钢结构普通钢桁架设计要点
普通钢桁架设计
第一章．设计资料
1.1设计一房屋跨度为24m 的钢屋架，房屋平面尺寸为2454m m ?，地区雪压20.7kN m ，基本风压为20.45kN m ，分项系数为1.4，冬季室外计算温度为0
20C -，不考虑地震设防。 1.2钢材选用235Q BF -，焊条采用43E 型，手工焊；上弦坡度110i =，端部高度02H m =，每端支座缩进0.15m ,下弦起拱50mm 。 1.3荷载
恒荷载标准值：
SBS 沥青改性卷材 0.352kN m 20mm 厚水泥砂浆找平层 0.42kN m 150mm 厚加气混凝土保温层 0.42kN m 1.5?6m 大型屋面板和灌缝 1.62kN m
吊顶 0.42kN m
屋架支撑自重为0.12+0.011L 0 0.3842kN m 活荷载标准值：
雪荷载 0.72
kN m 屋面活荷载 0.642kN m 注：雪荷载和屋面活荷载（二者取大值）
第二章．设计步骤
2.1确定屋架的形式和几何尺寸，确定节点尺寸以及计算各杆件长度；绘制屋架的几何尺寸图； 2.2屋架杆件的内力组合；荷载组合，计算在单位力作用左半跨的杆件内力系数；并绘制内力系
数图；
2.3杆件截面选择，按轴心受力构件（拉或压）进行设计； 2.4焊缝计算，焊缝在轴心力作用下的强度计算；
2.5节点设计，根据节点板的几何尺寸，计算焊缝的实际长度，根据计算焊缝的实际长度绘制节
点图；
2.6绘制屋架施工图。
第三章．设计内容
3.1杆件尺寸
桁架计算跨度: 02420.1523.7l m =-?=
跨中及端部高度
桁架的中间高度： 3.2h
m =
在23.7m 的两端高度： 2.015h m = 在24m 轴线处端部高度： 2.0h m = 桁架跨中起拱50mm （500L ≈）。
3.2结构形式与布置
桁架形式与几何尺寸如图1所示。
图1 桁架形式及几何尺寸
3.3桁架荷载计算 永久荷载：
SBS 沥青改性卷材 0.352kN m ?1.35=0.47252kN m 20mm 厚水泥砂浆找平层 0.42kN m ?1.35=0.542kN m 150mm 厚加气混凝土保温层 0.42kN m ?1.35=0.542kN m 1.5?6m 大型屋面板和灌缝 1.62kN m ?1.35=2.162kN m 吊顶 0.42kN m ?1.35=0.542
kN m
屋架支撑自重0.12 +0.011L 0 0.3842kN m ?1.35=0.51842
kN m
共 4.7712kN m
可变荷载：
雪荷载 0.72kN m ?1.4=0.982kN
m
3.4内力计算
内力分析中，通常作如下假定： ⑴所有荷载都作用在节点上； ⑵所有杆件都是等截面直杆； ⑶各杆轴线在节点处都能相交于一点； ⑷所有节点均为理想铰接。
设计桁架时，应考虑以下三种荷载组合：
（1）全垮恒荷载＋全垮活荷载：
全跨节点永久荷载及可变荷载
(4.7710.98) 1.5651.76kN F
=+??=
（2）全垮恒荷载＋半跨活荷载 全跨节点永久荷载：
1
4.7711.5642.94kN F
=??=
半跨节点可变和载：
2
0.981.568.82kN F
=??=
（3）全垮屋架包括支撑重＋半跨屋面板重+半跨屋面活荷载 全跨节点和桁架自重： 3
0.46081.56 4.15kN F
=??= （4）半跨节点屋面板自重及活荷载:
4
(1.920.98) 1.5626.1kN F
=+??=
(1)、（2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。 各荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表1。
表1 杆件内力组合表（kN ）
杆件
组合一
内力设计值 跨恒活荷载
k
N 1=51.76k
上 弦 杆
AB
0 0 BC CD -9.052 -468.53 DE EF -14.984 -775.57 FG GH -18.905 -978.52 HI -19.072 -987.22
IJ JK -19.48 -1008.28
下 弦 杆
ab
4.705 +243.53 bc 12.362 639.86 cd 16.76 867.5 de 18.724 969.15
ef 18.305 947.47
斜 杆
aB -10.601 -548.71 Bb 8.732 451.97 bD -7.403 -383.18 Dc
5.619 290.84 cF -4.415 -228.52 Fd 2.973 153.88 dH -1.845 -95.5 He 0.654 44.19 eg 1.122 124.8 gK 1.798 111.61 gI
0.613 31.73 竖 杆
Aa -0.5 -25.88 Cb Ec
-1.0
-51.76
Gd Jg -1.0 -51.76 Ie -1.5 -77.64 Kf
3.5杆件的截面选择(表2） 3.5.1上弦杆
整个上弦采用等截面，按最大内力N=-1008.28kN 计算。ox L =1206mm,
oy L =3618mm.Q235钢f=215N/mm 2，压杆[]λ=150。因oy L /ox L =3，故采用短边相拼的不等边角钢T 形
截面，整体稳定系数?按b 类查。
经计算选用规格为┐┌ 180?125?12（A=7582mm 2
, x i =35．7mm, y i =96. 1mm ）
可得到 x λ=1206/35.7=33.78< []λ=150 y λ=3618/96.1=37.65 < []λ=150 由max λ=37.65, 查得b 类?=0.870，即代入稳定条件
σ=N/(?A)=1008280/(0.870?7582.4)=152.85N/mm 2
< 215 N/mm
2
满足要求。
3.5.2下弦杆
整个下弦采用等截面，按最大内力N=969.15N 计算。ox L =3000mm,
oy L =1485mm.
