钢结构课程设计
土建专业
钢结构
课程设计
钢结构课程设计
一、课程设计的性质和任务
《钢结构》是土木工程专业的重要专业课，为了加强学生对基本理论的理解和《钢结构》设计规范条文的应用，培养学生独立分析问题和解决问题的能力，必须在讲完有关课程内容后，安排2周的课程设计，以提高学生的综合运用能力。课程设计又是知识深化、拓宽的重要过程，也是对学生综合素质与工程实践能力的全面锻炼，是实现本科培养目标的重要阶段。通过课程设计，着重培养学生综合分析和解决问题的能力以及严谨、扎实的工作作风。为学生将来走上工作岗位，顺利完成设计任务奠定基础。
课程设计的任务是，通过进一步的设计训练，使学生熟悉钢结构基本构件的设计和构造设计的基本原理和方法，具备一般钢结构设计的基本技能；能够根据不同情况，合理地选择结构、构造方案，熟练地进行结构设计计算，并学会利用各种设计资料。
二、课程设计基本要求
课程设计是综合性很强的专业训练过程，对学生综合素质的提高起着重要的作用。基本要求如下：
1、时间要求。一般不少于2周；
2、任务要求。在教师指导下，独立完成一项给定的设计任务，编写出符合要求的设计说明（计算）书，并绘制必要的施工图。
3、知识和能力要求。在课程设计工作中，能综合应用各学科的理论知识与技能，去分
析和解决工程实际问题，使理论深化，知识拓宽，专业技能得到进一步延伸。通过毕业设计，使学生学会依据设计任务进行资料收集、和整理，能正确运用工具书，掌握钢结构设计程序、方法和技术规范，提高工程设计计算、理论分析、技术文件编写的能力，提高计算机的应用能力。
三、课程设计的内容
《钢结构》课程设计的选题要符合教学基本要求，设计内容要有足够的深度，使学生达到本专业基本能力的训练。对学习好、能力强的学生，可适当加深加宽。
题目：钢屋架设计
采用平面钢屋架作为设计题目。设计内容包括：屋架内力计算、屋架杆件设计；节点设计；施工图绘制以及材料用量计算等。
完成的设计成果包括：结构设计计算书一份，施工图1~3张（2号）。
普通钢屋架设计
案例及设计指导
参考题目：
一、题目：普通梯形钢屋架设计
（一）设计资料
郑州某工业厂房，长度102m，屋架间距6m，车间内设有两台20/5t中级工作工作制桥式吊车，屋面采用1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板。水混珍珠岩制品保温层10cm，20mm厚水混砂浆找平层，三毡四油防水层，屋面坡度1/10。屋架两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土C30，屋架跨度和屋面积灰荷载按指定的数据进行计算。
1、屋架跨度（1）24m （2）27m
2、屋面积灰荷载标准值（1）0.3kN/m2（2）1.0kN/m2
3、屋面活荷载标准值 0.5kN/m2
4、屋面雪荷载标准值 0.4kN/m2
已知各类屋架几何尺寸及半跨单位荷载作用下内力图，按下列要求进行屋架设计，并绘制屋架施工图。
（二）设计要求
1、由结构重要性，荷载特征（静荷），连接方法（焊接）及工作温度选用钢材及焊条。
2、合理布置支撑体系，主要考虑
（1）上弦横向水平支撑
（2）下弦横向水平支撑
（3）垂直支撑
（4）系杆（刚性或柔性）
并在计算书上画出屋盖支撑布置图，并对各榀屋架进行编号
3、荷载及内力计算
（1）屋面恒载计算可参考教科书P285表7.6，其中水泥珍珠岩预制块自重为4kN/m2。（2）屋面活荷载与屋面雪荷载不同时考虑。
（3）屋面积灰荷载按指定值计算，积灰荷载属于可变荷载。
（4）利用结构的对称性，仅计算屋架左半跨杆件内力。
（5）计算屋架杆力时，应考虑三种荷载组合。
（6）将屋面分布荷载转化为屋架节点荷载，利用左半跨单位节点荷载内力图计算杆力。（7）确定各杆最不利内力（最大拉力或最大压力）
4、杆件截面选择
（1）屋架杆件常采用双角钢组合组成的T形截面或十字形截面，要根据λ
x =λ
y
的等稳
条件选择合理的截面形式。
（2）正确确定杆件的长细比，由轴心受力杆确定杆件截面及垫板数量。
（3）上弦杆，下弦杆，主斜杆截面选择过程要在计算书内详细说明，其余杆件截面选择可列表进行（参见教科书P291，表7.8）。
（4）杆件截面规格不宜过多，与垂直支撑相连的竖杆截面则不宜小于2L63×5。
5、节点设计
（1）熟知节点设计的基本要求及一般步骤。
（2）节点设计与施工图绘制往往是同步进行的。
（3）要在计算书内写出一般上下弦节点，下弦跨中节点，下弦支座节点及屋脊节点设计过程。
6、屋架施工图
（1）用铅笔绘制1#施工图
（2）施工图应包括
①屋架简图（比例1∶100），左半跨标明杆件长度，右半跨注明杆件最不利内力，以及超拱度。
②屋架正面图，上、下弦平面图（有二个比例）。
③侧面图，剖面图及零件详图。
④注明全部零件的编号，规格及尺寸（包括加工尺寸和定位尺寸）孔洞位置，孔洞及螺栓直径，焊缝尺寸以及对工厂加工和工地施工的要求。
⑤材料表。 ⑥说明。
（三）按时完成设计任务，设计成果包括计算书和施工图二部分。 二、题目：普通轻型钢屋架设计
（一）设计资料
