普通梯形钢屋架设计指导
梯形钢屋架设计要点

1.设计资料某工业厂房,总长度120M,屋架柱距6M,采用1.5⨯6M预应力钢筋混凝土大型屋面板。
20mm厚水混砂浆找平层,三毡四油防水层,屋架采用梯形钢桁架,两端铰支在钢筋混凝土柱上,混凝土柱上柱截面尺寸400⨯400mm,混凝土强度等级为C30,屋架采用的钢材为Q235B钢,焊条为E43型。
屋面坡度i=1/10。
2.结构形式与布置桁架形式及几何尺寸如图所示。
桁架支撑布置图3.荷载计算屋面活荷载与雪荷载不会同时出现,从资料可以知道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(2a=+=)1cos10110 1.005换算为沿水平投影面分布的荷载。
桁架沿水平投影面积分布的自重(包括支撑)按经验公式(0.120.011P=+⨯跨度)计算,跨度单位为Wm。
1.永久荷载:三毡四油防水层: 0.4×1.005KN/M2=0.402KN/M2水泥砂浆找平层:0.4×1.005KN/M2=0.402KN/M2保温层: 0.45×1.005 KN/M2=0.45225KN/M2一毡二油隔气层: 0.05×1.005 KN/M2=0.05025KN/M2水泥砂浆找平层:0.3×1.005KN/M2=0.3015KN/M2预应力混凝土大型屋面板:1.4×1.005KN/M2=1.407KN/M2屋架和支撑自重为:(0.12+0.011×21)KN/M2=0.351 KN/M2 悬挂管道: 0.15KN/M2共 3.516 KN/M2 2.可变荷载屋面活荷载标准值:0.7 KN/M2雪荷载标准值:0.35 KN/M2因为屋面活荷载标准值大于雪荷载标准值所以只考虑屋面活荷载标准值积灰荷载标准值: 1.1KN/M2共 1.8KN/M2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(按永久荷载为主控制的组合) 全跨节点荷载设计值:222(1.35 3.516/ 1.40.70.7/ 1.40.91.1/)1.5661.37F kN m kN m kN m m m kN=⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯⨯=(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 3.516 kN/m 1.5642.72F m m kN =⨯⨯⨯=(按永久荷载为主的组合) 21.2 1.2 3.516 kN/m 1.5637.97F m m kN =⨯⨯⨯=(按可变荷载为主的组合)对结构有利时:21.1 1.35 3.516 kN/m 1.5642.72F m m kN =⨯⨯⨯=半跨节点可变荷载设计:222.1 1.4 (0.70.7 kN/m 0.9 1.1kN/m ) 1.5618.65F m m kN =⨯⨯+⨯⨯⨯= 222.2 1.4 (0.7 kN/m 0.9 1.1kN/m ) 1.5621.30F m m kN =⨯+⨯⨯⨯=(3)全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载(按可变为荷载为主的组合) 全跨节点桁架自重设计值:对结构不利时:23.1 1.2 0.351kN/m 1.56 3.79F m m kN =⨯⨯⨯= 对结构有利时:23.2 1.0 0.351kN/m 1.56 3.16F m m kN =⨯⨯⨯= 半跨节点屋面板自重及活荷载设计值:224(1.2 1.4kN/m 1.40.7kN/m ) 1.5623.94F m m kN =⨯+⨯⨯⨯=(1)(2)为使用阶段活荷载情况,(3)为施工阶段荷载情况。
梯形钢屋架课程设计

2.引导学生从经济角度考虑,如何通过数学计算和物理原理降低梯形钢屋架的成本,实现资源的最优利用;
3.通过对比分析,让学生了解不同类型屋架的特点,掌握梯形钢屋架在市场竞争中的优势和劣势;
4.组织学生进行课程总结汇报,分享各自小组在梯形钢屋架设计过程中的学习心得、成果展示和改进建议,促进知识的内化和技能的迁移。
梯形钢屋架课程设计
一、教学内容
《梯形钢屋架课程设计》基于八年级《数学》教材中“几何图形的认识与测量”章节,主要包括以下内容:梯形的定义及性质;梯形的面积计算;钢屋架中梯形的应用;实际测量与计算实例。具体教学内容如下:
1.回顾梯形的定义及性质,掌握梯形的分类(等腰梯形、直角梯形等);
2.学习梯形面积的计算方法,理解并掌握梯形面积公式的推导;
2.结合物理知识,分析梯形钢屋架在受力时的应力分布,探讨如何通过调整梯形参数优化结构设计;
3.实践操作环节,组织学生进行小组合作,设计一个小型梯形钢屋架模型,并进行模型制作和承重测试;
4.通过反思和评价,让学生总结梯形钢屋架设计过程中的数学和物理原理,提高学生的综合运用能力和创新思维。
4、教学内容
《梯形钢屋架课程设计》最后阶段的教学内容如下:
5、教学内容
《梯形钢屋架课程设计》教学内容的最后部分如下:
1.强调工程伦理和可持续发展的概念,讨论梯形钢屋架设计在环境保护和资源节约方面的责任;
2.引导学生进行综合案例分析,评估梯形钢屋架在实际工程项目中的性能表现,包括耐久性、维护成本和整体效益;
3.通过模拟实际工程投标过程,让学生体验项目报价、成本控制和市场竞争策略,增强学生的商业意识和实际操作能力;
梯形钢屋架课程设计任务书、指导书.
