钢结构课程设计
题 目：21m跨厂房梯形钢屋架设计
姓 名：
目 录
设计资料（2）
二结构形式支撑布置（2）
1屋架形式尺寸（2）
2屋架支撑布置（3）
三荷载计算（4）
1荷载设计值（4）
2荷载组合（4）
四力计算（6）
五杆件设计（7）
1弦杆（7)
2弦杆（8)
3斜腹杆Ba（9)
4竖杆Gg(10)
5杆件截面选择计算(10)
六节点设计(12)
1弦节点c(12)
2弦节点B(13)
3屋脊节点H(15)
4支座节点a(16)
七屋架施工图(19)
附节点详图16(20)
设计资料
某厂房总长度90m跨度L21m屋盖体系檩体系柱距6m
1结构形式
钢筋混凝土柱梯形钢屋架柱混凝土强度等级C30屋面坡度iL10L
屋架跨度区计算温度高200C侵蚀性介质考虑震设防屋架弦
标高18m厂房桥式吊车2台15030t（中级工作制）锻锤2台5t
2屋架形式荷载
屋架形式尺寸力系数（节点荷载P10作杆件力）附图示
屋架采钢材焊条：Q345钢焊条E50型
3屋盖结构荷载
檩体系：采15m×60m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作）
荷载：①屋架支撑重：验公式q012+0011LL屋架跨度m单
位q屋架支撑重kNm2单位
②屋面活荷载：施工活荷载标准值07kNm2雪荷载基雪压标准值
S0035kNm2施工活荷载雪荷载时考虑取两者较值
积灰荷载08kNm2
③屋面构造层荷载标准值：
三毡四油（铺绿豆砂）防水层 04kNm2
水泥砂浆找层 04kNm2
保温层 065kNm2
毡二油隔气层 005kNm2
水泥砂浆找层 03kNm2
预应力混凝土屋面板 145kNm2
二结构形式支撑布置
1屋架形式尺寸图1示：
图1 屋架形式尺寸
2屋架支撑布置图2示：
符号说明：
SC—弦支撑 XC—弦支撑 CC—垂直支撑 GG—刚性系杆 LG—柔性系杆
图2 屋架支撑布置
三荷载计算
屋架受荷水投影面积：建筑结构荷
载规范取屋面活荷载（屋面）标准值07kNm2雪荷载035kNm2
取屋面活荷载雪荷载中较值07kNm2屋架水投影面积分布重（包括
支撑）验公式q012+0011L计算L屋架跨度m单位
1荷载设计值
永久荷载设计值：
预应力混凝土屋面板
屋架支撑重
三毡四油（铺绿豆砂）防水层
水泥砂浆找层
保温层
毡二油隔汽层
水泥砂浆找层
合计 4862
变荷载设计值：
屋面活荷载
积灰荷载
合计 21
2荷载组合
设计屋架时应考虑3种荷载组合：
阶段荷载情况：
（1）全跨永久荷载+全跨变荷载
全跨节点永久荷载变荷载：
（2）全跨永久荷载+半跨变荷载
全跨节点永久荷载：
半跨节点变荷载：
施工阶段荷载情况：
（3）全跨屋架包括支撑+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载
全跨节点屋架重：
半跨节点屋面板重活荷载：
屋架述3种荷载组合作计算简图图3示：
图3 荷载组合作计算简图
四力计算
图4F1时屋架杆件力系数（F1作全跨左半跨右半跨）
21米跨屋架全跨单位荷载作杆件力值
21米跨屋架半跨单位荷载作杆件力值
图4 屋架杆件力系数
屋架杆件力系数求出种组合荷载情况力计算结果见表1：
杆件名称
力系数（F1）
第1种组合
第2种组合
第3种组合
计算杆
件力
（kN）
全跨
左半跨
右半跨
弦
AB
0000
0000
0000
0
0
0
0
0
0
BCCD
7472
5310
2162
468196
427334
367837
172261
89035
468196
DEEF
11262
7339
3923
705677
631532
56697
242072
151760
705677
FGGH
1218
6861
5319
763199
66267
633526
233351
192584
763199
弦
ac
4100
3010
1090
256906
236305
200017
97069
46308
256906
ce
9744
6663
3081
610559
552328
484628
