100mm ，取130mm 。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板一样，厚度都 为12mm 。 〔1〕支座底板的尺寸 〔a 〕底板的平面尺寸 支座反力310.7kN R =，锚栓直径25mm d =，锚栓孔直径0250mm d d ==，底板的平面尺寸采用220mm 200mm ⨯，C25 混凝土强度设计值211.9N/mm c f =。仅考虑有加劲肋局部的底板承受支座反力，验算柱 顶混凝土的抗压强度： ()2220(0.5/8)220200500.5/841768.3mm n A A d ππ=-+=⨯-⨯+= 3 22310.7107.4N/mm 11.9N/mm 41768.3 c n R f A σ⨯===<=，满足 钢结构课程设计计算书 姓名： 学号： 指导教师： 二零一二年七月 土木工程系 目录 一、设计资料 (1) 二、结构形式 (1) 三、材料选择 (1) 四、铺板设计 (1) （1）荷载计算 (2) （2）强度计算 (2) （3）挠度计算 (2) 五、加劲肋设计 (2) （1）铺板设计 (2) （2）荷载计算 (3) （3）内力计算 (3) （4）截面特性计算 (3) （5）强度计算 (4) （6）变形计算 (4) 六、平台梁 (5) A．次梁设计 (5) 1、次梁1的设计 (5) 2、次梁2的设计 (6) B．主梁设计 (8) 1、主梁1的设计 (8) 2、主梁2的设计 (11) 七、柱设计 (15) 1、柱1计算 (15) 2、柱2计算 (17) 3、柱3计算 (18) 4、柱4计算 (19) 5、边柱及角柱的偏心验算 (20) 6、柱间支撑设置 (23) 八、节点设计 (24) A．主次梁连接 (24) B．主梁与柱子 (27) C．次梁与柱子连接节点 (28) D．柱脚节点 (29) 一、设计资料 某厂房内工作平台，平面尺寸为18×9m 2（平台板无开洞），台顶面标高为+2.500m ，平台上均布荷载标准值为12KN/m 2，设计全钢工作平台。 二、结构形式 平面布置，主次梁，主梁跨度3000mm ，次梁跨度6000mm ，次梁间距1500mm ，铺板宽500mm ，长度1500mm ，铺板下设加劲肋，间距500mm 。共设16根柱。如图所示 三、材料选择 铺板采用mm 6厚带肋花纹钢板，钢材牌号为Q235，手工焊，E43型焊条，钢材弹性模量25N/mm 102.06E ?= ，钢材密度33kg/m m 1085.7?=ρ，基础混凝 土强度等级为2 N/mm 5.7,15=c f C 。 四、铺板设计 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。 表1 梯形钢屋架课程设计任务表 坡度1:10 1:20 长度（m）60（柱距6m）75（柱距7.5m）72（柱距6m）90（柱距 题号跨度 21 24 27 30 21 24 27 30 21 24 27 30 21 24 地点 北京市 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 上海市17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 乌鲁木齐33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 4546 成都市49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 南京市65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 哈尔滨81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 太原市97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 运城市113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 长治市129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 吕梁市145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 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 钢结构课程设计计算书 一、设计资料 1、屋架形式为梯形钢屋架； 2、屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，混凝土标号 C25； 3、车间柱网布置：长度 60m ；柱距 6m ；跨度 L=24m ； 4、屋面材料为预应力大型面板（1.5*6m ，屋面板需保证与上弦3个点焊牢，故上弦平面外计 算长度为3米） 5、钢材采用 Q235·BF 钢，焊条为 E43型，手工焊; 二、屋架尺寸及尺寸的确定 (1)根据车间长度、跨度及荷载情况，在屋架上下弦设置两道横向水平支撑及垂直支撑和系杆,使屋盖成为空间刚度很大的稳定系统,中间各个屋架用系杆联系，支撑，屋架平面布置见下图1， 图1： （2）屋面材料为预应力混凝土大型屋面板，采用无檩屋盖体系，平坡梯形钢屋架。