目錄一、 課程設計名稱 1
二、 課程設計資料 1
三、 鋼材和焊條的選用 1
四、 屋架形式和幾何尺寸 2
五、 屋蓋支撐布置 2
六、 荷載計算 4
七、 內力計算 5
八、 桿件設計 6
8.1上弦杆 6
8.2下弦杆 8
8.3斜桿 8
8.4腹杆 9
8.5豎桿hd 10
九、 節點設計 12
9.6節點板計算 19
十、 附圖 20
梯形鋼屋架設計
北京地區某金工車間，採用無檁屋蓋體系，梯形鋼屋架。跨度為27m，柱距6m，廠房高度為15.7m，長度為156m。
車間內設有兩台200/50kn中級工作制吊車，計算溫度高於-20℃。採用三氈四油，上鋪小石子防水屋面，水泥砂漿找平層，厚泡沫混凝土保溫層，1.5m×6m預應力混凝土大型屋面板。
屋面積灰荷載為0.4kn/㎡，屋面活荷載為0.4kn/㎡，雪荷載為0.
4kn/㎡，風荷載為0.45 kn/㎡。屋架鉸支在鋼筋混凝土柱上，柱截面為400mm×400mm，混凝土標號為c20。
設計荷載標準值見表1（單位：kn/㎡）。
表1根據北京地區的計算溫度、荷載性質和連線方法，屋架剛材採用 q235沸騰鋼，要求保證屈服強度 fy、抗拉強度 fu、伸長率δ和冷彎實驗四項機械效能及硫（s）、磷（p）、碳（c）三項化學成分的合格含量。焊條採用 e43型，手工焊。
屋面材料為預應力混凝土大型屋面板，採用無檁屋蓋體系，平坡梯形鋼屋架。屋面坡度
屋架計算跨度
屋架端部高度取：。
跨中高度：。
屋架高跨比：。
屋架跨中起拱取50 mm。
為了使屋架節點受荷,配合屋面板1.5m寬，腹杆體系大部分採用下弦節間水平尺寸為3.0m的人字形式，上弦節間水平尺寸為 1.5m，屋架幾何尺寸如圖 1 所示。
圖1：27公尺跨屋架幾何尺寸
根據車間長度、跨度及荷載情況，在車間兩端 5.5m 開間內布置上下弦橫向水平支撐，在設定橫向水平支撐的同一開間的屋架兩端及跨中布置三道豎向支撐，中間各個屋架用系杆聯絡，在屋架兩端和**的上、下弦設三道通長系杆，其中：上弦屋脊節點處及屋架支座出的系杆為剛性系杆（圖2），安裝螺栓採用 c 級，螺桿直徑：
d=20mm，螺孔直徑：d0=21.5mm。
符號說明：gwj-（鋼屋架）；sc-（上弦支撐）：xc-（下弦支撐）； cc-（垂直支撐）；
gg-（剛性系杆）；lg-（柔性系杆）
屋面活荷載與雪荷載不會同時出現，計算時，取較大的荷載標準值進行計算。故取屋面活荷載0.4kn/進行計算。
屋架沿水平投影面積分布的自重（包括支撐）按經驗公式計算，跨度l單位為m,荷載計算結果見表1。
表 1荷載計算表
設計屋架時應考慮以下三種荷載組合情況：
6.1.全跨永久荷載 + 全跨可變荷載
全跨節點永久荷載及可變荷載：
6.2.全跨永久荷載 + 半跨可變荷載
全跨節點永久荷載：
半跨節點可變荷載：
6.3.全跨屋架（包括支撐）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載:
全跨節點屋架自重：
半跨節點屋面板自重及活荷載：
6.1、6.2為使用節點荷載情況，6.3為施工階段荷載情況。
由**法或數解法解得f＝1的屋架各桿件的內力係數（f＝1作用於全跨、左半跨和右半跨）。然後求出各種荷載情況下的內力進行組合，計算結果見表2。
表2屋架桿件內力組合表
整個上弦採用等截面，按hi、ij桿件的最大設計內力設計。
n＝-859.2kn
上弦杆計算長度：
在屋架平面內：為節間軸線長度
在屋架平面外：本屋架為無檁體系，並且認為大型屋面板只起到剛性系杆作用，根據支撐布置和內力變化情況，取為支撐點間的距離，即
根據屋架平面外上弦杆的計算長度，上弦截面選用兩個不等肢角鋼，短肢相並。
腹杆最大內力n＝-450.4kn，查表得，中間節點板厚度選用12mm，支座節點板厚度選用14mm。
設，查q235鋼的穩定係數表，可得（由雙角鋼組成的t型和十字形截面均屬於b類），則需要的截面積：
需要的迴轉半徑：
根據需要a、查角鋼規格表，選用2l160×100×10，肢背間距a＝12mm，則a＝50.6，，
按所選角鋼進行驗算：
， 滿足長細比的要求。
由於，只需求，查表＝0.818，則
所選截面合適，上弦截面如圖所示：
圖7：上弦截面
整個下弦杆採用同一截面，按最大內力所在的cd杆計算。
n=817.5kn
， 所需截面積為（因跨中有通長系杆）:
選用2l160×100×10，因故用不等肢角鋼，短肢相並。
a＝50.6，，
， ，所以滿足要求。
下弦截面如圖：
圖8.下弦截面
按端斜桿ab最大設計內力設計。
桿件軸力
計算長度
因為，故採用等肢角鋼，使。選用2l100×10。則:
a＝38.52，，
， 由於，只需求。查表＝0.668，則:
，故所選截面合適。
端斜桿截面如圖：
圖9.端斜桿截面
腹杆cf-fg在f節點處不斷開，採用通長桿件。
,再分式桁架中的斜腹杆，在桁架平面內的計算長度取節點中心間距，在桁架平面外的計算長度：
選用2l110×10，查角鋼規格表得
a＝45.52，，
， 由於，只需求。查表＝0.458，則:
再分腹杆截面如圖：
圖9：再分腹杆截面
，， 由於桿件內力較小，按選擇，需要的迴轉半徑為
， 查型鋼表，選截面的和較上述計算的和略大些。選用2l63×5，其幾何特性為：
a＝12.29，，
， 由於，只需求。查表＝0.406，則:
豎桿截面如圖：
圖10：豎桿截面
其餘各桿件的截面選擇結果見表3。
表3屋架桿件截面選擇表
學士鋼結構課程設計 24公尺鋼屋架計算書
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鋼結構課程設計梯形鋼屋架計算書
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