217724
123023
610559
eg
11962
7326
4636
749539
661919
611078
244715
173596
749539
gh
11768
5884
5884
737383
626175
626175
205763
205763
737383
斜腹杆
Ba
7684
5641
2043
481479
442867
374865
181917
86793
481479
Bc
5808
3960
1848
363930
329002
289085
129471
73634
363930
Dc
4409
2633
1776
276268
242702
226504
88420
65763
276268
De
2792
1222
1570
174947
145274
151851
44218
53418
174947
Fe
1572
0047
1525
98502
69679
97613
7949
47024
98502
Fg
0328
1039
1367
20552
5284
40190
26070
37540
40190
26070
Hg
0713
1913
1200
44677
67357
8521
53618
28684
67357
28684
竖杆
Aa
05
05
000
3133
3133
2188
15352
2133
3133
CcEe
10
10
000
6266
6266
4376
30704
4266
6266
Gg
10
10
000
6266
6266
4376
30704
4266
6266
表1 屋架杆件力组合表
注：6266kN4376kN189kN4266kN26438kN
五杆件设计
腹杆力N 481479kN查表74中间节点板厚度选10mm支座节点板
厚度选12mm
1弦杆（图5）
整弦采等截面FGGH杆件力设计
N 763199kN 763199N弦杆面计算长度屋架面外
根支撑布置力变化情况面外计算长度
截面宜选两等肢角钢短肢相选
图5示：
图5 弦杆截面图
设查附表42
需截面面积：
需回转半径：
根需查角钢规格表选截面特征：
226cm611cm选角钢进行验算：
满足长细求需求查表
选杆件满足求
2弦杆（图6）
图6 弦杆截面图
整弦采截面力计算
需截面面积：
选选等肢角钢短肢相
200cm539cm
满足长细求选杆件满足求
3斜腹杆Ba（图7）
图7 斜腹杆Ba截面图
杆件轴力
计算长度采等肢角钢长肢相
选315cm272cm
需求0601
选杆件满足求
4竖杆Gg（图8）
图8 竖杆Gg截面图
力较选择需回转半径：
查型钢表选择截面回转半径较计算略选
175cm264cm
需求
杆件满足求
5余杆件截面选择计算程列出计算结果见表2（页）
六节点设计
1弦节点c（图9）
图9 弦节点c 详图
（1）腹杆节点板间连接焊缝长度计算
型焊条角焊缝抗拉抗压抗剪强度设计值
Bc杆：设Bc杆肢背肢尖焊缝需焊缝长度：
Dc杆：设Dc杆肢背肢尖焊缝需焊缝长度：
Cc杆：Cc杆力焊缝尺寸构造求确定取
（2）确定节点板尺寸
根面求焊缝长度构造求留出杆件间应间隙考虑制作装配等
误差例绘出节点详图确定节点板尺寸
（3）弦杆节点板间连接焊缝强度验算
弦节点板连接焊缝长度取焊缝受力左右两
弦杆力差受力较肢背处焊缝进
行强度验算：
焊缝强度满足求
2弦节点B(图10)
图10 弦节点B详图
（1）腹杆节点板间连接焊缝长度计算
Bc杆节点板连接焊缝尺寸弦节点c 相
Ba杆：肢背肢尖焊缝分采需焊缝长度：
(2)确定节点板尺寸(方法弦节点c)
确定节点板尺寸
(3)弦杆节点板间连接焊缝强度验算
应考虑节点荷载弦相邻节间力差作假定角钢肢背槽焊缝承
受节点荷载作肢尖角焊缝承受相邻节间力差产生力矩作肢
背槽焊缝强度验算：
节点荷载P6266kN
肢尖角焊缝强度验算：
弦杆力差
轴力作线肢尖焊缝偏心距
偏心力矩
满足强度求
3屋脊节点H（图11）
图11 屋脊节点H 详图
（1） 腹杆节点板间连接焊缝长度计算方法节点相计算程略结
果见图11
（2）确定节点板尺寸：
