一、课程设计（论文）的内容通过某工业厂房钢屋架的设计，培养学生综合运用所学的理论知识和专业技能，解决钢结构设计实际问题的能力。

要求在老师的指导下，参考已学过的课本及有关资料，遵照国家设计规范要求和规定，按进度独立完成设计计算，并绘制钢屋架施工图。

具体内容包括：进行屋架支撑布置，并画出屋架结构及支撑的布置图；进行荷载计算、内力计算及内力组合，设计各杆件截面；对钢屋架的各个节点进行设计并验算一个下弦节点、一个上弦节点、支座节点、屋脊节点及下弦中央节点；绘制钢屋架运送单元的施工图，包括桁架简图及材料表等。

二、课程设计（论文）的要求与数据1、课程设计（论文）的要求学生的课程设计资料包括封面（按学校统一规定格式打印）、课程设计（论文）任务书、正文及按规定要求折叠的工程图纸，应按以上排序装订后提交。

学生应掌握课程的基本理论，基本知识扎实，概念清楚，设计计算正确，结构设计合理，设计说明书撰写规范，绘图符合标准，工程图纸应符合《房屋建筑制图统一标准（GB/T 50001—2001）》和《建筑结构制图标准（GB/T 50105—2001）》的要求。

2、课程设计数据 (1) 结构形式某厂房跨度为18m ，总长72m ，柱距6m ，采用梯形钢屋架、1.5×6.0m 预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面450×450，混凝土强度等级为C30，屋面坡度为10:1 i 。

地区计算温度高于-200C ，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度，屋架下弦标高为18m ；厂房内桥式吊车为2台150/30t （中级工作制）。

(2) 屋架形式及选材屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。

屋架采用的钢材及焊条为：学号尾数为单号的同学用235Q 钢，焊条为43E 型；学号尾数为双号的同学用345Q 钢，焊条为50E 型。

(3) 荷载标准值（水平投影面计） ① 永久荷载：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m 2保温层 0.7 KN/m 2(按附表取) 一毡二油隔气层 0.05 KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.3 KN/m 2预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m 2屋架及支撑自重：按经验公式L q 011.012.0+=计算：0.318 KN/m 2 悬挂管道： 0.25 KN/m 2 ② 可变荷载：屋面活荷载标准值： 2/7.0m kN 雪荷载标准值： 0.5KN/m 2积灰荷载标准值： 0.75 KN/m 2(按附表取) 保温层及积灰荷载取值与设计方案编号有关，详见附表一。

每位同学须对照附表一中的设计方案编号将相应的荷载取值填入课程设计任务书中。

三、课程设计（论文）应完成的工作1、计算书部分进行屋架支撑布置，画出屋架结构及支撑的布置图；选择钢材及焊接材料，并明确提出对保证项目的要求；进行荷载计算、内力计算及内力组合，设计各杆件截面；设计一个下弦节点、一个上弦节点、支座节点、屋脊节点及下弦中央节点。

2、图纸部分绘制钢屋架运送单元的施工图，包括桁架简图及材料表。

附 图 一15图1.1 18米跨屋架几何尺寸02.279图1.2 18米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值Aa cege'c'a'+2.5370.000-4.371-5.636-4.551-3.357-1.8500.00-4.754-1.862+0.615+1.17+1.344+1.581+3.158+0.540-1.632-1.305-1.520-1.748-1.0-1.0+0.4060.000.00-0.5+5.325+5.312+3.967+2.637+0.933BCDEFGF 'E 'D 'C 'B 'A '0.51.0 1.0 1.01.0 1.01.0图1.3 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值18m钢屋架课程设计（方案）计算书1荷载计算钢材选择用Q235-D，E50焊条。