Q235钢f=215N/mm 2
，压杆[]λ=350。因oy L >>ox L ，故采用短边相拼的不等边角钢T 形截面，不考虑空洞削弱，整体稳定系数?按b 类查。 需要的净截面面积为 A n =N/f=969150/215=4508 mm 2
选用规格为┐┌ 180 ?110?12（A=6742mm 2
, x i =31.0mm, y i =87.6mm ）
可得到 x λ=3000/31.0=97< []λ=350 y λ=14850/87.6=170 < []λ=350 满足要求。
3.5.3腹杆 ① aB 杆
N aB =-548。7N , ox L =oy L =2535mm
选用┐┌ 140?90?10（A=4452mm 2
, x i =44.7mm, y i =33.74mm ），长肢相拼
可得到 x λ=2535/44.7=56.71< []λ=150 y λ=2535/33.1=67.78 < []λ=150 由max λ=67.78, 查得b 类?=0.795，即代入稳定条件
σ=N/(?A)=548710/(0.795 ?4452)=155 N/mm 2
< 215 N/mm
2
满足要求。 ② Bb 杆
N=451.97kN ox L =2087mm, oy L =2609mm.Q235钢f=215N/mm 2
，压杆[]λ=350
需要的净截面面积为 A n =N/f=439.9?103/215=2046 mm 2
选用┐┌ 70?8（A=2134mm 2
, x i =21.3mm, y i =33.0mm ）
可得到 x λ=2087/21.3=98 < []λ=350 y λ=2609/33=79< []λ=350 满足要求。 ③ bD 杆
N=-383.18kN ox L =2288mm, oy L =2860mm.Q235钢f=215N/mm 2
，压杆[]λ=350
选用┐┌ 90 ?8（A=2788mm 2
, x i =27.6mm, y i =40.9mm ），
可得到 x λ=2288/27.6=83< []λ=150 y λ=2860/40.9=70 < []λ=150 由max λ=83, 查得b 类?=0.668，即代入稳定条件
σ=N/(?A)=371.8?103
/(0.668?2788)=199 N/mm 2
< 215 N/mm
2
满足要求。 ④ Dc 杆
N=290.84kN ox L =2288mm, oy L =2860mm.Q235钢f=215N/mm 2
，压杆[]λ=350
需要的净截面面积为 A n =N/f=280.7?103/215=1306 mm 2
选用┐┌ 70?5（A=1376mm 2
, x i =21.6mm, y i =32.4mm ）
可得到 x λ=2288/21.6=106 < []λ=350 y λ=2860/32.4=88.3 < []λ=350 满足要求。 ⑤ cF 杆
N=-228.52kN ox L =2495mm, oy L =3119mm.Q235钢f=215N/mm 2
，压杆[]λ=350
选用┐┌ 90?6（A=2128mm 2
, x i =27.9mm,y i =40.5mm ）， 可得到 x λ=2495/27.9=89< []λ=150 y λ=3119/40.5=77 < []λ=150 由max λ=89, 查得b 类?=0.628，即代入稳定条件
σ=N/(?A)=266.4?103
/(0.628 ?2128)=202 N/mm 2
< 215 N/mm
2
满足要求。 ⑥ Fd 杆
N=+153.88kN ox L =2495mm, oy L =3119mm.Q235钢f=215N/mm 2
，压杆[]λ=350
需要的净截面面积为 A n =N/f=153.1?103/215=712 mm 2
选用┐┌ 63?6（A=1458mm 2
, x i =19.3mm, y i =29.8mm ）
可得到 x λ=2495/19.3=129 < []λ=350 y λ=3119/24.5=105 < []λ=350 满足要求. ⑦ dH 杆
N=-95.5kN ox L =2708mm, oy L =3385mm.Q235钢f=215N/mm 2
，压杆[]λ=350
选用┐┌ 70?6（A=1632mm 2
, x i =21.5mm, y i =32.6mm ），
可得到 x λ=2708/21.5=126< []λ=150 y λ=3385/32.6=103 < []λ=150 由max λ=126, 查得b 类?=0.406，即代入稳定条件
σ=N/(?A)=144.9?103
/(0.406 ?1632)=218 N/mm 2
= 215 N/mm
2
满足要求。 ⑧ He 杆
N=-27.9kN ox L =2708mm, oy L =3385mm.Q235钢f=215N/mm 2
，压杆[]λ=350
选用┐┌ 63?5（A=1228mm 2
, x i =19.4mm, y i =29.6mm ），
可得到 x λ=2708/19.4=139< []λ=150 y λ=3385/29.6=114 < []λ=150 由max λ=139, 查得b 类?=0.349，即代入稳定条件
σ=N/(?A)=0.438?103
/(0.349 ?1228)=1.02 N/mm 2
< 215 N/mm
2
满足要求. ⑨ eg 杆
N=+132.09kN ox L =2926mm, oy L =3657mm.Q235钢f=215N/mm 2
，压杆[]λ=350
需要的净截面面积为 A n =N/f=132090/215=614 mm 2
选用┐┌ 63?5（A=1228mm 2
, x i =19.4mm, y i =29.6mm ）
可得到 x λ=2926/19.4=151 < []λ=350 y λ=3657/29.6=124 < []λ=350 满足要求。 ⑩ gK 杆
N=-47.43kN ox L =2926mm, oy L =3657mm.Q235钢f=215N/mm 2
，压杆[]λ=350
选用┐┌ 70?5（A=1080mm 2
, x i =21.6mm, y i =32.4mm ），
可得到 x λ=2926/21.6=135 < []λ=150 y λ=3657/32.4=113 < []λ=150 由max λ=135, 查得b 类?=0.365，即代入稳定条件
σ=N/(?A)=47430/(0.365 ?1080)=120.31N/mm 2
<215 N/mm 2
满足要求。
表2 杆件截面选择表
杆件
内力设
计值 /kN
截面形式 与规格 截面面积
/mm 2
计算长度/mm
回转半径 /mm
长细比 稳定系数
应力设计值N/mm 2
ox L oy L
x i
y i
x λ
y λ
x ?
y ?
弦杆
JK IJ -1008.28
┐┌
180?125?12
7582 1206 3618
35.7
96.1
33.78
37.65
0.870
152.85
de 969.15
┐┌
180?110?12
6742
3000
1485
31.0
87.6
97
170
210
斜杆
Aa -25.88
┐┌
125?80?10
3940
2087
2609
39.8
33.1
63.46
76.3
0.714
192
aB -548.7
┐┌
140?90?10
4452
2535
2535
44.7
33.74
56.71
67.78
0.795
206
bB 451.97
┐┌
70?8
2134
2087
2609
21.3
33.0
98
79
0.668
199
Cb -51.76
┐┌
70?5
1376
2535
2535
21.6
32.4
106
88.3
214
bD
-383.18
┐┌
90?8
2788
2288
2860
27.6
40.9
83
70
0.668
202
3.6节点计算
3.6.1杆件与节点板的焊缝计算 3.6.2节点设计
钢桁架一般在节点处设置节点板，把汇交于节点的各杆件都与节点板相连接，形成桁架的节点，各杆件把力传给节点板并互相平衡。一般杆件把全部内力N 传给节点板，而在节点处连续的杆件则把两侧的内力差传给节点板；当节点上作用有荷载时，则传给节点的力为N 或 与P 。有局部弯矩的杆件则还要传递弯矩和剪力。
3.7节点尺寸及受力
3.7.1节点A （如图2）
因为AB 杆内力为0，所以按构造要求设计焊缝。按画图时为满足腹杆焊缝长度所确定的节点板实际宽度设计焊缝长度150l mm =,焊脚尺寸5f h mm =。
Dc +290.84
┐┌
70?5
1376
2288
2860
21.6
32.4
106
88.3
0.389
105
Ec -51.76
┐┌
70?6
1632
2535
2535
21.5
32.6
126
103
0.406
218
cF -228.52
┐┌
90?6 2128
2495
3119
27.9
40.5
89
77
0.628
1.02
Fd 153.88
┐┌
63?6
1458
2495
3119
19.3
29.8
129
105
0.304
130
Gd -51.76
┐┌
70?5
1080
2926
3657
21.6
32.4
135
113
0.365
226
dH -95.5
┐┌
70?5
1228
2926
3657
19.4
29.6
103
67
0.536
33
Ie -77.64
┐┌
50?6
1632
2708
3385
21.5
32.6
126
103
0.406
165.86
eG -50.27
┐┌
50?5
960
2495
3119
15.3
24.5
135
106
0.365
75
gK -47.43
┐┌
70?5
1080
2926
3657
21.6
32.4
135
113
0.365
81.17
Kf 0
┐┌
56?5
1084
2495
3119
17.2
26.9
148
118
0.315
127
gI
31.73
┐┌
63?8
1902
2288
2860
min i =23.9 min λ=131.2
0.383 164
图2 节点A
3.7.2节点B （如图3）
弦杆肢背为塞焊缝，节点板厚度为10mm
塞焊缝强度验算：设焊脚尺寸 '
6,410f w h mm l mm ==
322
'43.381012.59/0.8160128/20.720.76410
f w P N mm N mm h l τ?===
弦杆肢尖角焊缝强度验算： 设焊脚尺寸 '
10,480f
w h mm l mm == 且2468530N N ?=
2
2
22
222
2
289.37020251468530
69.72/20.720.710480664685309582.79/20.720.71048097.29/160/1.22N f w m f w M f
N f M N e kN mm
N N mm h l M N mm
h l N mm N mm τσστ?=??=?=??===??????===????+
=<
图3 节点B
3.7.3节点C （如图4）
因为节点C两侧为0，所以按构造要求设计焊缝。按画图时为满足腹杆焊缝长度所确定的节点板实际宽度设计焊缝长度l=170mm,焊脚hf=5mm
图4 节点C 3.7.4节点K (屋脊节点)（如图5）
竖杆Kk 杆端焊缝按构造取f h w 和l 为5mm 和80mm 。上弦与节点板的连接焊缝，角钢肢背采用塞焊缝，并假定仅受屋面板传来的集中荷载，一般可不作计算。角钢肢尖焊缝应取上弦内力的15%进行计算，即?N=0.150.151059.3158.9N KN =?=。产生的偏心弯矩：
M=?Ne=158.9?103
?80=12712000Nmm 现取节点板尺寸如图所示。
设肢尖焊脚尺寸h f2=10mm,则焊缝计算长度l w2=200-2?10-5=175mm 。验算肢尖焊缝强度：
图5 节点K
22
222222620.720.7f f w f w M N h l h l β?????+
? ? ? ?
