钢结构梯形屋架设计指导书 - 副本
钢结构梯形屋架设计指导书
钢结构课程设计指导书土木教研室2012.5钢屋架课程设计1.本课程设计总体要求⑴掌握单层厂房屋架荷载计算方法、搞清传力路径。
⑵熟悉并学会运用《建筑结构荷载规范(GB50009—2001》、《钢结构设计规范（GB50017—2003）》等规范有关规定及相关资料。
⑶运用课堂所学知识，通过本课程设计，初步建立单层厂房屋架总体概念，了解结构布置、结构选型、材料及强度确定，以及结构构造和构件间连接等基本要求。
⑷加强计算能力训练，培养严谨、科学的工作态度，学习做到对计算内容负责，运用思路清晰，计算书规整便于检查。
⑸结构设计图是表达设计意图的具体体现，应了解图纸的作用、达到的深度和正确的表示方法。
2.钢结构屋架设计：⑴掌握屋盖系统构件编号的方法；⑵完成钢屋架的结构布置；⑶能综合运用有关力学和钢结构课程所学知识，对钢屋架进行内力分析、杆件截面设计、和节点设计；⑷掌握钢屋架施工图的绘制方法。
设计方法、步骤一、选材及结构布置1、选择材料（提出使用钢材牌号及要求）、构件型式、连接方法及连接材料（焊条及螺栓型号）。
2、屋盖支撑布置：自选比例尺在计算书内绘出屋盖支撑布置图，包括屋盖上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑及下弦纵向水平支撑布置图、垂直支撑（布置图中用虚线表明其位置，并作剖面图，示意其结构形式）、系杆（刚性及柔性）。
布置图中以编号的方式说明各构件的名称。
例：钢屋架GWJ —x x 垂直支撑CC—x x 上弦支撑SC —x x 刚性系杆GG—x x下弦支撑XC —x x 柔性系杆LG—x x二、荷载计算与内力分析1．荷载计算（1）按屋面做法、各层材料的荷载标准值，求出永久荷载的设计值。
（2）按雪荷载与屋面施工可变荷载取其中最不利值的原则，求出可变荷载的设计值。
（3）适当划分计算单元，求出屋架节点荷载和节间荷载设计值。
2．内力计算确定杆件内轴力1）计算半跨（或全跨）单位节点力作用下各杆件内轴向力——轴力系数求解方法自选，可用数解法（截面法、节点法）、图解法、利用建筑结构静力计算手册查出内力系数或使用计算机程序计算等。
钢结构课程设计
《钢结构》课程设计任务书、指导书（建筑工程专业方向）土木建筑工程系年月42014《钢结构》课程设计任务书、指导书一、设计题目简支梯形钢屋架设计二、设计原始资料1．结构平面布置某地区单层单跨工业厂房机加工车间，屋架跨度及厂房长度90m，柱距6m，屋架下弦标高16.5m。
2．排架结构体系钢筋混凝土柱（混凝土强度等级为C20，上柱截面400×400）；钢屋架铰支于柱上；1.5×6.0m预应力钢筋混凝土大型屋面板；1。
?i屋面坡度100。
的吊车，计算温度高于-20C．车间内设有中级工作制、起重量?300KN3．材料4型，手工焊。
钢，焊条为E43钢屋架选用Q235-B．荷载（标准值）52kN/m防水层0.352kN/m0.40砂浆找平层(厚20mm)2)( 保温层 kN/m按附表取2kN/m1预应力钢筋混凝土大型屋面板.344（包括灌缝）2kN/m屋架及支撑自重）（0.12+0.011l2kN/m0.15悬挂管道2kN/m0.50屋面活荷载2)(按附表取屋面积灰荷载kN/m2kN/m雪荷载0.35)见附图(6．钢屋架计算简图及构件几何尺寸示意图三、设计任务．绘制钢屋架结构支撑系统布置简图（包括上弦水平支撑、下弦水平支撑、垂直支撑1。
）及系杆．设计该指定跨度的双坡梯形钢屋架，并绘制安装单元施工图及编制整榀屋架材料表。
2四、主要参考资料2004高等教育出版社，张耀春.钢结构设计原理.北京:1.1991:北京中国建筑工业出版社，钢结构2.欧阳可庆..2002中国建筑工业出版社，钢结构基本原理.北京:.3.沈祖炎、陈扬骥、陈以一,2001建筑钢结构设计.4.王肇民.上海：同济大学出版社5.钢结构设计规范（GB50017-2003）6.钢结构施工质量验收规范（GB50205-2001）7.建筑钢结构焊接规程（JGJ81-2002）8.建筑结构荷载规范（GB50009-2001）9.建筑结构制图标准（GB/T50105-2001）10.房屋建筑制图统一标准（GB/T50001-2001）五、设计计算说明书要求1．设计资料；2．结构平面布置简图、支撑体系简图；3．钢屋架计算简图及几何长度；4．荷载计算、荷载组合、节点荷载及支座反力计算；5．屋架内力计算：（1）单位节点荷载（P=1）作用于左半跨屋架的内力图；（2）利用结构的对称特点，当单位节点荷载（P=1）分别作用于屋架左半跨和右半跨时，可将屋架中相互对称的各杆件内力叠加，得到相当于单位节点荷载（P=1）作用在全跨屋架节点上的内力；（3）考虑三种荷载组合：a、全跨恒载+全跨活载（使用阶段）；b、全跨恒载+半跨活载（使用阶段）；c、屋架自重和支撑自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载（施工阶段）；（4）杆件设计内力的确定：按上述三种荷载组合情况，进行内力组合；6．屋架杆件截面选择（不考虑支撑与弦杆连接的螺栓孔对截面的削弱，不考虑上、下弦杆变截面）；．屋架节点计算，至少计算一个下弦节点、一个上弦节点、支座节点、屋脊节点及下7．弦中央节点，并绘制节点大样草图（按1:3～1:5比例尺）。
