钢结构课程设计任务书（一）
梯形钢屋架设计。
1、题目：钢结构》课程设计任务书。
1.设计目的。
为了使学生更好地掌握钢结构的基本理论与设计方法，同时更好地锻炼学生综合运用已经学过的专业基础知识解决工程实际问题的能力。
2.设计资料。
1）该车间无悬挂式起重机、无天窗、无振动。
2）钢屋架支承在钢筋混凝土柱顶，钢材采用q235b，混凝土等级为c30。
3）屋面采用1.5m×6.0m的预应力钢筋混凝土大型屋面板（屋面不作支撑用）。
4）车间长度为72m，柱距为6m，屋架的排水坡度为5%。杆件的尺寸由图中量出。有12种屋架形式，跨度为20m（端距1.
6m和1.7m），24m（端距1.8m和1.
9m），28m（端距2.0m和2.1m）。
3.荷载类型见表1
4永久荷载分类情况见表2。
5.可变荷载分类情况见表3。
6.分组情况见表4。
7.各跨度的内力系数表见后面附表。
表1 荷载类型。
表2 永久荷载分类情况。
表3 可变荷载分类情况。
8.设计时间安排和成果。
时间：5天。
成果：计算书一份（计算机打印a4纸），施工图1张（计算机出图，1号图）。
9.参考书目：
钢结构》戴国欣主编武汉理工大学出版社。
钢结构设计规范》（gb50017-2003）
建筑结构荷载设计规范》
表4 设计分组情况。
1.1 设计资料。
某车间跨度28米，长度72米，柱距6米，采用1.5m×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，积灰荷载1.6 kn/m2 混凝土标号为c30 要求设计钢屋架并绘制施工图。
屋架形势、尺寸、材料选择及支撑布置。
本设计为无檩屋盖方案，i=1/20，采用平坡梯形屋架，屋架计算跨度l0=l-300=28000-300=27700mm，端部高度取h0=2100mm，中部高度h=3250mm,钢材采用q235b焊条采用e43手工焊。屋架杆件几何长度见第三章尺寸及内力图。
1.2荷载和内力计算。
1）荷载计算。
永久荷载：预应力钢筋混凝土屋面板2.0 kn/m2
sbs改性沥青防水卷材0.50 kn/m2
找平层（2cm厚0.50kn/m
保温层 （3） 1.4 kn/m2
悬挂荷载 0.5 kn/m2
屋架和支撑自重0.12+0.011l=0.12+0.011×28=0.428kn/m2
恒荷载总合 5.328 kn/m2
可变荷载：活载加积灰荷载1.6 kn/m2
屋面坡度不大，对荷载影响小，不予考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不考虑。
2）荷载组合。
一般考虑全垮荷载，对跨中的部分斜杆可考虑半跨荷载。本设计在设计杆件截面时，将跨度**每侧各两根斜腹杆均按压杆控制其长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全垮满载时杆件内力。
节点荷载设计值：
按可变荷载效应控制的组合。
fd=（1.2×5.328+1.4×1.6）×1.5×6=77.7kn
其中，永久荷载的荷载分项系数为1.2；
屋面活荷载的荷载分项系数为1.4；
组合系数为0.7；
按永久荷载效应控制的组合。
fd=（1.35×5.328+1.4×1.6×0.7）×1.5×6=78.8kn
其中，永久荷载的荷载分项系数为1.35
屋面活荷载的荷载分项系数为1.4；
故节点荷载取为78.8kn。支座反力为rd=8fd=788kn
内力计算及杆件设计。
2.1内力计算。
用**法或数解法皆可解出全垮荷载作用下屋架杆件的内力。见图。
屋架几何尺寸及内力图3.1
屋架、下弦水平支撑布置图。
1-1，2-2剖面图。
2.2杆件设计。
腹杆最大内力为-852.0kn，查表选用中间节点板厚度为t=12mm，支座节点板厚度为t=14mm。
1）、上弦杆。
整个上弦不改变截面，按最大内力计算：
n=-1679.3kn lox=150.6cm loy=300cm
选用2140×16 a=85.1 ix=4.26cm iy=6.31cm
y=0.87（b类）
双角钢t型截面绕对称轴（y）轴应按弯扭曲计算长细比yz
故yz=y（1+0.475b4/ loy2t2）=47.5×（1+0.475×144/（3002×1.62））=51.26>y
故由max=yz=51.3按b类查附表得=0.851
填板每个节间放一块la=75.3cm<40i=40x4.26=170.4cm
2）、下弦杆。
下弦也不改变截面，按最大内力计算。
n=1680.1kn lox=300cm loy=1500cm
选用2180×110×16（短肢相并） a=88.2 ix=3.05cm iy=8.84cm
填板每个节间放一块 la=150cm<80i=80×5.72=457.6cm
3）、斜腹杆。
杆件b-a：n=852.0kn lox= loy=303cm
选用。2140×90×12（长肢相连）a=52.8 cm2 ix=4.44cm iy=3.77cm
故按计算式：
由于yz〉y故由yz按b类查附表得=0.657
填板放两块，la=101cm<40i=40×2.56=102.4 cm
杆件g-d：n=－78.8kn lox=295.
1×0.8=236.1cm loy=295.
1cm内力较小可按选择截面：ix= lox /=236.1/150=1.
57cm iy= loy/=295.1/150=1.97cm
选用256×5 a=10.84cm2 ix=1.57 cm iy=2.27 cm
填板三块la=295.1/4=73.78cm小于40i=40×1.53=61.2cm
其余杆件截面选择见表(3)需要注意的是连接垂直支撑的**竖杆采用十字形截面，其斜平面计算长度l0=0.9l,其他腹杆除a-a，b-a，外lox=0.8l.
表(3)屋架杆件截面选用表。
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