某厂房跨度为21m 或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，20mm 厚水泥砂浆找平，上铺泡沫混凝土保温层，三毡四油（上铺绿豆砂）防水层，一毡二油隔气层；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C30，屋面坡度为10:1 i 。地区计算温度高于-200C ，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7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 。
其中保温层荷载、积灰荷载、屋架跨度和钢材种类可以有多种不同的组合。
（二）计算书编写
1、确定屋架型式与尺寸；选择钢材及焊接材料，并明确提出对保证项目的要求；
2、进行屋盖支撑布置，按比例绘出屋架结构及支撑的布置图；
3、进行荷载汇集、杆件内力计算、内力组合，选择各杆件截面；
4、设计下弦节点、上弦节点、支座节点、屋脊节点及下弦中央节点等。
要求计算书内容要有系统地编排，字体要端正，表示要清楚，计算步骤明确，计算公
式和数据来源应有依据，并应附有与设计有关的插图和说明。
（三）施工图绘制
绘制钢屋架施工图，其中包括屋架简图、屋架结构图、上下弦平面图、必要的剖面图和零件大样图、材料表和设计说明等。
要求图面清楚整洁，线条粗细分明，尺寸及标注齐全，符号及比例正确，构造合理，能表达设计意图，符合国家制图标准并与计算书一致。
参考实例：
钢结构课程设计例题
－、设计资料
某一单层单跨工业长房。厂房总长度为120m，柱距6m，跨度为27m。车间内设有两台中级工作制桥式吊车。该地区冬季最低温度为－20℃。
屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。上铺120mm厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。屋面活荷载标准值为0.6kN/㎡，雪荷载标准值为0.75kN/㎡，积灰荷载标准值为0.5kN/㎡。
屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。柱头截面为400mm×400mm，所用混凝土强度等级为C20。
根据该地区的温度及荷载性质，钢材采用Q235―A―F，其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接。构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。屋架的计算跨度：Lo=27000－2×150=26700mm，端部高度：h=2000mm（轴线处），h=2015mm （计算跨度处）。
二、结构形式与布置
屋架形式及几何尺寸见图1所示。
图1 屋架形式及几何尺寸
屋架支
撑布置
见图2所
示。
符
号说明：
GWJ-（钢
屋架）；
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）
图2 屋架支撑布置图
三、荷载与内力计算
1.荷载计算
荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。
永久荷载标准值
放水层（三毡四油上铺小石子） 0.35kN/㎡
找平层（20mm厚水泥砂浆） 0.02×20=0.40kN/㎡
保温层（120mm厚泡沫混凝土） 0.12*6=0.70kN/㎡
预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡钢屋架和支撑自重 0.12+0.011×27=0.417kN/㎡管道设备自重 0.10 kN/㎡
总计 3.387kN/㎡可变荷载标准值
雪荷载 0.75kN/㎡积灰荷载 0.50kN/㎡
总计 1.25kN/㎡永久荷载设计值 1.2×3.387=4.0644 kN/㎡（由可变荷载控制）
可变荷载设计值 1.4×1.25=1.75kN/㎡
2.荷载组合
设计屋架时，应考虑以下三种组合：
组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载
屋架上弦节点荷载 P=(4.0644+1.75) ×1.5×6=52.3296 kN
组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载
屋架上弦节点荷载
P=4.0644×1.5×6=36.59 kN
1
P=1.75×1.5×6=15.75 kN
2
组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载
P=0.417×1.2×1.5×6=4.5 kN
屋架上弦节点荷载
3
P=(1.4×1.2+0.75×1.4) ×1.5×6=24.57 kN
4
3.内力计算
本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。
由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。
注：表内负责表示压力；正值表示拉力
图3 屋架接点图
四、杆件截面设计
腹杆最大内力，N=-619.16KN，由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚度取14mm；其余节点板与垫板厚度取12mm。
1.上弦杆
整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，N=-1117.37KN