梯形钢屋架课程设计指导书
式中 是屋架上弦杆的坡度。
一般屋架高度可在下列范围内采用：
梯形和平行弦屋架
三角形屋架
人字形屋架
跨度较大的桁架，在荷载作用下将产生较大的挠度。所以对跨度为15m或15m以上的三角形屋架和跨度为24m或24m以上的梯形和平行弦屋架，当下弦不向上曲折时，宜采用起拱的方法，即预先给屋架一个向上的反弯拱度。屋架受荷后产生的挠度，一部分可由反弯拱度抵消。因此，起拱能防止挠度过大而影响屋架的正常使用。起拱高度一般为跨度的1/500。
为按屋面的水平投影面分布的均布面荷载（kPa）。通常假定屋架的自重一半作用在上弦平面，一半作用在下弦平面。但当屋架下弦无其它荷载时，为简化计算可假定全部作用于屋架的上弦平面。
在清理荷载时，需要注意屋面的均布荷载通常是按屋面水平投影面上分布的荷载进行计算，所以凡沿屋面斜面分布的均布荷载（屋面板、瓦、各种屋面做法等恒荷载）均应换算为水平投影面上分布的荷载。假定沿屋面斜面分布的均布荷载为 ，则换算为水平投影面上分布的荷载为 ， 为屋面的倾角。对于屋面坡度较小的缓坡梯形屋架结构的屋面， 较小，可按 ，即不再换算。《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）给出的屋面均布活荷载、雪荷载均为水平投影面上的荷载，在计算时不需换算。
1.4 普通钢屋架的设计步骤
1、屋架荷载计算与荷载效应组合
（1）屋盖上的荷载
屋盖上的荷载有永久荷载和可变荷载两大类。
永久荷载—包括屋面材料和檩条、支撑、屋架、天窗架等结构的自重。
可变荷载—包括雪荷载、风荷载和施工荷载等，一般可按规范查取。
钢结构课程设计梯形钢屋架设计
课程设计课题名称钢结构课程设计学生姓名****学号**********系、年级专业城市建设系土木工程指导教师******** 老师2011年12月30日邵阳学院课程设计任务书年级专业09级土木工程专业学生姓名**** 学号***** 题目名称梯形钢屋架设计设计时间2012-6课程名称钢结构课程设计课程编号 5 设计地点教学楼1B103、1C403一、课程设计目的通过这次课程设计要使学生获得以下知识：1、了解钢结构的结构型式、结构布置和受力特点。
2、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。
3、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。
二、已知技术参数和条件1. 本课程设计为一梯形钢屋架设计，根据标准图集05G511《梯形钢屋架》，屋架跨度为15，18，21，24，27，30，33，36m；柱距为6，7.5，9m；荷载等级分为1，2，3，4，5共5个等级。
2. 其他未尽事宜详见标准图集05G511《梯形钢屋架》。
三、任务和要求1.完成设计计算书一份内容：（1）设计资料、设计依据（2）选择钢屋架的材料，并明确提出对保证项目的要求；（3）确定屋架形式及几何尺寸，屋盖及支撑布置；（4）进行荷载汇集、杆件内力计算、内力组合，选择各杆件截面并进行验算；（5）节点设计：选择该榀屋架中有代表性的节点进行节点设计；（可选）（6）填板设计。
（可选）要求：（1）书写工整（不能用圆珠笔或铅笔），表示要清楚，计算步骤明确，计算公式和数据来源应有依据；（2）图表应用得当（应附有与设计有关的插图和说明）。
2.绘制钢屋架施工图（1）屋架几何尺寸和内力简图；（2）构件详图：屋架正立面图,上、下弦平面图，端部侧面图、跨中及中间部位剖面图；（3）零件或节点大样图；（4）材料表；（5）设计说明。
要求：图纸应符合《建筑结构制图标准（GB/T 50105—2001）》的要求。
钢结构设计梯形屋架结构设计
钢结构设计梯形屋架结构设计一．设计资料梯形屋架跨度30m，屋架间距6m，铰支于钢筋混凝土柱上，混凝土等级为C30。
厂房长度84m。
屋面材料为长尺压型钢板，玻璃纤维保温层，屋面坡度i=1/8，轧制H型钢檩条，基本风压为0.5KN/m2，基本雪压0.55KN/m2，屋面均布活荷载为0.3KN/m2（计算负荷面积不超过60m2时，取0.5KN/m2），钢材采用Q235-B，焊条为E43型。
二．屋架几何尺寸的确定屋架跨度l＝30m，每端支座缩进0.15m，计算跨度l0＝l－2×0.15m＝29.7m；端部高度取H0＝2m，根据所给坡度，中间高度为H＝3.856m；起拱按f＝l0/500。