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普通钢屋架设计任务书《钢结构设计原理》课程设计华中科技大学土木工程与力学学院建工系钢结构教研室2014年10月1. 题目:××m跨厂房普通钢屋架设计2. 目的通过钢结构课程设计,进一步了解钢结构的结构型式、结构布置、受力特点和构造要求等;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,进行钢屋架的设计计算。
3. 设计资料某车间跨度为27、33、36m,厂房总长度90m,柱距6m,车间内设有两台300/50kN 中级工作制吊车(参见平面图、剖面图),工作温度高于-20℃,无侵蚀性介质,地震设防烈度为6度,屋架下弦标高为12.5m;采用1.5×6 m预应力钢筋混凝土大型屋面板,Ⅱ级防水,卷材屋面,屋架采用梯形钢桁架,两端铰支在钢筋混凝土柱上,混凝土柱上柱截面尺寸为400×400mm,混凝土强度等级为C25,屋架采用的钢材为Q235B(345)屋架形式:梯形钢屋架4.设计任务及要求4.1 完成设计计算书一份(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,屋架及支撑布置(GWJ-1.2——钢屋架,SC ——上弦支撑,XC——下弦支撑,CC——垂直支撑,GG——刚性系杆,LG——柔性支撑);(4)进行荷载汇集、杆件内力计算、内力组合,选择各杆件截面;(5)节点设计:设计下弦节点、上弦节点、再分式腹杆节点、支座节点、屋脊节点及下弦中央节点等。
(6)填板设置(7)材料统计要求:(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),各种图形应按比例并用仪器绘制。
4.3绘制钢屋架施工图(A1一张)(8)屋架几何尺寸和内力简图(1:100);(9)构件详图:屋架正立面图[轴线图比例1:20(1:30),节点及杆件比例1:10(1:15)],上、下弦平面图,端部侧面图、跨中及中间部位剖面图;(10)零件或节点大样图(1:5);(11)材料表;设计说明。
梯形钢屋架课程设计1
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梯形钢屋架课程设计计算书1.设计资料:1、车间柱网布置:长度90m ;柱距6m ;跨度18m2、屋面坡度:1:103、屋面材料:预应力大型屋面板4、荷载1)静载:屋架及支撑自重0.45KN/m²;屋面防水层 0.4KN/m²;找平层0.4KN/m²;大型屋面板自重(包括灌缝)1.4KN/m²。
2)活载:屋面雪荷载0.3KN/m²;屋面检修荷载0.5KN/m²5、材质 Q235B钢,焊条E43XX系列,手工焊。
2 . 结构形式与选型屋架形式及几何尺寸如图所示上弦横向水平支撑一般设置在房屋两端且间距不宜大于60m,根据厂房长度(90m>60m)、跨度及荷载情况,设置上弦横向水平支撑3道。
下弦横向水平支撑与上弦横向水平支撑对应的布置在同一柱间距内,以形成稳定空间体系。
下弦纵向水平支撑不进行布置。
垂直支撑设置在上、下弦横向支撑的柱间内,在屋架两端及跨中的竖直面内。
系杆沿房屋纵向通长设置,以保证屋架的侧向稳定。
支撑布置如图所示:梯形钢屋架支撑布置如图所示:3 . 荷载计算屋面雪荷载与检修荷载不会同时出现,计算时,取较大的荷载标准值进行计算。
故取屋面活荷载0.5KN/m²进行计算。
屋架沿水平投影面积分布的自重(包括支撑)按经验公式2g (0.120.011)/k l kN m =+计算,跨度单位为米(m )荷载计算表设计屋架时,应考虑以下三种荷载组合: 1、 全跨永久荷载1F +全跨可变荷载2F全跨节点永久荷载及可变荷载:F (3.578+0.7) 1.5638.502kN =⨯⨯=2、 全跨永久荷载1F +半跨可变荷载2F全跨节点永久荷载:1F 3.578 1.5632.202kN =⨯⨯=半跨节点可变荷载:2F 0.7 1.56 6.3kN =⨯⨯=3、 全跨屋架(包括支撑)自重3F +半跨屋面板自重4F +半跨屋面活荷载2F全跨节点屋架自重:3F 0.608 1.56 5.47kN =⨯⨯=半跨节点屋面板自重及活荷载:4F (1.890.5) 1.5621.51kN =+⨯⨯=1、2为使用节点荷载情况,3为施工阶段荷载情况。
梯形屋架钢结构课程设计