屋面坡度。10/1=i 屋架计算跨度 0215024000215023700l l mm =-?=-?=。 屋架端部高度取：0 1515H mm =。 跨中高度：0 0H 151523700/20.127002 l H i mm =+?=+?=。 屋架高跨比：0270092370079 H l ==。 屋架跨中起拱 /50048,f l mm ==取50 mm 。 为了使屋架节点受荷,配合屋面板1.5m 宽，腹杆体系大部分采用下弦节间水平尺寸为3.0m 的人字形式，上弦节间水平尺寸为 1.5m ，左半跨如图所示，左右对称，左端部间距150mm 屋架几何尺寸如图 2所示 三、支撑布置 根据车间长度、屋架跨度、荷载情况、屋架上弦设置横向水平支撑及垂直支撑和系杆,使屋盖成为空间刚度很大的稳定系统,见图1。 四、荷载的计算 屋面荷载标准值见表 1 表1 荷载标准值 风荷载为吸力，不考虑。 各屋架满跨与半跨内力系数见附图2。 1、荷载计算 屋面荷载汇总 如表 2 所示： 表2 屋面荷载汇总 荷载类型 荷载名称 荷载标准值 永久荷载D 总计 2.86 kN/m 2 可变荷载 雪荷载L 0.45 kN/m 2 2、荷载组合 设计屋架时，应考虑以下三种组合： （1） 组合一：全跨永久荷载＋全跨可变荷载。根据荷载规范，具体有以下2 种情况 21.2 1.4 1.2 2.86 1.40.45 4.062kN/m D L +=?+?= 荷载类型 荷载名称 荷载标准值 永久荷载 预应力大型屋面板(水平) 2.61kN/m 2 屋架及支撑重量 0.25kN/m 2 可变荷载 坡屋面的屋面可变荷载（雪荷载） 0.45kN/m 2 钢结构课程设计 一、荷载计算 永久荷载： 雪荷载： 活荷载： 恒载设计值： 活载设计值： 节点荷载： 二、荷载组合 采用全跨永久荷载+全跨可变荷载 三、内力计算 内力系数如任务书上图所示 四、杆件截面设计 1、下弦杆截面设计 下弦杆需要的截面积为： 选用∟角钢，查得： 受拉弦杆竖向平面内的容许长细比为350，水平面内的容许长细比为250 ， 所选截面合适 2、腹杆截面设计 ①杆截面设计 平面内计算长度 平面外计算长度 若获得等稳定条件，则，选用两不等肢角钢短 肢相并 设λ=110，双角钢截面属于轴心压杆的b类，查上册附表A-17得： ，应大于 选用∟（）并由短肢相并构成压杆，查得：用实际截面验算 ， 所选截面合适 ②杆截面设计 杆需要的截面积为： 选用∟角钢，查得： 所选截面合适 ③杆截面设计 平面内计算长度 平面外计算长度 若获得等稳定条件，则，选用两不等肢角钢短肢相并 设λ=110，查上册附表A-17得： ，应大于 选用与杆相同截面，用实际截面验算 ， 所选截面合适 ④杆截面设计 平面内计算长度 平面外计算长度 选用与杆相同截面，用实际截面验算 ， 所选截面合适 ⑤杆截面设计 平面内计算长度 平面外计算长度 若获得等稳定条件，则，选用两不等肢角钢短肢相并 设λ=110，查上册附表A-17得： ，应大于 选用∟并由短肢相并构成压杆，查得： 用实际截面验算 ， 所选截面合适 ⑥杆截面设计 平面内计算长度 平面外计算长度 选用与杆相同截面，用实际截面验算 ， 所选截面合适 ⑦杆截面设计 平面内计算长度 平面外计算长度 选用与杆相同截面，用实际截面验算 1.设计资料 （1）某地一金工车间，长96m ，跨度27m ，柱距6m ，采用梯形钢屋架，1.56m ?预应力钢筋混凝 土大型屋面板，上铺珍珠岩保温层，设计地点哈尔滨地区，保温层厚度为100mm,容重34/kN m ，采用封闭结合，卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝 土强度等级为C20（抗压设计强度fc=10N/mm 2 ），车间内设有两台30/5t 中级工作制桥式吊车， 轨顶标高18.5m,柱顶标高27m 。屋面荷载标准值为20.5kN /m ，雪荷载标准值2 0.5kN /m ， 积灰荷载标准值为0.5kN/m 2 。桁架采用梯形钢桁架，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为400400?。