钢结构课程设计
专业名称： 年级班级： 学生姓名： 指导教师：
道路与桥梁 1*级*班 * * * * * *
河南理工大学土木工程学院
钢结构屋架设计说明书
（一） 设计资料
武汉某厂机器加工车间单跨厂房的钢屋盖，跨度30m，长度180m，柱距6m，车间内设有一台30t中级工作制桥式吊车。采用1.5m?6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，泡沫混凝土保温层，屋面坡度i=l/10，屋架支承在钢筋混凝土柱上，上柱截面400mm?400mm，混凝土等级为C20。
（二） 钢材和焊条的选用
根据武汉地区的计算温度和荷载性质（静荷载），按设计规范要求，屋架钢材选用Q235B，要求保证屈服点和含碳量。焊条选用E43型，手工焊。 （三） 屋架形式、尺寸能支撑布置
由于1.5m?6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，故选用梯形屋架。
屋架计算跨度： L0?L?300?29700mm 屋架端部高度： H0?2000mm 跨中高度： H?H0?屋架高跨比：
L029700i?2000??0.1?3485?3490mm 22H34901?? L0297008.5为了使屋架节点受荷，配合屋面板1.5m宽，腹杆体系大部分采用下弦节间为3m的人字形式，仅在跨中，考虑到腹杆的适宜倾角，采用再分式杆系，屋架跨中起拱按L0/500计算为60mm，几何尺寸如图所示。
28902590339522903129286920002535230534908KJ051I15078051H8G1507051F8E1507051DC15078B0517A135g319015952306a15028503000300030003000bcd9×1500＝13500ef1350屋架杆件的几何长度
根据车间长度、跨度及荷载隋况，设置三道上、下弦横向水平支撑，因车间两端为山墙，故横向水平支撑在第二柱间。在第一柱间的上弦平面设置刚性系杆保证安装时上弦的稳定，下弦平面内的第一柱间也设置刚性系传递山墙的风荷载。在设置横向水平支撑的同一柱间，设置竖向支撑三道，分别设在屋架的两端和跨中。屋脊节点用屋架支座处沿厂房设置通长刚性系杆，屋架下弦跨中设一道通长柔性系杆（详见下图），凡与横向支撑连接的屋架编号为GW.J-2，不与横向支撑连接的屋架编号为GWJ-1。 （四）荷载和内力计算
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6020795338931192858260
柔性杆系45006000－Ⅰ222222GWJ2GWJ2GWJ1GWJ2GWJ1GWJ1GWJ2屋架上弦横向水平支撑布置刚性杆系60006000600060006000Ⅱ－－ⅡⅠ－柔性杆系屋架下弦横向水平支撑布置Ⅰ－ⅠⅡ－Ⅱ屋盖支撑布置图
1.荷载计算 （1）永久荷载
预应力钢筋混凝土在型屋面板（包括灌缝）1.2?1.4?1.68KN/m
防水层（三毡四油，上铺小石子） 1.2?0.4?0.48KN/m 20mm厚水泥砂浆找平层 1.2?0.4?0.48KN/m 80mm泡沫混凝土保护层 1.2?0.4?0.48KN/m 屋架和支撑自重 1.2?0.45?0.54KN/m 永久荷载总设计值 （2）可变荷载
屋面活荷载 1.4?0.7?0.98KN/m
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??3.66KN/m2
6000450045004500刚性杆系
可变荷载总设计值 计算屋架时应考虑下列三种情况：
??0.98KN/m2
永久荷载 P1?3.66?1.5?6?32.94KN 可变荷载 P2?0.98?1.5?6?8.82KN ○1全跨永久荷载+全跨可变荷载
节点荷载 P?P1?P2?41.76KN ○2全跨永久荷载+（左）半跨可变荷载
P1?P2?41.76KN 左?P 节点荷载 P2?32.94KN 右?P ○3全跨屋架和支撑自重+（左）半跨屋面板+（左）半跨施工荷载（取等于屋面使用荷载） P31.68?0.98?1.5?6?28.8KN 左?P
节点荷载 P3?0.54?1.5?6?4.86KN
P4?(1.68?0.98)?1.5?6?23.94KN
2.内力计算
用图解法分别先求出左半跨和右半跨单位节点荷载作用下的杆件内力系数?L和?B，二者相加得到全跨单位节点荷载作用下内力系数?，然后乘以实际的节点荷载，得到相应的内力。屋架在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，在第二种和第三种荷载组合作用下，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。计算结果列于下表1-1。
P=1 名称 杆件编号 左半跨 右半跨 余跨 内力组合 最大计算拉力 最大计算压力 备注 1 AB BD 上弦 2 0 -3.12 -5.62 -7.26 -9.24 3 0 -11.25 -18.07 -21.42 -22.24 4 0 5 -469.8 -754.6 -894.5 -928.7 0 -8.13 -12.45 -13.80 -13.00 DF FH HI - 3 -
IK ab bc 下弦 -13.45 +4.45 +10.68 +13.37 +13.54 +10.54 -8.32 +6.31 -4.95 +3.27 -2.04 +0.74 +0.44 -1.38 +3.65 +4.37 +0.65 -0.50 -1.00 -1.00 -1.00 -1.50 -1.00 0 -9.24 +1.57 +4.45 +6.64 +8.43 +10.54 -2.93 +2.63 -2.54 +2.25 -2.19 +1.96 -1.92 +1.74 -2.05 -2.05 0 0 0 0 0 0 0 0 -22.69 +6.02 +15.13 +20.01 +21.97 +21.08 -11.25 +8.94 -7.49 +5.52 -4.23 +2.70 -1.48 +0.36 +1.60 +2.32 +0.65 -0.5 -1.00 -1.00 -1.00 -1.50 -1.00 0 +251.4 +631.8 +835.6 +917.5 +880.3 +373.3 +230.2 +112.8 +3.34 +43.41 +95.16 +115.89 +27.1 0 -947.5 -469.8 -312.8 -176.6 -59.28 -31.29 -41.3 -37.8 -20.88 -41.76 -41.76 -41.76 -62.64 -41.76 0 cd de ef aB Bb bD Dc cF 斜腹杆 Fd dH He eg gK lg Aa Cb Ec 竖腹杆 Gd Ie Jg Kf 表1-1 屋架杆件计算内力
3.杆件截面选择
（1）上弦杆。整个上弦不改变截面，按最大内力计算，N1k??947.5KN，，截面宜选用两个不等肢l0x?150.8cm，l0y?301.6cmb2?4ac（取等于两块屋面板宽）角钢，短肢相并根据腹杆的最大内力NaB?469.8KN，查表取节点t?12mm，支座节点板厚t?14mm。
假定??60,??0.807
A?N/?f?947500/0.87?215?5065.5mm ix?l0x/??150.8/60?2.51cm iy?l0y/??301.6/60?5.02cm 选用2∟160?100?12短肢相并，如图 A?60.2cm
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《钢结构基本原理》课程设计要点
