钢结构课程设计2022/4/27目录一、设计资料 〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮（1）二、结构形式与布置 〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮（1）三、荷载计算 〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮（2）四、内力计算 〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮（2）五、杆件设计 〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮（3）六、节点设计 〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮（8）参考文献 〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮〮（12）钢屋架设计一． 设计资料人字形屋架跨度19.8 m ，屋架间距6 m ，铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面为400 mm ×400 mm ，混凝土强度等级为C 25。

厂房长度51.45。

屋面材料为长尺压型钢板，屋面坡度1/10，轧制H 型钢檩条的水平间距为6 m ，屋面积灰核载0.91kN/m 2,.屋面离地面高度15 m ，雪荷载为0.1 kN/m 2。

钢材采用Q235-B ，焊条采用E43型。

二． 结构形式与布置屋架计算跨度L 0=L-400=19400mm ，端部及中部高度均取做2500 mm 。

屋架杆件几何长度及支撑布置如下图所示：三．荷载计算1．永久荷载（水平投影面）压型钢板0.15×101/10=0.151 kN/m2檩条0.1 kN/m2屋架及支撑自重0.12+0.011×36=0.516 kN/m2合计0.767 kN/m2 2．因屋架受荷水平投影面积超过60 m2，故屋面均布活荷载为0.30 kN/ m2大于雪荷载，顾不考虑雪荷载。

3．风荷载：风荷载高度变化系数为1.14，屋面迎风面的体形系数为-0.6，背风面为-0.5，所以负风压的设计值（垂直于屋面）为迎风面：ω1=-1.4×0.6×1.14×0.55=-0.52668 kN/m2背风面：ω2=-1.4×0.5×1.14×0.55=-0.4389 kN/m2ω1和ω2垂直于水平面的分力未超过荷载分项系数取1.0时的永久荷载，故将拉杆的长细比依然控制在350以内。

4．上弦节点集中荷载的设计值按可变荷载效应控制点组合为：Q=（1.2×0.767+1.4×0.3）×6×6=48.2544 kN·四．内力计算跨度中央每侧各两根腹杆按压杆控制其长细比，不考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。

因杆件较少，以数解法（节点法）求出各杆件的内力（见图1）。

五． 杆件设计腹杆内最大内力 N=-199.35 kN ，因本屋架最大内力所在节点无竖向腹板，无加劲肋加强，应将最大内力乘以1.25（等于249.2 kN ）。

查表得，选用中间节点板厚度 t>8 mm 。

（1） 上弦整个上弦不改变截面，按最大内力计算。

N max =-488.09 kN ，l ox =l oy =603.0 cm 。

选用TM 200×300×10×16，A=66.63cm 2，i x =5.10 cm ，i y =7.36 cm ，z 0=3.43 cm 。

[]1508.34115.10603.0=<===λλx ox x i l []15081.937.36603.0=<===λλyoy y i l ()()()2122202022222/1421⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+++=z y z yz y yz i e λλλλλλλ其中：()[]()()24.1180.8456.276393.8110.879169.61459.276393.8156.276393.812156.27637.25/97.5363.6610.87/7.25/097.530.16.15.196.130315.1310.8736.79169.61.59169.626.143.3221222222022143332222220202222020=<=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛--+++==⨯=+===⨯-+⨯===++=++==⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∑=x yz t zi i i t y x l I I A i I cmt b k I cm i i e i cm t z e λλλωωω 由x λ查得x ϕ=0.4458 （b 类）TM 200×300×10×16TW 125×250×9×142223/215/32.1641063.664458.01009.488mm N f mm N A N x =<=⨯⨯⨯==ϕσ （2） 下弦下弦也不改变截面，按最大内力计算。

N max =517.41 kN ，l ox =603.0 cm ，l oy =1800 cm 。

[][]222314.5350180072.13500.60324072151041.517cm l i cm l i mm f N A oy y ox x ==≥==≥=⨯=≥λλ 选用 TW 125×250×9×14，A=45.72cm 2，i x =3.01 cm ，i y =6.32 cm ，z 0=2.08 cm 。

[][]35081.28432.6/180035033.20001.3/0.603/215/17.1131072.451041.5172223=<===<===<=⨯⨯==λλλλσy x mm N f mm N A N（3） 斜腹杆① 杆件a-2：N=+172.71 kN, l ox =l oy =356.1 cm.选用 2∟50×5，A=9.6cm 2，i x =1.53 cm ，i y =2.45 cm ，z 0=14.2 mm 。

[][]2223/215/91.179106.91071.17235035.14545.21.35635075.23253.11.356mmN f mm N A N i l i l yoy y x ox x =<=⨯⨯===<====<===σλλλλ填板放两块，l a =119 cm ＜80i=80×1.53=122.4 cm 。

② 杆件b-2：N=-199.35 kN, l ox =410.4×0.8=328.32 cm ，l oy =410.4 cm. 选用 2∟90×6，A=21.28cm 2，i x =2.79 cm ，i y =4.05 cm ，z 0=24.4 mm 。

[][]1503.10105.44.41015068.11779.232.328=<====<===λλλλyoy y x ox x i l i l因为448.2694.41058.058.0156.09=⨯=<==b l t b oy 得 []15051.1066.04.4109475.013.101475.01224224=<=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅=λλλt l b oy y yz x λ>yz λ，由x λ查表得：x ϕ=0.44892（b 类）2223/215/87.2081028.2144892.01053.199mm N f mm N A N x =<=⨯⨯⨯==ϕσ 填板放三块，l a =102.6 cm ＜40 i =40×2.79=111.6 cm 。

③ 杆件b-3：N=+107.58 kN, l ox =372.0×0.8=297.6 cm ，l oy =372.0 cm. 选用 2∟45×5，A=8.58cm 2，i x =1.37 cm ，i y =2.26 cm ，z 0=12.6 mm 。

[][]2223/215/38.1251058.81058.10735060.16426.20.37235023.21737.16.297mm N f mm N A N i l i l yoy y x ox x =<=⨯⨯===<====<===σλλλλ填板放三块，l a =93 cm ＜80i=80×1.37=109.6 cm 。

④ 杆件c-3：N=-119.61 kN, l ox =410.4×0.8=328.32 cm ，l oy =410.4 cm. 选用 2∟75×6，A=17.6cm 2，i x =2.31 cm ，i y =3.45 cm ，z 0=20.7 mm 。

[][]15097.11845.34.41015013.14231.232.328=<====<===λλλλy oyy x ox x i l i l因为7376.315.74.41058.058.05.126.05.7=⨯=<==b l t b oy得 []15092.1216.04.4105.7475.0197.118475.01224224=<=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⋅=λλλt l b oy y yz x λ>yz λ，由x λ查表得：x ϕ=0.33648（b 类）2223/215/97.201106.1733648.01061.119mm N f mm N A N x =<=⨯⨯⨯==ϕσ 填板放四块，l a =82.08 cm ＜40 i =40×2.31=92.4 cm 。