屋架的轴线尺寸如图所示。
图2.1 屋架的杆件尺寸三．屋盖支撑布置根据厂房长度及设备条件，在端部及第7,8榀之间设置上弦横向水平支撑，在相应位置设置下弦横向支撑；在与上下弦水平支撑同一柱间设置纵向垂直支撑，在屋架端部及跨中设置横向支撑；并在垂直支撑及横向支撑设置柔性系杆，在支座节点刚性系杆，由于上弦有檩条，可替代系杆。
具体见图。
图3.1 屋架支撑布置四．荷载计算1.永久荷载（水平投影面）压型钢板 51.10865*5.10 KN/㎡ 檩条（约为0.5KN/m ） 0.5/3=0.167KN/㎡ 屋架，支撑，保温层等重 0.3KN/㎡ 合计 0.618KN/㎡2.因为屋架受荷水平投影面超过60㎡，故屋面均布活荷载取为（水平投影面）0.3KN/㎡，小于雪载，故只考虑雪荷载，为0.55KN/㎡。
3.风荷载：风荷载高度变化系数为1.07（按B 类粗糙地面），屋面迎风体形系数-0.6，背风面体形系数-0.5，所以负风压设计值（垂直于屋面）为：迎风面：ω1=-1.4*0.6*1.07*0.5=-0.45KN/㎡ 背风面：ω2=-1.4*0.6*1.07*0.5=-0.45KN/㎡ω1和ω2垂直于水平面的分力已经小于荷载分项系数取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拉力杆件仍然受拉，只不过拉力值变小，所以可以不计算风荷载产生的内力。
11!!!钢结构设计---梯形屋架
钢结构课程设计学生姓名：学号：所在学院：专业班级：指导教师：2011年3月钢屋盖设计任务书（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）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. 设计资料某厂房跨度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。
钢结构课程设计梯形钢屋架计算书
钢结构课程设计梯形钢屋架计算书所在学院建筑工程学院所属专业土木工程班级学号土木10-3 1015020324 学生春旭指导教师黄雪芳王晓东设计时间2013.11.26－、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=26.7m3、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:图一屋架形式及几何尺寸屋架支撑布置如图二所示:图二-1屋架上弦支撑布置图图二-2屋架下弦支撑分布图图二-3屋架垂直支撑符号说明：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）。
三、荷载与力计算1、荷载计算荷载与雪荷载不同时考虑，故计算时取两者较大的荷载标准值计算。
由资料可知屋面活荷载等于雪荷载，所以取0.5kN/㎡计算。
标准永久荷载:防水层、找平层、保温层1.30kN/㎡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=0.42kN/㎡总计: 3.12kN/㎡`标准可变荷载:屋面活荷载0.50kN/㎡积灰荷载0.60kN/㎡总计: 1.1kN/㎡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=49.122kN②全跨永久荷载+半跨可变荷载：全跨节点永久荷载设计值：对结构不利时：F1.1=1.35×3.12×1.5×6=37.908kN（按永久荷载为主的组合）F1.2=1.2×3.12×1.5×6=33.696kN（按可变荷载为主的组合）对结构有利时：F1.3=1.0×3.12×1.5×6=28.080kN半跨节点可变荷载设计值：F2.1= 1.4×(0.7×0.5+0.9×0.6)×1.5×6=11.214kN（按永久荷载为主的组合）F2.2=1.4×（0.7+0.9×0.6）×1.5×6=17.325kN（按可变荷载为主的组合）③全跨屋架包括支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载(按可变荷载为主的组合)：全跨节点屋架自重设计值：对结构不利时：F3.1=1.2×0.45×1.5×6=4.86kN对结构有利时：F3.2=1.0×0.45×1.5×6=4.05kN半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：F4=(1.2×1.4+1.4×0.5) ×1.5×6= 21.42kN其中①②为使用阶段荷载情况，③施工阶段荷载情况。
钢结构课程设计汇本21米梯形屋架