荷载计算说明：屋面活荷载标准值与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。

1.1永久荷载1.2可变荷载1.3设计桁架时，考虑以下三种荷载组合1.3.1全跨永久荷载+全跨可变荷载（按永久荷载控制）根据公式（书本第9页：1.3.13）及查规范得屋面均布活荷载组合值系数0.7，积灰荷载组合值系数0.9F=（1.35*3.837+1.4*0.7*0.7+1.4*0.9*0.75）*1.5*6=61.342KN/m21.3.2全跨永久荷载+半跨可变荷载1.3.2.1全跨永久荷载=（1.35*3.837）*1.5*6=46.621KN/m2（按永久荷载为主的组合）F1.1F=（1.2*3.837）*1.5*6=41.441 KN/m21.2=（1.0*3.837）*1.5*6=34.534KN/m2（对结构有利）F1.31.3.2.2半跨可变荷载=1.4*（0.7*0.7+0.9*0.75）*1.5*6=14.679 KN/m2（按永久荷载为主的F2.1组合）=1.4*（0.7+0.9*0.75）*1.5*6=17.368KN/m2F2.21.3.3全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载（按可变荷载的组合为主）1.3.3.1全跨桁架包括支撑F=（1.2*0.318）*1.5*6=3.434 KN/m23.1=（1.0*0.318）*1.5*6=2.862KN/m2F3.21.3.3.2半跨屋面板自重及半跨屋面活荷载F4=（1.2*1.4+1.4*0.7）*1.5*6=23.94 KN/m21.3.1与1.3.2为使用阶段荷载情况1.3.3为施工阶段荷载情况2桁架计算简图15图1.1 18米跨屋架几何尺寸02.279图1.2 18米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值Aa cege'c'a'+2.5370.000-4.371-5.636-4.551-3.357-1.8500.00-4.754-1.862+0.615+1.17+1.344+1.581+3.158+0.540-1.632-1.305-1.520-1.748-1.0-1.0+0.4060.000.00-0.5+5.325+5.312+3.967+2.637+0.933BCDEFGF 'E 'D 'C 'B 'A '0.51.0 1.0 1.01.0 1.01.0图1.3 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值3桁架杆件内力计算3.1桁架杆件内内力组合表3.2斜腹杆eF和Fg内力计算组合表4支撑4.1上弦横向水平支撑选用节间距的2倍4.2下弦水平横向支撑同上弦支撑4.3下弦纵向水平支撑不设置4.4垂直支撑5杆件计算5.1上弦杆按受力最大值取杆截面统一选择用一种规格整个上弦杆采用单截面按FG最大截面内力计算N=-558.33*1000=-558330N上弦杆计算长度LOX=150.8cmLOy=2x150.8cm=311.6cm截面宜选用两个不等肢角钢，短肢相并由于是梯形桁架，则节点板由腹杆内力确定查表9.6.4，得398.65KN选用节点板厚度10mm，支座节点板厚度12mm 设λ=80，查表附录4得φ=0.688A=N/（φf）=558330N/（0.688x215N/mm2）=3774.54mm2需要求回转半径ix=LOX/λ=150.8/80=1.89iy=LOY/λ=311.6/80=3.9由iy/ix=3.9/1.89=2.07查附录8选用2└125x80x10A=3942mm2，ix=2.26cm，iy=6.11cm，b1/t=125/10=12.5验算：λX=LOX/ix=150.8/2.26=66.73因为b1/t=125/10=12.5﹤0.56xLOY/t=0.56*311.8/12.5=13.96λyz=λy=LOY/ix=311.6/6.11=51查表b类截面λX=66.73得φY=0.771558330N/（0.771x3942mm2）=183.7N/mm2﹤215N/mm2所选截面合适5.2下弦杆整个下弦杆采用同一截面按eg最大截面内力计算N=569.19*1000N=569190NLOX=300cmLOy=900-15cm=885cmA=N/（f）=569190N/（215N/mm2）=2647.40mm2Loy》LOX，截面选用两个不等肢角钢，短肢相并查附录8选用2└100x63x10A=3093mm2，ix=1.745cm，iy=5.02cm验算：λX=LOX/iX=300/1.745=172﹤350λY=LOY/iY=885/5.02=176.29﹤350所选截面合适5.3端斜杆aBN=-398.85*1000=-398850NLOX=253cmLOy=253cm根据书本319页表9.6.3截面选用两个不等肢角钢，长肢相并设λ=80，查表附录4得φ=0.688A=N/（φf）=398850N/（0.688x215N/mm2）=2696mm2需要求回转半径ix=LOX/λ=253/80=3.16iy=LOY/λ=253/80=3.16查附录8选用2└100x80x10A=3433mm2，ix=3.12cm，iy=3.53cm，b2/t=80/10=8验算：λX=LOX/ix=253/3.12=81.09因为b2/t=8﹤0.48xLOY/b2=0.48*253/10=12.14λy=253/3.53=71.67λyz=λyx（1+（1.09xb24）/（LOY2xt2））=76.67﹤150 查表b类截面λy=76.67插入法得φY=0.712398850N/（0.712x3433mm2）=163.18N/mm2﹤215N/mm2所选截面合适5.4斜腹杆cD按内力计算N=-207.46*1000=-207460N计算长度LOX=0.8*286.4cm=229.12cmLOy=286.4cm截面选用两个等肢角钢设λ=80，查表附录4得φ=0.688A=N/（φf）=207460N/（0.688x215N/mm2）=1402mm2需要求回转半径ix=LOX/λ=229.12/80=2.86iy=LOY/λ=286.4/80=3.58查附录8选用2└80x5A=1582mm2，ix=2.48cm，iy=3.63cm验算：λX=LOX/ix=229.12/2.48=92.39因为b/t=16﹤0.58xLOY/b=0.58x286.4/8=20.76λy=286.4/3.63=78.9Bc按内力计算N=290.7*1000N=290700NLOX=0.8*261.3cm=209.04cmLOy=261.3cmA=N/（f）=290700N/（215N/mm2）=1352mm2查附录8为确保所选规格不用太多,选用2└80x5A=1582mm2，ix=2.48cm，iy=3.63cm验算：λX=LOX/iX=209.04/2.48=84.29﹤350λY=LOY/iY=261.3/3.63=71.98﹤350所选截面合适5.5竖杆Ee杆:N=-61.34*1000=-61340NLOX=0.8*259cm=207.2cmLOy=259cm截面选用两个等肢角钢设λ=80，查表附录4得φ=0.688A=N/（φf）=61340N/（0.688x215N/mm2）=414.68mm2 需要求回转半径ix=LOX/λ=207.2/80=2.59iy=LOY/λ=259/80=3.24查附录8，竖杆与腹杆选用同一规格选用2└80x5A=1582mm2，ix=2.48cm，iy=3.63cm验算：λX=LOX/ix=207.2/2.48=83.55因为b/t=16﹤0.58xLOY/b=0.58x259/8=18.78λy=259/3.63=71.35查表b类截面λy=79.63利用插入法得φY=0.686所选截面合适6桁架杆件截面选择6.1桁架杆件截面选择表7节点设计7.1上弦节点F节点见图7.1实际肢背：29+2hf=41mm,取10hf=6cm肢尖：L”W=0.3N/（2hexffw）=0.3x5750N/（2x0.7x5x160）=15mm实际肢尖：15+2hf=25mm,取10hf=5cm为便于在上弦杆上搁置屋面板，节点板的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。