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xx大学钢结构原理与设计课程设计题目钢结构课程设计学生姓名xxxx学院xxxxxx专业班级xxxxxx学生学号x目录第一章梯形钢屋架设计资料----------------------------2 第二章屋架支撑系统的设置----------------------------4第三章杆件内力的计算3.1 荷载计算--------------------------------------- --------------------------------------6 3.2 荷载组合------------------------------------------------------------------------------6 3.3 内力计算------------------------------------------------------------------------------8第四章杆件截面设计4.1节点板厚 ----------------------------------------------9 4.2上弦杆 ------------------------------------------------9 4.3下弦杆 ------------------------------------------------11 4.4腹杆 --------------------------------------------------11 4.5杆件截面选择列表--------------------------------------16 第五章节点设计5.1支座节点 -----------------------------------------------17 5.2下弦节点 -----------------------------------------------18 5.3上弦节点 -----------------------------------------------20 5.4屋脊节点 -----------------------------------------------22 5.5 跨中下弦拼接点 -----------------------------------------23 附录------------------------------------------------------24第一章、梯形钢屋架设计资料1.某单层单跨工业厂房,跨度24m,长度102m。
梯形屋架钢结构课程设计

5.系杆
屋架上弦平面,檩条兼做系杆,对上弦起支撑作用。 屋架下弦平面,可仅在屋脊、屋檐位置布置通长系杆。
6.作图要求:
上弦、下弦和竖直平面内的支撑分开画,只需画出支 撑布置图,不需要作支撑构造详图。
示 例 :
上 弦 平 面
下 弦 平 面
垂 直 支 撑
2.荷载计算
列明自己学号、家庭所在地,首先得到各项恒载、活载 的标准值,进而计算其组合值。可以表格形式给出。 计算各项荷载时需按照荷载规范列出具体算式。
角钢肢尖焊缝按 承受弦杆的内力差 △ N 和由其产生的弯 矩M= △N e 的共同作 用设计。
3.上弦跨中拼接节点
拼接角钢的长度应 根据拼接焊缝的长度确 定,一般可按被拼接处 弦杆的最大内力或偏于 安全地按与弦杆等强 (宜用于拉杆)计算, 并假定 4 条拼接焊缝均 匀受力。
Af 拼接角钢的总长度为: l w 4 0.7h f f fw
项目 1 荷载项目名称 屋架及支撑自 重 屋面板自重 保温层自重 防水层自重 总和 屋面活荷载 积灰荷载 雪荷载 风荷载(压) 风荷载(吸) 0.35 -0.17 1.4 1.4 0.6 0.6 0.29 -0.14 3.6 -1.8 荷载标准值 (kN/m2) 0.85 分项系 数 1.2 组合系 数 1.0 组合 值 1.02 产生节点力 (kN) 11.3
梯形屋架钢结构课程设计
2013.12
一、支撑布置
1.屋架上弦横向水平支撑
总长度=90m>60m,应设置三道,一般在两端和中间。
Байду номын сангаас
2.屋架下弦横向水平支撑
下弦横向水平支撑应与上弦横向支撑布置在同一柱间。
3.屋架下弦纵向水平支撑
有中级工作制吊车梁,需要布置下弦纵向水平支撑。
课程设计梯形钢屋架设计(21m跨)
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梯形钢屋架设计(21m跨)一、设计资料某地区某金工车间。
采用无檩屋盖体系,梯形钢屋架。
