. . XX 工程学院建筑钢结构课程设计班级：学号：：目录前言 (2)某车间刚屋架设计1.设计资料 (3)2.荷载计算 (5)3.荷载组合 (5)4.内力计算 (6)5.杆件设计 (7)6.节点设计 (11)参考文献 (19)前言本书意在完成钢结构设计课的作业，以及对自己两学期来钢结构设计课所学知识的一次检验。

本书主要对一个单层厂房的屋盖进行设计验算，。

编撰过程由于疏忽或个人知识面的局限性，难免会产生一些失误以及错误，望各位老师批评改正。

某车间钢屋架设计1. 设计资料 １.１屋面类型无檩屋面，屋面采用1.5X6m 的预应力钢筋混凝土大型屋面板。

１.２杆件及连接杆件采用Q235钢，钢材强度设计值f=215N/mm ²。

角焊缝强度设计值为2/160mm kN fw f１.３屋架主要尺寸 Ⅰ.跨度30ｍⅡ.屋架上弦坡度１/１０ Ⅲ.架端架高度1990ｍｍ Ⅳ.屋架跨中高度3340ｍｍ １.４其他设计资料 Ⅰ.厂房长度２４０ｍ Ⅱ.屋架支撑于钢筋混凝土柱顶 Ⅲ.柱距６ｍ Ⅳ.柱网布置如图Ⅴ.架几何尺寸Ⅵ.屋架支撑布置2.荷载计算预应力混凝土大型屋面板 1.0⨯1.4 kN/m2=1.4 kN/m2屋架自重0.12+0.011⨯30=0.45 KN/m2永久荷载 2.2 KN/m2共 4.05 kN/m2屋面活载 1.0 kN/m23. 荷载组合由永久荷载控制的荷载组合值为q=1.35×4.05＋1.4×0.7×1.0=6.45KN／㎡由可变荷载控制的荷载组合值为q=1.2×4.05+1.4×1.0=6.26KN／㎡故永久荷载控制的组合起控制作用。

Ⅰ.全垮永久荷载加全垮可变荷载F=6.45×1.5×6=58.05KNⅡ.全垮永久荷载加半跨可变荷载全垮节点永久荷载设计值：F=1.35×4.05×1.5×6=49.21KN1半跨节点可变荷载设计值：F=1.4×0.7×1.0×1.5×6=8.82KN2Ⅲ.半跨屋面板荷载加半跨可变荷载加全垮屋架自重全垮节点屋架自重荷载设计值：F=0.45×1.35×1.5×6=5.47KN3半跨节点屋面板自重和半跨屋面荷载设计值：F=（1.4×1.35+1.0×1.4）×1.5×6=29.61KN44.内力计算屋架在上述3种荷载组合作用下的计算简图如下所示由电算先解得F=1的屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨），然后求出各种荷载情况下的内力进行组合。

计算简图和结果见下表：5.杆件设计Ⅰ.上弦杆整个上弦采用等截面，按IJ、JK杆件之最大设计内力设计N=-1320.46kN=-1320460N 上弦杆计算长度如下： ①在屋架平面内：为节间轴线长度ox l =150.7cm ②在屋架平面外：根据支撑布置和内力变化情况，取oy l =3×150.7=452.1cm 因为oy l=3ox l ，故截面宜选用两个不等肢角钢短肢相并腹杆最大内力N=663.16kN ，查课程设计指导书表1得，所以中间节点板厚度选用12mm ，支座节点板厚度用14mm 。

假定λ=70，查教材附录得ϕ=0.751。

需要截面积：A=φf N =751.0*2151320460=81782mm 需要的回转半径：x i =ox l /λ=707.150=2.15㎝ y i =oy l /λ=701.452=6.46㎝选用 2∟200⨯125⨯14短肢相拼， A=87.73cm 2,i x =3.544㎝，y i =9.66㎝则x ox x i l =λ=4.351507=42.57＜[λ]=150，yoy y i l =λ=6.964521=46.8＜[λ]=150=t b 114.29>0.561b l oy =0.562004521=12.66，=yzλ 3.7tb 1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+41227.521b t l oy =3.7×14200×⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯+4222007.521445211=55.37查表得=ϕ0.831==A N ϕσ87730.8311320460⨯=181.122/mm N ＜2/215mm N f =Ⅱ.下弦杆整个下弦截面采用统一截面，按de 杆最大内力设计。