21m跨径简支梯形钢屋架设计（有檩）一、设计资料厂房跨度为21m，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=1/10，采用轧制H型钢檩条，水平间距自定，雪荷载为s0=0.25 KN/m2，不考虑风压。
钢材采用Q235B，焊条采用E43型，混凝土标号为C20。
1、屋面荷载标准值：屋架及支撑自重0.117+0.11L=0.117+0.011*21=0.348 2KN M 压型钢板0.15* =0.1512KN M檩条（约0.5KN/M,间距1.5m）0.333 2KN M恒荷载总和0.832 2KN M雪荷载0.25 2KN M（小于0.5，取屋面活载0.5 2KN M）积灰荷载0.6 2KN M活载总和 1.1 2KN M2、屋架计算跨径：020.152120.1520.7ml L=-⨯=-⨯=。
3、屋架形式及图示如图1：二、荷载与内力计算2.1、荷载计算根据荷载规范，屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，取两者较大值计算。
屋面荷载汇总 ：表1 屋面荷载汇总2.2、荷载组合节点荷载设计值按可变荷载效应控制的组合(1.20.832 1.40.5 1.40.90.6) 1.51244.1792d F =⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯= 2KN M其中永久荷载的分项系数 1.2G γ=,屋面活载或雪荷载载荷分项系数1 1.4Q γ=,组合只设计值1 0.7ϕ=，积灰荷载 1.4Q γ= 20.9ϕ=按永久荷载效应控制的组合(1.350.832 1.40.50.7 1.40.90.6) 1.51242.6456d F =⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=2KN M其中永久荷载的的分项系数 1.35G γ=，活荷载的分项系数1 1.4Q γ=，故节点荷载取44.17922KN M ,支座反力=7309.2544d d R F =2KN M 。
2.3、内力计算屋架在上述荷载组合作用的计算简图4所示，用软件求得在F=44.17922KN M作用下屋架各杆的内力入图4所示。
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'01.800h m=，屋架的中间高度h=2.800m，则屋架在17.7m处，两端的高度为mh817.1=。
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×1122G W J -1G W J -1G W J -2G W J -2G W J -2G W J -2桁架上弦支撑布置图X C 1X C 2X C 2X C 2X C2G W J -1G W J -1G W J -2G W J -2G W J -2G W J -2X C 1X C 1X C 1×桁架下弦支撑布置图垂直支撑1-1垂直支撑2-2图2 梯形钢屋架支撑布置SC-上弦支撑；XC-下弦支撑；CC-垂直支撑；GC-刚性系杆；LG-柔性系杆三、荷载计算屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。
钢结构课程设计梯形钢屋架计算书(DOC)
－、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=26.7m3、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 上弦杆腹杆最大内力N =-574.7KN ，查表可知，中间节点板厚度取12mm ，支座节点板厚度取14mm 。
梯形钢屋架钢结构课程设计
钢结构课程设计任务书课程设计题目：梯形钢屋架班级：设计期限：2012年12月31日～2013年1月7日指导教师：一、课程设计的意义与目的钢结构课程设计是建筑工程专业教学计划中一个重要的实践教学环节，对培养学生的基本技能、提高学生对实际结构工作情况的认识和巩固所学的理论知识有重要作用。
课程设计应达到如下目的：了解钢屋盖设计的一般程序和内容，为毕业后从事实际设计工作奠定基础：巩固钢结构课程中所学内容(例如材料性能及材料的选择，连接设计及计算，基本构件的设计计算等)，并应用于课程设计中：掌握钢屋架施工图的表达方法和制图规定：学习书写结构计算书学习运用规范及有关技术资料。
二、设计资料机械厂欲建一金工车间，其平面及柱网布置如图所示，厂房的跨度分别取l8m、21m、24m，长度为54m，柱距6m。
车间内设有两台20／5吨中级工作制吊车。
采用1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板和卷材屋面。
梯形屋架，屋架端高分别为1.8m、1.9m、2.0m，屋面坡度为i=1/10，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℃．L分别为18m、21m、24m。
