课程设计任务书题目：梯形钢屋架——某工业厂房适用专业：土木工程2010级指导教师：雷宏刚、李海旺、闫亚杰、焦晋峰太原理工大学建筑与土木工程学院2013年12月一、设计题目：梯形钢屋架二、设计资料某工业厂房，屋盖拟采用钢结构有檩体系，屋面板采用100mm厚彩钢复合板（外侧基板厚度0.5mm，内侧基板厚度0.4mm，夹芯材料选用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.20 kN/m2计算），檩条采用冷弯薄壁C型钢。

屋面排水坡度见表1，有组织排水。

屋架支承在钢筋混凝土柱上，柱顶标高9.0m，柱截面尺寸为400×400mm。

不考虑积灰荷载。

注：屋架、檩条、拉条及支撑自重标准值可按下列数值考虑：0.30kN/m2（6.0m）0.40kN/m2（7.5m）三、设计内容及要求要求在2周内（2013.12.23～2014.1.3）完成钢结构课程设计内容，提交设计图纸及计算书一套。

1. 设计内容（1）进行屋盖结构布置并选取计算简图；（2）屋架内力计算及内力组合；（3）屋架杆件设计；（4）屋架节点设计；（5）屋架施工图。

2. 设计要求（1）整理设计计算书一份○1设计条件○2结构布置○3计算简图○4荷载选取○5内力计算○6内力组合○7构件设计○8节点设计○9挠度验算（2）绘制施工图○1屋盖布置图（图纸编号01）：屋架平面布置图+上、下弦支撑平面布置图+垂直支撑布置图；○2屋架施工图（图纸编号02）：屋架几何尺寸、内力简图+屋架施工详图+节点、异形零件详图+设计说明+材料表等。

表1 梯形钢屋架课程设计任务表坡度1:10 1:20长度（m）60（柱距6m）75（柱距7.5m）72（柱距6m）90（柱距题号跨度21 24 27 30 21 24 27 30 21 24 27 30 21 24 地点北京市 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14上海市17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30乌鲁木齐33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 4546成都市49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62南京市65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78哈尔滨81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94太原市97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110运城市113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126长治市129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142吕梁市145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 四、参考资料（1）钢结构设计基本原理，雷宏刚，科学出版社（2）钢结构设计，黄呈伟、李海旺等，科学出版社（3）建筑结构荷载规范，GB 50009-2012（4）钢结构设计手册（上册）第三版，中国建筑工业出版社（5）轻型屋面梯形钢屋架，中国建筑标准设计研究院（6）钢结构设计规范，GB 50017-2003（7）土木工程专业—钢结构课程设计指南，周俐俐等，中国水利水电出版社课程设计计算书题目：梯形钢屋架——某工业厂房专业：土木工程班级：土木1002姓名：景天雨学号：2010001529指导教师：焦晋峰太原理工大学建筑与土木工程学院2013年12月梯形钢屋架计算书一．设计资料（题号45）（1）某工业厂房（乌鲁木齐）：梯形钢屋架跨度为21m ，长度90m ，柱距7.5m ，屋盖拟采用钢结构有檩体系，屋面板采用100mm 厚彩钢复合板（外侧基板厚度0.5mm ，内侧基板厚度0.4mm ，夹芯材料选用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.20 kN/m 2计算），檩条采用冷弯薄壁C 型钢。

屋面排水坡度20:1=i ，有组织排水。

屋架支承在钢筋混凝土柱上，柱顶标高9.0m ，柱截面尺寸为400×400mm 。

不考虑灰荷载。

屋架、檩条、拉条及支撑自重标准值按0.402/m kN 计算。

基本雪压取0.752/m kN ，基本风压取0.602/m kN 。

（2）屋架计算跨度：m m m l 7.2015.02210=⨯-=（3）跨中及端部高度：采用平坡梯形屋架，取屋架在21m 轴线处的端部高度m h 990.1'0=，屋架中间的高度m h 515.2=,则屋架在20.7m 处，两端的高度为9975.10=h 。

二．结构形式与布置屋架形势及几何尺寸如图1所示根据厂房长度（90m>60m ）、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。

因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格和中间柱间支撑的规格有所不同。

在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载，在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设置一道×垂直支撑。

梯形钢屋架支撑布置如图2所示。

桁架上弦支撑布置图桁架下弦支撑布置图垂直支撑1—1垂直支撑2—2梯形钢屋架支撑布置图SC—上弦支撑；XC—下弦支撑：CC—垂直支撑；GG—刚性系杆；LG—柔性系杆三．荷载计算屋面荷载与雪荷载不会同时出现，计算时取最大的荷载标准值进行计算。