??????
? =2
2
3
2612712000158.9101.2220.7617520.76175??
????+ ? ?
???????????
=2159N mm 拼接角钢一侧的焊缝长度按弦杆所受内力计算。设角焊缝焊脚尺寸21028f h t mm =-=-=。则接 头一侧需要的焊缝计算长度为： 40.7w w f f N l h f =?=31059.31040.78160????=295.6mm 拼接角钢的总长度为 ()()1222295.628102106549.6w f l l h a ?? =++=?+?++??= ??? mm 取660l mm =。 拼接角钢竖肢需切去的高度为 5108523f t h mm ?=++=++= 取25mm ?=，即竖肢余留高度为75mm 。 3.7.5节点 a (支座节点)（如图6） 图6 节点a 根据端斜杆和下弦杆杆端焊缝，节点板采用─38012440??。为便于施焊，取底板上表面至下表面的距离为160mm 。且在支座中心线处设加劲肋─9010?，高度与节点板相同，亦为440mm 。 ⑴ 底板计算 支座反力 10433.8R F kN == ，根据构造需要，取底板尺寸为280mm 380mm ?。柱采用20C 混凝土9.5c f = N/mm 2 。作用于底板的应力为 3 433.8108.07192280 n R p A ?===? N/mm 2<9.5c f = N/mm 2 底板被节点板和加劲肋分成4块两相邻边支撑板，计算底板单位宽度上的最大弯矩 2210.05468.07169.812704M pa N mm β==??=? 需要底板厚度：6612704 19.3205 M t mm f ?=== ，取20 mm ⑵加劲肋计算 设6f h mm =，取角焊缝最大计算长度60606360425w f l h mm ==?=<（实际焊缝长度） 433.8 108.544 108.552.25694R V kN M Ve kN mm = ====?=? 22 22620.720.7f f w f w M V h l h l β????+ ? ? ? ? ?????? ? 2 2 3222 6569410108.51.2220.7636020.7636044/160/N mm N mm ?????? =+ ? ????????????=< ⑶加劲肋、节点板与底板的连接焊缝计算 min 1.5 1.520 6.7,f h t mm ==?=取8mm.焊缝的总计算长度为 ()()1222122280219212215128764w f l a b t c h mm ∑=+---=?+?--?-?= 取800mm. 3.7.7节点c （如图7） 图7 节点c ?N=867.5-639.86=227.64kN 3 22 227.64107.1216010 w A cm ?==?? 肢背焊缝 ' ' 9.8 6,230.70.6f w h mm l cm == =?20.79.8 6.86w A cm =?= 取 '' 6.866,16.30.70.6 f w h mm l cm == =? 肢尖焊缝 20.314 4.2w A cm =?= 取 ' ' 2.85 6, 6.80.70.6 f w h mm l cm ===? 四、参考文献 【1】 赵占彪.《钢结构》.北京：中国铁道出版社，2006 【2】《钢结构设计规范》（GB50017-2003）.北京：中国计划出版社，2003 【3】《建筑结构荷载规范》（GB50019-2001）.北京：中国建筑工业出版社，2001. 【4】《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205-2001）.北京：中国计划出版社，2001 第一章：设计资料 某单跨单层厂房，跨度L＝24m，长度54m，柱距6m，厂房内无吊车、无振动设备，屋架铰接于混凝土柱上，屋面采用1.5*6.0m太空轻质大型屋面板。钢材采用Q235－BF，焊条采用E43型，手工焊。柱网布置如图2.1所示，杆件容许长度比：屋架压杆【λ】＝150 屋架拉杆【λ】＝350。 第二章：结构形式与布置 2.1 柱网布置 图2.1 柱网布置图 2.2屋架形式及几何尺寸 由于采用大型屋面板和油毡防水屋面，故选用平坡梯形钢屋架，未考虑起拱时的上弦坡度i＝1/10。屋架跨度l＝24m，每端支座缩进0.15m，计算跨度l0＝l－2*0.15m＝23.7m；端部高度取H0＝2m，中部高度H ＝3.2m；起拱按f＝l0/500，取50mm，起拱后的上弦坡度为1/9.6。 配合大型屋面板尺寸（1.5*6m），采用钢屋架间距B＝6m，上弦节间尺寸1.5m。选用屋架的杆件布置和尺寸如施工图所示。 图2.2 屋架的杆件尺寸 2.3支撑布置 由于房屋较短，仅在房屋两端5.5m开间内布置上、下弦横向水平支撑以及两端和中央垂直支撑，不设纵向水平支撑。中间各屋架用系杆联系，上下弦各在两端和中央设3道系杆，其中上弦屋脊处与下弦支座共三道为刚性系杆。所有屋架采用统一规格，但因支撑孔和支撑连接板的不同分为三个编号：中部6榀为WJ1a ,设6道系杆的连接板，端部第2榀为WJ1b，需另加横向水平支撑的的连接螺栓孔和支撑横杆连接板；端部榀（共两榀）为WJ1c。 图2.3 上弦平面 12 1 2 1---1 2---2 图2.3下弦平面与剖面 第三章：荷载计算及杆件内力计算 3.1屋架荷载计算 表3.1 屋架荷载计算表 3.2屋架杆件内力系数 屋架上弦左半跨单位节点荷载作用下的杆件内力系数经计算如图所示。屋架上弦左半跨单位节点荷载、右半跨单位节点荷载、全跨单位节点荷载作用下的屋架左半跨杆件的内力 钢桁架桥的结构设计与分析 1、概述 钢桁架桥以其跨越能力强、施工速度快、承载能力强、耐久性好普遍应用于铁路桥梁。长期以来，由于钢材价格高，材料养护费用高，钢桁架桥梁在公路领域应用较少。近年来，随着我国炼钢水平的提高，国产的钢材品质已经完全能满足结构安全的需要，同时随着钢结构防腐技术的提高，钢结构桥梁越来越多的在公路工程领域得到应用。 相比较我国当前100m左右中等跨径常用的桥型如连续梁、系杆拱、矮塔斜拉桥等结构，钢桁架桥梁虽然建筑成本高，但刨去成本控制的因素，钢桁架桥具有以下的几点优越性：1.建筑高度低，由于钢桁架结构主桁主要由拉杆和压杆构成，对杆件界面的抗弯刚度要求不大，因此钢桁架的建筑高度由横梁控制，在桥梁宽度不是非常大时可极大的降低桥梁建筑高度，尤其适用于对桥梁建筑高度有严格限制的桥梁；2.施工周期短，速度快。钢桁架施工可在工厂制作杆件，运到现场拼装成桥，可采用顶推和支架拼装等方法，这使它在很多工期较紧的工程（如重要道路的桥梁改建）和跨越重要道路的跨线桥上成为桥型首选之一；3.随着钢结构防腐技 术的提高，钢桁架桥的耐久性大为提高，同时钢材作为延性材料，结构安全性较混凝土桥梁高。正因为钢桁架桥梁的这几方面的优点，桁架桥梁成为特定条件下的经济而合理的桥型选择。 2、结构设计 公路桥位于江苏省境内，正交跨越京杭大运河，河口宽95m，通航净空要求90x7m，桥梁主跨采用97m，由于桥梁中心至桥头平交处距离仅140余米，若采用其他结构纵坡将达到5%以上，经综合考虑，主桥采用97m下承式钢桁架结构。 2.1主桁 主桁采用带竖杆的华伦式三角形腹杆体系，节间长度5.35m，主桁高度8m，高跨比为1/12.04。两片主桁中心距为8.6m，宽跨比为1/11.2，桥面宽度为8m。 桁架承重架设计计算书 桁架承重架示意图(类型一) 二、计算公式 荷载计算:1.静荷载包括模板自重、钢筋混凝土自重、桁架自重(×； 2.活荷载包括倾倒混凝土荷载标准值和施工均布荷载(×。 弯矩计算: 按简支梁受均布荷载情况计算 剪力计算： 挠度计算： 轴心受力杆件强度验算： 轴心受压构件整体稳定性计算: 三、桁架梁的计算 桁架简支梁的强度和挠度计算 1.桁架荷载值的计算. 静荷载的计算值为 q1 = m. 活荷载的计算值为 q2 = m. 桁架节点等效荷载 Fn = m. 桁架结构及其杆件编号示意图如下： 桁架横梁计算简图 2.桁架杆件轴力的计算. 经过桁架内力计算得各杆件轴力大小如下： 桁架杆件轴力图 桁架杆件轴力最大拉力为 Fa = . 桁架杆件轴力最大压力为 Fb = . 3.桁架受弯杆件弯矩的计算. 桁架横梁受弯杆件弯矩图 桁架受弯杆件最大弯矩为M = 桁架受弯构件计算强度验算= mm 钢架横梁的计算强度小于215N/mm2，满足要求！ 4.挠度的计算. 最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度 桁架横梁位移图 简支梁均布荷载作用下的最大挠度为 V = . 