钢材采用Q235-B ，焊条采用E43型，手工焊。 （2） 屋架计算跨度 0l 270.15226.7m =-?= （3） 跨中及端部高度： 桁架的中间高度 h=3.340m 在26.7m 的两端高度 0h 2.006m = 在27.0m 轴线处两端高度 0h 1.990m = 桁架跨中起拱 l/500≈55mm 屋架高跨比3340/270001/8≈在经济范围（1/6~1/10）内，为使屋架上弦只受节 点荷载，腹杆体系采用人字形式。 2. 结构形式及几何尺寸如图1所示，支撑布置如图2所示 图1 桁架形式及几何尺寸 根据厂房长度（96m>60m ）,跨度及荷载情况，设置三道上下弦水平支撑如图： 桁架及桁架上弦支撑布置 桁架下弦支撑布置图 垂直支撑 垂直支撑 图2：桁架支撑布置图 符号说明：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 《钢结构设计》课程设计计算书 一、题目 普通钢屋架设计，并绘制屋架支撑、檩条布置图和屋架施工图 二、工程概况 某车间厂房总长度约为108m。车间设有两台30吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房，屋架采用三角形桁架式钢屋架（见图1），屋架下弦标高为9m，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为400㎜×400㎜，混凝土强度等级为C20。 屋面采用彩色压型钢板加保温层屋面，C型檩条，檩距为1.5m~2.2m。 芬克式豪式 图1 三角形桁架式钢屋架示意图 三、设计资料 按表1选取屋架形式、坡度、柱距、跨度和所在地区的雪荷载。 屋面恒荷载(包括屋面板、保温层、檩条、屋架及支撑等)水平投影标准值为0.50kN/㎡。屋面活荷载标准值为0.30kN/㎡。不考虑积灰荷载、风荷载。雪荷载（kN/㎡）见表1，不考虑全垮积雪不均匀分布情况。 荷载规范规定屋面活荷载与雪荷载不同时考虑,而采用其中较大者。本设计中活荷载均小于雪荷载，故只需考虑恒载和雪荷载的组合。这种组合分全跨雪荷载和半跨雪荷载两种情况，即内力组合为“恒+全”和“恒+半”两种组合值。 结构重要性系数为γ0=1.0。屋架采用Q235B钢，焊条采用E43型。 四、设计内容与要求 1.材料的选择：包括屋架所采用的钢材的品种，螺栓的种类及规格，焊条的型号等。 2.确定屋架的形式，计算屋架各杆的几何尺寸。 3.布置屋架及屋盖支撑，画出屋盖支撑、檩条布置图(1号图纸铅笔图一张)。 4.进行屋架结构设计，提出结构计算书一份。 5.绘制屋架施工图(1号图纸铅笔图一张)，其主要内容包括：屋架的正面图，上、下弦平面图，侧面图和设有垂直支撑、系杆处必要的剖面图，正面图中没表示清楚的零件详图、屋架简图、材料表等。 6.制图按中华人民共和国国家标准，《房屋建筑制图统一标准》(GB/T50001-2001)，《建筑结构制图标准》 一由设计任务书可知: 厂房总长为1２0ｍ，柱距6ｍ,跨度为24m，屋架端部高度为２m，车间内设有两台中级工作制吊车，该地区冬季最低温度为-２2℃。暂不考虑地震设防。 屋面采用1.5ｍ×6.0m预应力大型屋面板,屋面坡度为i=1:10。卷材防水层面（上铺12０ｍm泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层）。屋面活荷载标准值为0.7ＫN/㎡,雪荷载标准值为0．4KN／㎡,积灰荷载标准值为0.５KN／㎡。 屋架采用梯形钢屋架，钢屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C２0． 二选材: 根据该地区温度及荷载性质,钢材采用Q235-Ｃ。其设计强度为2１5KN/㎡，焊条采用E43型,手工焊接,构件采用钢板及热轧钢筋,构件与支撑的连接用Ｍ20普通螺栓。 屋架的计算跨度L。=24000-2×150=2３700，端部高度：h=20０0mm(轴线处),h=2150(计算跨度处)。 三结构形式与布置： 屋架形式及几何尺寸见图1所示: 图１ 屋架支撑布置见图2所示: 图2 四荷载与内力计算： １.荷载计算： 活荷载于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: 防水层(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（４0mm厚泡沫混凝土0．２5KN/㎡ 预应力混凝土大型屋面板１.４KN/㎡ 钢屋架和支撑自重0.12＋０.01１×24=０.384KN/㎡ 总计:2.784KN/㎡可变荷载标准值： 雪荷载<屋面活荷载(取两者较大值）0.7ＫN／㎡ 积灰荷载0.5KN/㎡ 风载为吸力,起卸载作用,一般不予考虑。 