1、键入文字本科生课程设计题目： 学 院 专 业 学 号 姓 名 指导教师 年 月 日简直人字形屋架设计装订线键入文字一、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，H 型钢或焊接工字钢檀条（间距 3-6m） ；2、屋架间距（柱距）为 6m；3、屋面离地面高度约为 15m。4、荷载（1）压型钢板：0.11-0.15KN/；（2）檩条：0.
2、11KN/；（3）屋架及支撑自重：gk=(0.12+0.11L)KN/，L 为屋架的标志跨度（m） ；（4）风荷载为 0.50KN/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 400mm400mm，混凝土强度等级为 C25。键入文字四、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
3、：1） 屋架简图(一般布置在图面的左上角)；2） 屋架正立面图(如果对称可只画半榀屋架，但中央屋脊节点和下弦中央节点必须画完整)；3） 上、下弦杆俯视图，必要的剖面（如支座节点、端竖杆、中央竖杆、托架及垂直支撑连接处） ；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（题目、指导教师、姓名、学号、班级、日期和成绩等） 。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；键入文字（2） 钢结构原理与设计 ，王国周，瞿履谦主编，清华大学出
4、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 30m，地点在沈阳，屋面坡度为 1：10，屋架间距为 12m，厂房长度为 60m，屋架支撑于钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm400mm，混凝土强度等级为 C25。车间跨度 30m，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 5m,基本风压为 0.55 KN/,雪荷载为 0.5KN/积灰荷载
5、标准值 0.4 KN/，屋面活荷载标准值为 0.5KN/，注意屋面活荷载和雪荷载不同时考虑。钢材采用 Q235-B 焊条为 E43 型。2、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 =0.151KN/01檩条自重：0.1KN/屋架及支撑自重G=0.12+0.011l=0.45KN/恒载：0.701 KN/2)屋面活荷载标准值为 0.5 KN/，与雪荷载一样，所以不考虑雪荷载的作用。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,所以负风键入文字压的设计（垂直于屋面）为迎风面 1=-1.40.61.250.55=-0.578KN/背风面
6、 2=-1.40.51.250.55=-0.481KN/ 1和 2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）考虑屋面积灰荷载为 0.4KN/5)上弦节点集中荷载的设计值由 可变荷载效1oGkQkicikrrQf 应控制的组合为:Q=(1.20.701+1.4（0.5+0.4）)56=63.036KN6)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
7、、节点法）求出各杆件内力，见图 1数解法求解内力系数1.求 1-1 截面的内力系数由 0.523602000sin84.3=0.52939h 得 h=1598由 M=0 即 F2h2+F3h=0得 1598F3+1990F2=0由 Y=F2sin 5.7-F3sin36.9+0.5+3=0得 F2=6F3+25求得 F2=-2.952 F3=3.676键入文字注意 拉为正，压为负2.求 2-2 截面的内力系数由 M=0 得 34850-0.54850-F11990=0得 F1=6.093由 Y=2.952sin 5.7+F3y-F1y+0.5-3=0得 F3cosarcsin2500/3364
8、-6.093sin 5.7+2.952 sin5.7=2.5得 F3=-4.203内力系数和荷载组合杆件编号 内力系数 活荷载 恒载 积灰荷载 杆件内力(KN)a-b -2.952 0.5 0.701 0.4 -186.082b-c -8.000 0.5 0.701 0.4 -504.288c-d -10.513 0.5 0.701 0.4 -662.6971-2 0.000 0.5 0.701 0.4 0.0002-3 6.093 0.5 0.701 0.4 384.0783-4 9.879 0.5 0.701 0.4 622.7334-5 11.139 0.5 0.701 0.4 702.
9、158a-2 3.676 0.5 0.701 0.4 231.720b-2 -4.203 0.5 0.701 0.4 -264.940b-3 2.296 0.5 0.701 0.4 144.731c-3 -2.527 0.5 0.701 0.4 -159.292c-4 0.766 0.5 0.701 0.4 48.286键入文字d-4 -0.843 0.5 0.701 0.4 -53.139d-5 2.217 0.5 0.701 0.4 139.7514、杆件截面选择腹杆最大内力 N=-264.94KN，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 331.
10、2KN)，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=-662.8kN， = =502.5.5cm。选用 TM1953001016，A=68.37， =5.03cm，oxly xi=7.26cm， =3.4cm。yiz= = =99.9 =150xoli502.3= = =69.2 =150yoli.726=yz122221()4(1/)yzyzoyzei 其中： （）22 2(3.408)6.7ote（）2226.75.84.oxyii3 334119.6.01.65.tikIbt m0w22/(5.7/)84.76
11、.3/(54.1/2.7)50.2zotwiAIIl由 查得 x.)xb类键入文字2）下弦。下弦也不改变截面，按最大内力计算。max702.,502.,150xyooNklcmlc3216()Af502.()xoli c16()yolim选用 TW125250914， ， 。2A=4.09y6.9,2.08oicmzc502.168.42509oxi32oyi3）斜腹杆。杆件 a-2： N=231.7N, 。0293.xoylcm选用 275505(长肢相并)， ， 。215A.93,2.0xyicmic.34()020oyxlMPai填放板放两块， 。98.0801.43.()alcmicm
12、杆件 b-2: N=-264.9kN, ， 。.6291xll36.4oylcm键入文字选用 2907， ， 。24.6Acm.78,4.07xyicicm91.15.78oxi3642.0.0oyi因为:90.5836.412.86. 21.70.79oylbt b所以:4 42 2.50.7518.18.315036.yzolt ,0.7()xyzxb由 查 类填板放两块， 。12.402.781.()alcmicm杆件 b-3： N=+144.7, ， 。.3542oxll305.2oylcm选用 2505， ， 。296Ac.,.5xyicic24.10553oxi62024oyi 填
13、板放两块， 。10.7801.532.4()alcmicm连接垂直支撑中央竖杆采用十字形截面，其斜平面计算长度 。0.9ol键入文字屋架杆件截面计算长度（m） 长细比杆件号 oxloyl选用截面 截面面积A（） x()yzmin计算应力（mpa）容许长细比 杆件端部的角钢肢背和肢尖焊缝(mm)填板数(每节间)a-bb-cc-d5.025 5.025TM195300101668.37 99.9 69.2(72.2)0.555174.9150 - 21-22-33-44-55.025 5.025TW12525091446.09 151 238.5 -152.6250 - 1a-2 2.939 2.