钢架横梁的最大挠度不大于10mm，而且不大于L/400 = ，满足要求！ 5.轴心受力杆件强度的计算. 式中 N ——轴心拉力或轴心压力大小； A ——轴心受力杆件的净截面面积。 桁架杆件最大轴向力为, 截面面积为 . 轴心受力杆件计算强度 = mm2. 计算强度小于强度设计值215N/mm2，满足要求！ 6.轴心受力杆件稳定性的验算. 式中 N ——杆件轴心压力大小； A ——杆件的净截面面积； ——受压杆件的稳定性系数。 轴心受力杆件稳定性验算结果列 表 ----------------------------------------------------------------- ------------ 杆件单元长细比稳定系数轴向压力kN 计算强度N/mm2 ----------------------------------------------------------------- ------------ 1 -------- 2 -------- 3 4 5 -------- 6 -------- 7 8 9 10 11 12 13 -------- 14 15 -------- 16 -------- renchunmin 一、设计计算资料 1. 办公室平面尺寸为18m ×66m ，柱距8m ，跨度为32m ，柱网采用封闭结合。火灾危险性：戊类，火灾等级：二级，设计使用年限：50年。 2. 屋面采用长尺复合屋面板，板厚50mm ，檩距不大于1800mm 。檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢C200×70×20×2.5，屋面坡度i =l/20～l/8。 3. 钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，柱顶标高9.800m ，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为600mm ×600mm ，所用混凝土强度等级为C30，轴心抗压强度设计值f c ＝1 4.3N/mm 2 。 抗风柱的柱距为6m ，上端与屋架上弦用板铰连接。 4. 钢材用 Q235-B ，焊条用 E43系列型。 5. 屋架采用平坡梯形屋架，无天窗，外形尺寸如下图所示。 6. 该办公楼建于苏州大生公司所 属区内。 7. 屋盖荷载标准值： (l) 屋面活荷载 0.50 kN/m 2 (2) 基本雪压 s 0 0.40 kN/m 2(3) 基本风压 w 0 0.45 kN/m 2(4) 复合屋面板自重 0.15 kN/m 2(5) 檩条自重 查型钢表 (6) 屋架及支撑自重 0.12+0. 01l kN/m 28. 运输单元最大尺寸长度为9m ，高度为0.55m 。 二、屋架几何尺寸的确定 1.屋架杆件几何长度 屋架的计算跨度mm L l 17700300180003000=-=-=，端部高度取mm H 15000=跨中高度为mm 1943H ,5.194220 217700 150020==?+ =+=取mm L i H H 。跨中起拱高度为60mm （L/500）。梯形钢屋架形式和几何尺寸如图1所示。 钢桁架输煤栈桥结构加固设计 摘要：输煤栈桥主要煤矿运输等厂房和筒仓建筑物的连接通廊，对整个生产过 程至关重要。由于洗煤过程中对钢桁架杆件和节点的腐蚀，使得钢桁架的杆件节 点承载力大大下降，甚至威胁到矿区的生产安全，因此对钢桁架输煤栈桥结构加 固尤为重要。基于此结合实际，从钢栈桥结构设计选型出发，提出钢桁架加固方案，并对钢桁架加固方案进行计算分析，目的在于提高输煤栈桥设计水平，促进 企业的持续发展。 关键词：钢桁架栈桥；MIDASGEN；加固方法 引言 栈桥是煤矿矿井及选煤厂生产系统的关键结构部分，在运转时主要是利用皮 带将井下煤或者外来煤输送到筛分车间、主厂房、筒仓等建筑物。运煤栈桥系统 根据其承载性能的不同可以分为钢筋混凝土、钢结构以及砌体等结构形式，这些 方式中的钢结构可以达到外部美观性的要求，施工具备较强的方便快捷性，更为 关键的是具备较强的抗震性，所以称为了当前煤炭系统中使用的主要方式。 1钢栈桥结构选型 （1）栈桥桁架选型。通常情况下，针对大型跨度的运煤栈桥，它的组成结构 包含了H型钢、角钢以及钢管等配件组成。其中的全拉式桁架中的较长斜腹杆即 为拉杆，较短的腹杆则主要是承载结构，经济效果非常高。此外钢桁架下弦处设 置了拉索的形式，在结构中施以预应力能够实现中心下降平移，在受到外部载荷 的影响之后上弦杆受拉，这就具备了较高的承载性能，即满足桁架受力体系，同 时又满足矿井运煤工作的需要。根据实际调查可以发现，H型钢是使用频率最高 的一种结构形式，该结构形式的主要优势在于如下几点：（a）.H型钢两个方向 中的惯性矩是一致的，可以使得内部的结构体系更加的稳定，结构性能比较强。（b）.H型钢弦杆与桥面在同一平面中，栈桥结构中的两侧钢桁架在空间位置上 以及桥面水平横向中刚度比较强，可以全面的提升结构的抗震性能。（c）.屋面 横梁支撑点设置在弦杆的内部位置上，要确保施工的节点位置与设计方案的一致性，同时还应该保证栈桥空间计算的准确性。H型钢栈桥钢桁架中的受压腹杆与 上下弦节点处的连接是刚性的，各个连接位置具备较高的稳定性。在计算角钢桁 架的时候，采用的方式主要是根据静定结构实施计算的，在计算环节，可以忽略 节点刚性产生的次弯矩问题，同时，在计算时，还需要掌握大跨度钢桁架弦杆和 腹杆截面刚度产生的偏差，如果存在的偏差较大，就会导致节点次弯矩方面的影响。不管是选择哪一种桁架形式都应该保证其满足如下的几个方面：（a）.节间 要保证为等距，节间数为偶数。如果无法满足该要求，就应该在中间位置上设置 交叉腹杆。（b）.其高度通常按照设定的要求，需要设置为1/8～1/10。但是，在设定高度的同时，还需要全面考虑到净空高度尺寸。（c）.在设置桁架节间长度时，需要对楼板部分高度进行考虑，以保证它满足设计要求。 （2）桁架支撑体系。桁架的上下弦支撑结构部分的主要作用就是能够承载水 平载荷，同时将这些载荷传递到支座结构中，此时可以使得结构刚性的增加，还 能够适当的改变平面计算长度。一般情况下，在支撑设置时，其位置都是在上下 弦位置上设置，而针对组合楼板来说，由于该结构自身具备结构功能，可以不采 用支撑方式；而针对预制楼板设置时，需要按照实际的情况做好纵向水平的支撑，同时，还需要对交叉腹杆进行设置，保证它和结构之间存在的角度达到40°～50°。在桁架支撑体系构建的阶段中，在进行钢屋架计算时，需要对上弦杆尺寸进行掌 . 1.设计资料 某车间厂房总长度约为108米,跨度为18m。车间设有两台30吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性的介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房,屋架采用三角形豪式钢屋架。屋面坡度为1：3，屋架间距为6m,屋架下弦标高为9米，其两端铰支于钢筋 混凝土柱上，上柱截面尺寸为400mm×400mm,混泥土强度等级为C20。屋面采用彩色压型钢屋板加保温层屋面，C型檩条，檩距为1.5～2?。屋面的活荷载为kNm=1.0，屋面的恒荷载的标准值为0.5γ2.1米。结构的重要度系数为022??，不考虑积灰荷载、风荷载，不考虑全跨荷载积雪不均匀分布m，雪荷载为0.350.2 kN kNm状况。屋架采用Q235B，焊条采用E43型。 2.屋架形式及几何尺寸 1′°2618=檩距arctan,=屋架形式及几何尺寸如图檩条支承于屋架上弦节点。屋架坡角为α3。为1.866m 屋架形式和几何尺寸1 图 支撑的布置3.上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间，并在相应开间的屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚性细杆，下弦跨中设置一道通长的柔性细。2杆。在下弦两端设纵向水平支撑。支撑的布置见图 '. . 图2 支撑的布置图 4.檩条布置 檩条设置在屋架上弦的每个节点上，间距1.866m。因屋架间距为6m，所以在檩条跨中设一道直拉条。在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆。 