陕西广播电视大学
课程设计
课程名称：钢结构
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目录
1、设计资料 (1)
2、结构形式及布置 (1)
3、荷载计算 (3)
3.1 永久荷载设计值 (3)
3.2 可变荷载设计值 (3)
3.3 荷载组合 (3)
4、内力计算 (3)
5、截面选择········································································································
4
5.1 上弦杆截面选择 (4)
5.2 下弦杆截面选择 (4)
5.3 腹杆截面选择 (5)
6、节点设计 (9)
6.1 下弦节点设计 (9)
6.2 上弦节点设计 (14)
7、附图 (16)
1、设计资料
2.1某车间，长240m，跨度27m，柱距6m，车间内无吊车、无天窗、无振动设备。采用梯形钢屋架， 1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4 kN/m2），二毡三油加绿豆沙防水层（0.4 kN/m2），20mm厚水泥砂浆找平层（0.4 kN/m2），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，上柱截面400×400mm。钢材选用Q235B，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.70 kN/m2。
2.2屋架计算跨度
0270.326.7()
l m
=-=
2.3跨中及端部高度：设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，端部高度
01990
h mm
=中部高度3325
h mm
=（为
0/8.0
l）。
2 、结构形式与布置
屋架形式及几何尺寸如图所示：
图2-1 梯形钢屋架形式和几何尺寸图
根据厂房长度（240m>60m）、跨度及荷载情况，设置五道上、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，该水平支撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同。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下图所示：
图2-2 屋架上弦支撑布置图
图2-2 屋架下弦支撑布置图
图2-3 屋架垂直支撑布置图
3、荷载计算
3.1永久荷载设计值
预应力钢筋混凝土大型屋面板：2
?=
1.2 1.4 1.68/
kN m 二毡三油防水层及找平层（20mm）：2
?+?=
kN m
1.20.4 1.20.40.96/
支撑重量：2
?=
kN m
1.20.070.084/
3.2可变荷载设计值
屋面活荷载：2
?=
1.40.70.98/
kN m
3.3荷载组合
永久荷载可变荷载为主要荷载组合，屋架上弦节点荷载为：
[]
=+++??=
F kN
(1.680.960.084)0.98 1.5633.336
4、内力计算
考虑全跨静荷载和半跨活荷载的组合，在单位力作用下各屋架杆件的内力图如下：
图4-1 单位力作用下各屋架杆件的内力图
当F=33.336 kN时，各屋架杆件的内力图如下：
图4-2 F作用下各屋架杆件的内力图
5 、截面选择
腹杆最大内力为251.4kN -，选用节点板厚度为8t mm =。
5.1 上弦杆截面选择
上弦杆采用相同截面，按最大内力计算：
max 387.4N kN =-，0150.8x l cm =，0300.0y l cm =（1l 取两块屋面板宽度）。
选用两个等肢角钢21008?，231.28A cm = ， 3.08, 4.41x y i cm i cm ==
[]150.8
50.0=1503.08
ox x x l i λλ=
==< 0.866x ?= []300
68.0=1504.41
oy y y
l i λλ=
=
=< 0.780y ?=（b 类） 双角钢T 型截面绕对称轴（y 轴）应按弯扭屈曲计算长细比yz λ
00.58100.58300
12.517.40.8
10
y
l b t b
?===
=， 4
4
22
2200.4750.47510=168.0173.63000.8yz y y y b l t λλλ????
?+=?+= ? ? ????
??
故由max 73.6yz λλ==，按b 类查表得0.729y ?=
截面验算：3
222387.410169.89/215/0.72931.2810
N N mm f N mm A ??==<=?? 大型屋面板与上弦焊牢，起纵横向水平支撑作用，上弦杆其他节间的长细比和稳定验算均未超过上述值。
填板每个节间放一块（满足1l 范围内不少于两块），
75.44040 3.08123.2a l cm
i cm ==?=
5.2 下弦杆截面选择
下弦杆也采用相同截面，按最大内力计算：
max 383.4N kN =，0300x l cm =，0450y l cm =
选择两个不等肢角钢2908?，227.88A cm =，
2.76x i cm =， 4.02y i cm =
[]300108.7=3502.76
ox x x l i λλ=
==< []450
111.9=3504.02
oy y y
l i λλ=
=
=< 322
2
383.410137.5/215/27.8810
N N mm N mm A σ?===
①杆件A-a ：16.67N kN =-，cm l l oy ox 199== 选用两个等肢角钢2635?，组成T 型截面
截面几何特性：212.29A cm =，cm i x 94.1=，cm i y 89.2=
15010294.1199
<==
x λ，542.0=x ? 1509.6889
.2199<==y λ，758.0=y ?
截面验算：322
2
min 16.671025.03/215/0.54212.2910
N
N mm f N mm A ??==<=?? ②杆件B-a ：251.4N kN =-，251.8ox oy l l cm == 选用两个不等肢角钢2100637??，长肢相并。 截面几何特性：222.22A cm =，cm i x 20.3=，cm i y 58.2=
251.8
79.11503.2x λ=
=<，693.0=x ?， 251.898.11502.58
y λ==<，567.0=y ?
截面验算：322
2
min 251.410199.5/215/0.56722.2210
N
N mm N mm A ??==
n N A cm f =
== 选用两个等肢角钢2505?，组成T 形截面
截面特性：229.618.48n A cm cm =>，cm i x 53.1=，cm i y 38.2=
208.1136.63501.53x λ=
=<，260.1
109.83502.38
y λ==<
④杆件C-b ：33.3N kN =-，.
0.80.8227.5182ox l l cm ==?=，227.5oy l cm =
选用两个等肢角钢2505?，组成T 形截面。
截面几何特性：29.61A cm =，cm i x 53.1=，cm i y 38.2=
182
=119.71501.53x λ=
<，438.0=x ? 227.596.21502.38
y λ==<，580.0=y ?
截面验算：322
2
min 33.31079.1/215/0.4389.6110
N
N mm N mm A ??==
截面几何特性：214.82A cm =， 2.32x i cm =， 3.36y i cm =
228.1
98.31502.32x λ=
=<，566.0=x ? 285.185.21503.36
y λ==<，652.0=y ?
截面验算：322
2
min 139.010165.7/215/0.56614.8210
N
N mm f N mm A ??==<=?? ⑥杆件D-c ：86.0N kN =，0.80.8285.1228.1ox l l cm ==?=，285.1oy l cm = 所需截面：286.0400215
n N A mm f =
== 选用两个等肢角钢2505?，组成T 型截面
截面几何特性：229.64A cm cm =>，cm i x 94.1=，cm i y 89.2=
228.1117.63501.94x λ=
=<， 285.1
98.73502.89
y λ==< ⑦杆件E-c ：50N kN =-，0.80.8257.5206ox l l cm ==?=，257.5oy l cm =
采用两个等肢角钢2505?，组成T 形截面
截面几何特性：29.61A cm =，cm i x 53.1=，cm i y 38.2=
206
134.61501.53x λ=
=<，364.0=x ? 257.5108.81502.38
y λ==<，501.0=y ?