总计:1.2 KN／㎡永久荷载设计值 1.２×2.78４KN/㎡=3.３408ＫN/㎡ 可变荷载设计值 钢结构课程设计计算书 钢结构课程设计以满足当前建筑建设对钢结构加强，改造，保护及其他类型建筑的要求，致力于有效地节省人力和物力，兼顾经济性，安全性，环保性及其他质量方面的要求，提高钢结构建筑的质量，提高工程安全性及经济效益，充分发挥混凝土结构的载荷传递能力，钢结构的特点是对质量的要求非常严格，要完成建筑钢结构技术课程设计，全面考虑计算书中的技术规范，相关技术要求，是制定一份完整钢结构课程设计计算书的基础。 二、钢结构课程设计计算书内容 1.项目概况： 《钢结构课程设计计算书》的项目概况，应包括项目名称，建设单位，用地面积；工程设计单位，设计人员、施工单位等相关情况。 2.建筑物基本资料： 《钢结构课程设计计算书》的建筑物基本资料，应包括建筑物房屋基本结构形式，型号，大小以及所用材料等，以及构造受力情况分析，结构体系特征分析，计算模型建立，荷载重要规范，荷载计算等内容。 3.结构构件计算： 《钢结构课程设计计算书》的结构构件计算也应包括构件的计算公式及框架内力的确定，构件的空间组合及支撑结构的分析，分析结果及结论，各构件荷载计算，轴力计算，构件高度，滞回特性及尺寸计算等内容。 4.分析总结： 《钢结构课程设计计算书》的分析总结部分应当概括总结本次课程设计的计算过程，重点对各环节计算中出现的不同问题作出总结，特别是应当根据实际工程情况作出合理的设计建议，以此有效提高工程安全性和经济效益。 三、总结 《钢结构课程设计计算书》的计算是一项复杂的工作，需要考虑多方面的因素，从而有效地节省人力和物力，兼顾经济性，安全性，环保性及其他质量方面的要求，提高钢结构建筑的质量，提高工程安全性及经济效益。为此，应当根据实际情况仔细研究，有助于完成以上目标。 目录 一、设计资料........................................................... 错误!未定义书签。 二、结构平面柱网及支撑布置...................................................... - 3 - 三、荷载的计算 ................................................................... - 4 - （1）、计算模型选取.............................................................. - 5 - （2）、荷载计算.................................................................. - 6 - （3）、内力计算....................................................... 错误!未定义书签。 四、主钢架设计 ........................................................ 错误!未定义书签。 （1）、刚架梁验算..................................................... 错误!未定义书签。 （2）、刚架柱验算..................................................... 错误!未定义书签。 （3）、位移验算....................................................... 错误!未定义书签。 五、次结构结构 ........................................................ 错误!未定义书签。 （1）梁柱节点设计.................................................... 错误!未定义书签。 （2）梁梁节点设计.................................................... 错误!未定义书签。 （3）柱间支撑的设计.................................................. 错误!未定义书签。 （4）、檩条设计....................................................... 错误!未定义书签。 （5）墙梁的构造与计算 (34) 六、施工图设计 ........................................................ 错误!