鋼結構課程設計指南
第一部分：梯形鋼屋架設計任務書
－、設計資料
某一單層單跨工業廠房，總長度120m。**設防烈度為7度，屋架下弦標高為10m；車間內設有兩台20/5t中級工作制橋式吊車。該地區冬季最低溫度為－20℃（q235鋼，為e43型焊條，鋼材等級按使用環境確定）。
對該廠房屋蓋平面進行布置並設計其中一榀屋架，具體要求如下。
1. 屋架結構形式
屋架採用梯形鋼屋架，其兩端鉸支於鋼筋混凝土柱上。柱頭截面為400mm×400mm，柱的混凝土強度等級為c30，縱向柱距6m。屋面坡度為i=1:
10。屋蓋體系可從以下型別中選取。
2. 屋蓋體系及荷載
（1）無檁體系：屋面採用1.5×6.0m預應力混凝土屋面板（考慮屋面板起系杆作用），上鋪120mm厚泡沫混凝土保溫層和三氈四油防水層等。
荷載：① 屋架及支撐自重：按經驗公式q=0.12+0.011l，l為屋架跨度，以m為單位，q為屋架及支撐自重，以kn/m2為單位；屋架跨度任取24m、27m、30m之一。
② 屋面各構造層的荷載標準值：
三氈四油（上鋪綠豆砂）防水層0.4kn/m2
20厚水泥砂漿找平層0.4kn/m2
150厚加氣混凝土保溫層0.9kn/m2
一氈二油隔氣層0.05kn/m2
預應力混凝土大屋面板（加灌縫1.45kn/m2
③ 屋面活荷載：上人屋面，施工活荷載標準值為0.7 kn/m2，雪荷載的基本雪壓標準值為s0=0.
35 kn/m2，施工活荷載與雪荷載不同時考慮，取兩者的較大值；屋面積灰荷載標準值取0.5 kn/m2，也可不考慮；基本風壓為0.50 kn/m2。
（2）有檁體系：採用型鋼檁條，壓型鋼板輕質屋面板。
荷載：屋架及支撐自重：按經驗公式q=0.
12+0.011l，l為屋架跨度，以m為單位，q為屋架及支撐自重，以kn/m2為單位；屋架跨度任取24m、27m、30m之一。基本風壓為0.
50 kn/m2，雪荷載為0.3 kn/m2，不考慮積灰荷載。
二、設計要求
1、由結構重要性，荷載特徵（靜荷），連線方法（焊接）及工作溫度選用鋼材及焊條。
2、合理布置支撐體系，主要考慮
（1）上弦橫向水平支撐
（2）下弦橫向水平支撐
（3）垂直支撐
（4）系杆（剛性或柔性）
在計算書上畫出屋蓋支撐布置圖，並對各榀屋架進行編號。（因屋架設計只考慮豎向荷載，水平荷載由支撐和抗風柱承擔，因此支撐只需要布置出來，不用計算；在屋面系統設計時則應考慮支撐受力大小，需要進行計算。）
3、荷載及內力計算
（1）屋面恆載計算可參考教科書，其中水泥珍珠岩預製塊自重為4kn/m2。
（2）屋面活荷載與屋面雪荷載不同時考慮。
（3）屋面積灰荷載按指定值計算，積灰荷載屬於可變荷載。
（4）利用結構的對稱性，僅計算屋架左半跨桿件內力。
（5）計算屋架杆力時，應考慮三種荷載組合。
① 全跨永久荷載＋全跨可變荷載
② 全跨永久荷載＋半跨可變荷載
③ 全跨屋架（包括支撐）自重＋半跨屋面板自重＋半跨屋面活荷載
（6）將屋面分布荷載轉化為屋架節點荷載，利用左半跨節點單位荷載內力圖計算桿件內力。計算時採用結構力學中的**法進行內力係數的計算。
（7）確定各桿最不利內力（最大拉力或最大壓力）
4、桿件截面選擇
（1）屋架桿件常採用雙角鋼組成的t形截面或十字形截面，要根據λx=λy的等穩條件選擇合理的截面形式。
（2）正確確定桿件的長細比，由軸心受力杆確定桿件截面及墊板數量。
（3）上弦杆，下弦杆，主斜桿截面選擇過程要在計算書內詳細說明，其餘桿件截面選擇可列表進行。
（4）桿件截面規格不宜過多，與垂直支撐相連的豎桿截面則不宜小於2l63×5。
5、節點設計
（1）掌握節點設計的基本要求及一般步驟。
（2）節點設計與施工圖繪製往往是同步進行的。
（3）要在計算書內寫出一般上下弦節點，下弦跨中節點，下弦支座節點及屋脊節點設計計算的過程。
6、設計成果
包含兩部分：施工圖與計算書。圖紙應符合《房屋建築製圖統一標準（gb/t 50001-2001）》和《建築結構製圖標準（gb/t 50105-2001）》的要求。
（1）應完成圖紙：繪製3張1# 施工圖
① 屋架上、下弦平面布置圖以及剖面圖 1張白圖，1張硫酸紙圖；
② 屋架施工詳圖1張白圖
屋架施工詳圖繪製時，桿件長度方向尺寸按比例，寬度按大致比例。主要包括以下內容：
1 圖紙左上角畫屋架簡圖（比例1∶100），左半跨標明桿件長度，右半跨註明桿件最不利內力，以及起拱度。
2 屋架正面圖，上、下弦平面圖。
3 側面圖，剖面圖及零件詳圖。
4 註明全部零件的編號，規格及尺寸（包括加工尺寸和定位尺寸）孔洞位置，孔洞及螺栓直徑，焊縫尺寸以及對工廠加工和工地施工的要求。
5 材料表。
6 說明。
平面布置圖：桿件要編號。
屋架編號：wja-1, wjb-1, wj-1, wj-2等
支撐編號：
cc+數字，表示垂直支撐，如cc1，cc2等
sc+數字，表示水平交叉支撐，如sc1，sc2等
lg+數字，表示系杆，如lg1，lg2等
（2）計算書
計算書須用鋼筆書寫，插圖應用鉛筆按一定比例繪製，做到條目清晰，文圖配合。
要求按時完成設計任務，設計成果包括計算書和施工圖二部分，注意要將設計任務書裝訂在計算書前面。
第二部分：計算**
表1 桿件內力組合表
注：內力組合表中的值均為具體數值。
表2 桿件截面選擇表
表3 腹杆焊縫計算表
表4 上弦杆焊縫計算表
表5 下弦杆焊縫計算表
參考文獻
[1] 沈祖炎等, 《鋼結構基本原理》. 北京：中國建築工業出版社, 2006.
[2] 夏志斌等, 《鋼結構—原理與設計》. 北京：中國建築工業出版社, 2004.
[3] 陳紹蕃主編, 《鋼結構上冊—鋼結構基礎》. 北京：中國建築工業出版社, 2005.
[4] 鋼結構設計規範gb50017-2003，北京：中國建築工業出版社, 2004.
鋼結構課程設計任務書
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