截面验算：322
2
min 50.010142.9/215/0.3649.6110
N
N mm f N mm A ??==<=?? ⑧杆件E-f 及H-g ：内力N 小于杆件D-c ，杆长l 同样小于杆件D-c ， 故采用两个等肢角钢2505?，组成T 形截面时，可满足受力要求。 杆件F-f 及I-g ：内力N 小于杆件E-c ，杆长l 同样小于杆件E-c ， 故采用两个等肢角钢2505?，组成T 形截面时，可满足受力要求。 ⑨杆件G-f 及f-c ：max 33.3N kN =-，207.8ox l cm =，207.8oy l cm = 选用两个等肢角钢2505?，组成T 形截面 截面特性：29.61A cm =，cm i x 53.1=，cm i y 38.2=
207.8
135.81501.53x λ=
=<，0.388x ?= 207.887.31502.38
y λ==<，0.665y ?=
截面验算：322
2
min 33.31089.3/215/0.3889.6110
N
N mm f N mm A ??==<=?? ⑩杆件J-g 及g-d ：max 129.7N kN =，223.9ox l cm =，223.9oy l cm = 所需截面:2129.7 6.03215
n N A cm f =
== 选用两个等肢角钢2635?，组成T 形截面
截面特性：2212.2960.32n A cm cm =>， 1.94x i cm =， 2.89y i cm =
223.9115.43501.94x λ=
=<，223.977.53502.89
y λ==< 杆件J-e ：选用2635?，中央竖杆采用十字形截面，其斜截面计算长度
00.9332.5=299.3l cm =?
各杆件截面选择结果列表如下表5-1：
表5-1 屋架杆件截面选择表
6 、节点设计
各节点的节点板厚一律取8mm ，各杆内力如图4-2所示。
6.1 下弦节点设计（图6-1）
6.1.1 下弦节点b 设计
首先，计算腹杆与节点板连接焊缝尺寸，然后按比例绘出节点板形状和尺寸，最后验算下弦与节点板的连接焊缝。已知焊缝的抗拉、抗压和抗剪的强度设计值：
2/160mm N f
f
w =
设杆B-b 的肢背和肢尖焊缝分别是mm h f 6=和mm h f 5=，则所需焊缝长度为： 肢背：31
2/3182.31026102.420.76160w l mm ??=+?=???，取110mm 肢尖：32
1/3182.3102554.320.75160
w l mm ??=+?=???，取80mm 设杆D-b 和肢尖焊缝分别是mm h f 6=和mm h f 5=，则所需焊缝长度为 肢背：31
2/313910268120.76160
w l mm ??=+?=??? 取100mm 肢尖：32
1/3139102551.420.75160
w l mm ??=+?=??? 取80mm C-b 杆内力较小，焊缝按构造采用。
根据上述腹杆焊缝长度，并考虑杆件之间应留有间隙，按比例绘出节点大样图。
图6-1 下弦节点图
从而确定节点板尺寸为3152758mm ??。 其次验算下弦杆与节点板连接焊缝，内力差
314.3139.7174.6bc ab N N N kN ?=-=-=。
实际节点板长度是31.5 cm ，下弦与节点板连接的角焊缝计算长度
31.520.530.5w l cm =-?=
采用5f h mm =，肢背焊缝应力为：
3
22/3174.61054.8/160/20.75305
w f N mm f N mm τ??==<=???
焊缝强度满足要求。
6.1.2 下弦节点c 的设计
设节点所有焊缝为mm h f 5=，所需焊缝长度如下： 杆D-c 内力86.0N kN = 肢背：31
2/386102559.420.75160
w l mm ??=+?=??? 肢尖：32
1/386102534.720.75160
w l mm ??=+?=??? 杆E-c 内力50N kN =- 肢背：31
2/350102539.920.75160
w l mm ??=+?=??? 肢尖：32
1/386102525.020.75160
w l mm ??=+?=??? 杆f-c 内力33.3N kN =- 肢背：31
2/333.3102529.920.75160w l mm ??=+?=??? 肢尖：32
1/386102520.020.75160
w l mm ??=+?=??? 所有焊缝均按构造（节点板尺寸）确定，焊缝长度均需大于60mm 。
下弦与节点板连接的焊缝长度为32cm ，焊缝所受的力为左右两下弦杆内力差
383.4314.369.1N kN ?=-=
下弦与节点板连接的角焊缝计算长度
3220.531w l cm =-?=
采用mm h f 5=，所受较大的肢背处焊缝应力为：
3
22/369.11021.3/160/20.75310
w f N mm f N mm τ??==<=???
焊缝强度满足要求。
6.1.3 下弦节点d 的设计
设节点所有焊缝为mm h f 5=，所需焊缝长度如下： 杆g-d 内力86.0N kN = 肢背：31
2/3105102572.820.75160
w l mm ??=+?=??? 肢尖：32
1/3105102541.420.75160
w l mm ??=+?=??? 杆H-d 内力50N kN =- 肢背：31
2/350102539.920.75160
w l mm ??=+?=??? 肢尖：32
1/386102525.020.75160
w l mm ??=+?=??? 杆G-d 内力28N kN =- 肢背：31
2/328102526.820.75160
w l mm ??=+?=??? 肢尖：32
1/328102518.320.75160
w l mm ??=+?=??? 除g-d 杆肢背外，所有焊缝均按构造（节点板尺寸）确定，焊缝长度均需大于60mm 。 下弦与节点板连接的焊缝长度为32cm ，焊缝所受的力为左右两下弦杆内力差
383.4298.584.9N kN ?=-=
下弦与节点板连接的角焊缝计算长度
3220.531w l cm =-?=
采用mm h f 5=，所受较大的肢背处焊缝应力为：
3
22/384.91026.2/160/20.75310
w f N mm f N mm τ??==<=???
焊缝强度满足要求。
6.1.4 下弦节点e 的设计
下弦杆一般都采用同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢的尖角削除，且截去垂直肢的一部分宽度（一般
mm h t h f f 5++=），拼接角钢这部分削弱，可以靠节点板来补偿。接头一边的焊缝
长度按弦杆内力计算。
设焊缝mm h f 6=，则所需一条焊缝计算长度为:
3
298.510111.040.76160
w l mm ?==???