荷载标准值5.35.31kN6=×6×=0.51.77××=0.5×1.866P上弦节点恒 荷载标准值110√3×61.866×0.35=60.35=×1.77×=3.72kN×P上弦 节点雪荷载标准值210√3 由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图 上弦节点恒荷载图3 由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图4 '. . 图4 上弦节点雪荷载 6.内力组合 内力组合见表—1 中交第一航务工程局第五工程有限公司 模板受力计算书 （胸墙模板） 单位工程：锦州港第二港池集装箱码头二期工程计算内容：胸墙模板计算 编制单位：主管：计算： 审批单位：主管：校核： 锦州港第二港池集装箱码头二期工程 胸墙模板计算书 一、设计依据 1.中交第一航务工程勘察设计院图纸 2.《水运工程质量检验标准》JTS257-2008 3.《水运工程混凝土施工规范》JTJ268-96 4. 《组合钢模板技术规范》（GB50214－2001） 5. 《组合钢模板施工手册》 6. 《建筑施工计算手册》 7. 《港口工程模板参考图集》 二、设计说明 1、模板说明 在胸墙各片模板中，1#模板位于码头前沿侧，浇筑胸墙高度为3.15m，承受的侧压力最大，同时胸墙外伸部分的重量也由三角托架来承受，因此选取1#模板来进行计算。 1#模板大小尺寸为17.9m（长）×3.15m（高）。采用横连杆、竖桁架结构形式大型钢模板 面板结构采用安装公司统一的定型模板，板面为5mm钢板制作，背后为50×5竖肋。 内外横连杆采用单[10制作，间距为75cm； 桁架宽度为650cm，最大水平间距75cm，上弦杆采用背扣双[6.3，下弦杆为双∠50×50×5，腹杆为方管50×5。 2、计算项目 本模板计算的项目 ⑴模板面板及小肋 ⑵模板横连杆的验算。 ⑶模板竖桁架的验算。 ⑷模板支立的各杆件的验算。 模板计算 1、混凝土侧压力计算 混凝土对模板的最大侧压力： Pmax = 8K S +24K t V 1/2=8×2.0+24×1.33×0.57? =40.1kN/m 2 式中: Pmax ——混凝土对模板的最大侧压力 Ks ——外加剂影响系数，取2.0 Kt ——温度校正系数 10℃时取Kt ＝1.33 V ——混凝土浇筑速度50m 3 /h ，取0.57m/h 砼坍落度取100mm ＝＝倾倒侧P P P max 40.1+6×1.4=48.5 kN/m 2取50KN/ m 2 其中倾倒P 为倾倒砼所产生的水平动力荷载，取6kN/㎡×1.4=8.4kN/㎡。 2、板面和小肋验算 ⑴板面强度验算 取1mm 宽板条作为计算单元，计算单元均布荷载 q=0.05×1=0.05 N/mm q 5mm 钢板参数：I=bh 3/12=300×5×5×5/12=3125mm 4 ω= bh 2/6=300×5×5/6=1250mm 3 q=0.05×300=15 N/mm σ=M/ω=0.078 ql 2/ω=0.078×15×3002/1250=85 N/mm 2＜[σ]=215 N/mm 2 f max =K f ×Fl 4 /B 0=0.00247×0.05×3004 /2358059=0.43mm ＜300/500=0.6mm ， 钢板满足要求 其中K f 为挠度计算系数，取0.00247 B 0为板的刚度，B0=Eh 3x /12(1-γ2)=2.06×105×53/12(1-0.32)=2358059 γ钢板的泊松系数，取0.3 h 为钢板厚度，h=5mm －、设计资料 1、某工厂车间，采用梯形钢屋架无檩屋盖方案，厂房跨度取27m，长度为102m，柱距6m。采用1.5m×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，保温层、找平层及防水层自重标准值为1.3kN/m2。屋面活荷载标准值为0.5kN/m2，雪荷载标准值0.5kN/m2，积灰荷载标准值为0.6kN/m2，轴线处屋架端高为1.90m，屋面坡度为i=1/12，屋架铰接支承在钢筋混凝土柱上，上柱截面400mm×400mm，混凝土标号为C25。钢材采用Q235B级，焊条采用E43型。 2、屋架计算跨度： Lo=27m－2×0.15m=26.7m 3、跨中及端部高度： 端部高度：h′=1900mm（端部轴线处），h=1915mm（端部计算处）。 屋架中间高度h=3025mm。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如图一所示: 2、荷载组合 设计桁架时，应考虑以下三种组合： ①全跨永久荷载+全跨可变荷载 (按永久荷载为主控制的组合) ：全跨节点荷 载设计值：F=(1.35×3.12+1.4×0.7×0.5+1.4×0.9×0.6) ×1.5×6 =49.122kN 图三桁架计算简图 本设计采用程序计算结构在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表一。 1、上弦杆： 整个上弦杆采用相等截面，按最大设计内力IJ 、JK 计算，根据表得： N = -1139.63KN ，屋架平面内计算长度为节间轴线长度，即：ox l =1355mm ,本屋架为无檩体系，认为大型屋面板只起刚性系杆作用，不起支撑作用，根据支撑布置和内力变化情况，取屋架平面外计算长度oy l 为支撑点间的距离，即： oy l =3ox l =4065mm 。根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，如图四所示： 图四 上弦杆 目录 欧阳歌谷（2021.02.01）1.设计资料1 1.1基本资料1 1.2构件截面尺寸1 1.3单元编号4 1.4荷载5 2.内力计算7 2.1荷载组合7 2.2内力9 3.主桁杆件设计11 3.1验算内容11 3.2截面几何特征计算11 3.3刚度验算15 3.4强度验算16 3.5疲劳强度验算16 3.6总体稳定验算17 3.7局部稳定验算18 4.挠度及预拱度验算19 4.1挠度验算19 4.2预拱度19 5.节点应力验算20 5.1节点板撕破强度检算20 5.2节点板中心竖直截面的法向应力验算21 5.3腹杆与弦杆间节点板水平截面的剪应力检算22 6.课程设计心得23 1.设计资料 1.1基本资料 (1)设计规范 《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）； 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ 025-86）； (2)工程概况 该桥为48m下承式公路简支钢桁架梁桥，共8个节间，节间长度为6m，主桁高10m，主桁中心距为7.00m，纵梁中心距为3m，桥面布置2行车道，行车道宽度为7m。 (3)选用材料 主桁杆件材料采用A3钢材。 (4)活载等级 采用公路I级荷载。 1.2构件截面尺寸 各构件截面对照图 各构件截面尺寸统计情况见表1-1： 表1-1 构件截面尺寸统计表 编号名称类型 截面 形状 H B1 (B) tw tf1(tf ) B2tf2C 1下弦杆E0E2用户H型0.460.460.010.0120.4 6 0.012 2下弦杆E2E4用户H型0.460.460.0120.020.4 6 0.02 3上弦杆A1A3用户H型0.460.460.0120.020.4 6 0.02 4上弦杆A3A3用户H型0.460.460.020.0240.4 6 0.024 5斜杆E0A1用户H型0.460.60.0120.020.60.02 6斜杆A1E2用户H型0.460.440.010.0120.4 4 0.012 7斜杆E2A3用户H型0.460.460.010.0160.4 6 0.016 8斜杆A3E4用户H型0.460.440.010.0120.4 4 0.012 9竖杆用户H型0.460.260.010.0120.2 6 0.012 10横梁用户H型 1.290.240.0120.0240.2 4 0.024 11纵梁用户H型 1.290.240.010.0160.2 4 0.016 12下平联用户T型0.160.180.010.01 13桥门架上下横撑和短 斜撑 用户双角0.080.1250.010.01 0.0 1 14桥门架长斜撑用户双角0.10.160.010.010.0 合山集中供热工程桁架施工安装 专 项 施 工 案 编制人：萍 项目负责人：立新 审核人：志福 编制日期：2017年月日 目录 一、编制依据： (1) 二、工程概况： (1) 三、施工准备： (1) 四、施工部署 (3) 五、施工工艺： (4) 六、钢结构吊装就位 (6) 七、应注意的质量问题 (8) 八、保证质量的技术措施 (9) 九、安全保证措施 (10) 十、环境保护与文明施工技术措施 (11) 十一、季节性施工措施 (11) 钢桁架施工案 一、编制依据： 1.