跨度为21 m,柱距6 m,厂房长度为144 m,厂房高度为15.7 m。
车间内设有两台150/520 kN中级工作制吊车,计算温度高于-20 ℃。
采用三毡四油防水屋面上铺小石子设计荷载标准值0.4 kN/m2,水泥砂浆找平层设计荷载标准值0.4 kN/m2,泡沫混凝土保温层设计荷载标准值0.1 kN/m2,水泥砂浆找平层设计荷载标准值0.5 kN/m2,1.5 m×6.0 m预应力混凝土大型屋面板设计荷载标准值1.4 kN/m2。
屋面积灰荷载0.35 kN/m2,屋面活荷载0.35 kN/m2,雪荷载为0.45 kN/m2,风荷载为0.5 kN/m2。
屋架铰支在钢筋混凝土柱上,柱截面为400 mm×400 mm,砼标号为C20。
二、屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置1、钢材及焊条选择根据建造地区(北京)的计算温度和荷载性质及连接方法,钢材选用Q235-B。
焊条采用E43型,手工焊。
2、屋架形式及尺寸本设计采用无檩屋盖,i=1/10,采用梯形屋架。
屋架跨度为L=21000 mmL=L-300=20700 mm,屋架计算跨度为H=2000 mm ,(1/16 ~ 1/12)L,(通常取为2.0 ~2.5 m)端部高度取H+0.5i L=2000 + 0.1×21000/2=3050 mm,中部高度取H=屋架杆件几何长度见附图1所示,屋架跨中起拱42 mm(f = L/500考虑)。
为使屋架上弦承受节点荷载,配合宽度为1.5 m的屋面板,采用上弦节间长度为3.0 m。
附图1:屋架杆件几何长度(单位:mm)3、屋盖支撑布置根据车间长度、屋架跨度和荷载情况,设置四道上、下弦横向水平支撑。
因柱网采用封闭结合,为统一支撑规格,厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。
在第一柱间的上弦平面设置刚性系杆保证安装时上弦杆的稳定,第一柱间下弦平面也设置刚性系杆以传递山墙风荷载。
《钢结构》普通钢屋架课程设计任务书及指导书--2014
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附1:房屋长度有4组数据:(1)60m;(2)102m;(3)120m;(4)150m;附2:屋盖所承受的竖向均布荷载标准值(恒载),共10组。
(a)、2.25 KN/m²;(b)、2.5 KN/m²;(c)、2.75 KN/m²;(d)、3.0 KN/m²;(e)、3.25 KN/m²;(f)、3.5 KN/m²;(g)、3.75 KN/m²;(h)、4.0 KN/m²(i)、4.25 KN/m²;(l)、4.5KN/m²;附3:屋盖所承受的竖向均布荷载标准值(活载),共4组。
(a)、0.5 KN/m²;(b)、0.6 KN/m²;(c)、0.7 KN/m²;(d)、0.8 KN/m²;(e)、0.9 KN/m²;(f)、1.0 KN/m²;(g)、0.4 KN/m²2、设计内容:1)、作支撑布置图,其中包括上、下弦横向水平支撑、纵向水平支撑、垂直支撑、系杆.2)、求屋架杆件内力.必要时应进行内力组合。
3)、选择屋架各杆件的截面形式和尺寸.4)、节点设计,包括支座节点a、屋脊节点I、下弦拼接节点i、上、下弦中间节点E、e、d.5)、绘制屋架的一个运送单元的施工图并作材料表二、普通钢屋架设计指导书1、引言:钢屋架课程设计历年来一直是钢结构课程设计的必做题目,通过钢屋架课程设计的学习,对钢桁架的设计,钢结构节点设计,钢结构支撑体系都会有较深的了解,对钢结构施工图,施工详图的绘制方法也会有较深刻的理解和体会。
近些年来,门式刚架,网架的广泛应用。
致使钢屋架的应用受到了限制。
但是,一方面,仍然有许多情况,如大坡度屋盖、狭长结构屋盖,桁架结构仍是首选结构形式;另一方面,通过对钢屋盖这种最基本的桁架结构设计的学习,对学习其他结构如门式刚架结构(特别是支撑体系),网架结构,其他空间桁架结构也会有很大的帮助。
普通梯形钢屋架设计

内蒙古工业大学钢结构课程设计普通梯形钢屋架设计说明书目录一、设计资料 (2)二、设计布骤 (2)三、设计内容 (3)1.杆件尺寸 (3)2.结构形式与布置 (4)3.屋架荷载计算 (4)4.内力计算 (5)5. 杆件的截面选择 (6)6. 节点设计 (14)四、参考文献: (21)普通钢屋架设计一、设计资料1.设计一房屋跨度为18m的钢屋架,房屋平面尺寸为18m 84 m,地区雪压0.80KN/m2,积灰荷载0.50KN/m2,分项系数为1.4,地震设防烈度为8(0.2g)。