（3）计算拼接角钢长度
弦杆般采号角钢进行拼接拼接角钢弦杆间够密合便施
焊需拼接角钢尖角削截垂直直肢部分宽度拼接角钢部分
削弱节点板补偿接头边焊缝长度弦杆力计算
拼接角钢规格弦杆相长度取决弦杆连接焊缝求设焊缝
需焊缝计算长度（条焊缝）：
拼接角钢总长度
竖肢需切取弦坡度热弯
（4）弦杆节点板间连接焊缝强度验算
弦角钢肢背节点板间槽焊缝承受节点荷载焊缝强度验算弦节点
B计算程略
弦角钢肢尖节点板连接焊缝强度弦力验算设节
点板长度节点侧焊缝计算长度
焊缝强度满足求
屋架跨度较需屋架分两运输单元屋脊节点弦跨中节点设置
工拼接左半跨弦杆斜腹杆竖腹杆节点板连接工厂焊缝右半跨
弦杆斜腹杆节点板连接工焊缝
4支座节点a（图12）
`
图12 支座节点a详图
便施焊弦杆轴线支座底板距离取节点中心线设置加劲
肋加劲肋高度节点板高度相等厚度
（1）支座底板计算
支座底板尺寸采
承受支座反力仅考虑加劲肋部分底板承受
支座反力作承压面积柱顶混凝土抗
压强度式验算：
式中混凝土强度设计值混凝土
底板厚度桁架反力作弯矩计算节点板加劲肋底板分成四块块
板两相邻边支承两相邻边板见图12板厚度均布荷载作板
抗弯强度确定：
底板均应力：
两支承边间角线长度：
相似三角形关系：
两支承边相交点角线垂直距离查表确定查表
块板单位宽度弯矩：
底板厚度：
根构造求屋架跨度取
底板尺寸：
（2）加劲肋节点板连接焊缝计算
设焊缝计算长度
加劲肋节点板间竖焊缝计算牛腿焊缝相似偏安全假定加劲肋受
力屋架支座反力考虑偏心弯矩
列公
式验算：
焊缝强度满足求
（3）节点板加劲肋底板连接焊缝计算
实际焊缝总长设焊缝传递全
部支座反力设焊缝强度式验算：
焊缝强度满足求
（4）余节点详图见施工图（附节点详图16页）
七绘制屋架施工图见施工图
弦节点c详图1
弦节点B详图2
屋脊节点H详图3
支座节点a详图4
弦节点A详图5
弦节点C详图6
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钢结构课程设计
题 目：21m跨厂房梯形钢屋架设计
姓 名：
目 录
设计资料（2）
二结构形式支撑布置（2）
1屋架形式尺寸（2）
2屋架支撑布置（3）
三荷载计算（4）
1荷载设计值（4）
2荷载组合（4）
四力计算（6）
五杆件设计（7）
1弦杆（7)
2弦杆（8)
3斜腹杆Ba（9)
4竖杆Gg(10)
5杆件截面选择计算(10)
六节点设计(12)
1弦节点c(12)
2弦节点B(13)
3屋脊节点H(15)
4支座节点a(16)
七屋架施工图(19)
附节点详图16(20)
设计资料
某厂房总长度90m跨度L21m屋盖体系檩体系柱距6m
1结构形式
钢筋混凝土柱梯形钢屋架柱混凝土强度等级C30屋面坡度iL10L
屋架跨度区计算温度高200C侵蚀性介质考虑震设防屋架弦
标高18m厂房桥式吊车2台15030t（中级工作制）锻锤2台5t
2屋架形式荷载
屋架形式尺寸力系数（节点荷载P10作杆件力）附图示
屋架采钢材焊条：Q345钢焊条E50型
3屋盖结构荷载
檩体系：采15m×60m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作）
荷载：①屋架支撑重：验公式q012+0011LL屋架跨度m单
位q屋架支撑重kNm2单位
②屋面活荷载：施工活荷载标准值07kNm2雪荷载基雪压标准值
S0035kNm2施工活荷载雪荷载时考虑取两者较值
积灰荷载08kNm2
③屋面构造层荷载标准值：
三毡四油（铺绿豆砂）防水层 04kNm2
水泥砂浆找层 04kNm2
保温层 065kNm2
毡二油隔气层 005kNm2
水泥砂浆找层 03kNm2
预应力混凝土屋面板 145kNm2
二结构形式支撑布置
1屋架形式尺寸图1示：
图1 屋架形式尺寸
2屋架支撑布置图2示：
符号说明：
SC—弦支撑 XC—弦支撑 CC—垂直支撑 GG—刚性系杆 LG—柔性系杆
图2 屋架支撑布置
三荷载计算
屋架受荷水投影面积：建筑结构荷
载规范取屋面活荷载（屋面）标准值07kNm2雪荷载035kNm2