14、939 2 7550512.25 123 134 - 189.5 250 6-1405-902b-2 2.6913.364 2 90724.60 91.1 82.7(87.3)0.578 186.8 150 6-1505-1002b-3 2.4423.052 2 5059.60 150 124.6 - 150.8 250 6-905-602c-3 2.9613.364 28 0515.82 102 92.7(99.1)0.502 200.5 150 6-1005-603c-4 2.4423.052 2 63512.28 119 103.1 - 39.3 150 6-605-603d-4 2.6
15、913.364 2 63512.28 130 113.6(117)0.352 122.9 150 6-605-603d-5 1.800 25059.60 93.8 - 145.5 200 6-905-604键入文字5、节点设计由于上弦杆腹板厚度 10mm，下弦杆腹板厚度 9mm，故支座节点和中间节点的节点板厚度均取用 10mm。（1）下弦节点“2”如图（3）腹杆与节点的连接焊缝，a-2 杆肢背及肢尖的焊脚尺寸取 ，126,5ffhm则所需焊缝长度如下:肢背 ，取 140mm312/.71026.9()6wl m肢尖 ，取 90mm32/.7()5l腹杆 b-2 杆肢背 6-150 及肢尖 5-
16、100。验算下弦杆与节点板连接焊缝，内力差 ，由斜腹杆焊缝决定的节384.Nk点板尺寸，量得实际节点板长度是 50.0cm，对接焊缝长度 50.0cm（加引弧板施焊） ，厚度 9mm。此对接焊缝承受剪力 V=384.4kN,弯矩剪应力 31.5.84.1028()1259wvwVMPafPalt弯曲应力 （满足要求）42036.7.6()85tMfW（2）上弦节点“b” 此上弦节点连接 b-2 和 b-3 两根腹杆，经计算，b-2 杆端焊缝为：肢背 6-150，肢尖 5-100，而 b-3 杆端焊缝为：肢背 6-90，肢尖 5-60.由于上弦腹板较宽，经用大样图核实，此节点可以将腹杆直接焊接在
17、腹板上，而不必另加节点板。键入文字（3）屋脊节点“d” （拼接节点）如图（5）弦杆的拼接采用水平盖板和竖向拼接板连接，水平盖板（宽 340mm，厚 16mm）和竖向拼接板(宽 120mm，厚 10mm)与 T 字钢弦杆的翼缘和腹板等强度连接，计算如下。翼缘焊缝（采用 ）12fhm306503()NkN翼 3842.71wl水平盖板长:38409.581720()Lm腹板焊缝（采用 ）fhm(1956)3()NkN腹 3802152.7wl竖向拼接板的内侧不能焊接，将其端部切斜以便施焊。竖向拼接板长L=500mm，其端部和外侧纵焊缝已超过需要的焊缝长度。（4）支座节点“a”如图（6）弦杆与支座节
18、点板的对接焊缝计算，此焊缝承受186.VN剪应力(满足要求)31.5.86.109.8()125(42)wvwVMPafPalt正应力 键入文字(满足要求)42297.610.7()185()wtMMPafPaW计算底板及加劲肋等.1）底板计算支反力 ， ,所需底板面积189.RkN10cfMPa3289.()nAm锚栓直径取 ,锚栓孔直径为 ，则所需底板面积24d502203.14189.28.71()n cm按构造要求采用底板面各 ，锚栓垫板采用228().53ab，孔径 。底板实际应力计算如下。1026m278403.()nAc221958/qN10419()am195.2b，查表轴心受
19、压构件计算长度系数 值得 ,则10.5a 0.56所需底板厚度65271.60Mt mf按构造取 ，底板尺寸为 。2tm820键入文字2）加劲肋与节点板连接焊缝计算一个加劲肋的连接焊缝所承受的内力取为189.47.3()4RVkN加劲肋高度取与支座节点板相同，厚度取与支座节点板相同，截面为。采用 ，验算焊缝应力，焊缝计算长度316506fhm224()wl对 V3547.102.()26t MPa对 M42319.03.7()276t a（满足要求）2.()1601wfMPPa3）节点板、加劲肋与底板连接焊缝计算取 ，实际的焊缝总长度6fhm281.561.294.8()l cm焊缝设计应力（满足要求）3189.047.5()1.2.16095.2()76wf fMPaMPa4）人字形屋架施工图见下：键入文字