本工程结构施工图纸； 2.《钢结构工程施工质量验收规》GB50205-2001； 3.和地现行的有关建筑施工的法规、规程； 4.施工工艺标准。 5.《钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程》（JGJ82-91） 6.《建筑钢结构焊接过程》（JGJ81-2002） 二、工程概况： 本工程位于广西省合山市产业转型工业园区，本工程分为四个标段。 1、建设单位：合山市振合集中供热有限公司 2、建设地点：合山市产业转型工业园区 3、工程名称：合山市产业转型工业园区集中供热工程 4、管道长度：第一标段DN600长4597米，第二标段DN400长1240米，第三标段DN300长5536.4米，第四标段DN500长6682.4米。 三、施工准备： （1）现场准备 1、联系、办理现场占地、电源手续，提前做好现场施工用平台铺设、电源准备工作。 2、组织施工机具、材料随时进入现场。 3、制作施工用的各种工装机具等。 4、堪察现场，规划材料、机具进场道路，并选择和落实运输机械；提前做好围设施、环境的处置与保护等准备工作。 5、钢材进场后要组织有关人员进行验收，检查实物和质量证明材 料是否合格，不合格材料不得用于工程。钢材进场堆放要减少钢材锈蚀和变形。 6、熟悉图纸，做好焊接工艺技术交底。核对图纸材料表和设计是 否相同，核对各节点安装标高与混凝土结构标高是否相符，如有不符及时通知甲办理工程变更或洽商手续。 7、电焊条要按设计和规要求进行选用，必须有质量证明材料，施工前按要求进行烘焙，禁使用药皮焊芯生锈的焊条。 8、用坡口焊接时需用引弧板，引弧板材质和坡口型式应与焊件相 同。 9、施焊人员要经过培训并已取得认可的焊工操作证，且操作证要在有效期以。 10、现场供电应符合焊接用电要求。 11、主要机具：电焊机2台、焊把线、小型台钻1台、焊钳、面罩和小锤，钢结构吊装时采用一台QY50型汽车起重机。 （2）其它准备 钢屋架设计 姓名： 班级： 学号： 指导教师： 1.原始资料： 某工业厂房为单跨，无天窗，纵向长度为60m，跨度为18m，采用梯形钢屋架，无檩方案，屋面采用1.5×6m预应力钢筋混凝土屋面板，100mm厚泡沫混凝土保温层，二毡三油改性沥青防水卷材屋面，屋面为上人屋面，坡度为i=1/15。屋架铰支于钢筋砼柱上，柱截面400mm×400mm，砼标号为C25，车间无吊车。屋架采用的钢材为Q345钢，手工焊。 2.屋架形式和几何尺寸确定 屋架计算跨度（每端支座中线缩进150mm）： l o=18-2×0.15=17.7m 跨中及端部高度 桁架的中间高度：h=2250mm 在17.7m的两端高度：h=1650mm 桁架跨中起拱50mm 图1 桁架形式及几何尺寸 桁架支撑布置图如图2所示： 图2 4.荷载和内力计算 4.1荷载计算： 4.11屋面永久荷载标准值： ①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自 重，以kN/m2为单位； ②屋面活荷载：施工活荷载标准值为2.0kN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.35kN/m2，施工 活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值。 积灰荷载标准值：0.5kN/m2。 ③屋面各构造层的荷载标准值： 二毡三油改性沥青防水层 0.40kN/m2 水泥砂浆找平层 0.40kN/m2 保温层 0.60kN/m2 预应力混凝土屋面板 1.50kN/m2 屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。沿屋 α=换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水面斜面分布的永久荷载应乘以1/cos 1.005 P=+?支撑） 平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（0.120.011 W 计算，跨度单位m。 永久荷载标准值： 二毡三油改性沥青防水层 1.002×0.4kN/m2=0.4008kN/m2水泥砂浆找平层 1.002×0.4 kN/m2=0.4008kN/m2保温层 1.002×0.6 kN/m2=0.6012kN/m2 预应力混凝土屋面板 1.002×1.5 kN/m2=1.503 kN/m2桁架和支撑自重 0.12 KN/m2+0.011×18 kN/m2=0.318kN/m2 总计：3.2kN/m2可变荷载标准值： 1.设计资料 某车间厂房总长度约为108米,跨度为18m。车间设有两台30吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性的介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房,屋架采用三角形豪式钢屋架。屋面坡度为1：3，屋架间距为6m,屋架下弦标高为9米，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为 ,混泥土强度等级为C20。屋面采用彩色压型钢屋板加保温层屋面，C型檩条，檩距为1.5～2.1米。结构的重要度系数为，屋面的恒荷载的标准值为。屋面 的活荷载为，雪荷载为，不考虑积灰荷载、风荷载，不考虑全跨荷载积雪不均匀分布状况。屋架采用Q235B，焊条采用E43型。 2.屋架形式及几何尺寸 屋架形式及几何尺寸如图檩条支承于屋架上弦节点。屋架坡角为,檩距为 1.866m。 图1 屋架形式和几何尺寸 3.支撑的布置 上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间，并在相应开间的屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚性细杆，下弦跨中设置一道通长的柔性细杆。在下弦两端设纵向水平支撑。支撑的布置见图2。 图2 支撑的布置图 4.檩条布置 檩条设置在屋架上弦的每个节点上，间距1.866m。因屋架间距为6m，所以在檩条跨中设一道直拉条。在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆。 5.荷载标准值 上弦节点恒荷载标准值 上弦节点雪荷载标准值 由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图3 图3 上弦节点恒荷载由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图4 图4 上弦节点雪荷载6.内力组合 内力组合见表—1 杆件名称杆件编 号 恒荷载及雪荷载半跨雪荷载内力组合最不利 荷载 （kN）内力 系数 恒载 内力 （kN） 雪载 内力 （kN） 内力 系数 半跨雪 载内力 （kN） 1.2恒+ 1.4雪 （kN） 1.2恒+ 1.4半跨 雪（kN）123452+32+5 上弦杆1-2-14.23-75.56 -52.94 -10.28-38.24 -164.78 -144.21 -164.78 2-3-12.65-67.17 -47.06 -8.7-32.36 -146.49 -125.92 -146.49 3-4-11.07-58.78 -41.18 -7.11-26.45 -128.19 -107.57 -128.19 4-5-9.49-50.39 -35.30 -5.53-20.57 -109.89 -89.27 -109.89 5-6-7.91-42.00 -29.43 -3.95-14.69 -91.60 -70.97 -91.60 下弦杆1-713.571.69 50.22 9.7536.27 156.33 136.8 156.33 7-813.571.69 50.22 9.7536.27 156.33 136.8 156.33 8-91263.72 44.64 8.2530.69 138.96 119.43 138.96 9-1010.555.76 39.06 6.7525.11 121.59 102.06 121.59 10-11947.79 33.48 5.2519.53 104.22 84.69 104.22 钢结构课程设计任务书 姓名：杨文博学号：A13110059 指导教师：王洪涛 目录 1、设计资料 0 1.1结构形式 (2) 1.2屋架形式及选材 (2) 1.3荷载标准值（水平投影面计） (2) 2、支撑布置 (2) 2.1桁架形式及几何尺寸布置 (2) 2.2桁架支撑布置如图 (3) 3、荷载计算 (5) 4、内力计算 (5) 5、杆件设计 (8) 5.1上弦杆 (8) 5.2下弦杆 (9) 5.3端斜杆A B (9) 5.4腹杆 (11) 5.5竖杆 (16) 5.6其余各杆件的截面 (16) 6、节点设计 (20) 6.1下弦节点“C” (20) 6.2上弦节点“B” (21) 6.3屋脊节点“H” (22) 6.4支座节点“A” (23) 6.5下弦中央节点“H” (23) 参考文献 (27) 图纸 (27) 1、设计资料 1.1、结构形式 某厂房跨度为24m，总长90m，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400×400，混凝土强度等级为C25，屋面坡度为10 = i。