拼接角钢的长度取400111.02222.1mm mm >?=
屋架分成两个运输单元，设置工地焊缝长度拼接，左半边的弦杆和腹杆与节点板连接用工厂焊缝，而右半边的弦杆与腹杆与节点板连接用工地焊缝。中间竖杆跟左半边在工厂焊牢再出厂，为便于工地拼接，在拼接的角钢与右半边斜杆上，设置螺栓孔5.21Φ。作为安装施焊前的定位之用。下弦杆与节点板之间用mm h f 5=焊缝满焊。 竖杆J-e 的内力均很小，肢背与肢尖焊缝mm h f 5=，施焊长度均可按构造采用，至少60mm ，采用390×290×8mm ，所有焊缝均满焊，焊缝长度均大于所需长度。 6.1.5 支座节点a 设计
为了便于施焊，下弦板与支座底板的距离取130mm ，在节点中心设置加劲肋，加劲肋高度与节点板高度相等。 ① 支座底板计算
支座反力：9933.336300.0R F kN ==?=
混凝土强度C20，29.6/c f N mm =，所需底板净面积：
3
230010312509.6
n A mm ?==
锚栓直径取25d mm =，锚栓直径取50mm ，则所需底板毛面积：
20 3.145
312.5245372.134
n A A A cm ?=+=+??+
= 按构造要求采用底板面积为
222828784372.13a b cm cm ?=?=>，
垫板采用–10010020??，孔径26mm .实际底板净面积为：
23.145
=784245724.44
n A cm ?-??-
= 底板实际应力：3
22
30010 4.14/724.410
q N mm ?==?
118.9a cm == 113.4
13.39.4318.9
b cm =?
=
119.430.518.9
b a ==，查表得0.056β=，则 220.056 4.141898282M qa N mm β==??=?
所需底板厚度：
15t mm === 取20mm
故底板尺寸为–28028020??
② 加劲肋与节点板的连接焊缝计算
加劲肋与节点板的链接焊缝计算与牛腿焊缝相似，假定一个加劲肋的受力为屋架支
座反力的四分之一，即：1
300754V kN =?=，弯矩：75 6.65498.8M kN cm =?=?。
加劲肋高度、厚度取与中间节点板相同（即–49514012?? ）。采用5f h mm =，验算焊缝应力：
对V 3
2751022.2/20.75(49512)
f N mm τ?=
=???- 对M 42
2
6498.81018.3/20.75(49512)
f N mm σ??==???-
2226.8/160/w f N mm f N mm ==<= ③节点板，加劲肋与底板的连接焊缝计算
设焊缝传递全部支座反力R=300kN ，其中每块加劲肋各传11
3007544
R kN =?=，节
点板传11
300105.722R kN =?=
节点板与底板的连接焊缝mm l w 540)10280(2=-?=，所需焊脚尺寸为
3
/215010 2.480.75401600.7f w
w f
R h mm l f ?===??∑ 采用mm h f 5= 每块加劲肋与底板的连接焊缝长度为：(1402010)2220w l mm ∑=--?=，
所需焊脚尺寸为3
/47510 3.040.72201600.7f w
w f R h mm l f ?===??∑ 取5f h mm = ④下弦杆与支座斜杆和竖杆焊缝计算
下弦杆a-b 内力 139.7N kN =，肢背和肢尖焊缝均为mm h f 6=，则所需焊缝长度为：
肢背：31
2/3139.7102681.620.76160w l mm ??=+?=??? 肢尖：32
1/3139.7102646.820.76160
w l mm ??=+?=??? 斜杆B-a 内力251.4N kN =- 肢背和肢尖焊缝均为mm h f 6=，则所需焊缝长度为： 肢背：31
2/3251.41026137.320.76160w l mm ??=+?=??? 肢尖：32
1/3251.4102671.720.76160
w l mm ??=+?=??? 竖杆A-a 内力16.67N kN =-，肢背和肢尖焊缝均为mm h f 5=，则所需焊缝长度为： 肢背：3
1
2/316.67102520.020.75160w l mm ??=+?=??? 肢尖：32
1/316.67102515.020.75160
w l mm ??=+?=??? 根据节点板尺寸所确定的焊缝长度均大于所需焊缝长度，全部焊缝满焊。
6.2 上弦节点设计（图6-2）
6.2.1 上弦节点B 设计
为了便于在上弦搁置屋面板，节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm ，用塞焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽钢作为两条焊缝计算，这时，强度设计值应乘以0.8的折减系数。计算时可略去屋架上弦坡度的影响，且假定集中荷载F 与上弦垂直。
图6-2 上弦节点图
242.0N kN ?=，上弦肢背槽焊缝的mm h f 4=，节点板的长度为435mm ，其应力为：
11
f w
71.520.8128/w f f N mm ==<=
上弦肢尖角焊缝的应力为：
22
f w
33.40.8128/w f f N mm ==<=
腹杆与节点板连接焊缝已在下弦节点中计算，可不必再计算，节点板尺寸就是根据腹杆焊缝长度按比例绘制确定。上弦为了便于搁置屋面板，在角钢再肢间设置肋板。 6.2.2 上弦节点D 的设计 两个节点的弦杆内力差值较小，腹杆与节点板的焊缝连接已在下弦节点计算中解决，根据腹杆焊缝长度决定节点板尺寸，假定节点荷载由槽钢焊缝承受，可不必计算，仅验算肢尖焊缝。
D 节点：12361242119N N kN -=-= 32121191054.0/20.720.75(32510)
N f
f w N N N mm h l τ
-?===????- 32
1222
6()6119106061.7/20.720.75(32510)
M
f
f w N N e N mm h l σ
-???===????-
22
81.99/160/w f
N mm f N mm ==<= 6.2.3 上弦节点C 、E 、F 、G 、H 、I 的设计
这三个节点的弦杆内力或弦杆两内力差值均等于零或很小，仅承受节点荷载，故均可采用构造焊缝而不必计算。腹杆焊缝已在下弦节点中计算过，节点构造如图所示。 6.2.4 上弦节点J 设计
屋脊节点构造与下弦跨中节点相似，用同号角钢进行拼接，接头一边的焊缝长度按弦杆的内力计算，采用mm h f 6=
3
387.410144.640.7616040.7w w
f f
N l mm h f ?===????? 拼接角钢的长度取4002144.6289.2mm mm >?=
上弦与节点板之间的塞焊，假定承受节点荷载，可不验算。上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15%计算，设肢尖焊缝mm h f 6=，节点板长度为400mm ，
则节点一侧角焊缝的计算长度为2002010170w l mm =--=，焊缝应力为：
320.15387.41040.7/20.76170
N f
N mm τ
??==??? 3222
60.15387.4106086.2/160/20.76170
M w f
f N mm f N mm σ
????==<=???
