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。
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③F1×①＋F2×②F1×①＋F2×③F3×①＋F4×②F3×①＋F4×③上弦AB 0 0 0 0 0 0 0 0 0 BC -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 -289.24 EF -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。
由于x y λλ>，只需要求y ϕ。
查表565.0=y ϕ，则MPa MPa a MP A N y 21531.1932780565.01063.3033<=⨯⨯=ϕ故所选截面合适。
2.下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力所在的杆件计算。
305.36kN =Nmm l ox 3500=，mm l oy 10350220700==（因跨中有通长系杆），所需截面积为 22320.143.14202151036.305cm mm f N A ==⨯== 选用2∟74570⨯⨯，因为x y l l 00>>，故用不等肢角钢，短肢相并，肢背间距8mm ，如图所示，2220.1432.15cm cm A >=，cm i x 25.1=，253.3cm i y =35028025.13500<===x x x i l λ3502.29353.310350<===yy y i l λ 3.端斜杆aB杆件轴力： -175.13kN =N 计算长度： 2002672mm l l y x ==因为y x l l 00=，故采用不等肢角钢，长肢相并，使y x l l 00≈。
选用2∟75690⨯⨯，肢背间距8mm ，则266.19cm A =，cm i x 86.2=，234.2cm i y = 1504.9386.22.2670<===x x x i l λ 1502.11434.22.2670<===yy y i l λ 因为y x λλ<，只需求y ϕ，查表得469.0=y ϕ，则MPa MPa A N y 21593.1891966469.01013.1753<=⨯⨯==ϕσ截面合适。
4.斜腹杆Fd最大拉力 27.901kN =N 最大压力 -23.739kN =N 计算长度在屋架平面内 mm l l x 4.239429938.08.00=⨯=⨯=在屋架平面外 mm l l y 29930== 选用2∟456⨯，肢背间距8mm ，查角钢规格表得 278.8cm A =，cm i x 73.1=，cm i y 59.2= 1504.13873.144.2390<===x x x i l λ 1506.11559.23.2990<===yy y i l λ 因为x y λλ<，只需求x ϕ，查表得36.0=x ϕ，则MPa MPa A N x 21503.77878351.010739.233<=⨯⨯==ϕσ拉应力： MPa MPa A N 21578.3187810901.273<=⨯==σ 5.竖杆cE-24.81kN =Ncm l l x 2.1872348.08.00=⨯==，cm l l y 2340== 由于杆件内力较小，按[]150==λλ选择，需要的回转半径为 []cm l i xx 25.11502.1870===λ []cm l i yy 56.11502340===λ 查型钢表，选截面的x i 和y i 较上述计算的x i 和y i 略大些。