2.钢材选用钱Q235B,焊条采用E43型,手工焊;上弦坡度i=1/10,端部高度=1.215m,每端支座缩进0.15m,下弦起拱500/L=36mm.H3.荷载SBS沥青改性卷材0.40KN/m220mm厚水泥砂浆找平层0.40KN/m2100mm厚水泥珍珠岩保温层0.4KN/m3冷底子油隔气层0.05KN/m2混凝土大型屋面板(包括灌浆) 1.4KN/m2二、设计步骤1.确定屋架的形式和几何尺寸,确定节点尺寸以及计算各杆件长度;绘制屋架的几何尺寸图;2.屋架杆件的内力组合;荷载组合,计算在单位力作用左半跨的杆件内力系数;并绘制内力系数图;3.杆件截面选择,按轴心受力构件(拉或压)进行设计;4.焊缝计算,焊缝在轴心力作用下的强度计算;5.节点设计,根据节点板的几何尺寸,计算焊缝的实际长度,根据计算焊缝的实际长度绘制节点图;6.绘制屋架施工图。
三、设计内容 1.杆件尺寸桁架计算跨度: m 7.1715.02180=⨯-=l 桁架的中间高度: m 1.2=h 在17.7m 的两端高度: m 215.1=h 在18m 轴线处端部高度: m 2.1=h 桁架跨中起拱36mm (500L ≈)。
2.结构形式与布置桁架形式与几何尺寸如图1所示。
图1 桁架形式及荷载作用 3.屋架荷载计算屋面和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。
梯形钢屋架钢结构设计屋架设计

目录一、设计资料 (1)二、荷载与内力计算 (1)1、荷载计算 (1)2、荷载组合 (1)3、内力计算 (2)三、杆件截面设计 (2)1.上弦杆 (2)2.下弦杆 (4)3.端斜杆 aB (5)4.再分式腹杆 eg-gK (6)5.竖腹杆Ie (7)四、节点设计 (11)1.下弦节点“b” (11)2.上弦节点“B” (13)3.有工地拼接的下弦节点“f” (15)4.屋脊节点“K” (17)5.支座节点“a” (19)五、填板设计 (25)六、材料表 (25)附表 (27)一、设计资料1、屋架铰支于钢筋混凝土柱顶,混凝土标号 C25;2、车间柱网布置:柱距 9m ;跨度 L=20m ;3、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;4、屋面坡度 1:10;5、钢材采用 Q235B 钢,焊条为 E43XX 系列,手工焊;6、屋面荷载标准值见表 1表1 荷载标准值7、屋架计算跨度:020.152020.1519.7m l L =-⨯=-⨯=,屋架形式和几何尺寸如图1 所示。
图1 屋架形式及几何尺寸二、荷载与内力计算1、荷载组合由永久荷载起控制作用:21.35 3.064 1.40.70.5 1.40.91 5.8864/KN m ⨯+⨯⨯+⨯⨯= 由可变荷载起控制作用:21.2 3.064 1.41 1.40.70.5 5.5668/KN m ⨯+⨯+⨯⨯=3、内力组合设计屋架时,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 1.45 1.40.75 2.79kN/m D L +=⨯+⨯=21.35 1.40.7 1.35 1.45 1.40.70.75 2.69kN/m D L +⨯=⨯+⨯⨯= 所以组合一屋架上弦节点荷载为2.79 1.51250.22kN P qA ==⨯⨯= (2) 组合二:全跨永久荷载+半跨可变荷载。
某车间27m梯形钢屋架设计

某车间27m梯形钢屋架设计
梯形钢屋架是指钢结构中采用梯形钢材构成的屋架,它具有重量轻、强度高、施工方便等优点,在工业厂房,商业大厦等建筑物中得到广泛应用。
本文将结合某车间27m梯形钢屋架设计,从梁柱、节点、荷载等方面详细讲解其设计流程。
一、设计参数
该梯形钢屋架的设计参数如下:
跨度:27m
净高:5m
屋面坡度:5%
风压:0.8kN/m²
二、梁柱的设计
梁柱是梯形钢屋架的主要组成部分,其主要承受落在屋面上的荷载,设计时需要考虑其受力情况。
1. 梁的设计
该梯形钢屋架的梁一般为双梁结构,采用H型钢。
设计时需要根据结构计算确定梁的大小和型号。
据计算,该梯形钢屋架的梁的尺寸为800mm * 300mm * 14mm。
三、节点的设计
节点是梯形钢屋架中连接梁柱的重要部分,其设计需要考虑承载能力和连接方式等因素。
该梯形钢屋架的节点采用角钢板焊接,其连接方式牢固,能有效承受荷载。
节点设计时应根据结构计算确定其大小和具体焊接方式。
四、荷载的设计