2295.3/160/w f N mm f N mm =
=<=
7、附图
一、设计资料： 1.结构形式: 某厂房总长度90m，跨度为18m.，纵向柱距6m，采用梯形钢屋架，无檩屋盖体系，采用1.5×6.0m预应力混凝土屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400x400，柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=1/10。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为8度，屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台150/30t（中级工作制），锻锤为2台5t。 2. 屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图所示。 屋架采用的钢材为：Q235钢；焊条为：E43型。 3.荷载标准值（水平投影面计） 荷载： ①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋 架及支撑自重，以KN/m2为单位； =0.35KN/m2， ②可变荷载：活荷载标准值为0.7KN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为S 0活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值。 积灰荷载标准值： 0.7KN/m2 ③屋面各构造层的荷载标准值： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4KN/m2 保温层： 0.4KN/m2 一毡二油隔气层 0.05KN/m2 水泥砂浆找平层 0.3KN/m2 预应力混凝土屋面板 1.45KN/m2 二、结构形式与布置图： 屋架支撑布置图如下图所示。
12 12
符号说明：WGJ-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 A a +3. 4700.000-6.221-8.993-9.102-9.102-6.502 -3.3 82 -0.690 -0.462 +4.739 +1.884 -0. 462 -1.0-1. 0+0. 812-0.5+7. 962+9.279 +9. 279c e g B C D E F G 0.5 1. 0 1. 0 1. 0 1.0 1.0 1. a.18米跨屋架(几何尺寸) b.18米跨屋架全跨单位荷载 作用下各杆件的内力值 c . 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 三、荷载与内力计算： 1、荷载计算 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： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.4KN/m 2 保温层： 0.4KN/m 2 一毡二油隔气层 0.05KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.3KN/m 2 预应力混凝土屋面板 1.45KN/m 2 钢屋架和支撑自重 0.12+0.011×18m=0.32KN/m 2 总计：3.32KN/m 2 可变荷载标准值 雪荷载0.35KN/m 2<屋面活荷载标准值0.70KN/m 2，取0.70KN/m 2 0.70KN/m 2 积灰荷载 0.70KN/m 2 总计：1.14KN/m 2 永久荷载设计值 1.2×3.32KN/m 2=3.984KN/m 2 可变荷载设计值 1.2×1.40KN/m 2=1.96KN/m 2 2、荷载组合
贵州大学高等教育自学考试实践考试 钢结构课程设计 课程代码：02443 题目：单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计 年级：2 0 1 3 级 专业：建筑工程 层次：本科 姓名：张伟 准考证号：21001181132 衔接院校：贵州大学 指导老师：张筱芸 完成日期： 2015. 4. 24
附件：设计资料 1、设计题目：《单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计》 2、设计任务及参数： 第五组： 某地一机械加工车间，长84m，跨度24m，柱距6m，车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m，柱顶标高27m，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m2），上铺100mm厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m3），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m2），找平层2cm厚（0.3KN/m2），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，上柱截面400×400mm。钢材选用Q235B，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m2，积灰荷载标准值0.6KN/m2， 3、设计任务分解 学生按照下表分派的条件，完成梯形钢屋架设计的全部相关计算和验算及构造设计内容。 表-3 4、设计成果要求 在教师指导下，能根据设计任务书的要求，搜集有关资料，熟悉并应用有关规范、标准和图集，独立完成课程设计任务书（指导书）规定的全部内容。 1）需提交完整的设计计算书和梯形钢屋架施工图。 2）梯形钢屋架设计要求：经济合理，技术先进，施工方便。 3）设计计算书要求：计算依据充分、文理通顺、计算结果正确、书写工整、数字准确、图文并茂，统一用A4纸书写（打印）。 A、按步骤设计计算，各设计计算步骤应表达清楚，写出计算表达式及必要的计算过程，对数据的选取应写明判断依据。 B、计算过程中，必须配以相应的计算简图。 C、对计算结果进行复核后，为保证施工质量且方便施工，应按规范要求对计算结果进行调整并写明依据。 4）梯形钢屋架施工图共两张，图纸绘制的要求：布图合理，版面整齐，图线清晰，标注规范，符合规范/图集要求。
钢结构课程设计 学生姓名： 学号： 所在学院：机电工程学院 专业班级： 指导教师： 2013年7月
《钢结构设计》课程设计任务书 1. 课程设计题目普通钢屋架设计 2. 课程设计的目的和要求 课程设计的目的是加深学生对钢结构课程理论基础的认识和理解，并学习运用这些理论知识来指导具体的工程实践，通过综合运用本课程所学知识完成普通钢屋架这一完整结构的设计计算和施工图的绘制等工作，帮助学生熟悉设计的基本步骤，掌握主要设计过程的设计内容和计算方法，培养学生一定的看图能力和工程图纸绘制的基本技能，提高学生分析和解决工程实际问题的能力。 3. 课程设计内容和基本参数（各人所取参数应有不同） （1）结构参数：屋架跨度18m，屋架间距6m, 屋面坡度1／10 （2）屋面荷载标准值（kN/m2） （3）荷载组合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 （4）材料钢材Q235B.F，焊条E43型。
屋面材料采用1.5m×6.0m太空轻质大型屋面板。 4. 设计参考资料（包括课程设计指导书、设计手册、应用软件等） （1）曹平周，钢结构，科学文献出版社。 （2）陈绍蕃，钢结构（下）房屋建筑钢结构设计，中国建筑工业出版社。 5. 课程设计任务 完成普通钢屋架的设计计算及施工图纸绘制，提交完整规范的设计技术文档。 5.1设计说明书（或报告） （1）课程设计计算说明书记录了全部的设计计算过程，应完整、清楚、正确。 （2）课程设计计算说明书应包括屋架结构的腹杆布置，屋架的内力计算，杆件的设计计算、节点的设计计算等内容。 5.2技术附件（图纸、源程序、测量记录、硬件制作） （1）施工图纸应包括杆件的布置图、节点构造图，材料明细表等内容。 （2）图面布置要求合理，线条清楚，表达正确。 5.3图样、字数要求 （1）课程设计计算说明书应装订成一册，包括封面、目录、课程设计计算说明书正文、参考文献等部分内容。 （2）课程设计计算说明书可以采用手写。 （3）施工图纸要求采用AutoCAD绘制或者手工绘制。 6. 工作进度计划（19周～20周）