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7 :1 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），锻锤为2台5t。 1.2、屋架形式及选材 屋架跨度为24m，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：设计方案采用235B钢，焊条为E43型。 1.3、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/m2 20厚水泥砂浆找平层0.4 kN/m2 100厚加气混凝土保温层0.6kN/m2 一毡二油隔气层0.05kN/m2 预应力混凝土大屋面板（加灌缝） 1.4kN/m2 屋架及支撑自重(按经验公式L .0+ =计算) 0.384 KN/m2 12 .0 q011 ②可变荷载： 屋面活荷载标准值： 0.8 KN/m2 雪荷载标准值： 0.5 KN/m2 积灰荷载标准值： 0.7 KN/m2 2、支撑布置 2.1桁架形式及几何尺寸布置 1. 设计资料 某车间厂房总长度约为108米,跨度为18m 。车间设有两台30吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性的介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房,屋架采用三角形豪式钢屋架。屋面坡度为1：3，屋架间距为6m,屋架下弦标高为9米，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为400mm ×400mm ,混泥土强度等级为C20。屋面采用彩色压型钢屋板加保温层屋面，C 型檩条，檩距为1.5～2.1米。结构的重要度系数为γ0=1.0，屋面的恒荷载的标准值为0.5 kN m 2?。屋面的活荷载为0.2 kN m 2?，雪荷载为0.35 kN m 2?，不考虑积灰荷载、风荷载，不考虑全跨荷载积雪不均匀分布状况。屋架采用Q235B ，焊条采用E43型。 2. 屋架形式及几何尺寸 屋架形式及几何尺寸如图檩条支承于屋架上弦节点。屋架坡角为α=arctan 1 3=18°26′,檩距为1.866m 。 图1 屋架形式和几何尺寸 3. 支撑的布置 上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间，并在相应开间的屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚性细杆，下弦跨中设置一道通长的柔性细杆。在下弦两端设纵向水平支撑。支撑的布置见图2。 图2 支撑的布置图 4.檩条布置 檩条设置在屋架上弦的每个节点上，间距1.866m。因屋架间距为6m，所以在檩条跨中设一道直拉条。在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆。 5.荷载标准值 =0.5×1.77×6=5.31kN 上弦节点恒荷载标准值P1=0.5×1.866×6× √10 =0.35×1.77×6=3.72kN 上弦节点雪荷载标准值P2=0.35×1.866×6× √10 由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图3 图3 上弦节点恒荷载 由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图4 图4 上弦节点雪荷载 1.设计资料 （1）某地一金工车间，长96m ，跨度27m ，柱距6m ，采用梯形钢屋架，1.56m ?预应力钢筋混 凝土大型屋面板，上铺珍珠岩保温层，设计地点哈尔滨地区，保温层厚度为100mm,容重34/kN m ，采用封闭结合，卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为C20（抗压设计强度fc=10N/mm 2），车间内设有两台30/5t 中级工作制桥式 吊车，轨顶标高18.5m,柱顶标高27m 。屋面荷载标准值为2 0.5kN /m ，雪荷载标准值20.5kN /m ，积灰荷载标准值为0.5kN/m 2。桁架采用梯形钢桁架，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为400400?。钢材采用Q235-B ，焊条采用E43型，手工焊。 （2） 屋架计算跨度 0l 270.15226.7m =-?= （3） 跨中及端部高度： 桁架的中间高度 h=3.340m 在26.7m 的两端高度 0h 2.006m = 在27.0m 轴线处两端高度 0h 1.990m = 桁架跨中起拱 l/500≈55mm 屋架高跨比3340/270001/8≈在经济范围（1/6~1/10）内，为使屋架上弦只受节 点荷载，腹杆体系采用人字形式。 2. 结构形式及几何尺寸如图1所示，支撑布置如图2所示 图1 桁架形式及几何尺寸 根据厂房长度（96m>60m ）,跨度及荷载情况，设置三道上下弦水平支撑如图： 桁架及桁架上弦支撑布置 桁架下弦支撑布置图 垂直支撑 垂直支撑 图2：桁架支撑布置图 符号说明：SC —上弦支撑；XC —下弦支撑；CC —垂直支撑；GG —刚性系杆；LG —柔性系杆 3. 荷载计算 2 ，等于雪荷载，故取屋面活荷载计算。沿屋面斜面分布的永久荷载应乘以 1/cos 1.005α=，换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水平投影面积分布的支撑）按经验公式w P 0.120.011l =+?计算，跨度单位为m 。 标准永久荷载： 预应力混凝土大型屋面板 22 1.005 1.4kN / 1.407/m kN m ?= 三毡四油防水层 22 1.0050.35kN /0.352/m kN m ?= 20mm 厚找平层 32 1.0050.02m 20kN /0.402/m kN m ??= 80mm 厚珍珠岩制品保温层 32 1.0050.08m 4kN /0.322/m kN m ??= 桁架和支撑重 22 0.120.1127kN/m 0.417kN/m +?= ——————————————————————— 总计 2 2.900kN/m 标准可变荷载： 屋面活荷载 2 0.5kN /m 积灰荷载 2 0.3kN /m ——————————————————————— 总计 2 0.8kN /m 桁架设计时，应考虑以下三种荷载组合： （1） 全跨永久荷载+全跨可变荷载 （按永久荷载为控制的组合）全跨节点荷载设计值 222F kN m kN m kN m 1.5643.05kN m m =???????=（1.35 2.900/+1.40.70.5/+1.40.90.3/） （由可变荷载为主控制的组合）全跨节点荷载设计值为： '2F 1.2 2.900 1.40.5 1.40.90.3 1.56m 41.02kN =?+?+????=（） （2） 全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载设计值: 对结构不利时： 21.1F 1.35 2.900/ 1.5635.235kN kN m m m =???