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1、长沙理工大学继续教育学院梯形钢屋架课程设计 年 级： 专 业： 姓 名： 学 号： 指导老师： 时间： 2017 年 月 日 目录课 程 设 计 任 务 书1一、设计资料：2二、屋架几何尺寸及檩条布置2三、支撑布置3四、荷载与内力计算5五、杆件截面设计7六、节点设计11七、填板设计24 建筑c类长沙理工大学继续教育学院课 程 设 计 任 务 书专 业土木工程层次专升本指导老师课程设计名称梯形钢屋架课程设计课程代码课程设计题目梯形钢屋架课程设计课程设计依据和设计要求：1、确定屋架型式与尺寸；选择钢材及焊接材料，并明确提出对保证项目的要求；2、进行屋盖支撑布置，按比例绘出屋架结构及支撑的布置图；3
2、、进行荷载汇集、杆件内力计算、内力组合，内力图，选择各杆件截面；4、设计下弦节点、上弦节点、支座节点、屋脊节点及下弦中央节点等。（荷载组合选其一，1全跨永久+全跨不变，2全跨永久+半跨不变，3全架屋架及支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活载）课程设计内容：1、设计资料2、屋架几何尺寸及檩条布置3、支撑布置4、荷载与内力计算5、杆件截面设计6、节点设计7、填板设计参考文献：1 陈绍蕃主编.钢结构.第二版.北京:中国建筑工业出版社，2002年7月2 陈绍蕃主编.钢结构设计原理.北京:科学出版社，20023 赵根田、孙德发.钢结构.北京:机械工业出版社，20054 张耀春.钢结构设计原理.北京:高等
3、教育出版社，20055钢结构设计规范（GB500172003）6建筑结构荷载规范(GB50017-2002)一、设计资料：1、某车间跨度为18m,厂房总长度90m，柱距6m。2、采用1.5m6m，预应力钢筋混凝土大型屋面板，级防水，卷材屋面桁架，板厚 100mm，檩距不大于 1800mm。檩条采用冷弯薄壁斜卷边 C 形钢 C22075202.5，屋面坡度i=l/10。3、钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，柱顶标高18.000m，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为 450mm450mm，所用混凝土强度等级为 C30，轴心抗压强度设计值14.3N/mm2。抗风柱的柱距为 6m，上端与屋架上弦用板铰
4、连接。4、钢材用 Q235，焊条用 E43 系列型。5、屋架采用平坡梯形屋架，无天窗，外形尺寸（取一半）如图 1 所示。 图1二、屋架几何尺寸及檩条布置1、屋架几何尺寸 屋面采用1.5m6m的钢筋混凝土大型屋面板和卷材屋面，采用梯形屋架；屋架上弦节点用大写字母 A, B, C连续编号，下弦节点以及再分式腹杆节点用小写字母 a, b, c连续编号。由于梯形屋架跨度 L = 30m 24m ，为避免影响使用和外观，制造时应起拱 f = L / 500 = 60mm 。屋架计算跨度 l0 = L - 2 0.15 = 30 - 2 0.15 = 29.7m 。 跨中高度H0=h0+i l0 /2=3
5、585mm。为使屋架上弦节点受荷，腹杆采用人字式，下弦节点的水平间距取1.5m,起拱后屋架杆件几何尺寸和节点编号如图 2 所示（其中虚线为原屋架，实线为起拱后屋架）。 图2运输单元的最大尺寸为长度 15m，高度 4m。此屋架跨度 30m，高度 3.3m，所以可将屋架从屋脊处断开，取一半屋架作为运输单元，长度为 15m，高为 3.3m。两个运输单元分别在工厂里面制作完成后，再运输至施工现场进行拼接。2、檩条布置 采用长尺复合屋面板，单坡内不需要搭接，在屋架上弦节点设置檩条，水平檩距为 1.5m。檩条跨度 l = 6 ，在跨中三分点处设置两道拉条，为檩条提供两个侧向支撑点。由于风荷载较大，故在屋檐
6、和屋脊处都设置斜拉条和刚性撑杆，以将拉条的拉力直接传递给屋架。檩条、拉条和撑杆的设置如图 3 所示。三、支撑布置1、上弦横向水平支撑 上弦横向水平支撑应设置在厂房两端的第一个柱间，且间距不宜超过60m。本车间长度为96m, 因此需要布置四道横向水平支撑，如图4所示。 图 42、下弦横向和纵向水平支撑屋架跨度 L = 30m 16m ，故应设置下弦横向和纵向水平支撑。下弦横向水平支撑与上弦横向水平支撑布置在同一柱间，如图 5所示 图5 3、垂直支撑 垂直支撑必须设置。对于本屋架结构，在跨度中央设置一道中间垂直支撑，在屋架两端各设置一道垂直支撑。垂直支撑只设置在有横向水平支撑的同一柱间的屋架上，如
