目录一、设计资料 2二、屋架尺寸及结构形式与选型 2三、 荷载计算 31.永久荷载 32.可变荷载 33.荷载组合 4四、内力计算 4五、杆件设计 61.上弦杆 62.下弦杆 73.斜腹杆 84.竖杆 9六、节点设计 101.下弦节点C 102.上弦节点B 113.屋脊节点G 124.支座节点A 13附录：钢屋架施工图16梯形钢屋架课程设计计算书一、设计资料：1、 车间柱网布置：长度90m ；柱距6m ；跨度21m2、 屋面坡度：1：103、 屋面材料：预应力大型屋面板4、 荷载1） 静载：屋架及支撑自重0.35KN/m²;屋面防水层 0.4KN/m²；找平层0.4KN/m²;大型屋面板自重（包括灌缝）1.4KN/m² 2) 活载：屋面雪荷载0.35KN/m²；积灰荷载标准值 1.2 KN/m2 屋面活荷载标准值：5、 材质 Q345B钢，焊条E50XX系列，手工焊荷载类型荷载名称荷载标准值（KN/m2）永久荷载三毡四油（上铺绿豆沙）防水层0.4水泥砂浆找平层0.4保温层0.7一毡二油隔气层0.05水泥砂浆找平层0.3预应力混凝土屋面板1.4屋架自重0.12+0.11x21=0.351可变荷载屋面活荷载标准值0.7积灰荷载1.20雪荷载0.356、二、 结构形式与选型屋架形式及几何尺寸如图所示上弦横向水平支撑一般设置在房屋两端且间距不宜大于60m，根据厂房长度(90m>60m)、跨度及荷载情况，设置上弦横向水平支撑3道。
下弦横向水平支撑与上弦横向水平支撑对应的布置在同一柱间距内，以形成稳定空间体系下弦纵向水平支撑不进行布置垂直支撑设置在上、下弦横向支撑的柱间内，在屋架两端及跨中的竖直面内系杆沿房屋纵向通长设置，以保证屋架的侧向稳定三、 荷载计算屋面雪荷载与检修荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算故取屋面活荷载0.7KN/m²进行计算屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式计算，跨度单位为米（m）.屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式计算，跨度单位为米（m）荷载计算表荷载名称标准值（KN/m²）设计值（KN/m²）预应力混凝土大型屋面板自重1.41.4×1.35＝1.89屋架及支撑自重0.350.264×1.35＝0.3564屋面防水层0.40.4×1.35＝0.54找平层0.40.4×1.35＝0.54永久荷载总和2.4643.3264屋面活荷载0.70.7×1.4＝0.98积灰荷载1.21.2×1.4=1.68可变荷载总和1.92.66设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：1、 全跨永久荷载＋全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载：F=(3.3264+2.66) ×1.5×6=53.8776kN2、 全跨永久荷载＋半跨可变荷载全跨节点永久荷载：F1=3.3264×1.5×6=29.9376kN半跨节点可变荷载：F2=2.66×1.5×6=23.94kN3、 全跨屋架（包括支撑）自重＋半跨屋面板自重＋半跨屋面活荷载全跨节点屋架自重：F3=0.3564×1.5×6=3.2076kN半跨节点屋面板自重及活荷载：F4=(1.89+0.7) ×1.5×6=23.31kN1、2为使用节点荷载情况，3为施工阶段荷载情况。
四、 内力计算屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如下：由图解法或数解法解得F=1的屋架各杆件的内力系数（F=1作用于全跨、左半跨和右半跨）然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果如下表：屋架构件内力组合表杆件名称内力系数（F=1）第一种组合F×1第二种组合第三种组合计算杆件内力（kN）全跨1左半跨2右半跨3F1×1+F2×2F1×1+F2×3F3×1+F4×2F3×1+F4×3上弦杆AB000000000BC、CD-7.472-5.310-2.162-402.569-350.8385-275.4754-147.7463-74.3664-402.569DE、EF-11.262-7.339-3.923-606.763-512.6406-431.2685-207.2006-127.5736-606.763FG、GH-12.18-6.861-5.319-656.222-528.9215-492.0061-199.0034-163.0593-656.222下弦杆Ac4.1003.0101.090220.8957194.8134148.848683.315938.5607220.8957ce9.7446.6633.081524.977451.2476365.4945186.5733103.0769524.977eg11.9627.3264.636644.477533.5267469.1281209.1432146.4393644.477gh11.7685.8845.884634.0245493.197493.197