柱网布置图1. 屋面做法：W1：二毡三油上铺小石子防水层（0.35 kN/m2）20厚水泥砂浆找平层(0.4 kN/m2)80厚泡沫混凝土保温层(0.5 kN/m2)1.5m×6m钢筋混凝土大型屋面板（1.4 kN/m2）钢屋架及支撑自重：0.12+0.011L （kN/m2）基本雪压0.25kN/m2，屋面活荷载0.30kN/m2，不考虑风荷载，积灰荷载和地震荷载。
W2：二毡三油上铺小石子防水层（0.35 kN/m2）20厚水泥砂浆找平层(0.4 kN/m2)80厚泡沫混凝土保温层(0.5 kN/m2)1.5m×6m钢肋GRC大型屋面板（0.55kN/m2）钢屋架及支撑自重：0.12+0.011L （kN/m2）基本雪压0.40kN/m2，屋面活荷载0.70kN/m2，不考虑风荷载，积灰荷载和地震荷载。
钢结构梯形钢屋架设计说明书计算书模板共17页word资料
目录1 设计资料 (1)2 屋架形式及几何尺寸 (1)3 支撑的布置 (2)4 荷载计算 (2)5 内力计算 (3)6 杆件复核 (4)7 节点复核 (9)采用PKPM 软件进行设计，对杆件和部分节点进行手算复核。
1 设计资料及设计依据1.1 结构形式跨度为21 m ，总长90 m ，柱距6 m ，采用梯形钢屋架。
1.2 屋架尺寸及选材屋架端部高度设计为1.8 m ，屋面坡度为1/10，采用Q235钢，E43型焊条。
1.3 荷载标准值恒载有：防水层、找平层、保温层等 1.7 kN/m 2 预应力混凝土屋面板（含灌缝） 1.5 kN/m 2 屋架及支撑自重 ()20.120.011kN /m k g L =+ 0.351 kN/m 2活载有：屋面均布活载 0.5 kN/m 2 雪荷载 0.35 kN/m 2 积灰荷载 0.5 kN/m 2屋面为重屋面，不考虑风荷载；抗震设防烈度为6度，不考虑地震作用。
2 屋架形式及几何尺寸(1) 计算跨度0215021000215020700mm L L =-⨯=-⨯=； (2) 屋架中部高度2100018000.1=2850mm 2H =+⨯； (3) 屋架跨中起拱高度L /500=42 mm ，实取50 mm ； (4) 几何尺寸如下图1所示：1508135715081508150815081508285030003000300018152100240027002850237627092964322624552699295342ABCDEF GHI JKLM屋架几何尺寸示意图（单位：mm ）图1 屋架几何尺寸示意图（单位：mm ） 3 支撑的布置根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，上、下弦各设两道横向水平支撑，具体见支撑布置图2。
a 上弦支撑b 下弦支撑c 1-1剖面垂直支撑图2 屋面支撑布置（单位：mm ）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4 荷载计算屋面活荷载与雪荷载不同时组合，屋面活荷载大于雪荷载，故只取屋面活荷载进行计算。
钢结构梯形屋架设计指导书-副本
钢结构课程设计指导书土木教研室2012.51. 设计背景1.1设计资料某地区一金加工车间。
厂房总长度为150,柱距6m ，跨度为24m 。
车间内设有两台中级工作制桥式吊车。
钢屋架设计可不考虑抗震设防。
屋面采用1.5m ⨯6.0m 预应力大型屋面板,屋面坡度为i=1:10，上铺120mm 厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。
屋面可变荷载标准值为2/7.0m kN ,雪荷载标准值为20.6/kN m , 积灰荷载标准值为2/5.0m kN 。
屋架采用梯形钢屋架, 其两端铰支于钢筋混凝土柱上。
柱头截面为mm mm 400400⨯, 所用混凝土强度等级为C20。
1.2设计要求根据该地区的温度及荷载性质,钢材采用AF Q 235,其设计强度2/215mm N f =,焊条采用E43型,手工焊接。
构件采用钢板及热轧型钢, 构件与支撑的连接用M20普通螺栓。
屋架的计算跨度:mm L 237001502240000=⨯-=, 端部高度: mm h 2000=(轴线处),mm h 2015=(计算跨度处), 屋架跨中起拱)500/(50L mm ≈。
2. 结构形式与布置2.1屋架形式及几何尺寸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2.2屋架支撑布置屋架支撑布置见图2所示。
由于屋架的纵向长度为150mm ，所以在屋架的两端以及纵向和处各设置一道支撑。
