钢结构课程设计梯形钢屋架设计

钢结构课程设计

计 算 书

题目：厂房27m钢屋架设计 专业班级：土木工程 学号： 姓名： 指导老师： 完成日期：

一、 设计资料：

(1) 某车间跨度为27m，厂房总长度102m，柱距6m，车间内设有

两台50/10t中级工作制软钩桥式吊车，地区计算温度高于-20℃，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为18m。

(2) 屋面采用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，桁架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为450×450mm，混凝土强度等级为C25，屋面坡度为1:11，屋架端部高度为1.74m,屋架采用的钢材及焊条为： Q235B钢，焊条为E43型。 (3)荷载： 永久荷载：

改性沥青防水层 0.4kN/m2

20厚1:2.5水泥砂浆找平层 0.40kN/m2 80厚泡沫混凝土保温层 0.6kN/m2 预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.5kN/m2 悬挂管道 0.15N/m2

屋架和支撑自重为 （0.120+0.011L）kN/m2 可变荷载：

基本风压： 0.35 kN/m2 基本雪压：（不与活荷载同时

南京工业大学课程设计用纸

三角屋架设计

1 设计资料及说明

1、单跨屋架，平面尺寸为60m×18m，S=6m，即单跨屋架结构总长度为36m，跨度为18m，柱距为6m。

2、屋面材料：规格长尺压型钢板。

3、屋面坡度i=1：3。活（雪）载为0.35kN/m2,基本风压为0.70kN/m2。

4、屋架支承在钢筋混凝土柱顶，混凝土标号C30，柱顶标高8m。 5、钢材标号为Q235-B，其设计强度值为f=215N/mm2。 6、焊条型号为E43型。

7、荷载计算按全跨永久荷载+全跨可变荷载（不包括风荷载）考虑，荷载分项系数取：γG =1.2，γQ =1.4。

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，采用芬克式三角形屋架。屋面坡度为i=1：3,屋面倾角α=arctg（1/3）=18.435°，sinα=0.3162，cosα=0.9487

屋架计算跨度 l0 =l－300＝18000－300=17700mm 屋架跨中高度 h= l0×i/2=17700/(2×3)=2950mm 上弦长度 L=l0/2cosα≈9329mm 节间长度 a=L/6=9329/

第一章：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2.1所示，杆件容许长度比：屋架压杆【 】＝150

屋架拉杆【 】＝350。

第二章：结构形式与布置 2.1 柱网布置

图2.1 柱网布置图

2.2屋架形式及几何尺寸

由于采用大型屋面板和油毡防水屋面，故选用平坡梯形钢屋架，未考虑起拱时的上弦坡度i＝1/10。屋架跨度l＝24m，每端支座缩进0.15m，计算跨度l0＝l－2*0.15m＝23.7m；端部高度取H0＝2m，中部高度H＝3.2m；起拱按f＝l0/500，取50mm，起拱后的上弦坡度为1/9.6。

配合大型屋面板尺寸（1.5*6m），采用钢屋架间距B＝6m，上弦节间尺寸1.5m。选用屋架的杆件布置和尺寸如施工图所示。

图2.2 屋架的杆件尺寸

2.3支撑布置

由于房屋较短，仅在房屋两端5.5m开间内布置上、下弦横向水平支撑以及两端和中央垂直支撑，不设纵向水平支撑。中间各屋架用系杆联系，上下弦各在两端和中央设3道系杆，其中上弦屋脊处与下弦支座共三道为刚性系杆。所有屋架采用统一规格，但

钢结构课程设计任务书

一、题目

某厂房总长度90m，跨度为18m，屋盖体系为无檩屋盖。纵向柱距6m。 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=L/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。

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、焊条为：Q345钢，焊条为E50型。

3.屋盖结构及荷载

（1）无檩体系：采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）

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；

②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7kN/m2，雪荷载的基本雪压标准 值为S0=0.35kN/m2，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载为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 0.45kN/m2

2

水泥砂浆找平层 0.7kN/m

保温层

【摘要】由于钢结构具有承载力高、抗震性能好、自重轻和建设周期短等优点，因而在重

型或大型厂房、大跨度的公共建筑中，已愈来愈多地使用钢屋架结构。本文设计的是两端铰接的梯形钢屋架。梯形钢屋架是由双梯形合并而成，它的外形和荷载引起的弯矩图形比较相近，因而弦杆内力沿跨度分布比较均匀，材料比较经济。这种屋架在支座处有一定的高度，既可以与钢筋混凝土柱铰接，也可以与钢柱做成固接，因而是采用无檐设计的工业厂房屋盖中应用最广泛的一种屋架形式。屋架中的腹杆体系可采用人字式、再分式和单斜式，可根据实际情况灵活采用（本设计中主要是采用人字形腹杆）。

【关键词】梯形钢屋架、结构形式、弦杆内力、节点。

目录

一．设计数据???????????????????????1 二．设计内容???????????????????????1 三．结构形式与布置????????????????????1 四．荷载计算???????????????????????1 五．内力计算???????????????????????3 六．杆件计算???????????????????????5

1．上弦杆 ??????????????????????5 2．下弦杆 ???????????