一、设计资料 温州地区某一单跨厂房总长度60m，纵向柱距6m，跨度18m。建筑平面图如图1所示。 1.结构形式: 钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=1/10； L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，屋架下弦标高为18m； 厂房内桥式吊车为1台30t（中级工作制）。 2. 屋架形式及材料: 屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图2所示。屋架采用的钢材为Q235钢，并具有机械性能：抗拉强度、伸长率、屈服点、180℃冷弯试验和碳、硫、磷含量的保证；焊条为E43型，手工焊。 3. 荷载标准值（水平投影面计） ①永久荷载： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.5 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.5 KN/m2 保温层0.55 KN/m2 一毡二油隔气层 0.05 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2 预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m2 屋架及支撑自重：按经验公式0.120.011 q L =+计算： 0.318 KN/m2 悬挂管道： 0.15 KN/m2 ②可变荷载： 屋面活荷载标准值：2 7.0m kN / 雪荷载标准值： 0.35KN/m2 积灰荷载标准值： 1.2 KN/m2 厂房平面图
.51507.5 9 内力系数图 二、屋盖支撑布置 1、上弦横向水平支撑 上弦横向水平支撑布置在房屋两端的第二开间，沿屋架上弦平面在跨度方向全长布置。考虑到上弦横向水平支撑的间距大于60m,应在中间柱间增设横向水 平支撑。 2、下弦横向水平支撑 屋架跨度为18m,应在上弦横向水平支撑同一开间设置下弦横向水平支撑，
－、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=26.7m 3、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
中南大学土木工程学院土木工程专业（本科） 《钢结构基本原理》课程设计任务书 题目：钢框架主次梁设计 姓名： 班级： 学号：
一、设计规范及参考书籍 1、规范 （1）中华人民共和国建设部. 建筑结构制图标准（GB/T50105－2001） （2）中华人民共和国建设部. 房屋建筑制图统一标准（GB/T50001－2001） （3）中华人民共和国建设部. 建筑结构荷载规范（GB5009－2010） （4）中华人民共和国建设部. 钢结构设计规范（GB50017－2003） （5）中华人民共和国建设部. .钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001） 2、参考书籍 （1）沈祖炎等. 钢结构基本原理，中国建筑工业出版社，2006 （2）毛德培. 钢结构，中国铁道出版社，1999 （3）陈绍藩. 钢结构，中国建筑工业出版社，2003 （4）李星荣等. 钢结构连接节点设计手册（第二版），中国建筑工业出版社，2005 （5）包头钢铁设计研究院 中国钢结构协会房屋建筑钢结构协. 钢结构设计与计算（第二版）， 机械工业出版社，2006 二、设计构件 某多层图书馆二楼书库楼面结构布置图如图，结构采用横向框架承重，楼面活荷载标准值2.02kN mm （单号）、5.02kN mm （双号），其中12班竖向梁跨度取值：学号1~10为8m 、学号11~20为10m ；学号21~为12m ；其中13班水平向梁跨度取值：学号1~10为9m 、学号11~20为11m ；学号21~为13m ；。楼面板为120mm 厚单向实心钢筋混凝土板，荷载传力途径为：楼面板－次梁－主梁－柱－基础。设计中仅考虑竖向荷载和活载作用，框架梁按连续梁计算，次梁按简支梁计算。其中框架柱为焊接H 型钢，截面尺寸为H600×300×12×18，层高3.5m 。 三、设计内容要求 （1）设计次梁截面CL-1（热轧H 型钢）。 （2）设计框架主梁截面KL-1（焊接工字钢）。 （3）设计框架主梁短梁段与框架柱连接节点，要求采用焊缝连接，短梁段长度一般为0.9～ 1.2m 。 （4）设计框架主梁短梁段与梁体工地拼接节点，要求采用高强螺栓连接。 （5）设高计次梁与主梁工地拼接节点，要求采用强螺栓连接。
钢结构是土木工程专业一门重要的专业课,为加强学生对钢结构基本理论的理解和对钢结构设计规范的应用,老师对我们进行为期1周左右的钢结构课程设计。通过这一实践教学活动,使我们掌握工程设计的思路方法和技术规范;提高我们工程设计计算、理论分析和图纸表达等解决实际工程问题的能力; 依据建筑工程专业教学大纲的要求结合我系培养计划，继《钢结构》课程结束后，进行为期一周的普通钢屋架课程设计。本次课程设计主要目的是提高学生的实际操作能力，使学生将其所学理论性极强的知识加以运用和理解。并通过讲解和指导使学生掌握实际设计工作的方法、步骤、内容和应注意的问题。 由钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢以及钢索为主材建造的工程结构，如房屋、桥梁等，称为钢结构。钢结构是土木工程的主要结构形式之一。 钢结构与钢筋混凝土结构、砌体结构等都属于按材料划分的工程结构的不同分支。 这学期主要学习了，轴心受力构件—拉杆、压杆受弯构件—梁偏心受力构件—拉弯杆（偏心受拉）压弯杆（偏心受压）材料、连接、基本构件结构设计 掌握钢结构的特点和钢结构的应用范围；理解钢结构按极限状态的设计方法，掌握其设计表达式的应用；初步了解钢结构的主要结构形式；了解钢结构在我国的发展趋势；为进一步深入学习钢结构知识打下基础。
钢结构的材料关系到钢结构的计算理论，同时对钢结构的制造、安装、使用、造价、安全等均有直接联系。本章简要介绍钢材的生产过程和组织构成，重点介绍钢材的主要性能以及各种因素对钢材性能的影响；钢材的种类、规格及选择原则。 1.了解钢结构的两种破坏形式； 2.掌握结构用钢材的主要性能及其机械性能指标； 3.掌握影响钢材性能的主要因素特别是导致钢材变脆的主要因素； 4.掌握钢材疲劳的概念和疲劳计算方法； 5.了解结构用钢材的种类、牌号、规格； 6.理解钢材选择的依据，做到正确选择钢材。 了解钢结构采用的焊缝连接和螺栓连接两种常用的连接方法及其特点；理解对接焊缝及角焊缝的工作性能，掌握各种内力作用下，焊接连接的构造和计算方法；了解焊接应力和焊接变形的种类、产生原因、影响以及减小和消除的方法；理解普通螺栓和高强螺栓的工作性能和破坏形式，掌握螺栓连接在传递各种内力时连接的构造和计算方法，熟悉螺栓排列方式和构造要求。理解受弯构件的工作性能,掌握受弯构件的强度和刚度的计算方法；了解受弯构件整体定和局部稳定的基本概念，理解梁整体稳定的计算原理以及提高整体稳定性的措施；熟悉局部稳定的验算方法及有关规定。 下面谈谈我在学习过程中的一点体会。 一、学习要有明确的目标。在学习这门课之前，我就了解到，《钢结构设计原理》是多么重要的一门课，特别在毕业设计时,你现在不
一由设计任务书可知： 厂房总长为120m，柱距6m，跨度为24m，屋架端部高度为2m，车间内设有两台中级工作制吊车，该地区冬季最低温度为-22℃。暂不考虑地震设防。 屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。卷材防水层面（上铺120mm 泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层）。屋面活荷载标准值为0.7KN/㎡，雪荷载标准值为0.4KN/㎡，积灰荷载标准值为0.5KN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，钢屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20. 二选材： 根据该地区温度及荷载性质，钢材采用Q235-C。其设计强度为215KN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接，构件采用钢板及热轧钢筋，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度L。=24000-2×150=23700，端部高度：h=2000mm(轴线处)，h=2150(计算跨度处)。 三结构形式与布置： 屋架形式及几何尺寸见图1所示： 图1 屋架支撑布置见图2所示：
图2 四荷载与内力计算： 1．荷载计算： 活荷载于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）0.35KN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40 KN/㎡保温层（40mm厚泡沫混凝土0.25 KN/㎡预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/㎡钢屋架和支撑自重0.12+0.011×24=0.384 KN/㎡ 总计：2.784 KN/㎡可变荷载标准值： 雪荷载＜屋面活荷载（取两者较大值）0.7KN/㎡积灰荷载0.5KN/㎡风载为吸力，起卸载作用，一般不予考虑。 总计：1.2 KN/㎡永久荷载设计值 1.2×2.784 KN/㎡=3.3408KN/㎡可变荷载设计值 1.4×1.2KN/㎡=1.68KN/㎡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 屋架上弦荷载P=(3.3408KN/㎡+1.68KN/㎡) ×1.5×6=45.1872KN 组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦荷载P1=3.3408KN/㎡×1.5×6=30.07KN P2=1.68KN/㎡×1.5×6=15.12KN 组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板自重+半跨屋面活荷载