荷载是梯形钢屋架设计中需要考虑的重要因素,其大小以及分布情况对结构的安全性有很大影响。
风荷载是梯形钢屋架设计中需要考虑的重要荷载之一,其大小与风速有关。
该梯形钢屋架的设计风压为0.8kN/m²,根据结构计算,该荷载下的梁柱满足强度要求。
综上所述,该车间27m梯形钢屋架的设计采用H型钢作为梁柱的材料,节点采用角钢板焊接,具有承载能力强,连接牢固等特点。
荷载设计中考虑了风荷载和雪荷载,保证了结构的安全性。
在施工时需要严格按照设计方案进行,确保其质量和安全。
普通梯形钢屋架设计指导
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第五章 普通梯形钢屋架设计指导§5.1概述钢屋架是屋盖结构的一部分,是主要的承重构件。
按结构形式可分为三角形屋架、梯形屋架、两铰拱屋架、三铰拱屋架和梭形屋架;按照所采用的钢材规格的不同,屋架可分为普通钢屋架、轻型钢屋架(杆件为圆钢和小角钢)和薄壁型钢屋架。
普通钢屋架是由普通角钢和节点板焊接而成。
这种屋架受力性能好,构造简单,施工方便,广泛应用于工业和民用建筑的屋盖结构中,一般是用于大型钢筋混凝土屋面板等重型屋面,将屋面板直接放在屋架或天窗架上,普通屋架所用的等边角钢不小于∠45×4,不等边角钢不小于∠56×36×4。
屋架钢材一般采用F B Q 235(3号沸腾钢)钢材,冬季计算温度等于或低于30℃时的屋架宜采用B Q 235(3号镇静钢),荷载较大的大跨度屋架可采用345Q (16Mn 钢)或390Q (15MnV 钢)。
§5.2屋架的形式及主要尺寸一、普通梯形钢屋架概述屋架的外形常用的有梯形、三角形和平行弦等几种,选择屋架的外形和腹杆形式应该经过综合考虑分析确定。
屋架的形式主要取决于房屋的使用要求,屋面材料及需要的屋面坡度,屋架与柱的连接方式(铰接或刚接),屋盖的整体刚度等。
同时,屋架的外形还考虑在制造简单的条件下尽量与弯矩图形相接近,使弦杆的内力差别较小。
屋面坡度i 根据所采用的屋面材料可取为:卷材防水屋面 i =1/12~1/8 长尺压型钢板和夹芯板屋面 i =1/20~1/8 波形石棉瓦屋面 i =1/4~1/2.5 瓦楞铁、短尺压型钢板和夹芯板屋面 i =1/6~1/3普通梯形钢屋架通常用于屋面坡度较为平缓的大型屋面板或长尺压型钢板的屋面,跨度一般为15~36m ,柱距6~12m ,跨中经济高度为(1/8~1/10)l 。
梯形屋架外形比较接近弯矩图,因而弦杆内力沿跨度分布比较均匀,用料较经济,且可以和柱刚接或铰接,且刚接可使建筑物横向刚度提高。
钢结构梯形屋架设计指导书-副本
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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/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。
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第五章 普通梯形钢屋架设计指导§5.1概述钢屋架是屋盖结构的一部分,是主要的承重构件。
按结构形式可分为三角形屋架、梯形屋架、两铰拱屋架、三铰拱屋架和梭形屋架;按照所采用的钢材规格的不同,屋架可分为普通钢屋架、轻型钢屋架(杆件为圆钢和小角钢)和薄壁型钢屋架。
普通钢屋架是由普通角钢和节点板焊接而成。
这种屋架受力性能好,构造简单,施工方便,广泛应用于工业和民用建筑的屋盖结构中,一般是用于大型钢筋混凝土屋面板等重型屋面,将屋面板直接放在屋架或天窗架上,普通屋架所用的等边角钢不小于∠45×4,不等边角钢不小于∠56×36×4。
屋架钢材一般采用F B Q 235(3号沸腾钢)钢材,冬季计算温度等于或低于30℃时的屋架宜采用B Q 235(3号镇静钢),荷载较大的大跨度屋架可采用345Q (16Mn 钢)或390Q (15MnV 钢)。
§5.2屋架的形式及主要尺寸一、普通梯形钢屋架概述屋架的外形常用的有梯形、三角形和平行弦等几种,选择屋架的外形和腹杆形式应该经过综合考虑分析确定。
屋架的形式主要取决于房屋的使用要求,屋面材料及需要的屋面坡度,屋架与柱的连接方式(铰接或刚接),屋盖的整体刚度等。
同时,屋架的外形还考虑在制造简单的条件下尽量与弯矩图形相接近,使弦杆的内力差别较小。