屋架上弦支撑布置图屋架下弦支撑布置图垂直支撑1-1垂直支撑1-1符号说明：GWJ-(钢屋架)：SC-（上弦支撑）；XC-（下支撑）； CC-（垂直支撑）；GG-（刚性系杆）LG-（柔性系杆）图2屋架支撑布置图3. 荷载与内力计算3.1荷载计算屋面可变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 防水层(三毡四油上铺小石子) 2/35.0m kN找平层(mm 20厚水泥砂浆) 4.02002.0=⨯2/mkN保温层(mm 120厚泡沫混凝土) 0.72/m kN 预应力混凝土大型屋面板 1.402/m kN 钢屋架和支撑自重 2/38.024011.012.0m kN =⨯+ 管道设备自重 0.102/m kN总计 3.332/m kN 可变荷载标准值屋面可变荷载 0.702/m kN 积灰荷载 0.52/m kN总计 1.22/m kN永久荷载设计值 00.433.32.1=⨯2/m kN 可变荷载设计值 68.12.14.1=⨯2/m kN3.2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=(4.00+1.68)×1.5×6=51.12kN/m2 组合二:全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载P1=4.00×1.5×6=36.00kN/m2 P2=1.68×1.5×6=15.12kN/m2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 屋架上弦节点荷载P3=1.2×0.38×1.5×6=4.10kNP4=(1.2×1.4+1.4×0.7)×1.5×6=23.94kN3.3内力计算本设计采用图解法计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。
钢结构梯形屋架课程设计.
.222
-1.
039
-1.
2
00
-1.
525
-1.
7
76
-2.
043
-1.0-1.
0-1.00.000.
000.00-0.5
+6.663
+7.326
+5.884
+4.636
+3.081
+1.090
B
C
D
E F
G
H
G 'F '
E 'D '
C 'B 'A '
0.5 1.0
1.0 1.0
1.0
1.0 1.0 1.0
0x l =150.8cm 0y
l =150.8×2=301.6cm
根据腹杆最大设计杆力NaB =-357.99kN ,取中间节点板厚度t =10mm ,支座节点板厚t =12mm。设λ=60查得
=0.807. f r N/A ϕ==322567.4710/0.8073101022.68cm ⨯⨯⨯=
载0.7 1.4 0.98
灰荷载
1.3 1.4 1.82合计2 1.4
2.8
六、内力分析
桁架杆件内力表
杆件名称
杆件内力系数
第一种组合F ×③
第二种组合F 1×③+F 2×① F 1×③+F 2×②第三种组合F 3×③+F 4×① F 3×③+F 4
×②杆件最
大内力(kN
P=1作用在
左半跨右全跨全跨①
b.全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨永久荷载
F1=1.5×6×1.98〃×1.2= 21.39 KN
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钢结构课程设计指导书土木教研室2012.51. 设计背景1.1设计资料某地区一金加工车间。
厂房总长度为150,柱距6m ，跨度为24m 。
车间内设有两台中级工作制桥式吊车。
钢屋架设计可不考虑抗震设防。
屋面采用1.5m ⨯6.0m 预应力大型屋面板,屋面坡度为i=1:10，上铺120mm 厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。
屋面可变荷载标准值为2/7.0m kN ,雪荷载标准值为20.6/kN m , 积灰荷载标准值为2/5.0m kN 。
屋架采用梯形钢屋架, 其两端铰支于钢筋混凝土柱上。
柱头截面为mm mm 400400⨯, 所用混凝土强度等级为C20。
1.2设计要求根据该地区的温度及荷载性质,钢材采用AF Q 235,其设计强度2/215mm N f =,焊条采用E43型,手工焊接。
构件采用钢板及热轧型钢, 构件与支撑的连接用M20普通螺栓。
屋架的计算跨度:mm L 237001502240000=⨯-=, 端部高度: mm h 2000=(轴线处), mm h 2015=(计算跨度处), 屋架跨中起拱)500/(50L mm ≈。
2. 结构形式与布置2.1屋架形式及几何尺寸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2.2屋架支撑布置屋架支撑布置见图2所示。