取屋面活荷载雪荷载中较值07kNm2屋架水投影面积分布重（包括
支撑）验公式q012+0011L计算L屋架跨度m单位
1荷载设计值
永久荷载设计值：
预应力混凝土屋面板
屋架支撑重
三毡四油（铺绿豆砂）防水层
水泥砂浆找层
保温层
毡二油隔汽层
水泥砂浆找层
合计 4862
变荷载设计值：
屋面活荷载
积灰荷载
合计 21
2荷载组合
设计屋架时应考虑3种荷载组合：
阶段荷载情况：
（1）全跨永久荷载+全跨变荷载
全跨节点永久荷载变荷载：
（2）全跨永久荷载+半跨变荷载
全跨节点永久荷载：
半跨节点变荷载：
施工阶段荷载情况：
（3）全跨屋架包括支撑+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载
全跨节点屋架重：
半跨节点屋面板重活荷载：
屋架述3种荷载组合作计算简图图3示：
图3 荷载组合作计算简图
四力计算
图4F1时屋架杆件力系数（F1作全跨左半跨右半跨）
21米跨屋架全跨单位荷载作杆件力值
21米跨屋架半跨单位荷载作杆件力值
图4 屋架杆件力系数
屋架杆件力系数求出种组合荷载情况力计算结果见表1：
杆件名称
力系数（F1）
第1种组合
第2种组合
第3种组合
计算杆
件力
（kN）
全跨
左半跨
右半跨
弦
AB
0000
0000
0000
0
0
0
0
0
0
BCCD
7472
5310
2162
468196
427334
367837
172261
89035
468196
DEEF
11262
7339
3923
705677
631532
56697
242072
151760
705677
FGGH
1218
6861
5319
763199
66267
633526
233351
192584
763199
弦
ac
4100
3010
1090
256906
236305
200017
97069
46308
256906
ce
9744
6663
3081
610559
552328
484628
217724
123023
610559
eg
11962
7326
4636
749539
661919
611078
244715
173596
749539
gh
11768
5884
5884
737383
626175
626175
205763
205763
737383
斜腹杆
Ba
7684
5641
2043
481479
442867
374865
181917
86793
481479
Bc
5808
3960
1848
363930
329002
289085
129471
73634
363930
Dc
4409
2633
1776
276268
242702
226504
88420
65763
276268
De
2792
1222
1570
174947
145274
151851
44218
53418
174947
Fe
1572
0047
1525
98502
69679
97613
7949
47024
98502
Fg
0328
1039
1367
20552
5284
40190
26070
37540
40190
26070
Hg
0713
1913
1200
44677
67357
8521
53618
28684
67357
28684
竖杆
Aa
05
05
000
3133
3133
2188
15352
2133
3133
CcEe
10
10
000
6266
6266
4376
30704
4266
6266
Gg
10
10
000
6266
6266
4376
30704
4266
6266
表1 屋架杆件力组合表
注：6266kN4376kN189kN4266kN26438kN
五杆件设计
腹杆力N 481479kN查表74中间节点板厚度选10mm支座节点板
厚度选12mm
1弦杆（图5）
整弦采等截面FGGH杆件力设计
N 763199kN 763199N弦杆面计算长度屋架面外
根支撑布置力变化情况面外计算长度
截面宜选两等肢角钢短肢相选
图5示：
图5 弦杆截面图