未定义书签。 七、参考文献........................................................... 错误!未定义书签。 钢结构课程设计计算书 钢结构是工程结构中最重要的部分，它们是基础设施、建筑物及其他工程建设的支柱。钢结构课程设计计算书是对钢结构设计及计算的重要文件，它可以为设计者提供明确的设计思路和计算方法，为施工现场节省大量的施工时间和费用。 钢结构课程设计计算书的编制要满足一定的基本要求，包括但不限于钢结构结构型式、荷载水平、材料性能、设计细节和计算步骤等。 （1）钢结构结构型式：钢结构设计计算书首先需要确定钢结构的构型，包括梁柱系统、箱型框架系统或任何其它形式，以便为进一步的设计提供依据。 （2）荷载水平：其次，钢结构课程设计计算书必须考虑实际的荷载水平，包括预应力及重力荷载等，以确保结构的设计安全可靠。 （3）材料性能：此外，材料性能也是非常重要的，钢结构课程设计计算书必须考虑到钢材的强度、刚度和延性等性能参数，以保证结构抗裂、抗弯、抗剪等力学性能。 （4）设计细节：设计细节是钢结构课程设计计算书的重要内容，必须详细说明和计算梁、柱、框、板和连接等结构件的设计和计算参数，以确保设计的安全可靠。 （5）计算步骤：此外，钢结构设计计算书还必须详细说明各种计算步骤，包括一般计算步骤、梁柱计算步骤、连接计算步骤等， 以确保设计及计算的准确性。 以上是钢结构课程设计计算书的基本内容，为了确保设计计算书的准确性和可行性，使用者在实际进行设计和计算之前，应当安排相关的实验检测和模拟工作，以便保证设计的可靠性和安全性。 总之，钢结构课程设计计算书是钢结构设计和施工的重要文件，在设计过程中必须严格按照规定的步骤进行，以确保设计的准确性和可行性，为节省施工时间和费用提供有效的参考依据。 设计某厂房钢屋架 一、设计资料 梯形屋架跨度24m，物价间距6m，厂房长度120m。屋架支撑于钢筋混凝土柱子上，节点采用焊接方式连接，，其混凝土强度C25，柱顶截面尺寸400mm×400mm。屋面用预应力钢筋混凝土大型屋面板。上弦平面侧向支撑间距为两倍节间长度，下弦平面在柱顶和跨中各设一道纵向系杆。屋面坡度i=1/10。刚材采用Q235B钢，焊条E43××系列，手工焊。 二、屋架形式和几何尺寸 屋架旳计算跨度l0=L-300=24000-300=21000mm，端部高度取H0=mm，跨中高度H=3200mm 三、屋盖支撑布置（见图1） 四、荷载计算 ⒈永久荷载：预应力钢筋混凝土屋面板（涉及嵌缝）1.40KN／m2 防水层（三毡四油上铺小石子）0.35 KN／m2 找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40 KN／m2保温层（泡沫混凝土）厚40mm 0.25KN／m2 钢屋架及支撑重0.12+0.011×24=0.384KN／m2 合计 2.784KN／m2⒉可变荷载：屋面荷载0.5KN／m2 雪荷载0.6KN／m2 由于可变荷载和雪荷载不能同步达到最大，因此去他们中旳较大值。取0.6 KN／m2 五、屋架杆件内力计算与组合 永久荷载分项系数1.2，可变荷载分项系数1.4. ⒈荷载组合： ⑴全跨恒载＋全跨活载 ⑵全跨恒载＋半跨活载 ⑶全跨屋架，支撑自重＋半跨屋面板重＋半跨活载 ⒉节点荷载： 永久荷载F1=1.2×2.784×1.5×6=30.07KN 可变荷载F2=1.4×0.6×1.5×6=7.56KN ⒊屋架杆件内力计算 表一屋架构件内力组合表（单位：KN）见表1 六、屋架杆件设计 支座斜杆旳最大内力设计值为-333.40 KN，查表9.1，中间节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选用12mm。 ⒈上弦杆 上弦采用等截面，按N=-572.28KN，FG杆件旳最大设计内力设计。上弦杆计算长度：平面内：l ox=l o=1507mm；在屋架平面外，根据支撑和内力变化状况，取l oy =2×l0=3014mm。 假设λx=λy=120，查表得φ=0.437。取强度设计值f=215 N／mm2， 则需要旳截面面积： A=N∕φf=572280∕0.751×215=3544mm2=35.44 cm2 北华航天工业学院 建筑工程系课程设计说明书 设计题目B14钢结构课程设计 课程名称钢结构设计原理 专业名称土木工程 学生**齐鹏飞 班级**B14412-20144041216 课设日期2016年7月3日—2016年7月10日 北华航天工业学院建筑工程系制 一、设计题目及任务 已知:工业建筑作业平台，平面如附图所示。平台荷载标准值为：按照楼板结构层折算厚度300mm，双面抹灰总厚度60mm计算。