由于屋架的纵向长度为150mm ，所以在屋架的两端以及纵向和处各设置一道支撑。
屋架上弦支撑布置图屋架下弦支撑布置图垂直支撑1-1垂直支撑1-1符号说明：GWJ-(钢屋架)：SC-（上弦支撑）；XC-（下支撑）； CC-（垂直支撑）；GG-（刚性系杆）LG-（柔性系杆）图2屋架支撑布置图3. 荷载与内力计算3.1荷载计算屋面可变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 防水层(三毡四油上铺小石子) 2/35.0m kN找平层(mm 20厚水泥砂浆) 4.02002.0=⨯2/m kN保温层(mm 120厚泡沫混凝土) 0.72/m kN 预应力混凝土大型屋面板 1.402/m kN 钢屋架和支撑自重 2/38.024011.012.0m kN =⨯+ 管道设备自重 0.102/m kN总计 3.332/m kN 可变荷载标准值屋面可变荷载 0.702/m kN 积灰荷载 0.52/m kN总计 1.22/m kN 永久荷载设计值 00.433.32.1=⨯2/m kN可变荷载设计值 68.12.14.1=⨯2/m kN3.2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=(4.00+1.68)×1.5×6=51.12kN/m2 组合二:全跨永久荷载+半跨可变荷载屋架上弦节点荷载P1=4.00×1.5×6=36.00kN/m2 P2=1.68×1.5×6=15.12kN/m2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 屋架上弦节点荷载P3=1.2×0.38×1.5×6=4.10kNP4=(1.2×1.4+1.4×0.7)×1.5×6=23.94kN3.3内力计算本设计采用图解法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。
但如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设屋面板，则可避免内力变号而不用组合三。
4. 杆件截面设计4.1屋架杆件内力组合表腹杆最大内力，N=458.76kN(压)，由屋架节点板厚度参考表可知：支座节点板厚度取14mm；其余节点板与垫板厚度取12mm。
表1 屋架杆件内力组合表注：表内负值表示压力；正值表示拉力。
4.2上弦杆整个上弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=776.51kN （压）计算长度 屋架平面内取节间轴线长度150.8ox l cm =屋架平面外根据支撑和内力变化取2150.8301.6oy l cm =⨯=因为2ox oy l l =，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，上弦杆截面见图3。
图3 上弦截面设60λ=，查轴心受力稳定系数表，0.807ϕ=需要截面积3*2*776.511044760.807215N A mm f ϕ⨯===⨯需要回转半径*15082.5160oxx l i cm λ===*30165.0360oyy l i cm λ===根据***x yA i i 、、 查角钢型钢表，选用2∟1409012⨯⨯，25280A mm =，2.54x i cm =, 6.81y i cm =。
按所选角钢进行验算：[]150.859.371502.54ox x x l i λλ===<=[]301.644.291506.81oy y yl i λλ===<=满足刚度要求。
由于x yλλ>，只需求出min x ϕϕ=，查轴心受力稳定系数表，0.811x ϕ=322776.5110181.34/215/0.8115280x N N mm N mm A ϕ⨯==<⨯ 所选截面合适。
4.3下弦杆整个下弦杆采用用同一截面，按最大内力计算，N=773.45KN(拉) 计算长度：屋架平面内取节间轴线长度6000ox l mm = 屋架平面外根据支撑布置取mml oy 6000=计算需要净截面面积 3*2773.45103598215nN A mm f ⨯===选用2∟,1080125⨯⨯（短肢相并），下弦杆截面见图4。
图4 下弦截面A=39422m m ，cm i cm i y x 11.6,26.2==。
按所选角钢进行截面验算，取A A n =（若螺栓孔中心至节点板边缘距离大于100mm ，则不计截面削弱影响）322773.4510196.21/215/3942n N N mm N mm A ⨯==< 600265.48[]3502.26ox x x l i λλ===<= 350][2.9811.6600=<===λλyoy y i l 所选截面满足要求。
