钢结构课程设计 钢屋架

Harbin Institute of Technology

课程设计说明书（论文）

课程名称：钢结构课程设计

设计题目：钢屋架设计

院系：

班级：

设计者：

学号：

指导教师：

设计时间：

哈尔滨工业大学

1.设计资料

哈尔滨一金工车间，长96m，跨度27m，柱距6m，采用梯形钢屋架，1.5×6m预应力钢

m，厚度8mm），采用封闭结筋混凝土大型屋面板，上铺珍珠岩制品保温层（容重为4KN/3

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C20（抗压mm）.车间内设有两台30/5T中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m，设计强度c f=10N/2

柱顶标高27m。

2. 屋架支撑布置

3.荷载计算

桁架计算长度：

02720.1526.7l m =-⨯=

跨中及端部高度：

桁架的中间高度：3.2m

在26.7m 的两端高度： 1.865m 在27m 轴线处端部高度：1.85m 桁架跨中起拱55(/500)mm l ≈

荷载计算

屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计

算。沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以1/cos 1.005α==。换算为沿水平投影分布的荷载。桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式

(0.120.011w P =+⨯跨度)计算，跨度的单位为m 。

标准永久荷载：

预应力混凝土大型屋面板 2

2

1.005 1.4/ 1.407/kN m kN m ⨯= 二毡三油防水层 2

2

1.0050.35/0.352/kN m kN m ⨯= 找平层 20mm 厚 2

2

1.0050.0220/0.402/kN m kN m ⨯⨯=

80mm 厚珍珠岩保温层 221.0050.084/0.322/kN m kN m ⨯⨯=

桁架和支撑自重 2

2

2

0.12/0.01127/0.42/kN m kN m kN m +⨯= 管道荷载 2

0.182/kN m 合计 23.085/kN m

标准可变荷载：

屋面活荷载 2

0.7/kN m 积灰荷载 20.3/kN m 设计桁架时，应考虑以下三种荷载组合：

（1） 全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载控制的组合） 全跨节点荷载设计值：

222(1.35 3.085/ 1.40.70.7/ 1.40.90.3/) 1.56F kN m kN m kN m m m =⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯

47.06kN =

（2） 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：

21.1 1.35 3.085/ 1.5 6.037.48F kN m m m kN =⨯⨯⨯= （按永久荷载控制的组合） 21.2 1.2 3.085/ 1.5633.32F kN m m m kN =⨯⨯⨯= (按可变荷载控制的组合)

对结构有利时：

21.3 1.0 3.085/ 1.5627.77F kN m m m kN =⨯⨯⨯=

半跨节点可变荷载设计值：

222.1 1.4(0.70.7/0.90.3/) 1.56F kN m kN m m m =⨯⨯+⨯⨯⨯

9.58kN = （按永久荷载为主的组合）

2

2.2 1.4(0.70.90.3)/ 1.5612.22F kN m m m kN =⨯+⨯⨯⨯= （按可变荷载为主的的组合）

（3） 全跨桁包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载（按可变荷载为主的组合） 全跨节点桁架自重设计值: 对结构有利时，

23.1 1.20.42/ 1.56 4.54F kN m m m kN =⨯⨯⨯=

对结构不利时，

23.2 1.00.42/ 1.56 3.78F kN m m m kN =⨯⨯⨯=

半跨节点屋面板自重及活荷载设计值：

224(1.2 1.4/ 1.40.7/) 1.5623.94F kN m kN m m m kN =⨯+⨯⨯⨯=

（1）、（2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。

4.内力计算

采用图解法计算内力系数，再进行组合。图解法图及内力组合如下表。

桁架杆件内力组合表

注:F=47.06kN;F 1,1=37.48kN;F 1,2=33.32kN;F 1,3=27.77kN;F 2,1=9.58kN;F 2,2=12.22kN;F 3,1=4.54kN;F 3,2=3.78kN;F 4=23.94kN 。

5.杆件设计

（1）上弦杆

整个上弦杆采用等截面，按HI ，IJ 杆件之最大设计内力设计。

937.44937440N kN N ==

上弦杆的计算长度：

在桁架平面内，为节间轴线长度，

0150.8x l cm =

在桁架平面外，根据支撑布置和内力变化情况，取

03150.8452.4y l cm cm =⨯=

因为003y x l l =，故截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并。

腹杆最大内力为483.31kN N =，查表9.6.4.节点板厚度选用10mm ，支座节点板厚度用12mm 。

设60λ=，查附录4得0.807ϕ=。 需要的截面面积：

2229374405403.054.030.807215/N N A mm cm f N mm

ϕ=

===⨯ 需要的回转半径：

0150.8 2.51,60

x

x l cm

i cm λ=== 0452.47.5460y y l cm i cm λ===