第一章：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2.1所示，杆件容许长度比：屋架压杆【 】＝150

屋架拉杆【 】＝350。

第二章：结构形式与布置 2.1 柱网布置

图2.1 柱网布置图

2.2屋架形式及几何尺寸

由于采用大型屋面板和油毡防水屋面，故选用平坡梯形钢屋架，未考虑起拱时的上弦坡度i＝1/10。屋架跨度l＝24m，每端支座缩进0.15m，计算跨度l0＝l－2*0.15m＝23.7m；端部高度取H0＝2m，中部高度H＝3.2m；起拱按f＝l0/500，取50mm，起拱后的上弦坡度为1/9.6。

配合大型屋面板尺寸（1.5*6m），采用钢屋架间距B＝6m，上弦节间尺寸1.5m。选用屋架的杆件布置和尺寸如施工图所示。

图2.2 屋架的杆件尺寸

2.3支撑布置

由于房屋较短，仅在房屋两端5.5m开间内布置上、下弦横向水平支撑以及两端和中央垂直支撑，不设纵向水平支撑。中间各屋架用系杆联系，上下弦各在两端和中央设3道系杆，其中上弦屋脊处与下弦支座共三道为刚性系杆。所有屋架采用统一规格，但

第一章：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2.1所示，杆件容许长度比：屋架压杆【?】＝150

屋架拉杆【?】＝350。

第二章：结构形式与布置 2.1 柱网布置

图2.1 柱网布置图

2.2屋架形式及几何尺寸

由于采用大型屋面板和油毡防水屋面，故选用平坡梯形钢屋架，未考虑起拱时的上弦坡度i＝1/10。屋架跨度l＝24m，每端支座缩进0.15m，计算跨度l0＝l－2*0.15m＝23.7m；端部高度取H0＝2m，中部高度H＝3.2m；起拱按f＝l0/500，取50mm，起拱后的上弦坡度为1/9.6。

配合大型屋面板尺寸（1.5*6m），采用钢屋架间距B＝6m，上弦节间尺寸1.5m。选用屋架的杆件布置和尺寸如施工图所示。

图2.2 屋架的杆件尺寸

2.3支撑布置

由于房屋较短，仅在房屋两端5.5m开间内布置上、下弦横向水平支撑以及两端和中央垂直支撑，不设纵向水平支撑。中间各屋架用系杆联系，上下弦各在两端和中央设3道系杆，其中上弦屋脊处与下弦支座共三道为刚性系

梯形钢屋架课程设计计算 1． 设计资料：

1、 车间柱网布置：长度90m ；柱距6m ；跨度18m 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0.45KN/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/m2 5、 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

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，下弦由于跨度为18m故不设下弦支撑。

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

荷载名称 屋架及支撑自重 屋面防水层 找平层 永久荷载总和 屋面检修荷载 可变荷载总和 荷载组合方法： 标准值（KN/m2） 0.45 0.4 0.4 2.65 0.5 0.5 设计值（KN/m2） 1.4×1.35＝1.89 0.15×1.35＝0.608 0.4×1.35

梯形钢屋架课程设计计算

1．设计资料：

1、车间柱网布置：长度90m ；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0.45KN/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/m²

5、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

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，下弦由于跨度为18m故不设下弦支撑。

梯形钢屋架支撑布置如图所示：

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3 . 荷载计算

屋面活荷载0.7KN/m²进行计算。荷载计算表

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

(c)

(b)

(a)

2

F /22

3//3F 22/F 4

2F

梯形钢屋架课程设计计算 1． 设计资料：

1、 车间柱网布置：长度90m ；柱距6m ；跨度18m 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0.45KN/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/m2 5、 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

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，下弦由于跨度为18m故不设下弦支撑。

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

荷载名称 屋架及支撑自重 屋面防水层 找平层 永久荷载总和 屋面检修荷载 可变荷载总和 荷载组合方法： 标准值（KN/m2） 0.45 0.4 0.4 2.65 0.5 0.5 设计值（KN/m2） 1.4×1.35＝1.89 0.15×1.35＝0.608 0.4×1.35