174.9077174.9077634.0245斜腹杆aB-7.684-5.541-2.043-413.991-362.7104-278.9683-153.81172.2726-413.991Bc5.8083.9601.848312.918268.6939218.1326110.939761.709-55.54312.918cD-4.409-2.533-1.776-237.5437-192.6455-174.5229-73.18832745.553-237.5437De2.7921.2221.570150.4246112.8472121.178337.44154-40.59150.4246eF-1.572-0.047-1.525-84.6946-48.1909-83.5742-6.13790132.917-84.6946Fg0.328-1.0391.36717.6717-15.053442.5463-23.1669-25.6842.5463gH0.7131.913-1.20038.414367.1444-7.380846.87934767.1444坚杆Aa-0.5-0.50-26.9358-26.94-53.87-14.97-29.93-13.2588-3.2076-26.9358Cc-1.0-1.00-53.87776-53.8776-29.93-26.5176-3.2076-53.877Ee-1.0-1.00-53.87776-53.8776-29.93-26.5176-3.2076-53.877Gg-1.0-1.00-53.8777676-26.5176-3.2076-53.877五、 杆件设计（1）上弦杆整个上弦采用等截面，按FG杆件的最大设计内力设计，即N=-656.222KN上弦杆计算长度：在屋架平面内：为节点轴线长度：l0x= l0=1.508m在屋架平面外：本屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据支撑布置和内力变化情况，取为支撑点间的距离，即：=3×1.508=4.524m根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。
如右图：腹杆最大内力N=-413.991KN，中间节点板厚度选用10mm，支座节点板厚度选用12mm设λ＝60，查Q345钢的稳定系数表，可得φ＝0.732（由双角钢组成的T形和十字形截面均属于b类），则需要截面积为需要回转半径： 查表选用2└100×63×10 a=10mm验算 满足长细比的要求，查表，则故所选截面合适2）下弦杆整个下弦采用等截面，按cd杆件的最大设计内力设计，即N=644.477KN下弦杆计算长度： 下弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并所需截面面积：查表选用2└ 100×80×6，a=10mm 即，且 满足要求3）腹杆 ① aB杆: 计算长度： 杆件轴力：N=-413.991KN 因为，选2└140×90×10 所需面积： 则 （4）竖杆①竖杆Gg :杆件轴力：N=-53.877KN 计算长度：内力较小 按[λ]=150选择 需回转半径：cm =1.93cm查表选用2 └ 45×4 a=8mm 即 且，查表得屋架杆件截面选择表杆件名称杆件编号内力（KN）计算长度cm截面规格截面面积（cm²）回转半径（cm）长细比容许长细比稳定系数计算应力或N/A （N/cm²）上弦FGGH-656.222150.8452.42└160×110×1458.232.827.7553.4858.37150.000.74515.127下弦eg644.47730010352└100×80×620.7902.857.70105.26134.42350.00__31.00斜腹Aa-26.9361991992└56×510.831.722.69115.773.98150.000.3457.209aB-413.9912532532└140×90×1044.5224.473.6656.6069.13150.000.66114.067Bc312.918209261.32└ 100×623.863.14.4467.4258.85350.00--13.115Cc-53.877183.22292└ 56×510.831.722.69106.5185.3150.000.39212.691cD-237.544229.1286.42└100×623.863.14.4473.964.5150.000.62116.032De150.425229.1286.42└100×623.863.14.4479.364.5350.006.304竖杆Ee-53.877207.22592└56×510.831.722.69120.4796.28150.000.32215.45eF-84.695249.9312.42└ 100×623.863.14.4480.6170.36150.000.5686.249Fg42.546249.9312.42└56×510.831.722.69145.29116.13350.00--39.293Gg-53.877231.22892└56×510.831.722.69134.42107.43150.000.26718.648gH67.144271.23392└100×623.863.14.4487.8476.35150.000.5175.443六、节点设计（1）下弦节点用E50型焊条角焊缝的抗拉和抗压、抗剪强度设计值＝200MPa。
