钢结构课程设计之梯形屋架完整版解析

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）

四、主要参考资料

1. 戴国欣主编．钢结构（第三版）．武汉：武汉理工大学出版社，2007

2. 夏志斌，姚谏．钢结构—原理与设计．北京：中国建筑工业出版社，2004

3. 张耀春主编．钢结构设计原理．北京：高等教育出版社，2004

4. 汪一骏等．钢结构设计手册（第三版）．北京：中国建筑工业出版社，2004

5. 建筑结构荷载规范（GB50009—2001 ）

6. 钢结构设计规范（GB50017—2003）

7. 建筑结构制图标准（GB/T50105—2001）

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

某车间跨度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。

2. 屋架形式,尺寸,材料选择及支撑布置

屋架的计算跨度0L 21000215020700mm =-⨯=,端部高度0h 1990mm =，中部高度

3025mm H =，屋架形式如图1所示。根据建造地区的计算温度和荷载性质，刚材采用

Q235B 。焊条采用E43型，手工焊。根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下玄

横向水平支撑，垂直支撑和系杆，见图2和图3。

图1屋架尺寸及内力

3．荷载和内力计算 3．1 荷载计算

屋架及支撑自重 20.120.011L 0.120.011210.351kN/m +=+⨯= 屋面永久荷载标准值 20.30kN/m 恒荷载总和 20.651kN/m 雪荷载 20.65kN/m 积灰荷载 21.0kN/m 活荷载总和 21.65kN/m 风荷载：风压高度变化系数为1.0，迎风面的体形系数为-0.6，背风面的体形系数为-0.5，所以负风的设计值（垂直屋面）为

迎风面：21ω 1.40.6 1.00.550.462kN/m =-⨯⨯⨯= 背封面：22ω 1.40.5 1.00.550.385kN/m =-⨯⨯⨯=

1ω和2ω垂直于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。

3.2 荷载组合

节点荷载设计值

按可变荷载效应控制的组合

d F (1.20.651 1.40.65 1.40.9 1.0) 1.5626.56kN =⨯+⨯+⨯⨯⨯⨯=

其中，永久荷载荷载分项系数Q γ 1.2=；屋面活荷载或雪荷载荷载分项系数Q1γ 1.4=；组合值系数，雪荷载1ψ0.7=；积灰荷载Q2γ 1.4=，1ψ0.9=。

按永久荷载效应控制的组合

d F (1.350.651 1.40.650.7 1.40.9 1.0) 1.5624.99kN =⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=

其中，永久荷载荷载分项系数G γ=1.35；活荷载分项系数Q1γ 1.4=。 故节点荷载取为26.5kN ,支座反力为d d R 7F 185.92kN ==。

其内力设计值见图

1。

图2上弦横向水平支撑图

图3下弦横向水平支撑布置图

3.3.内力计算

屋架在上述荷载组合下作用的计算简图如图4。有图解法得F 26.56kN =时屋架各杆的内力系数（F 26.56kN =作用于全跨），然后求出各种杆件的内力。计算结果如图1所示。

图4 屋架内力图

4. 杆件截面选择

腹杆最大内力204.6kN （压）由屋架节点板厚度参考表可知支座支节点板厚度取8mm ，节点板取10mm

4.1 上弦

整个上弦不改变截面，按最大内力计算max 0x 0y N 325.2kN,l 150.8cm.l 300.0cm =-==。 选用2L 1007⨯（短肢相并）,2A 27.6cm =, x i 3.09cm =，y i 4.39cm =

0x x x l 150.8

λ49i 3.09

=

==， []0y y y

l 300

λ69λ150i 4.39

=

=

=<=,y φ0.757(b =类）