1:荷载计算 2 屋架杆件几何尺寸的计算 根据所用屋面材料的排水需求及跨度参数，采用人字式三角形屋架。屋面坡度为i=1：,屋面倾角α=arctg （1/）=°，sinα=，cosα= 屋架计算跨度 l 0 =l －300＝15000－300=14700mm 屋架跨中高度 h= l 0×i/2=14700/(2×=2940mm 上弦长度 L=l 0/2cosα≈7903mm 节间长度 a=L/4=7903/4≈1979m m 节间水平段投影尺寸长度 a ＇=acosα=1555×=1475mm 根据几何关系，得屋架各杆件的几何尺寸如图1所示 图1.屋架形式及几何尺寸 3 屋架支撑布置 屋架支撑 1、在房屋两端第一个之间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。 2、因为屋架是有檩屋架，为了与其他支撑相协调，在屋架的下弦节点设计三道柔性水平系杆，上弦节点处的柔性水平系杆均用该处的檩条代替。 3、根据厂房长度36m ,跨度为4m ，在厂房两端第二柱间和厂房中部设置三道上弦横向水平支撑，下弦横向水平支撑及垂直支撑。如图2所示。 屋面檩条及其支撑 波形石棉瓦长1820mm,要求搭接长度≥150mm ，且每张瓦至少要有三个支撑点，因此最大檩条间距为 max 1820150 83531p a mm -= =- 半跨屋面所需檩条数
15556 112.1835p n ?= +=根 考虑到上弦平面横向支撑节点处必须设置檩条，为了便于布置，实际取半跨屋面檩条数13根，则檩条间距为： max 15556778835131p p a a mm ?===-＜ 可以满足要求。 3.2.1 截面选择 试选用普通槽钢[8，查表得m =m,I x =101cm 4,W x =25.3cm 3,W y =5.8cm 3; 截面塑性发展系数为γx =,γy =。 恒载 ×=（kN/m ） 石棉瓦 ×=（kN/m ） 檩条和拉条 （kN/m ） 合计 g k =（kN/m ） 可变荷载 q k =×=（kN/m ） 檩条的均布荷载设计值 q=γG g k +γQ q k =×+×=m q x =qsin α=×=m q y =qcos α=×=m 3.2.2 强度计算 檩条的跨中弯距 X 方向： 2211 1.1554 2.31088x y M q l kN m ==??=? Y 方向： 2211 0.37940.1903232y x M q l kN m = =??=? （在跨中设了一道拉条） 檩条的最大拉力（拉应力）位于槽钢下翼缘的肢尖处 662 33 2.310100.19010138215/1.0525.310 1.2 5.7910 y x x x y y M M f N mm W W ??=+=+===????б＜［б］γγ 满足要求。 3.2.3 强度验算 载荷标准值 ()cos y k k p q g q a =+??α=(0.469+0.467)0.7780.9487=0.691kN/m 沿屋面方向有拉条，所以只验算垂直于屋面方向的挠度： 3 354550.691400011384384 2.061010110361150 y x q l V l EI ?=?=?=???＜
钢屋架设计计算 一、设计资料 屋面采用梯形钢屋架、预应力钢筋混凝土屋面板。钢屋架两端支撑于钢筋混凝土柱上（砼等级C20）。钢屋架材料为Q235钢，焊条采用E43型，手工焊接。该厂房横向跨度为24m，房屋长度为240m，柱距（屋架间距）为6m，房屋檐口高为2.0m，屋面坡度为1/12。 二、屋架布置及几何尺寸 屋架几何尺寸图 屋架计算跨度=24000-300=23700mm。 屋架端部高度H0=2000mm。 二、支撑布置
三、荷载计算 1、荷载 永久荷载 预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝） 1500N/m2 =1.5 KN/m2 屋架自重（120+11×24）=0.384 KN/m2 防水层 380N/m2 =0.38 KN/m2 找平层2cm厚 400N/m2 =0.40 KN/m2 保温层 970N/m2 =0.97 KN/m2 支撑自重 80N/m2 =0.08 KN/m2 小计∑3.714 KN/m2 可变荷载 活载 700N/m2=0.70 KN/m2 以上荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按水平投影面积计算。 永久荷载设计值：1.2×3.714=4.457kN/m2 可变荷载设计值：1.4×0.7=0.98kN/m2 2、荷载组合 设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合： （1）全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦节点荷载：P=（4.457+0.98）×1.5×6=48.93kN （2）全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦节点荷载：P1=4.457×1.5×6=40.11kN P2=0.98×1.5×6=8.82kN （3）全跨屋架与支撑+半跨屋面板+半跨屋面活荷载 全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：P3=1.2×（0.384+0.08）×1.5×6=5.01kN 作用于半跨的屋面板及活载产生的节点荷载：取屋面可能出现的活载 P4=（1.2×1.5+1.4×0.7）×1.5×6=25.02kN 以上1），2）为使用阶段荷载组合;3）为施工阶段荷载组合。 四、内力计算 按力学求解器计算杆件内力，然后乘以实际的节点荷载，屋架要上述第一种荷载组合作用下，屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆内力均达到最大值，在第二和第三种荷载作用下，靠跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号，因此，在全跨荷载作用下所有杆件的内力均应计算，而在半跨荷载作用下，仅需计算近跨中的斜腹杆内力，取其中不利内力（正、负最大值）作为屋架的依据。具体计算见图屋架各杆内力组合见表。 全跨荷载布置图
参考实例： 钢结构课程设计例题 －、设计资料 某一单层单跨工业长房。厂房总长度为120m，柱距6m，跨度为27m。车间设有两台中级工作制桥式吊车。该地区冬季最低温度为－20℃。 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。屋面活荷载标准值为0.6kN/㎡，雪荷载标准值为0.75kN/㎡，积灰荷载标准值为0.5kN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。柱头截面为400mm ×400mm，所用混凝土强度等级为C20。 根据该地区的温度及荷载性质，钢材采用Q235―A―F，其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接。构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度：Lo=27000－2×150=26700mm，端部高度：h=2000mm（轴线处），h=2015mm（计算跨度处）。 二、结构形式与布置 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 屋架支撑布置见图2所示。
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） 图2 屋架支撑布置图 三、荷载与力计算 1.荷载计算 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 放水层（三毡四油上铺小石子）0.35kN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40kN/㎡ 保温层（120mm厚泡沫混凝土）0.12*6=0.70kN/㎡ 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=0.417kN/㎡ 管道设备自重0.10 kN/㎡ 总计 3.387kN/㎡ 可变荷载标准值 雪荷载0.75kN/㎡积灰荷载0.50kN/㎡ 总计 1.25kN/㎡
课程设计任务书 题目：梯形钢屋架 ——某工业厂房 适用专业：土木工程2010级 指导教师：雷宏刚、李海旺、闫亚杰、焦晋峰 太原理工大学建筑与土木工程学院 2013年12月