平台活荷载标准值为：【[**值÷4（取整数位）×1.0KN/m2]+12KN/㎡】。不考虑水平荷载。中柱上端和两个方向的主梁均为铰接，下端固接于基础，基础顶面标高为-1.000m。材质为Q345-B。中柱拟采用热轧普通工字钢作成双肢格构柱。 任务：将中柱设计成缀条式格构柱（缀条初选L50×5）和缀板式格构柱两种。 1.计算选择经济合理的中柱断面及缀件，并布置缀件； 2.计算缀件和分肢间的焊缝连接； 3.分别绘制这两种格构柱的设计图，图中要包含详图、材料表和简 要的加工说明。 二、计算书正文 荷载统计 由《建筑结构荷载规*》GB5009-2012查得：钢筋混凝土自重25KN/m 3,水泥砂浆自重20 KN/m 3。 (1)荷载标准值 ①恒荷载： 抹灰层荷载1GK S =20×8×9×0.06=86.4KN 楼板结构层荷载2GK S =25×8×9×0.3=540KN 恒荷载1286.4540626.4K K K S S S KN KN KN =+=+= ②活荷载：QK S =(16/4+12)×8×9=1152KN （2）荷载设计值 ①由永久荷载效应控制的组∑=+=n i Qik ci Qi GK G d S S S 1 ψγγ 1N =1.35×626.4+1.3×0.7×1152=1893.96KN 门式刚架厂房设计计算书 一、设计资料 该厂房采用单跨双坡门式刚架，厂房跨度21m ，长度90m ，柱距9m ，檐高7.5m ，屋面坡度1/10。刚架为等截面的梁、柱，柱脚为铰接。 材料采用Q235钢材，焊条采用E43型。 22750.6450/160/mm EPS mm N mm g mm ≥2y 屋面和墙面采用厚夹芯板，底面和外面二层采用厚镀锌彩板，锌板厚度为275/gm ；檩条采用高强镀锌冷弯薄壁卷边Z 形钢檩条，屈服强度f ，镀锌厚度为。(不考虑墙面自重) 自然条件：根本风压：20.5/O W KN m =，根本雪压20.3/KN m 地面粗糙度B 类 二、构造平面柱网及支撑布置 该厂房长度90m ，跨度21m ，柱距9m ，共有11榀刚架，由于纵向温度区段不大于300m 、横向温度区段不大于150m ，因此不用设置伸缩缝。 檩条间距为1.5m 。 厂房长度>60m ，因此在厂房第二开间和中部设置屋盖横向水平支撑；并在屋盖相应部位设置檩条、斜拉条、拉条和撑杆；同时应该在与屋盖横向水平支撑相对应的柱间设置柱间支撑，由于柱高<柱距，因此柱间支撑不用分层布置。 〔布置图详见施工图〕 三、荷载的计算 1、计算模型选取 取一榀刚架进展分析，柱脚采用铰接，刚架梁和柱采用等截面设计。厂房檐高7.5m ，考虑到檩条和梁截面自身高度，近似取柱高为7.2m ；屋面坡度为1：10。 因此得到刚架计算模型： 2.荷载取值 屋面自重： 屋面板：0.182/KN m 檩条支撑：0.152/KN m 横梁自重：0.152/KN m 总计：0.482/KN m 屋面雪荷载：0.32/KN m 屋面活荷载：0.52/KN m 〔与雪荷载不同时考虑〕 柱自重：0.352/KN m 1、某厂房总长度90m，跨度18m，纵向柱距6m，厂房内桥式吊车为两台150/30t中级工作制，锻锤为2台5t。地区计算温度高于-20℃，无侵蚀性介质，地震设防烈度为8度，采用1. 5m×6m预应力混凝土屋面板（考虑屋面板起系杆作用），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），屋架下弦标高为18m，钢材用Q23 5钢，焊条为E43型。 2、荷载及内力计算 （1）屋架计算跨度 L=Ɩ－300=（18000－300）mm=17700mm 屋架高跨比h/L=2890/17700=1/6.12，符合经济高度要求。 （2）支撑布置根据车间长度、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。考虑到柱网的布置情况，厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。在第一柱间的上弦设置刚性细杆保证安装时上弦的稳定，下弦设置刚性细杆以传递山墙风荷载。在设有横向水平支撑柱间的屋架跨中及两端设三道竖向支撑。 （3）荷载计算 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.4×1.2=0.48 KN/㎡ 水泥砂浆找平层0.4×1.2=0.48 KN/㎡ 保温层0.7×1.2=0.84 KN/㎡ 一毡二油隔气层0.05×1.2=0.06 KN/㎡ 水泥砂浆找平层0.3 ×1.2=0.36 KN/㎡ 预应力混凝土屋面板 1.45×1.2= 1.74KN/㎡ 屋架和支撑自重(0.12＋0.011L)×1.2=(0.12＋0.011×18)×1.2=0.382 KN/㎡ 恒荷载总和 4.342 KN/㎡ 活荷载（或雪荷载）0.7×1.4=0. 