屋面坡度i 根据所采用的屋面材料可取为:卷材防水屋面 i =1/12~1/8 长尺压型钢板和夹芯板屋面 i =1/20~1/8 波形石棉瓦屋面 i =1/4~1/2.5 瓦楞铁、短尺压型钢板和夹芯板屋面 i =1/6~1/3普通梯形钢屋架通常用于屋面坡度较为平缓的大型屋面板或长尺压型钢板的屋面,跨度一般为15~36m ,柱距6~12m ,跨中经济高度为(1/8~1/10)l 。
梯形屋架外形比较接近弯矩图,因而弦杆内力沿跨度分布比较均匀,用料较经济,且可以和柱刚接或铰接,且刚接可使建筑物横向刚度提高。
与柱刚接的梯形屋架,端部高度一般为(1/12~1/16)l ,通常取2.0~2.5m ;与柱铰接的梯形屋架,端部高度1.5~2.0m ,此时,跨中高度可根据端部高度和上弦坡度确定。
在多跨房屋中,各跨屋架的端部高度应尽可能相同。
(图4-1)当采用大型屋面板时,为使荷载作用在节点上,上弦杆的节间长度宜等于板的宽度,即1.5m 或3.0m 。
当采用压型钢板屋面时,也应使檩条尽量布置在节点上,以免上弦杆受弯。
对于跨度较大的梯形屋架,为了保证荷载作用于节点,并保持腹杆有适宜的角度和便于节点构造处理,可沿屋架全长或只在屋架跨中部分布置再分式腹杆。
梯形屋架的斜腹杆一般采用人字形,其倾角宜为30°~60°。
支座斜腹杆与弦杆组成的支承节点在下弦时为下承式,在上弦时为上承式。
图5-1——用钢结构设计手册139页二、普通梯形钢屋架主要尺寸的确定普通梯形钢屋架的主要尺寸包括屋架的跨度、跨中高度和端部高度。
1. 屋架跨度。
屋架的跨度取决于柱网的布置,柱网纵向轴线的间距就是屋架的标志跨度(公称跨度),一般以3m 为模数,屋架的计算跨度是两端支座反力的距离,在大多数情况下计算跨度比公称跨度小。
对于封闭结合,计算跨度=标志跨度-2×(150~300)。
对于非封闭结合,常取计算跨度=标志跨度。
(图5-2)图5-22.跨中高度。
屋架的跨中高度由经济要求、刚度要求、运输界限和屋面坡度等因素来确定,根据屋架的允许挠度可决定最小高度,最大高度则取决于运输界限,例如铁路运输界限为3.85m ;屋架的经济高度是根据上下弦杆和腹杆的总重量最小的条件确定的。
三角形屋架的中部高度主要取决于屋面坡度,当i =1/2~1/3时,h =(1/4~1/6)l 。
梯形和平行弦屋架的中部高度主要取决于经济要求,一般取为h =(1/6~1/10) l 。
3.端部高度0h ,是与中部高度和屋面坡度相关的。
一般陡坡梯形屋架取0h =0.5~1.0m ,缓坡梯形屋架取0h =1.8~2.1m 。
多跨厂房梯形屋架的端部高度应力求统一。
三、屋架的起拱要求跨度≥24m 的梯形屋架,当下弦无曲折时,宜起拱,拱度500l v 。
起拱的方法一般是使下弦成直线弯折而将整个屋架抬高,即上、下弦同时起拱。
§5.3屋面系统的支撑布置一、支撑布置的必要性屋架是屋盖结构中最主要的承重构件,虽然屋架之间有檩条或屋面板联系,但仍然是一不稳定的空间体系。
通过合理设置支撑可以将屋盖变成几何不变体系;支撑还保证了屋盖的刚度和空间的整体性,以减少屋盖在水平力作用下的变形;支撑为屋架提供了侧向支点,以减少屋架杆件的计算长度,使受压弦杆保证侧向的稳定,使受拉弦杆具有足够的刚度;支撑还能够传递水平荷载;并能保证屋架在施工安装时的稳定与方便。
二、支撑布置的原则1、在设置有纵向支撑的平面内必须同时设置横向支撑,并将二者布置为封闭型。
2、所有的横向支撑、纵向支撑和竖向支撑均应与屋架、托架、天窗架等的杆件或檩条组成几何不变的桁架形式。
3、房屋中每一温度区段或分期建设的区段中,应分别设置能独立构成空间稳定结构的支撑系统。
4、传递风力、吊车水平力和水平地震作用的支撑,应能使外力由作用点尽快地传递到结构的支座。
5、柱距愈大或吊车工作量愈繁重,支撑的刚度应愈大。
6、在地震区应适当增加支撑,并加强支撑节点的连接强度。
三、支撑的布置1、上弦横向水平支撑在有檩体系或仅采用大型屋面板的无檩体系屋盖中均应设置屋架上弦横向水平支撑,上弦横向水平支撑一般应设置在房间的两端或横向温度伸缩缝间区段的两端的第一个柱间,在非地震区当采用山墙承重或抗震设防烈度6、7度有天窗时,为使屋架支撑与天窗架支撑位于同一开间内,也可将支撑布置在第二个柱间,但第一柱间必须用刚性系杆与端屋架上弦牢固连接,以保证端屋架的稳定和传递山墙的风力,为了保证上弦横向支撑间的有效作用,提高屋盖的纵向刚度,两个上弦横向支撑间的距离不宜大于66m,故当房屋较长(大于66m)时,尚应在中间柱间增设横向水平支撑。
2、下弦横向水平支撑下弦横向水平支撑一般和上弦横向水平支撑布置在同一开间,它们和相邻的两个屋架组成一个空间桁架体系。
一般情况下,应设置下弦横向水平支撑,但当跨度大于18m且未设悬挂起重运输设备和吊车,或者虽有吊车但吨位不大,也没有较大的振动设备,可不设置下弦横向水平支撑。