4.4端斜杆ad已知N=567.94kN （压），173.8ox oy l l cm ==，因为oy ox l l =，故采用不等肢角钢，长肢相并，使y x i i =，选用角钢2∟,1080125⨯⨯23942mm A =， 2.26, 3.31.x y i cm i cm ==端斜杆截面见图5。
图5 端斜杆截面截面验算173.876.9[]1502.26ox x x l i λλ===<=173.852.51[]1503.31oy y yl i λλ===<=min 0.707Xφφ==232567.9410203.78/215/0.7073942y N N mm N mm A φ⨯==<⨯所选截面满足要求。
4.5中竖杆Jc已知 N=47.54kN （压） 00.90.9320288l l cm ==⨯=m根据螺栓排列要求，中间竖杆最小应选用2∟635⨯（212.29, 2.45xo A cm i cm ==）的角钢，并采用十字形截面，见图6。
图6 中竖杆截面00288117.55[]1502.45o x x l i λλ===<=查表得0.450φ=32247.541085.96/215/0.4501229N N mm N mm A φ⨯==<⨯ 所选截面满足要求。
其余各杆件截面选择过程不一一列出，计算结果见表2。
4.6杆件截面选择表表2 杆件截面选择表5. 节点设计用E43焊条时，角焊缝的抗拉、抗压、抗剪强度设计值2Nf w t 各杆内力由表1/160mm查得。
最小焊缝长度不应小于8h。
f5.1下弦节点b（见图7）图7 下弦节点“b”（1）斜杆eb与节点板连接焊缝计算：N=307.23kN设肢背与肢尖的焊脚尺寸分别为6mm和5mm。
所需焊缝长度为：肢背：30.67307.231020.76160wl⨯⨯=⨯⨯⨯+12=165.2mm，取wl=170mm肢尖：3'0.33307.231020.75160wl⨯⨯=⨯⨯⨯+10=100.5mm，取'wl=110mm（2）斜杆fb与节点板的连接焊缝的计算：N=122.18kN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm。
所需焊缝长度为肢背30.67122.18101272.98020.76160w wl mm l mm ⨯⨯=+==⨯⨯⨯，取肢尖30.33122.181010465020.75160w wl mm l mm ⨯⨯'=+==⨯⨯⨯，取(3) 竖杆Eb与节点板连接焊缝计算：N=102.24kN设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为6mm和5mm。
所需焊缝长度为肢背30.67102.241012637020.76160w wl mm l mm ⨯⨯=+==⨯⨯⨯，取肢尖30.33102.24101040.15020.75160w wl mm l mm ⨯⨯'=+==⨯⨯⨯，取（4）下弦杆与节点板连接焊缝计算：焊缝受力为左右下弦杆的内力差773.45441.68331.77N kN∆=-=，设肢背与肢尖的焊角尺寸为6mm。
所需焊缝长度为：肢背30.67331.771012177.418020.76160w wl mm l mm ⨯⨯=+==⨯⨯⨯，取肢尖30.33331.77101293.510020.76160w wl mm l mm ⨯⨯'=+==⨯⨯⨯，取（5）节点板尺寸：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比例作出构造详图，从而定出节点板尺寸。
本设计确定节点板尺寸可在施工图中完成，校核各焊缝长度不应小于计算所需的焊缝长度。
5.2 上弦节点C（见图8）图8 上弦节点“C”（1）斜杆ce与节点板连接焊缝计算，N=307.23kN设肢背与肢尖的焊脚尺寸分别为6mm和5mm。
所需焊缝长度为：肢背：30.67344.551020.76160wl⨯⨯=⨯⨯⨯+12=183.8mm，取wl=190mm肢尖：3'0.33344.551020.75160wl⨯⨯=⨯⨯⨯+10=111.5mm，取'wl=120mm（2）斜杆cd与节点板连接焊缝计算，N=523.98kN。
设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为10mm和6mm。
所需焊缝长度肢背30.67523.981020176.718020.710160w wl mm l mm ⨯⨯=+==⨯⨯⨯，取肢尖30.33523.981012140.715020.76160w wl mm l mm ⨯⨯''=+==⨯⨯⨯，取（3）上弦杆与节点板连接焊缝计算：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8mm 。