98 KN/㎡ 积灰荷载 1.3×1.4= 1.82KN/㎡ 可变荷载总和 2.8 KN/㎡ 屋面坡度不大，对荷载影响小，未予考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不予考虑。(4)荷载组合 屋架设计时，应考虑以下三种荷载组合： 使用阶段： ①全跨永久荷载＋全跨可变荷载 屋架上弦节点荷载：F1=（4.342＋2.8）×1.5×6KN=64.278KN ②全跨永久荷载＋半跨可变荷载 F2=4.342×1.5×6KN=39.078KN F2´=2.8×1.5×6KN=25.2KN 施工阶段： ③全跨屋架和支撑自重＋半跨屋面板重＋半跨屋面活荷 F3=0.382×1.5×6KN=3.438KN F3´=(1.74＋2.8)×1.5×6KN=40.86KN (5)内力计算 本题采用图解法计算内力。应用图解法求的单位荷载作用于全跨及半跨各节点的各干内力，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，并求出荷载组合下的杆件内力，取其中不利内力〔正、负最大值〕作为设计屋架的依据。具体计算如表1。 表1 屋架杆件内力组合 设计计算说明书 一、设计题目：某机加工车间设计 二、设计资料： 1、车间基本参数： 某公司因生产需要，拟在济南郊区建设一座单层单跨机加工车间（设计使用寿命50年），车间建筑平面、剖面见下图 车间采用排架结构，下部为排架柱和钢筋混凝土独立基础，上部采用钢屋架结构，屋架与排架柱铰接。车间内设有一台A4工作制的软钩梁式吊车，屋架下弦距离牛腿顶面1.8m，轨道高度130mm。排架柱采用混凝土师实腹矩形，吊车梁采用H形截面吊车梁，抗风柱为矩形截面钢筋混凝土柱。 车间屋面采用75mm厚彩色夹芯钢板，屋面檩天为卷不边C型钢（C180⨯70⨯20⨯2.5），檩条间距约为1.5m。车间四周围护墙采用240mm 厚砖墙，内外各抹灰20mm厚，表面刷涂料，纵墙塑钢窗洞高1.8m，宽为2.4m，共上下两层。 2、车间荷载，材料自重，抗震设防等级 ()1屋面活荷载标准值：0.5KN/2m（不上人屋面，无积灰荷载） ()2基本风压：0.45KN/2m ()3基本雪压：0.30KN/2m ()4屋面75mm厚夹芯钢板及檩条自重吧标准值：0.25KN/2m ()5钢屋架及屋面支撑自重标准值：0.35KN/2m ()6钢筋混凝土自重25KN/3m，砖及抹灰自重20KN/3m，回填土自重20 m KN/3 ()7抗震设防等级：6度 3、荷载组合 ()1钢屋架：为简化计算，屋面暂不考虑风荷载作用：首先计算一榀典型 简支屋架的内力系数，然后计算在下述三种荷载标准值下的杆件内力：全跨永久荷载，全跨屋面活荷载，半跨屋面活荷载，然后进行内力组合。 ()2排架柱：不考虑车间的空间作用，将钢屋架简化成刚度无穷大的水平 横梁，两端与排架柱铰接，然后计算排架柱在各种荷载下的内力，最后进行内力组合。 4、地质情况 经勘测地表土为人工填土1.2m 厚，不宜作为天然地基土，建议全部挖 除；其下为粘土，地基承载力特征值ak f =200KPa,压缩模量s E =100MPa,适宜作为地基持力层，场地地下水静止水位埋深10.5m ，可不考虑水质对基础混凝土的侵蚀，最大冻土深度可按0,5m 考虑。 5、主要钢件材料 ()1钢筋：纵向受力钢筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋 ()2混凝土:C20-C30 ()3钢材：Φ235-B 或Φ345-B 6、设计分组 屋架形式采用三角形钢屋架：屋面坡度采用1/2.0，吊车为A4软钩3t 吊车，牛腿标高5.1m 。 三、方案选择与布置 1、方案选择：由上述设计建筑平面图级剖面图知厂房为24m ⨯66m 。横向柱 距为6m ，内墙由于建筑需要沿山墙内移500mm ，由设计资料知厂房结构为排架结构。 2、屋架形式尺寸及支撑布置：屋架形式级尺寸见屋架计算部分，支撑布置 如下图： 一由设计任务书可知： 厂房总长为120m，柱距6m，跨度为24m，屋架端部高度为2m，车间内设有两台中级工作制吊车，该地区冬季最低温度为-22℃。暂不考虑地震设防。 屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。卷材防水层面（上铺120mm泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层）。