=（永久荷载控制） 2 1.2F 1.2 2.900/ 1.5631.32kN kN m m m =???=（可变荷载控制） 对结构有利时： 2 1.0 2.900/ 1.5626.10kN kN m m m ???= 半跨可变荷载设计值： 2.1F 1.4 1.567.81kN =?????=（0.70.5+0.90.3）（永久荷载控制） 2.2F 1.4 1.569.70kN =????=（0.5+0.90.3）（可变荷载控制） （3） 全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载（按可变荷载为主的组合） 全跨节点桁架自重设计值 对结构不利时： 3.1F 1.20.417 1.56 4.50kN =???= 对结构有利时： 3.2F 1.00.417 1.56 3.75kN =???= 半跨节点屋面板自重及活荷载设计值 4F kN =????（1.2 1.407+1.40.5）1.56=21.50 （1）、（2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载。 桁架承重架设计计算书 桁架承重架示意图（类型一） 二、计算公式 荷载计算:1.静荷载包括模板自重、钢筋混凝土自重、桁架自重（X 1.2）； 2. 活荷 载包括倾倒混凝土荷载标准值和施工均布荷载（X 1.4）。 弯矩计算：按简支梁受均布荷载情况计算 剪力计算： 挠度计算： 轴心受力杆件强度验算： 轴心受压构件整体稳定性计算： 三、桁架梁的计算 桁架简支梁的强度和挠度计算 1. 桁架荷载值的计算. 静荷载的计算值为 q1 = 62.18kN/m. 活荷载的计算值为q2 = 16.80kN/m. 桁架节点等效荷载 Fn二-39.49kN/m. 桁架结构及其杆件编号示意图如下： 桁架横梁计算简图 2. 桁架杆件轴力的计算. 经过桁架内力计算得各杆件轴力大小如下：桁架杆件轴力图 桁架杆件轴力最大拉力为 Fa = 105.31kN. 桁架杆件轴力最大压力为 Fb = -139.62kN. 3. 桁架受弯杆件弯矩的计算. 桁架横梁受弯杆件弯矩图 桁架受弯杆件最大弯矩为M二2.468kN.m 桁架受弯构件计算强度验算=18.095N/mm 钢架横梁的计算强度小于215N/mrf,满足要求！ 4. 挠度的计算. 最大挠度考虑为简支梁均布荷载作用下的挠度桁架横梁位移图 简支梁均布荷载作用下的最大挠度为 V二0.425mm. 钢架横梁的最大挠度不大于10mn,而且不大于L/400 = 1.25mm，满足要求！ 5. 轴心受力杆件强度的计算. 式中N ——轴心拉力或轴心压力大小； A ——轴心受力杆件的净截面面积。 桁架杆件最大轴向力为139.622kN,截面面积为14.126cm2. 轴心受力杆件 计算强度■>= 98.841N/mm2. 计算强度小于强度设计值215N/mrf，满足要求！ 6. 轴心受力杆件稳定性的验算. 式中N——杆件轴心压力大小； A ——杆件的净截面面积；「一一受压杆件的稳定性系数。 轴心受力杆件稳定性验算结果列表 杆件单元长细比稳定系数轴向压力kN 计算强度N/mm2 1 37.948 0.914 0.000 2 37.948 0.914 105.310 3 37.948 0.91 4 -52.655 40.770 4 40.046 0.907 -139.622 109.010 5 37.948 0.914 0.000 6 40.046 0.90 7 83.774 7 37.948 0.914 -26.327 20.385 8 37.948 0.914 -26.327 20.385 9 37.948 0.914 -39.491 30.577 10 37.948 0.914 -52.65 5 40.770 11 37.948 0.914 -52.65 钢结构课程设计 班级：建工1003班姓名：刘政华 学号：201030135 指导老师：周莉莉 2012年 1 月 2 日 目录 一、设计资料 (1) 二、结构形式及支撑布置 (2) 三、荷载计算 (4) 四、内力计算 (5) 五、杆件设计 (6) 六、节点设计 (10) 七、参考资料 (17) 八、附表一 (18) 九、附表二 (19) 一、设计资料 某车间跨度为24m，厂房总长度72m，柱距6m，车间内设有两台300/50kN 中级工作制吊车（参见平面图、剖面图），工作温度高于-20℃，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为12.5m；采用1.5×6 m预应力钢筋混凝土大型屋面板，Ⅱ级防水，卷材屋面，屋架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸为400×400mm，混凝土强度等级为C25，屋架采用的钢材为Q235B钢，焊条为E43型。 屋架形式 荷载（标准值） 永久荷载： 改性沥青防水层 0.35kN/m 2 20厚1:2.5水泥砂浆找平层 0.4kN/m 2 100厚泡沫混凝土保温层 0.6kN/m 2 预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.4kN/m 2 屋架和支撑自重为 （0.120+0.011L ）kN/m 2 可变荷载 基本风压： 0.35kN/m 2 基本雪压：（不与活荷载同时考虑） 0.30kN/m 2 积灰荷载 0.75kN/m 2 不上人屋面活荷载 0.7kN/m 2 二、结构形式及支撑布置 桁架的形式及几何尺寸如下图2.1所示 图2.1 桁架形式及几何尺寸 桁架支撑布置如图2.2所示 1950 12000 1350 150 50 1507 1507 1507 1507 1507 1507 1507 1508 19652494 2233 2569 28 13 280 32516 305 6 304 5 2798 330 5 329 53081 2850 30003000 3000 云南大学城建学院 钢结构设计原理课程设计计算书 指导教师：秦云 学生姓名：裴博玉 班级：2011级生物技术 学号：20111070036 设计时间：2014.7.25—2014.7.30 2014.8.5 —2014.8.8 桁架设计 1.设计资料 某厂房总长度108m，跨度可根据自己的情况从21m和24m两种情况中选用（同等情况下，前者的评分将较后者低5分），纵向柱距6m。厂房建筑采用封闭结合； 1.结构形式:钢筋混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C30，屋面坡度i=L/10； L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为8度，屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台50/10t（中级工作制），锻锤为2台5t。 2. 屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的 内力）如附图所示。屋架采用的钢材、焊条为：学号为单号的同学用Q235B钢，焊条为E43型；双号的同学用Q345A钢，焊条为E50型。 3.屋盖结构及荷载 无檩体系：采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板（保证三点焊接，考虑屋面板能起到系杆的作用） 荷载：①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架跨度，以m为 单位，q为屋架及支撑自重，以kN/m2为单位； ②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7kN/m2，雪荷载的基本雪压标准 值为S0=0.35KN/m2，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的 较大值；积灰荷载0.5kN/m2。 ③屋面各构造层的荷载标准值： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.40kKN/m2 水泥砂浆找平层0.50kN/m2 保温层0.80kN/m2 一毡二油隔气层0.05KN/m2 水泥砂浆找平层0.40kN/m2钢结构梯形屋架课程设计计算书(绝对完整)
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