3、下弦纵向支撑下弦纵向水平支撑的主要作用是与横向水平支撑一起形成封闭体系,以提高房屋的整体刚度。
当厂房内设有较大吨位的重级、中级工作制桥式吊车、壁行式吊车或有锻锤等较大震动设备以及厂房较高,跨度较大、空间刚度要求较高时,均应在屋架下弦端节间内设置纵向水平支撑。
单跨厂房一般沿两纵向柱列设置,多跨厂房则根据具体情况沿全部或部分纵向柱列设置,有托架的房屋为了保证托架的侧向稳定在有托架处也设置纵向水平支撑。
4、竖向支撑所有房屋均应设置竖向支撑。
它的作用主要是使相邻屋架和上下弦横向水平支撑所组成的四面体形成空间几何不变体系,以保证屋架在使用和安装时的整体稳定。
故在设有横向支撑的开间内,均应设置竖向支撑。
对于梯形屋架,当跨度≤30m,一般只需在屋架两端及跨中竖杆平面内布置三道竖向支撑,当跨度>30m时,应在两端和跨度的1/3处或天窗架侧处各布置一道竖向支撑。
对于三角形屋架,当跨度≤18m,一般只需在跨中布置一道竖向支撑,当跨度>18m时,根据具体情况设置两道。
5、系杆为了保证未设横向水平支撑屋架的侧向稳定以及传递水平荷载,应在横向水平支撑或竖向支撑的节点处,沿房屋纵向通长地设置系杆。
系杆分为刚性系杆和柔性系杆,只能承受拉力的为柔性系杆,一般采用单角钢;能承受压力的为刚性系杆,一般由两个角钢组成的十字形截面。
刚性系杆主要是在三角形屋架的两端、梯形屋架的主要支撑处的系杆,屋架上弦脊节点处的系杆以及其他的能受压的系杆,其余地方设置柔性系杆。
§5.4荷载和荷载组合一、作用在屋架上的荷载有永久荷载和可变荷载。
1、永久荷载包括屋面构造层的重量、屋架和支撑的重量及天窗等结构的自重,屋架和支撑的重量及天窗重量(按屋面水平投影面积计算,kN/m2)可参考下表5-1,屋架和支撑的重量可按经验公式q=0.12+0.011l kN/m2估计(l为屋架的跨度,单位为m)。
2、可变荷载包括屋面均布活荷载、雪荷载、积灰荷载、风荷载、悬挂吊车荷载等,其中雪荷载、积灰荷载、风荷载等应按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)的规定采用,积灰荷载应与雪荷载或屋面均布荷载(雪荷载和屋面均布荷载不能同时出现取大者)同时考虑。
按水平投影面积计算的屋面均布活荷载标准值为:不上人的屋面:对于压型钢板、压型铝合金板、石棉瓦、瓦楞铁等轻屋面,以及平瓦屋面取0.5kN/ m2,对于钢筋混凝土屋面取0.7 kN/m2;上人屋面:按使用要求确定,但不小于1.5 kN/m2。
表5-1 屋面荷载的标准植名称跨度屋面荷载的标准植qk<1.5 1.5≤q k<3.0 3.0≤q k<4.0 4.0≤q k≤5.0屋架(包括支撑)12182430360.08~0.130.10~0.170.14~0.220.18~0.280.20~0.320.14~0.170.18~0.220.24~0.280.29~0.340.33~0.380.18~0.210.23~0.270.29~0.330.35~0.400.39~0.450.22~0.250.28~0.320.34~0.380.41~0.460.46~0.52天窗架(包括支撑)6120.07~0.100.10~0.140.09~0.120.13~0.160.11~0.140.15~0.180.13~0.160.17~0.20檩条- 0.05~0.10 0.07~0.12 0.10~0.15 -托架- 0.05~0.09 0.09~0.13 0.13~0.16 0.16~0.20二、荷载组合为了求出各个杆件的最不利内力,必须对作用在屋架上的荷载根据施工和使用过程可能出现的分布情况进行组合,一般为以下三种情况:1.全跨永久荷载+全跨可变荷载2.全跨永久荷载+半跨可变荷载3.全跨屋架和支撑自重+半跨屋面板重+半跨施工荷载§5.5内力计算我们可以用数解法或图解法或电算法进行内力的计算。
先求出全跨或半跨单位荷载作用下的杆件内力系数,然后乘以实际的节点荷载,屋架在上述第一种荷载组合下,屋架的弦杆,竖杆和靠近两端的斜腹杆,内力均达到最大,在第二种荷载组合或第三种荷载组合下,靠近跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号。
下面具体介绍图解法的计算过程(不考虑起拱):应用图解法求得单位荷载作用于全跨及半跨各节点的各杆内力,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。