钢结构课程设计--简支人字形屋架设计

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1、武汉理工大学网络继续教育学院钢结构课程设计_______北京学习中心函授站（学习中心）土木工程专业07级（春、秋）层次专科指导教师杜景明学生姓名孟龙武汉理工大学网络继续教育学院2009年9月1日简支人字形屋架设计一、设计题目设计普通人字形钢屋架，熟练掌握普通人字开钢屋架的设计步骤和施工图的绘制方法。二、设计内容1、屋盖结构体系；2、檩条和屋盖支撑的布置；3、屋架的形式和主要尺寸；4、钢材及焊条的选用；5、荷载、内力计算和内力组合；6、杆件截面选择；7、节点设计；8、钢屋盖施工图的绘制。三、设计资料1、长尺压型钢板屋面，焊接工字钢檀条（间距

2、5m）；2、屋架间距（柱距）为12m；3、屋面离地面高度约为20m。4、荷载（1）压型钢板：0.15KN/㎡；（2）檩条：0.10KN/㎡；（3）屋架及支撑自重：gk=(0.12+0.10L)KN/㎡，L为屋架的标志跨度（m）；（4）风荷载为0.2KN/㎡和雪荷载为0.55KN/㎡，屋面活荷载标准值为0.5KN/㎡。5、材料（1）钢材采用Q235-B，焊条采用E43型；（2）屋架支撑于钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm×400mm，混凝土强度等级为C25。四、设计要求1、计算书（1）支撑布置体系及檩条设计(有檩屋盖)；（2）屋架设计详细

3、步骤。计算书完整包括：设计资料、结构形式与布置、荷载计算、内力计算、杆件设计和节点设计。2、施工图（1）绘制支撑布置图；（2）绘制钢屋架施工详图。图纸内容包括以下几项：1）屋架简图(一般布置在图面的左上角)；2）屋架正立面图；3）上、下弦杆俯视图，必要的剖面；4）屋架支撑详图及零件详图；5）材料表；6）施工图说明；7）标题栏绘制要求：采用钢笔或CAD绘制，图面布置合理，文字规范，线条清楚并符合制图标准，达到施工图要求。五、参考资料（1）《钢结构》（第二版），魏明钟主编，武汉理工大学出版社，2002；（2）《钢结构原理与设计》，王国周，瞿履

4、谦主编，清华大学出版社，1993；（3）《钢结构》卢铁鹰主编，西南师范大学出版社，1993；（4）《钢结构》陈绍蕃主编，中国建筑工业出版社，1994；（5）《钢结构设计规范》（GB50017-2003），中国计划出版社，2003。六、人字形钢屋架课程设计实例1、设计资料已知条件是人字形钢屋架跨度27m，地点在北京，屋面坡度为1：10，屋架间距为12m，厂房长度为96m，屋架支撑于钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm×400mm，混凝土强度等级为C25。车间跨度27m，柱距为12m，屋面采用长尺寸压型钢板，轧制H型钢檩条，水平间距为4.5m

5、,基本风压为0.2KN/㎡,屋面离地面高度约为20m，雪荷载为0.55KN/㎡。钢材采用Q235-B焊条为E43型。2、屋架尺寸，支撑布置LO=L-300=2700-300-2400mm，端部及中部高度均取作2000mm。屋架杆件几何长度及支撑布置见下图。3、荷载、内力计算及内力组合1）永久荷载（水平投影面）压型钢板自重0.15×=0.151/㎡檩条自重(约为0.5KN/m)0.5KN/㎡屋架及支撑自重0.01L=0.30KN/㎡以上三项自重合计为0.551KN/㎡2)因屋架受荷水平投影面积超过60㎡，故屋面均布活荷载取为（水平投影面）0

6、.30KN/㎡，小于雪荷载，这里雪荷载取0.55KN/㎡。3)风荷载高度变化系数为1.25,屋面迎风面为-0.6，背风面为-0.5,所以负风压的设计（垂直于屋面）为迎风面ω1=-1.4×0.6×1.25×0.50=-0.525KN/㎡背风面ω2=-1.4×0.5×1.25×0.50=-0.4375KN/㎡ω1和ω2垂直于水平面的分力已略超过或接近于荷载分项系数取1.0时的永久荷载，帮受拉杆件在永久荷载与风荷载联合作用下将受压，但此压力很小，这里不计算风荷载产生的内力，只将所有拉杆的长细比控制在250以内。4）上弦节点集中荷载的设计值由可变

7、荷载效应控制的组合为:Q=(1.2×0.551+1.4×0.55)×4.5×12=77.28KN5)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（截面法、节点法）求出各杆件内力，见图14、杆件截面选择腹杆最大内力N=-305.676KN，因本屋架最大内力所在节点无竖腹杆又无加劲肋加强，应将最大压力乘以1.25(等于382KN)，查《单壁式屋架节点板厚度选用表》,选用中间节点板厚度t=10mm。1）上弦。整个上弦不改变截面，按最大内力计算。Nmax=-728.1

8、13kN，==452.2cm。选用TM195×300×10×16，A=68.35㎡，=5.03cm，=7.26cm，=3.4cm。===89.9﹤=150===62.9﹤=150=其中：（㎡）