一、设计题目：梯形钢屋架 二、设计资料 某工业厂房，屋盖拟采用钢结构有檩体系，屋面板采用100mm厚彩钢复合板（外侧基板厚度0.5mm，内侧基板厚度0.4mm，夹芯材料选用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.20 kN/m2计算），檩条采用冷弯薄壁C型钢。屋面排水坡度见表1，有组织排水。屋架支承在钢筋混凝土柱上，柱顶标高9.0m，柱截面尺寸为400×400mm。不考虑积灰荷载。 注：屋架、檩条、拉条及支撑自重标准值可按下列数值考虑： 0.30kN/m2（6.0m） 0.40kN/m2（7.5m） 三、设计内容及要求 要求在2周内（2013.12.23～2014.1.3）完成钢结构课程设计内容，提交设计图纸及计算书一套。 1. 设计内容 （1）进行屋盖结构布置并选取计算简图； （2）屋架内力计算及内力组合； （3）屋架杆件设计； （4）屋架节点设计； （5）屋架施工图。 2. 设计要求 （1）整理设计计算书一份 ○1设计条件 ○2结构布置 ○3计算简图 ○4荷载选取 ○5内力计算 ○6内力组合 ○7构件设计 ○8节点设计 ○9挠度验算 （2）绘制施工图 ○1屋盖布置图（图纸编号01）：屋架平面布置图+上、下弦支撑平面布置图+垂直支撑布置图； ○2屋架施工图（图纸编号02）：屋架几何尺寸、内力简图+屋架施工详图+节点、异形零件详图+设计说明+材料表等。
表1 梯形钢屋架课程设计任务表 坡度1:10 1:20 长度（m）60（柱距6m）75（柱距7.5m）72（柱距6m）90（柱距 题号跨度 21 24 27 30 21 24 27 30 21 24 27 30 21 24 地点 北京市 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 上海市17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 乌鲁木齐33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 4546 成都市49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 南京市65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 哈尔滨81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 太原市97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 运城市113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 长治市129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 吕梁市145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 四、参考资料 （1）钢结构设计基本原理，雷宏刚，科学出版社 （2）钢结构设计，黄呈伟、李海旺等，科学出版社 （3）建筑结构荷载规范，GB 50009-2012 （4）钢结构设计手册（上册）第三版，中国建筑工业出版社 （5）轻型屋面梯形钢屋架，中国建筑标准设计研究院 （6）钢结构设计规范，GB 50017-2003 （7）土木工程专业—钢结构课程设计指南，周俐俐等，中国水利水电出版社
－、设计资料 梯形钢屋架长度为72m，跨度为27m。车间内设有两台中级工作制桥式吊车。该地区冬季最低温度为－20℃。 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。屋面活荷载标准值为0.7kN/㎡，雪荷载标准值为0.3kN/㎡，积灰荷载标准值为0.6kN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。柱头截面为400mm ×400mm，所用混凝土强度等级为C20。 根据该地区的温度及荷载性质，钢材采用Q235级，其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接。构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度：Lo=27000－2×150=26700mm，设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，取屋架在27米轴线处的端部高度：h=2000mm（轴线处），h=2015mm（计算跨度处）。 二、结构形式与布置 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
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） 图2 屋架支撑布置图
三、荷载与内力计算 1.荷载计算 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 放水层（三毡四油上铺小石子）0.35kN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40kN/㎡保温层（120mm厚泡沫混凝土）0.12×6=0.70kN/㎡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=0.417kN/㎡管道设备自重0.10 kN/㎡ 总计 3.387kN/㎡可变荷载标准值 雪荷载0.3kN/㎡ 积灰荷载0.60kN/㎡ 总计0.90kN/㎡ 永久荷载设计值 1.35×3.387=4.572 kN/㎡（由可变荷载控制） 可变荷载设计值 1.4×0.9=1.26kN/㎡ 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=(4.572+1.26) ×1.5×6=52.488 kN 组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载 P=4.572×1.5×6=41.148 kN 屋架上弦节点荷载 1 P=1.26×1.5×6=11.34 kN 2 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 P=0.417×1.2×1.5×6=4.5 kN 屋架上弦节点荷载 3 P=(1.4×1.35+0.7) ×1.5×6=23.31 kN 4 3.内力计算 本设计采用程序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。如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。
1.设计资料： ................................................................ 错误！未定义书签。 2.结构形式与布置 ............................................................ 错误！未定义书签。 3.荷载计算 .................................................................. 错误！未定义书签。 4.内力计算 .................................................................. 错误！未定义书签。 附件：设计资料 1、设计题目：《单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计》 2、设计任务及参数： 第五组： 某地一机械加工车间，长84m ，跨度24m ，柱距6m ，车间内设有两台40/10T 中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m ，柱顶标高27m ，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m 2 ），上铺100mm 厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m 3 ），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m 2 ），找平层2cm 厚（0.3KN/m 2 ），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，上柱截面400×400mm 。钢材选用Q235B ，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m 2 ，积灰荷载标准值0.6KN/m 2 ，雪荷载及风荷载见下表，7位同学依次按序号进行选取。 