=N 1279.6KN=1279600N屋架平面内取节间轴线长度cm l x 3000=屋架平面外根据支撑布置取01485y l cm =所需截面 263.59512151279600mm f N An ===选用 2∟180⨯110⨯12因为oy l ＞ox l ，故用不等肢角钢短肢相并 A=67.42cm 2,i x =3.11㎝，y i =8.75㎝yoy y i l =λ=76.81485=169.5＜[λ]=350 x ox x i l =λ=11.3300=96.5＜[λ]=350考虑下弦有2φ21.5mm 的栓孔削弱，下弦净截面积： A n =6742.4－2×21.5×12mm 2=6226.4==n A N σ6226.41279600=205.52/mm N ＜2/215mm N f =Ⅲ.斜腹杆按aB 杆件最大内力设计 杆件轴力 N=-663.16KN=ox l 2577mm ，=oy l 2577mm t=12mm选用2∟140⨯90⨯12 因为l 0x = l 0y ，故采用不等肢角钢，长肢相并，使i x ≈ i yA=52.80cm 2,i x =4.44㎝，y i =3.77㎝则x ox x i l =λ=44.47.257=58.04＜[λ]=150 yoy y i l =λ=77.37.257=68.36＜[λ]=150=t b 27.5＜0.482b l oy =0.48×902577=13.74 =yzλy λ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+224209.11t l b oy =36.68×⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯+2241225779009.11=73.47 查表得=ϕ0.729==A N ϕσ52800.729663160⨯=172.292/mm N ＜2/215mm N f = Ⅳ.竖杆按Ie 杆件最大内力设计 =N -86.84KN=-86840N=ox l 0.8l =0.8×314.2=2513.6mm ，=oy l 3142mm t=8mm内力较小，按[λ]=150选择，需要的回转半径为i x =[]==15036.251λoxl 1.68㎝，y i =[]==1502.314λoy l 2.09㎝ 选用2∟63⨯8，A=19.03cm 2,i x =1.90㎝，y i =3.10㎝ 则x ox x i l =λ=0.196.2513=132.3＜[λ]=150 y oy y i l =λ=313142=101.4＜[λ]=150 =t b 7.88＜0.58bl oy =0.58×633142=28.93=yzλy λ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+224475.01t l b oy =101.4×⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯+2248314263475.01=102.6 查表得=ϕ0.538==A N ϕσ19030.53886840⨯=84.822/mm N ＜2/215mm N f =各杆杆件截面选择见下表：6.节点设计重点设计“B”、“b”、“a”、“K”、“f”五个典型节点，其余节点设计类同。

Ⅰ.上弦节点B用E43型焊条角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值w f f =160N/2mm 。

设aB 杆的肢背和肢尖的焊缝=f h 8mm 和6mm ，N=663.16 kN 则所需焊缝长度为'w l =wf e f h N 265.0=16080.7266316065.0⨯⨯⨯⨯=240.5mm ，加2f h =16mm 取260mm ''w l =w f e f h N 235.0=16060.7266316035.0⨯⨯⨯⨯=172.7mm ，加2f h =12mm 取190mm 设Bb 杆的肢背和肢尖的焊缝=f h 8和6，N=513.92 kN 则所需焊缝长度为'w l =wf e f h N 27.0=16080.725139207.0⨯⨯⨯⨯=200.75mm ，加2f h =16mm 取220mm''w l =w f e f h N 23.0=16060.725139203.0⨯⨯⨯⨯=114.7mm ，加2f h =12mm 取140mm 为了便于在上弦搁置屋面板，节点板上边缘可缩进上弦肢背8mm 。

用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。

='f h 0.5×12=6mm ''f h =10mm 上弦与节点板的焊缝长度为533mm 。

N f τ=''''217.0*2w f l h N N —=533×10×7.0×2656950=882/mm N M f σ=2''''7.0*26wf l h M=2533×10×7.0×230×656950×6=29.72/mm N 222)22.1/()(M fN f σ＋τ=22)22.17.29(88＋=91.3 2/mm N 2/160mm N ＜ Ⅱ. 下弦节点b设bD 杆的肢背和肢尖的焊缝=f h 8mm 和6mm ，N=434.33 kN 则所需焊缝长度为'w l =wf e f h N 27.0=16080.724343307.0⨯⨯⨯⨯=169.7mm ，加2f h =16mm 取190mm ''w l =w f e f h N 23.0=16060.724343303.0⨯⨯⨯⨯=96.9mm ，加2f h =16mm 取 120mm 设Bb 杆的肢背和肢尖的焊缝=f h 8mm 和6mm ，N=513.92 kN 则所需焊缝长度为'w l =w f e f h N 27.0=16080.725139207.0⨯⨯⨯⨯=200.75mm ,加2f h =16mm 取220mm ''w l =wf e f h N 23.0=16060.725139203.0⨯⨯⨯⨯=114.7mm ，加2f h =12mm 140mm cb 杆 内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取=f h 5mm下弦与节点板焊缝的长度为431mm ，=f h 6mm ，N N 513570368270881840=-=∆,受力较大的肢背处的焊缝应力为()2/4.1091243167.0251357075.0mm N f =-⨯⨯⨯⨯=τ<2/160mm N f =,焊缝强度满足要求。