2013—2014学年第一学期
钢结构课程设计
专业班级： 土木xxx 姓 名： xxxxxx 学 号： 指导老师： xxxxxxx 日 期： 2014年1月
目 录
一、设计资料……………………………………………………………………………………..…3
二、屋架布置及几何尺寸………………………………………………………………………..…3 1.几何尺寸……………………………………………………………………………………..3 2.支撑布置……………………………………………………………………………………..3
三、荷载计算……………………………………………………………………………………..…4 1.荷载………………………………………………………………..……………………....…4
2.荷载组合………………………………………………………………………………......…4
四、内力计算…………………………………………………..………………………….……....…4
五、杆件截面设计…………………………………………..…………………………….……....…6 1.上弦杆截面计算…………………………………..………………………………………....…6 2.下弦杆截面计算………………………………..…………………………………………....…7 3.斜杆截面计算………………………………..……………………………………………....…8 4.竖敢截面计算………………………………..…………………………………………….......13
六、节点设计………………………………..…………………………………………………....…17 1.下弦节点设计………………………..……………………………………………...……....…17 4.支座节点设计………………………..………………………………….…………………....…18
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[?]=150，屋架拉杆[?]=350。 B
图1 柱网布置图
二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。 （屋架计算跨度=24000-300=23700mm。屋架端部高度H0=2000mm。） 图2 屋架的杆件尺寸 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，但因支撑孔和支撑连接板的不同分为三个编号：中部6榀为WJ1a ,设6道系杆的连接板，端部第2榀为WJ1b，需另加横向水平支撑的的连接螺栓孔和支撑横杆连接板；端部榀（共两榀）为WJ1c。
图3 上弦平面
2WJ1c2WJ1aWJ1aWJ1aWJ1aWJ1aWJ1bWJ1aWJ1bWJ1c111---12---2
图4下弦平面与剖面
三、荷载计算
1、 荷载 永久荷载
2
大型屋面板 0.50+0.001×38=0.535 KN/m
2
防水层 0.10 KN/m
2
屋架及支撑自重 0.15 KN/m
2
悬挂管道 0.05 KN/m
小计 ∑0.835 KN/m2、 可变荷载（标准值）
屋面活荷载与雪载一般不会同时出现，可取其中较大者进行计算
2
屋面活载 0.58 kN/m
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。
2
由永久荷载控制的荷载组合值为：1.35×0.835+0.7×1.4×0.58 =1.696 kN/m
2
由可变荷载控制的荷载组合值为：1.2×0.835+1.4×0.58 =1.814 kN/m
故可变荷载效应起控制作用。
2
永久荷载设计值：1.2×0.835 = 1.002 kN/m
2
可变荷载设计值：1.4×0.58=0.812 kN/m3、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
全跨节点永久荷载及可变荷载F=（1.002+0.812）×1.5×6 = 16.33 kN
(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载
全跨节点永久荷载F1=1.002×1.5×6 = 9.02 kN 半跨节点可变荷载F2=0.812×1.5×6=7.31 kN
(3)全跨屋架与支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载
全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：F3=1.2×0.15×1.5×6= 1.62 kN
半跨屋面板自重及活载产生的节点荷载：F4=（1.2×0.535+1.4×0.58）×1.5×6=13.09 kN 以上1），2）为使用阶段荷载组合;3）为施工阶段荷载组合。
2
四、内力计算
按屋架内力系数图计算杆件内力，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。
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