钢屋架设计

课程设计说明书

课程名称：钢结构

设计题目：钢屋架设计

院系：土木与建筑工程学院

学生姓名：张浩瀚

学号：201004010022

专业班级：10土木工程1班

指导教师：付向红

2012年12月16日

课程设计任务书

三角形钢屋架课程设计

摘要：本次课程设计以三角形钢屋架为材料背景,以完成屋架设计为任务，先进行屋架檩条设计和支撑布置,然后通过荷载组合和内力计算,从而完成杆件截面选择,进一步实现节点设计,最后做出施工图。该课程设计是在钢结构厂房屋架的理解的基础上，通过对有檩体系的三角形屋架的设计，系统的明确了结构设计的方法，以及绘制施工图应掌握的技巧和方法，涉及的专业基础知识有：钢结构中的轴心受压和受拉截面的强设计，强度和稳定性验算，焊缝和螺栓的连接，理论力学计算桁架内力，以及AUTOCAD制图。从课程设计中，培养设计从业人员应有的理论和素质。

关键词：三角形屋架檩条支撑内力计算截面设计节点

目录

1 设计背景 (1)

1.1 设计资料 (1)

1.2 屋架形式 (1)

2 设计方案 (2)

2.1 檩条设计 (2)

2.2 屋架支撑 (3)

3 方案实施 (4)

3.1 荷载与内力计算 (4)

3.2 杆件截面设计 (6)

3.3 节点设计 (10)

4 结果与结论 (15)

4.1结果 (15)

4.2结论 (15)

5 收获与致谢 (16)

5.1 收获 (16)

5.2 致谢 (16)

6 参考文献 (17)

7 附件18

1 设计背景

1.1 设计资料

1.建筑物基本条件

厂房长度90m ，檐口高度15m 。厂房为单层单跨结构，内设有两台中级工作制桥式吊车。 拟设计钢屋架，简支于钢筋混凝土柱上，柱的混凝土强度等级为C20,钢材用Q235B 级,采用E43型焊条。柱顶截面尺寸为400mm mm 400⨯。钢屋架设计可不考虑抗震设防。 厂房柱距选择：6m

三角形钢屋架(b)

属有檩体系：檩条采用槽钢，跨度为6m ，跨中设有一根拉条φ10。 屋架屋面做法及荷载取值（荷载标准值）： 永久荷载：波形石棉瓦自重 0.20 kN/m 2

檩条及拉条自重 0.20 kN/m 2 保温木丝板重 0.25 kN/m 2

钢屋架及支撑重 (0.12+0.011⨯跨度) kN/m 2 可变荷载：雪荷载 0.4kN/m 2

屋面活荷载 0.40 kN/m 2 积灰荷载 0.30 kN/m 2 注：1、以上数值均为水平投影值；

1.2 屋架形式

屋架计算跨度：0l =l －300=24000－300=23700mm

屋面倾角： '1arctan 2148,sin 0.3714,cos 0.92852.5

ααα====o

屋架跨中的高度为：2370047402 2.5

h mm ==⨯

上弦长度：0127622cos l l mm α

==

节间长度：25535

12762

==

'a mm

图1

2 设计方案

2.1 檩条设计

根据屋面材料的最大容许檩距，可将檩条布置于上弦节点上（见图1），檩距为节间长度。根据檩条跨度为6m,则在檩条的跨中设置一道拉条。

选用[18a 槽钢截面，由附表8.7查得，W X =141.4cm 3,W y =20cm 3,I x =1272.7cm 4。 1. 荷载计算

永久荷载（水平投影面上）：

波形石棉瓦自重 0.2KN/m 2 檩条及拉条自重 0.2KN/m 2 保温木丝板自重 0.25KN/m 2

永久荷载标准值2/65.025.02.02.0m KN g gk =++=,2/54.137.265.0m KN q gk =⨯=。 可变荷载（水平投影面上）：

雪荷载0.4KN/m 2,与屋面活荷载相等，不考虑其同时作用，两者取其一， 积灰荷载0.3KN/m 2,则2/7.03.04.0m KN g qk =+=，2/66.137.27.0m KN q qk =⨯=。 因屋面为轻荷载，考虑以可变荷载效应控制的组合，由此可得

2/17.466.14.154.12.1q m KN q r q r Qk Q Gk G =⨯+⨯=+=,

2/87.39285.017.4cos m KN q q x =⨯==α,

./55.13714.017.4sin m KN q q y =⨯==α 2，强度验算

弯矩设计值（见下图）：

X M =2q 81l x =m 42.17687.381

2⋅=⨯⨯KN

m KN l q M y y ⋅=⨯⨯==74.1655.1321

32122

檩条的最大应力位于槽钢下翼缘的肢尖处，

2

3

636x /18910202.11074.1104.14105.11042.17mm N W M W M ny y y nx x =⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+γγ。 3，刚度验算

中间位置设有拉条，只需验算垂直屋面方向的挠度。

屋面线荷载标准值为m KN q q Qk Gk k /2.366.154.1q =+=+=，

则()[]200

12911

107.12721006.260002.338453845453

3=<

=⨯⨯⨯⨯⋅=⋅=L EI L q L X k νν

， 因有拉条，不必验算整体稳定性，故选[18a 槽钢能满足要求。

2.2屋架支撑

根据厂房总长度90m,跨度为24m,有中级工作制桥式轿车及第一开间尺寸5.5m 等因素，可在厂房两端的第二开间设置一道上弦横向水平支撑和下弦横向水平支撑，并在同一开间两榀相邻屋架的腹杆间设置两道垂直支撑（在跨度1/3左右处各一道，见图（3））。

上弦檩条可兼做系杆，故不另设系杆，在下弦跨中央设置一道通长的柔性系杆。此