钢结构课程设计实例讲解-V2.0.docx

钢结构课程设计实例讲解
目录
一、 设计资料 2
二、 结构形式与布置 3
三、 荷载计算 6
四、 内力计算 7
五、 杆件设计 7
上弦杆 7
下弦杆 8
端斜杆 aB 9
腹杆 eg 和 gk 9
竖杆 Ie 9
六、 节点设计 10
下弦节点 b 10
上弦节点 B 11
屋脊节点 K 12
支座节点 A 12
七、 屋架施工图 14
选择题号 80 作为设计实例。
一、 设计资料
（1）题号 80 的已知条件：梯形钢屋架跨度为 30m，长度为 96m，柱距 6m，该车间内设有两台 200/50kN 中级工作制吊车，轨顶标高为 。冬季最低温度高于-20oC，地面设计烈度为 7 度，设计基本地震加速度为 . 采用 ×6m 预应力混凝土大型屋面板，100mm 厚泡沫混凝土保温层，卷材屋面，屋面坡. 屋面活荷载标准值为 ，雪荷载标准值为 ，积灰荷载标准值为 . 屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm×400mm，混凝土标号 C20。钢材采用 Q235B 级，焊条采用 E43 型。要求设计钢屋架并绘制施工图。
注释：
不同的地方地震设计烈度和基本地震加速度值不一样，比如唐山的地震设计烈度为8 度， 基本地震加速度值为 ，相关数值查《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）。
屋面活荷载根据《建筑结构荷载规范》表 取值，对于不上人屋面，屋面活荷载标准值为 ，将标准值作 的增减。本课程设计按照题目要求取值。
（2）屋架计算跨度：
注释：
1. 屋架的标志跨度（名义跨度）和计算跨度：标志跨度是柱网轴线的横向间距，以 3m 为模数，计算跨度是屋架两端支座反力的距离。计算跨度常取标志跨度减去 300mm，亦即假定屋架支座节点处的底板宽≤300mm，使底板的外边缘不超过边列柱的外边和中列柱的中线，如图 所示。
图 屋架的计算跨度
（3）跨中及端部高度：本设计为无檩屋盖体系，采用平坡梯形屋架，取屋架在 30m 轴线处的端部高=2000mm，屋架的中部高度为
（）
则屋架在 处，两端的高度，屋架跨中起拱考虑，取为 60mm.
注释：
梯形屋架一般首先根据屋架形式和工程经验确定屋架端部高；然后再根据屋面材料 和屋面坡度 计算跨中高度 ，. 对于陡坡梯形屋， 对于缓坡梯形屋 ，对于梯形屋架和平行弦屋架，端部经济高度为
. 屋架跨度越大， 取值越大。梯形屋架中部高度一般选择范围为
.
两端简支、跨≥24m 的梯形和平行弦桁架和跨≥15m 的三角形桁架，宜起拱，常用拱≈并在简图中注明。起拱是为了抵偿桁架在荷载下的挠度，以免影响使用和外观。起拱时应使桁架在各截面处的高度都保持不变（或局部略有增大），以免降低桁架的刚度和承载力。
二、 结构形式与布置
为了使屋架节点受荷载，配合屋面板 宽，腹板体系大部分采用下弦节间为 3m 的人字形式，仅在跨中，考虑到腹杆的适宜倾角，采用再分式杆系。屋架杆件的几何尺寸如图
所示。
图 梯形钢屋架形式和几何尺寸
根据厂房长度（96m >60m）、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑，设在第二柱间；在第一柱间的上弦平面设置刚性系杆保证安装时上弦的稳定，下弦平面的第一柱间也设置刚性系杆传递山墙的风荷载；在设置横向水平支撑的同一柱间，设置竖向支撑三道， 分别设在屋架的两端和跨中，屋脊节点及屋架支座处沿厂房设置通长刚性系杆，屋架下弦跨中设一道通常柔性系杆（详见图 ），凡与横向支撑连接的屋架编号为 CWJ-2，不与横向支撑连接的屋架编号为 GWJ-1.
注释：
图 梯形钢屋架支撑布置图
屋架杆件几何长度计算时要考虑屋面板的宽度，屋架的坡度，根据直角三角形的边长关系进行计算。
屋盖结构一般是平行放置的许多榀钢屋架，这时只需对其中任意两榀相邻屋架按照要求布置上、下弦横向水平支撑和垂直支撑，使之连成坚强的空间桁架结构。然后，从这些空间桁架结构伸出上弦和下弦系杆，以保证其它桁架的侧向刚度和稳定性。如图 所示。
图 屋盖支撑作用示意图
1 屋架；2 天窗架；3 上弦横向水平支撑；4 垂直支撑；5 天窗架上弦横向水平支撑；6 天窗架垂直支撑；7 系杆（f 应采用刚性系杆）
上弦和下弦横向水平支撑在组成空间桁架结构的相邻两榀屋架的上弦和下弦平面内沿
屋架的跨度全场设置。为了提高屋盖结构刚度和缩短系杆