7、图 6 所示。图64、系杆 没有设置横向水平支撑的屋架，其上下弦的侧向支撑点由系杆来充当。上弦平面内，屋脊和屋檐处需要设置刚性系杆，其它支撑点处设置柔性系杆。本屋盖结构中，檩条长细比 = 194.6 200 ，故可兼充上弦平面的刚性和柔性系杆。下弦平面设置两道柔性系杆（图 5），可采用 45 5 的单角钢。四、荷载与内力计算1、荷载计算1）永久荷载 （1）永久荷载 预应力混凝土大型屋面板 1.4kN/m2 檩条自重 0.07kN/m2 屋架及支撑自重 0.45kN/m2永久荷载总和： 1,92kN/m2（2）可变荷载（a）活荷载：屋面活荷载 0.5kN/m 2活荷载计算信息: 考虑活荷载不利布
8、置 风荷载计算信息: 不计算风荷载2、荷载组合 设计屋架时，应考虑以下四种组合：（1）组合一：全跨永久荷载全跨活荷载 永久荷载与活荷载大小接近，活荷载起控制作用，荷载设计值为q = 1.2 1.92 + 1.4 0.5 = 3.0kN/m2屋架上弦节点荷载为P = qA = 3.0 1.5 6 =27kN（2）组合二：全跨永久荷载半跨活荷载 全跨永久荷载：q1 = 1.2 1.92 = 2.304kN/m2P = q1 A = 2.304 1.5 6 = 20.74kN半跨活荷载：q2 = 1.4 0.5 = 0.7kN/m 2P2 = q2 A = 0.7 1.5 6 = 6.3kN（3）组
9、合三：全跨屋架及支撑自重半跨屋面板重半跨施工荷载 全跨屋架及支撑自重：q3 = 1.0 0.45 = 0.45kN/m 2P3 = q3 A = 0.45 1.5 6 = 4.05kN半跨屋面板重半跨屋面活荷载：q4 = 1.2 ( 0.30 + 0.07 ) + 1.4 0.5 = 1.144kN/m2P4 = q4 A = 1.1444 1.5 6 = 10.30kN上述各组合中，端部节点荷载取跨中节点荷载值的一半。3、内力计算 本设计采用数值法计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数（单位节点力分别作用于全跨、左半跨和右半跨），内力计算结果如表 1 所示杆件内力系数（P=1）组合一组合
10、二组合三计算内力名称全跨左半跨右半跨PP1 +P1 +P3 +P3 +(kN)P2P2P4P4AB000000000BC-10.7-7.7-3-288.9-270.428-240.8-122.6-74.2-288.9CD-10.7-7.7-3-288.9-270.428-240.8-122.6-74.2-288.9DE-17.3-11.9-5.4-467.1-433.78-392.8-192.6-125.7-467.1上EF-17.3-11.9-5.4-467.1-433.78-392.8-192.6-125.7-467.1弦FG-20.6-13.3-7.3-556.2-511.0.-473.
11、2-220.4-158.6-556.2杆GH-20.6-13.3-7.3-556.2-511.0-473.2-220.4-158.6-556.2HI-21.5-12.5-8.9-580.5-524.66-502-215.8-178.7-580.5IJ-21.9-13-8.9-591.3-536.1-510.3-222.6-180.4-591.3JK-21.9-13-8.9-591.3-536.1-510.31-222.6-180.4-591.3ac5.74.21.5153.9144.68127.6766.338.5153.9下ce14.410.24.2388.8362.9325.1163.41
12、01.6388.8弦eg19.212.86.4518.4478.8438.5209.6143.7518.4杆gi21.213.18.1572.4522.22490.7220.8169.3572.4ik20.410.210.2550.8487.36487.36187.7187.7550.8aB-11.1-8.2-2.9-299.7-281.9-248.5-129.4-74.8-299.7Bc8.96.32.6240.3224.3201100.962.8240.3cD-7.5-4.9-2.5-202.5-186.42-171.3-80.8-56.1-202.5斜De5.53.32.3148.5134.86128.5