计算长度： 屋架平面内取节间轴线长度
Ox
l =150.8cm
屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用，取上弦横向水
平支撑的节间长度：
Oy
l =3000cm
因为2Ox
l ≈Oy
l ，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，见图4
图 4 上弦截面 设λ=60，查轴心受力稳定系数表，?=0.807
需要截面积*A =f
N .?=2158070103711173??..=64402
mm
需要回转半径*x i =60
1508=λox l =2.51 cm *
y
i =60
3000=λox l =5.00 cm 根据需要的*
A 、*x i 、*y
i 查角钢型钢表，初选 2 L 160?100?14，A=69402mm ， x i =2.80cm ，
y i =7.86m 。
按所选角钢进行验算
x λ=x ox i l =828150..=52.9＜[λ]=150
y λ=y oy i l =86
7300
.=38＜[λ]=150
由于51016030005605604111416011./.b /l .＞./t /b oy =?===
则：444167524130014116737521734
2
24221.)..(..)b .t l (t b .oy yz =??+?=+=λ＜[λ]=150
由于 y yz x λλλ>>，只需求出x min ??=，查轴心受力稳定系数表，x ?＝0.8384
6940
83840103711173
??=..A N x ?=192N/2mm <215 N/2mm 所选截面合适。 2 .下弦杆
整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=1169.52kN
计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度
Ox
l =4500mm
屋架平面外根据支撑布置取Oy
l =13350mm
计算需要净截面面积*A =215
105211693?=.f N =5439.62mm
选用 2 L140?90?14（短肢相并），见图5。
图 5 下弦截面
A=69402
mm ， x i =2.51cm ，y i =6.93cm 。 按所选角钢进行截面验算，取A A =n
（若螺栓孔中心至节点板边缘距离大于100mm ，则可不计截面削弱影响）
6100
105211693
?=.A N n =191.7 N/2mm <215 N/2
mm
x λ=x
ox
i l 51
2450
.=
=179.3<[λ ]=250
y λ===93
61335.i l y
oy 192.6<[λ]=350 所选截面满足要求。
3. 端斜杆Ba
已知N ＝-619.16kN ，
Ox
l ＝Oy
l ＝253.9cm
因为Ox
l ＝
Oy
l ，故采用等肢角钢，使x i ＝y i
选用角钢2 L 100?12,见图6
图 6 端斜杆Ba
A ＝45602mm ，x i ＝3.03cm ，y i
＝4.64cm
截面刚度和稳定验算
x λ= ==
03
39
253..i l x
ox
=83.8<[λ ]=150 y
λ=
64
49
253..i l y
oy =
=54.7<[λ ]=150 由于1092535805803832110/..b /l .../t /b oy ?=<===14.73
==x min ??0.6624
=??=4560
6624010166193
..A N x ?205N/2mm <215 N/2mm 所选截面满足要求。
填板放两块，a ι
=84.6 cm ＜40x i =40×3.03=121.2 cm 4. 斜杆Bb
已知N=497.1kN
计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度Ox
l =0.8×l=0.8×2622=2097.6mm
屋架平面外根据支撑布置取Oy
l =2622mm
选用 2 L100?6，见图7。
图 7 斜杆Bb
A=23862
mm ， x i =3.10cm ，y i =4.44cm 。
2368
1014973
?=.A N =208.34 N/2mm <215 N/2
mm
x λ=x
ox
i l 10
376
209..=
=67.7<[λ ]=350
y λ===44
42262..i l y
oy 59.1<[λ]=350 所选截面满足要求。
填板放两块，a ι
=87.4cm ＜80x i =80×3.10=248cm 5.再分腹杆c1G
=1N 1c N =-252.991kN ， =2N 1G N =-208.6kN ，
1ι=4174 mm
计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度
Ox
l =0.8×l=0.8×2087=1669.6mm
屋架平面外根据支撑布置取
Oy
l =1ι（0.75+0.25
2
1
N N ）=4174（0.75+0.25620899252..）=4396mm
选用 2 L100?6，见图8。
图 8 再分腹杆c1G 图 9 中竖杆Je
A=23862
mm ， x i =3.10cm ，y i =4.44cm 。