故取雪荷载0.752/m kN 进行计算。

荷 载 计 算 表荷 载 名 称 标准值（2/m kN ） 设计值（2/m kN ）彩钢复合板（100mm ） 0.2 24.02.12.0=⨯屋架、檩条、拉条及支撑自重 0.4 48.02.14.0=⨯ 管道荷载 0.1 12.02.11.0=⨯永久荷载总和 0.7 0.84雪荷载 0.75 05.14.175.0=⨯可变荷载总和0.751.05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：806.245.775.1)05.184.0(=⨯⨯+=F 2.全跨永久荷载＋半跨可变荷载： 全跨节点永久荷载：025.115.775.184.01=⨯⨯=F半跨节点可变荷载781.135.775.105.12=⨯⨯=F全跨屋架（包括支撑）自重＋半跨屋面板自重＋半跨屋面雪荷载 全跨节点屋架自重3.65.775.148.03=⨯⨯=F 半跨节点屋面板自重及雪荷载931.165.775.1)05.124.0(4=⨯⨯+=F杆件名称 内力系数（F=1）第一种组合F ×①第二种组合 第三种组合计算杆件 内力（kN ）全跨 ①左半跨 ② 右半跨 ③ F1×① ＋F2×② F1×① ＋F2×③ F3×① ＋F4×② F3×① ＋F4×③上弦 ABBC -7.75-5.83 -2.69 -192.25 -165.79 -122.51 -147.53 -94.37 -192.25 CD -7.75-5.83 -2.69 -192.25 -165.79 -122.51 -147.53 -94.37 -192.25 DE -11.66 -8.04 -5.09 -289.24 -239.35 -198.70 -209.58 -159.64 -289.24EF -11.66-8.04 -5.09 -289.24 -239.35 -198.70 -209.58 -159.64 -289.24 FG -12.24-7.15 -7.15 -303.63 -233.48 -233.48 -198.17 -198.17 -303.63 下弦 ab 4.43 3.43 1.40 109.89 96.11 68.13 85.98 51.61 109.89 bc 10.16 7.36 3.93 252.03 213.44 166.17 188.62 130.55 252.03四．杆件设计1.上弦杆整个上弦采用等截面，按FG 杆件的最大设计内力设计，即 -303.63kN =N 上弦杆计算长度在屋架平面内：为节间轴线长度，即 m l l ox 752.10==在屋架平面外，本屋架为有檩体系，且认为檩条与支撑的交叉点不连接，根据布置和内力情况，取oy l 为支撑之间的距离，即m l oy 256.5=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，，短肢相拼，如图所示腹杆最大内力175.13kN -=N ，查表2.8，节点板mm t 8=，支座节点板厚度mm t 10=假定80=λ，查Q235钢的稳定系数表，可得688.0=ϕ（由双角钢组成的T 形和十字形截面属于b 类），则需要的截面积为：237.2052215688.01063.303mm f N A =⨯⨯==ϕ 需要的回转半径： mm m l i oxx 9.2180752.1===λmm m l i oy y 7.65805256===λ cd 12.31 7.93 6.15 305.36 245.00 220.47211.82 181.68 305.36 斜腹杆aB -7.06-5.47 -2.23 -175.13 -153.22 -108.57 -137.09 -82.23 -175.13 Bb 5.28 3.82 2.06 130.98 110.86 86.60 97.94 68.14 130.98bD -3.94-2.50 -2.03 -97.74 -77.89 -71.41 -67.15 -59.19 -97.74 Dc 2.43 1.09 1.88 60.28 41.81 52.70 33.76 47.14 60.28 cF -1.13 0.17 -1.83-28.03 -10.12 -37.68 -4.24 -38.10 -38.10 Fd -0.14-1.35 1.70 -3.47 -20.15 21.88 -23.74 27.90 27.901-23.739 竖杆 aA -0.50-0.50 0.00 -12.40 -12.40 -5.51 -11.62 -3.15 -12.40 bC -1.00-1.00 0.00 -24.81 -24.81 -11.03 -23.23 -6.30 -24.81 cE -1.00-1.00 0.00 -24.81 -24.81 -11.03 -23.23 -6.30 -24.81 dG 0.22 -0.29-0.29 5.46 -1.57 -1.57 -3.52 -3.52 5.457 -3.524根据需要A,x i ，y i 查角钢规格表，选用2∟870110⨯⨯，肢背距离8mm ，则： 22780mm A =，mm i x 8.19=，mm i y 4.53=则按所选角钢进行验算：5.888.1917520===x x x i l λ4.984.5352560===yy y i l λ满足长细比[]150=≤λ的要求。