活载KN/m 2 1 2 3 4 5 6 7 基本雪压 0.30 0.75 0.10 0.20 0.45 0.50 0.35 基本风压 0.35 0.60 0.25 0.55 0.30 0.50 0.45 3、设计任务分解 学生按照下表分派的条件，完成梯形钢屋架设计的全部相关计算和验算及构造设计内容。 表-3 4、设计成果要求 在教师指导下，能根据设计任务书的要求，搜集有关资料，熟悉并应用有关规范、标准和图集，独立完成课程设计任务书（指导书）规定的全部内容。 1）需提交完整的设计计算书和梯形钢屋架施工图。 2）梯形钢屋架设计要求：经济合理，技术先进，施工方便。 3）设计计算书要求：计算依据充分、文理通顺、计算结果正确、书写工整、数字准确、图文并茂，统一用A4纸书写（打印）。 A 、按步骤设计计算，各设计计算步骤应表达清楚，写出计算表达式及必要的计算过程，对数据的选取应写明判断依据。 B 、计算过程中，必须配以相应的计算简图。 C 、对计算结果进行复核后，为保证施工质量且方便施工，应按规范要求对计算结果进行调整并写明依据。 4）梯形钢屋架施工图共两张，图纸绘制的要求：布图合理，版面整齐，图线清晰，标注规范，符合规范/图集要求。 单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计 1.设计资料：（1）某地一机械加工车间，长84m ，跨度24m ，柱距6m ，车间内设有两台40/10T 中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m ，柱顶标高27m ，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m 2 ），上铺100mm 厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m 3 ），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m 2 ），找平层2cm 厚（0.3KN/m 2 ），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，上柱截面400×400mm 。钢材选用Q235B ，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m 2 ，积灰荷载标准值0.6KN/m 2 ，雪荷载及风荷载见下表。 活载KN/m 2 1 2 3 4 5 6 7 基本雪压 0.30 0.75 0.10 0.20 0.45 0.50 0.35 基本风压 0.35 0.60 0.25 0.55 0.30 0.50 0.45 （2）屋架计算跨度 )(7.233.0240 m l =-= （3）跨中及端部高度：设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，端部高度 mm h 19000=中部高度
钢结构设计原理与施工课程设计――钢结构厂房屋架 指导教师： 班级： 学生姓名： 学号： 设计时间：2011年6月7号 浙江理工大学科技与艺术学院建筑系
梯形钢屋架课程设计计算书 一.设计资料： 1、车间柱网布置：长度60m ；柱距6m ；跨度24m 2、屋面坡度：1：10 3、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0.384KN/m 2；檩条0.2KN/m 2；屋面防水层 0.1KN/m 2； 保温层0.4vKN/m 2；大型屋面板自重（包括灌缝）0.85KN/m 2；悬挂管道0.05 KN/m 2。 2）活载：屋面雪荷载0.35KN/m 2；施工活荷载标准值为0.7 KN/m 2；积灰荷 载1.2 KN/m 2。 5、材质Q235B 钢，焊条E43系列，手工焊。 二 .结构形式与选型 1.屋架形式及几何尺寸如图所示 : 拱50 根据厂房长度为60m 、跨度及荷载情况，设置上弦横向水平支撑3道，下弦由于 跨度为24m 故不设下弦支撑。
2.梯形钢屋架支撑布置如图所示： 3.荷载计算 屋面活荷载0.7KN/m2进行计算。 荷载计算表
荷载组合方法： 1、全跨永久荷载1F＋全跨可变荷载2F 2、全跨永久荷载1F＋半跨可变荷载2F 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 4．内力计算 计算简图如下
屋架构件内力组合表 4．内力计算 1.上弦杆 整个上弦采用等截面，按FG 杆件的最大设计内力设计，即N=－895.731KN 上弦杆计算长度： 在屋架平面内：0x 0l l 1.508m ==，0y l 2 1.508 3.016m ==× 上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。 腹杆最大内力N=－520.651KN ，中间节点板厚度选用6mm ，支座节点板厚度选用8mm
钢结构课程设计心得 篇一：钢结构课程设计心得体会1 钢结构课程设计心得体会 两周的课程设计结束了，通过这次课程设计，我不仅巩固了以前所学到的知识，而且掌握了许多以前没有学懂的知识。在设计的过程中也遇到了不少的问题，不过经过一遍遍的思考以及和老师同学们的讨论都一一得到了解决，基本达到了再实践中检验所学知识的目的。古人有云：“过而能改，善莫大焉”。说的就是错误并不可怕，人类能不断的进化发展，靠的便是一个个错误，在错误面前不骄不躁，不断思考，不断改正，才能不断的获取新的知识。虽然改正错误的过程是冗长而艰辛的，但是在改正错误的过程中我也发现了成功的真谛，用汗水浇灌收获的果实才是最令人感觉幸福而满足的。遇到困难也需迎难而上，
披荆斩棘，诗云：“不经一番寒彻骨，那得梅花扑鼻香。”如果中途荒废，那样便永远不可能成功，以后步入社会仍然适用。课程设计是一门专业设计课，它不仅仅教会了我很多专业方面的知识，也教给了我很多运用知识的能力，曾经有一个马拉松运动员把具体很远的路程划分为一段段百米间隔，通过实现一个个小的目标，最终在不知不觉中实现了远大的目标。同时，课程设计让我感触很深。使我对以往所学的抽象的理论有了一个逐渐清晰的认识，包括整体稳定性计算，局部稳定性计算等，也发现了以前忽视的小细节，比如节点的设计要求和钢材之间的接法。 我认为这次课程设计不仅仅充实我的专业知识，更重要的是教给我很多学习的方法以及处事的道理。而这是以后最实用的。在步入社会以后，也要勇于接受社会的挑战，实践总结，再实践，再总结，在 这个循环的过程中不断的充实自
己，提高自身，实现个人的不断进步。 回顾这次课程设计，至今仍感受良多，从最初的一脸茫然，到最后的加班加点甚至通宵达旦，回忆起来，苦楚多多，不过回头看看一份洋洋洒洒的课程设计，心中仍是喜悦异常，痛并快乐着。。。。。。从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。 感谢在课程设计过程中老师给予的讲解和帮助以及和我讨论亦给予我很大帮助的同学们，谢谢你们的帮助和支持！
《钢结构》（钢屋架）课程设计任务书 湖北工业大学工程技术学院土木系 结构教研室 2013年11月 一、设计资料 某单跨单层厂房，跨度L=24m，长度54m，柱距6m，厂房内无吊车、无振动设备，屋架铰接于混凝土柱上，屋面采用1.5×6.0m太空轻质大型屋面板。钢材采用Q235-BF，焊条采用E43型，手工焊。柱网布置如图1所示， 杆件容许长细比：屋架压杆[λ]=150，屋架拉杆[λ]=350。 二、屋架形式及几何尺寸 如图2所示。 三、荷载 1. 永久荷载（标准值） 大型屋面板（0.50 +0.001*本人学号后三位数）kN/m2 （例如：学号为070807110190，则屋面板荷载为：0.50+0.001*190=0.69kN/m2） 防水层0.10kN/m2 屋架及支撑自重0.15kN/m2 悬挂管道0.05kN/m2 2.可变荷载（标准值） 屋面活荷载按学号选取（参见下表）；雪荷载0.30kN/m2 屋面活荷载的取值 (kN/m2) 四、课程设计要求 1. 掌握钢屋架荷载的计算； 2. 掌握杆件内力的计算和组合，杆件的计算长度、截面形式，截面选择及构造要求， 填板的设置及节点板的厚度； 3. 掌握普通钢屋架节点设计的原则和要求，主要节点的设计及计算和构造；掌握钢 屋架施工图的内容和绘制。
五、课程设计进度安排
1拱50 图2 24米跨屋架几何尺寸 117 图3 24米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值 A a c e g g 'e 'c 'a '+3.480 .000-6.25- 9.04-9.17-7.38-6.09-7.38-4.49 -2.470.00 0.00 -6.53 -3.14 +0.71 +1.55+1.39 +1.56 +1.80 +2.12+4.76 +1.90 -0.45 -2.47 -1.53 -1.75 -2.03 -2.34 -1.0-1.0-1.00.00+0.970.000.00-0.5+8.0+9.34+8.44+5.31+6.73+3.53+1. 25B C D E F G H I H 'G 'F 'E 'D 'C 'B 'A '0.51.01.01.01.01.01.01.01.0i 图4 24米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力