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1、 本科生课程设计 题目： 单层厂房梯型钢屋架课程设计 学 院 建筑工程学院 专 业 土木工程 学 号 2012451004 姓 名 李朋朋 指导教师 郑轩 2015年 7月 6 日一、 题目 27m90m跨厂房普通钢屋架设计二、课程设计目的通过钢结构课程设计，进一步了解钢结构的结构型式、结构布置、受力特点和构造要求等；综合应用钢结构的材料、连接和基本构件的基本理论、基本知识，进行钢屋架的设计计算。三、课程设计设计资料某车间跨度为27m，厂房总长度90m，柱距6m，车间内设有两台300/50kN中级工作制吊车，工作温度高于-20，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为12.5m；采用1
2、.56 m预应力钢筋混凝土大型屋面板，级防水，卷材屋面，屋架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸为400400mm；屋面积灰荷载为0.4kN/，屋面活荷载为0.6kN/，雪荷载为0.4kN/，风荷载为0.45 kN/。混凝土强度等级为C25，屋架采用的钢材为Q235B钢，焊条为E43型。四、屋架形式和几何尺寸屋面材料为预应力混凝土大型屋面板，采用无檩屋盖体系，平坡梯形钢屋 架。屋面坡度 屋架计算跨度屋架端部高度取：。跨中高度：。屋架高跨比：。屋架跨中起拱取50 mm。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水平尺寸为3.0m的人字形式，上弦
3、节间水平尺寸为 1.5m，屋架几何尺寸如下图所示。 27米跨屋架几何尺寸五、屋盖支撑布置 根据车间长度、跨度及荷载情况，在车间两端 5.5m 开间内布置上下弦横向水平支撑，在设置横向水平支撑的同一开间的屋架两端及跨中布置三道竖向支撑，中间各个屋架用系杆联系，在屋架两端和中央的上、下弦设三道通长系杆，其中：上弦屋脊节点处及屋架支座出的系杆为刚性系杆。屋架支撑布置图 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） 六、荷载计算屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算，故取屋面活荷载0.7k
4、N/进行计算。屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式计算，跨度L单位为m。(1)永久荷载标准值（荷载一） 改性沥青防水层 0.4kN/m2 20厚1:2.5水泥砂浆找平层 0.4kN/m2 80厚泡沫混凝土保温层0.48kN/m2 预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝）1.4kN/m2 悬挂管道 0.10N/m2 屋架和支撑自重为 （0.120+0.011L）kN/m2 总计 3.197kN/(2)可变荷载标准值 基本风压： 0.35kN/m2 基本雪压：（不与活荷载同时考虑） 0.45kN/m2 积灰荷载 0.6kN/m2 不上人屋面活荷载 0.7kN/m2 （可变荷载可按水平投影面
5、积计算） 永久荷载设计值 1.23.197=3.8364 kN/（由可变荷载控制） 可变荷载设计值 1.4(0.6+0.7)=1.82kN/ (3)荷载组合 设计屋架时应考虑以下三种荷载组合情况： 组合一 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： 组合二 全跨永久荷载 + 半跨可变荷载 全跨节点永久荷载： 半跨节点可变荷载： 组合三 全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 全跨节点屋架自重： 半跨节点屋面板自重及活荷载：组合一，组合二为使用阶段荷载情况，组合三为施工阶段荷载情况。七、内力计算 由电算法先解得F=1的桁架各杆的内力系数（F=1作用于全跨，左半
6、垮和右半跨），然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表一。表内三种组合：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。 表一 屋架杆件内力组合表 杆件名称内力系数（F=1）内力组合值计算杆内力(kN)全跨左半跨右半跨第一种组合F第二种组合第三种组合F1+ F2F1+ F2F3+ F4F3+ F4上弦AB000000000.0 BC-9.97-7.19-2.79-507.6 -462.0 -390.0-217.0 -111.7 -507.6 CD-9.97-7.19-2.79-50
7、7.6 -462.0 -390.0 -217.0 -111.7 -507.6 DE-15.8-10.75-5.06-804.4 -721.7 -628.5-324.1 -192.2 -804.4 EF-16.38-11.33-5.06-833.9 -751.2-648.5-345.0 -194.9 -833.9 FG-16.38-11.33-5.06-833.9 -751.2-648.5 -345.0 -194.9-833.9 GH-18.67-11.05-7.62-848.7 -833.0-769.5 -348.6 -266.4 -848.7 HI-19.17-11.05-7.62-975.
8、9 -850.3 -786.8 -350.8 -268.7-975.9 IJ-19.17-11.54-7.62-975.9 -851.0-786.8 -362.5 -268.7-975.9 下弦ab5.363.961.41272.9 249.9 208.2 118.9 57.9 272.9 bc13.319.343.97677.6 612.6 524.6 283.5 154.9 677.6 cd18.2411.426.82928.6 816.9 741.6 355.5 245.4 928.6 de17.818.98.9906.7 760.8 760.8 293.2 293.2 906.7 斜腹
9、杆aB-10.05-7.42-2.63-511.6 -468.6-390.1 -222.9 -108.2 -511.6 Bb7.955.572.38404.7 365.8 313.5 169.1 92.8 404.7 bD-6.47-4.18-2.29-329.4 -291.9-260.9-129.2 -83.9 -329.4 Dc4.612.592.02234.7201.6 192.3 82.7 69.1 234.7cf-3.5-1.01-2.49-178.2 -137.4-161.6 -39.9 -75.4 -178.2 fG-2.69-0.21-2.49-136.9 -96.3 -133
10、.7-17.1 -71.7 -136.9 Ef0.730.73037.237.2 25.2 20.8 3.3 37.2 Gd0.72-0.931.6636.7 9.6 52.1 -19.0 43.0 -19.052.1dg1.153.13-1.9758.591.0 7.4 80.1 -42.0 -42.091.0gJ1.893.87-1.9796.2 128.7 33.0 101.2 -38.7 -38.7128.7Hg0.670.67034.1 34.1 23.1 19.1 3.0 34.1竖杆Aa-0.5-0.50-25.5 -25.5 -17.3 -14.22 -2.3 -25.5Cb-
11、1-10-50.91 -50.91 -34.5 -28.4 -4.5 -50.91Ec-1.5-1.50-76.4 -76.4 -51.8 -42.7 -6.8 -76.4 Ff-1-10-50.91 -50.9-34.5 -28.4 -4.5 -50.91 Hd-1.5-1.50-76.4 -76.4 -51.8 -42.7 -6.8 -76.4 Ig-1-10-50.91 -50.9 -34.5 -28.4 -4.5 -50.91 Je000000000 注：表内负责表示压力；正值表示拉力八、杆件设计1.上弦杆 整个上弦采用等截面，按HI、IJ杆件的最大设计内力设计。 N-975.9kN 上弦杆计算长度： 在屋架平面内：为节间轴线长度 在屋架平面外：本屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支撑布置和内力变化情况，取为支撑点间的距离，即 根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。 腹杆最大内力N-511.6 kN，查表得，中间节点板厚度选用12mm，支座节点板厚度选用14mm。设，查Q235钢的稳定系数表，可得（由双角钢组成的T型和十字形截面均属于b类），则需要的截面积：需要的回转半径： 根据需要