屋面活荷载标准值为0.7KN/㎡，雪荷载标准值为0.4KN/㎡，积灰荷载标准值为0.5KN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，钢屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20. 二选材： 根据该地区温度及荷载性质，钢材采用Q235-C。其设计强度为215KN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接，构件采用钢板及热轧钢筋，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度L。=24000-2×150=23700，端部高度：h=2000mm(轴线处)，h=2150(计算跨度处)。 三结构形式与布置： 屋架形式及几何尺寸见图1所示： 图1 屋架支撑布置见图2所示： 图2 四荷载与内力计算： 1．荷载计算： 活荷载于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： 防水层（三毡四油上铺小石子） 0.35KN/㎡ 找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40 KN/㎡ 保温层（40mm厚泡沫混凝土 0.25 KN/㎡ 预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/㎡ 钢屋架和支撑自重0.12+0.011×24=0.384 KN/㎡ 总计：2.784 KN/㎡ 可变荷载标准值： 雪荷载＜屋面活荷载（取两者较大值） 0.7KN/㎡ 积灰荷载 0.5KN/㎡ 风载为吸力，起卸载作用，一般不予考虑。 总计：1.2 KN/㎡ 永久荷载设计值 1.2×2.784 KN/㎡=3.3408KN/㎡ 可变荷载设计值 1.4×1.2KN/㎡=1.68KN/㎡ 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 屋架上弦荷载P=(3.3408KN/㎡+1.68KN/㎡) ×1.5×6=45.1872KN 组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦荷载P1=3.3408KN/㎡×1.5×6=30.07KN P2=1.68KN/㎡×1.5×6=15.12KN 钢结构课程设计计算书 设计资料：某车间跨度l=24m，长度84米，柱距6米。屋面坡度i=1/12。房屋内无吊车。不需抗震设防。采用1.5m×6m预应力混凝土大型屋面板，100mm厚泡沫混凝土保护层和卷材屋面。 当地雪荷载0.5kN/m2，屋面积灰荷载0.75kN/m2。屋架两端与混凝土铰接，混凝土强度等级C25。钢材选用Q235-B。焊条选用E43型，手工焊。 屋架尺寸与布置：屋面材料为大型屋面板，故采用平坡梯形屋架。屋架计算跨度l0=l—200=23700mm。设端部高度H0=2000mm，中部高度H=3000，屋架高跨比H/L=3000/23700=1/7.9。屋架跨中拱起50mm，屋架几何尺寸如图所示： 1.荷载计算与组合 （1）荷载标准值（屋面坡度较小，故对所有荷载均按水平投影面计算） ①永久荷载 高分子防水卷材上铺小石子0.35kN/㎡20mm厚水泥沙浆找平层0.40kN/㎡冷底子油、热沥青各一道0.05kN/㎡100mm厚泡沫混凝土保温层0.60kN/㎡预应力混凝土大型屋面板和灌封 1.40kN/㎡屋架和支撑自重0.12+0.011l=0.12+0.011×24=0.38kN/㎡吊顶+ 0.40kN/㎡ 3.58kN/㎡ ②可变荷载 屋面活荷载0.50kN/㎡屋面积灰荷载+ 0.75kN/㎡ 1.25kN/㎡（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 屋架上弦节点荷载（端点荷载取半）：P=（3.58×1.2+1.25×1.4）×1.5×6=54.41kN ②全跨永久荷载+半跨可变荷载 =3.58×1.2×1.5×6=38.66kN 有可变荷载作用屋架上弦节点处的荷载：P 1 =1.25×1.2×1.5×6=15.75kN 无可变荷载作用屋架上弦节点处的荷载：P 2 ③全跨屋架与支撑+半跨屋面板+半跨屋面活荷载 全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：取屋面可能出现的活荷载 P =（1.4×1.2+0.5×1.4）×1. 5×6=21.42kN 4 －、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 上弦杆钢结构课设计算书
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