设查附表42
需截面面积：
需回转半径：
根需查角钢规格表选截面特征：
226cm611cm选角钢进行验算：
满足长细求需求查表
选杆件满足求
2弦杆（图6）
图6 弦杆截面图
整弦采截面力计算
需截面面积：
选选等肢角钢短肢相
200cm539cm
满足长细求选杆件满足求
3斜腹杆Ba（图7）
图7 斜腹杆Ba截面图
杆件轴力
计算长度采等肢角钢长肢相
选315cm272cm
需求0601
选杆件满足求
4竖杆Gg（图8）
图8 竖杆Gg截面图
力较选择需回转半径：
查型钢表选择截面回转半径较计算略选
175cm264cm
需求
杆件满足求
5余杆件截面选择计算程列出计算结果见表2（页）
六节点设计
1弦节点c（图9）
图9 弦节点c 详图
（1）腹杆节点板间连接焊缝长度计算
型焊条角焊缝抗拉抗压抗剪强度设计值
Bc杆：设Bc杆肢背肢尖焊缝需焊缝长度：
Dc杆：设Dc杆肢背肢尖焊缝需焊缝长度：
Cc杆：Cc杆力焊缝尺寸构造求确定取
（2）确定节点板尺寸
根面求焊缝长度构造求留出杆件间应间隙考虑制作装配等
误差例绘出节点详图确定节点板尺寸
（3）弦杆节点板间连接焊缝强度验算
弦节点板连接焊缝长度取焊缝受力左右两
弦杆力差受力较肢背处焊缝进
行强度验算：
焊缝强度满足求
2弦节点B(图10)
图10 弦节点B详图
（1）腹杆节点板间连接焊缝长度计算
Bc杆节点板连接焊缝尺寸弦节点c 相
Ba杆：肢背肢尖焊缝分采需焊缝长度：
(2)确定节点板尺寸(方法弦节点c)
确定节点板尺寸
(3)弦杆节点板间连接焊缝强度验算
应考虑节点荷载弦相邻节间力差作假定角钢肢背槽焊缝承
受节点荷载作肢尖角焊缝承受相邻节间力差产生力矩作肢
背槽焊缝强度验算：
节点荷载P6266kN
肢尖角焊缝强度验算：
弦杆力差
轴力作线肢尖焊缝偏心距
偏心力矩
满足强度求
3屋脊节点H（图11）
图11 屋脊节点H 详图
（1） 腹杆节点板间连接焊缝长度计算方法节点相计算程略结
果见图11
（2）确定节点板尺寸：
（3）计算拼接角钢长度
弦杆般采号角钢进行拼接拼接角钢弦杆间够密合便施
焊需拼接角钢尖角削截垂直直肢部分宽度拼接角钢部分
削弱节点板补偿接头边焊缝长度弦杆力计算
拼接角钢规格弦杆相长度取决弦杆连接焊缝求设焊缝
需焊缝计算长度（条焊缝）：
拼接角钢总长度
竖肢需切取弦坡度热弯
（4）弦杆节点板间连接焊缝强度验算
弦角钢肢背节点板间槽焊缝承受节点荷载焊缝强度验算弦节点
B计算程略
弦角钢肢尖节点板连接焊缝强度弦力验算设节
点板长度节点侧焊缝计算长度
焊缝强度满足求
屋架跨度较需屋架分两运输单元屋脊节点弦跨中节点设置
工拼接左半跨弦杆斜腹杆竖腹杆节点板连接工厂焊缝右半跨
弦杆斜腹杆节点板连接工焊缝
4支座节点a（图12）
`
图12 支座节点a详图
便施焊弦杆轴线支座底板距离取节点中心线设置加劲
肋加劲肋高度节点板高度相等厚度
（1）支座底板计算
支座底板尺寸采
承受支座反力仅考虑加劲肋部分底板承受
支座反力作承压面积柱顶混凝土抗
压强度式验算：
式中混凝土强度设计值混凝土
底板厚度桁架反力作弯矩计算节点板加劲肋底板分成四块块
板两相邻边支承两相邻边板见图12板厚度均布荷载作板
抗弯强度确定：
底板均应力：
两支承边间角线长度：
相似三角形关系：
两支承边相交点角线垂直距离查表确定查表
块板单位宽度弯矩：
底板厚度：
根构造求屋架跨度取
底板尺寸：
（2）加劲肋节点板连接焊缝计算
设焊缝计算长度
加劲肋节点板间竖焊缝计算牛腿焊缝相似偏安全假定加劲肋受
力屋架支座反力考虑偏心弯矩
列公
式验算：
焊缝强度满足求
（3）节点板加劲肋底板连接焊缝计算
实际焊缝总长设焊缝传递全
部支座反力设焊缝强度式验算：
焊缝强度满足求
（4）余节点详图见施工图（附节点详图16页）
七绘制屋架施工图见施工图
弦节点c详图1
弦节点B详图2
屋脊节点H详图3
支座节点a详图4
弦节点A详图5
弦节点C详图6
容仅供参考果您需解决具体问题建议您详细咨询相关领域专业士
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