① 下弦节点“c”设“Bc”杆的肢背＝8mm和肢尖焊缝为＝6mm.所需的焊缝长度为肢背：，取140mm肢尖：，取90mm “Cc”杆内力很小，杆的肢背＝6mm和肢尖焊缝为＝6mm.按构造要求综合取节点板尺寸360mm×460mm下弦与节点板连接的焊缝长度为46cm，＝6mm焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差ΔN＝304.08KN，受力较大处的肢背出的焊缝应力为: 焊缝强度满足要求焊缝强度满足要求 2）上弦节点“B” “Bc”杆与节点板的焊缝尺寸同上NaB=-413.991kN设“aB”杆的肢背和肢尖焊缝＝10mm和6mm，所需焊缝长度为肢背： ,取140mm.肢尖：，取120mm节点板上边缘缩进上弦肢背8mm，按构造要求取节点板用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来槽焊缝作为两条焊缝计算，需在强度设计值乘以0.8的折减系数假定集中荷载P与上弦垂直，上弦肢背槽焊缝内的应力计算如下：等于二分之一节点板厚度，，＝10mm,上弦与节点板焊缝长度为460mm，则 满足要求 上弦肢尖角焊缝的切应力为 满足要求。
3）.脊节点“G”设拼接角钢与受压弦杆之间的角焊缝＝10mm，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）拼接角钢长度+弦杆杆端空隙20，拼接角钢长度取400mm上弦与节点板之间的槽焊缝，假定承受节点荷载，验算如下节点板长度为360mm，节点板的宽度为150mm,上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15％计算，＝(360/2-10-20)＝150mm，焊缝应力为4）.支座节点“A”为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取160mm在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板高度相等，厚度12mmａ．支座底板的计算支座反力R＝53822×8=431016N设支座地板的平面尺寸采用280×400mm，现仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为An=280×320=64960mm²验算柱顶混凝土强度：支座板底厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将节点板分为四块，块板为两相邻边自由板，每块板的单位宽度的最大弯矩为 式中，q为底板下的平均应力a1为两支撑边之间的对角线β为系数，由b1/a1查表，b1为两支撑边的相交点到对角线a1 的垂直距离。
由相似三角形的关系，得b2＝85.0mm，b2/a2＝0.49 查表得β＝0.0586底板厚度，取t＝20mmｂ．加劲肋与节点板的连接焊缝计算假定加劲肋受力为屋架支座反力的1/4，即431016/4=107754N,则焊缝内力为V=107754NM=107754×55=5826470N·mm设焊缝＝6mm，焊缝长度＝528－20－12＝496mm，焊缝应力为ｃ．节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算设焊缝传递全部支座反力R=431016N，其中每块加劲肋各R/4＝107754N，节点板传递R/2＝215508N节点板与底板的连接焊缝长度＝2×（280－12）＝536mm，所需焊脚尺寸为，故取＝6mm每块加劲肋于底板的连接焊缝长度为＝2×（110－20－12）＝156mm所需焊缝尺寸为=，故取＝8mm其他节点的计算不再一一列出，见施工构造图参考文献:（1）《土木工程专业 钢结构课程设计指南》，周俐俐、姚勇等编著，中国水利水电出版社、知识产权出版社，2006年1月第1版；（2）《钢结构（上册）钢结构基础》，陈绍蕃、顾强主编，中国建筑工业出版社，2007年6月第二版；（3）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001），中国建筑工业出版社，2006年11月第二版；（4）《钢结构设计规范》（GB50017-2003），中国计划出版社，2003。
摘要：掌握钢屋架荷载的计算，杆件内力的计算和组合，杆件的计算长度、截面型式、截面选择及构造要求，填板的设置及节点板的厚度，普通钢屋架节点设计的原则和要求，主要节点的设计及计算和构造，以及钢屋架施工图的内容和绘制设计成果应包括设计计算书（A4纸装订成册）和施工图纸1张；每个学生应认真独立完成全部设计任务，成果表面和技术质量符合工程设计文件的要求 作屋盖结构及支撑的布置图；对钢屋架进行内力、杆件截面尺寸的计算；设计一个下弦节点、一个上弦节点、屋脊节点、支座节点；绘制运输单元的施工图，设计的节点应尺寸齐备，满足构造要求。