x λ=x
ox
i l 10
396
166..=
=53.9<[λ ]=350
y λ===44
46439..i l y
oy 99<[λ]=350
由于1064395805807166010/..b /l .../t /b oy ?=<===25.5
==yz min ??0.5182
=??=2386
5128010992523
..A N
yz ?204.6N/2mm <215 N/2mm 所选截面满足要求 填板放两块，a ι
=109.9cm ＜40x i =40×3.10=124cm 6.中竖杆Je
已知N ＝0，l l 9.00=＝0.9 ?335＝301.5cm
中间竖杆选用2 L75?6的角钢，并采用十字形截面，见图9
A=17.62cm ,4520.i x = cm,
91
25
3010..i l x o ox =
=
λ=103.6<[λ ]=150 所选截面满足要求 填板放五块，a ι
=60.3cm ＜400x i =40×2.45=98cm 其余各杆件截面选择过程不一一列出，计算结果见表2
钢结构课程设计
中南大学 《钢结构基本原理》 课程设计 设计名称：钢框架主次梁设计 专业班级：土木1112班 姓名：周世超 学号： 指导老师：龚永智 设计任务书 （一）、设计题目 某钢平台结构（布置及）设计。 （二）、设计规范及参考书籍 1、规范 （1）中华人民共和国建设部. 建筑结构制图标准[S]（GB/T50105－2001） （2）中华人民共和国建设部. 房屋建筑制图统一标准[S]（GB/T50001－2001） （3）中华人民共和国建设部. 建筑结构荷载规范[S]（GB5009－2001）（4）中华人民共和国建设部. 钢结构设计规范[S]（GB50017－2003）（5）中华人民共和国建设部. 钢结构工程施工质量验收规范[S]（GB50205-2001） 2、参考书籍
（1）沈祖炎等. 钢结构基本原理[M]. 中国建筑工业出版社，2006 （2）毛德培. 钢结构[M]. 中国铁道出版社，1999 （3）陈绍藩. 钢结构[M]. 中国建筑工业出版社，2003 （4）李星荣等. 钢结构连接节点设计手册（第二版）[M]. 中国建筑工业出版社，2005 （5）包头钢铁设计研究院?中国钢结构协会房屋建筑钢结构协. 钢结构设计与计算（第二版）[M]. 机械工业出版社，2006 （三）、设计内容 某多层图书馆二楼书库楼面结构布置示意图如图一所示，结构采用横向框架承重，楼面板为120mm厚的单向实心钢筋混凝土板。荷载的传力途径为：楼面板—次梁—主梁—柱—基础，设计中仅考虑竖向荷载与动荷载的作用。框架按照连续梁计算，次梁按照简支梁计算。其中框架柱为焊接H型钢，截面尺寸为H600X300X12X18，楼层层高取3.9米 采用的钢材为Q345，焊条为E50 柱网尺寸9 ×9，永久荷载5，活荷载10 活荷载分项系数为1.4 恒荷载分项系数为1.2 （四）、设计内容要求 1)验算焊接H型钢框架柱的承载能力，如不满足请自行调整 2)设计次梁截面CL-1（热轧H型钢）。 3)设计框架主梁截面KL-1（焊接工字钢）。 4)设计框架主梁短梁段与框架柱连接节点，要求采用焊缝连接，短
完整钢结构课程设计精
贵州大学高等教育自学考试实践考试 钢结构课程设计 课程代码：02443 题目：单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计 年级：2 0 1 3 级 专业：建筑工程 层次：本科 姓名：张伟 准考证号：21001181132 衔接院校：贵州大学 指导老师：张筱芸 完成日期： 2015. 4. 24
附件：设计资料 1、设计题目：《单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计》 2、设计任务及参数： 第五组： 某地一机械加工车间，长84m，跨度24m，柱距6m，车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m，柱顶标高27m，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m2），上铺100mm厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m3），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m2），找平层2cm厚（0.3KN/m2），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C20，上柱截面400×400mm。钢材选用Q235B，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m2，积灰荷载标准值0.6KN/m2， 3、设计任务分解 学生按照下表分派的条件，完成梯形钢屋架设计的全部相关计算和验算及构造设计内容。 表-3 4、设计成果要求 在教师指导下，能根据设计任务书的要求，搜集有关资料，熟悉并应用有关规范、标准和图集，独立完成课程设计任务书（指导书）规定的全部内容。 1）需提交完整的设计计算书和梯形钢屋架施工图。 2）梯形钢屋架设计要求：经济合理，技术先进，施工方便。 3）设计计算书要求：计算依据充分、文理通顺、计算结果正确、书写工整、数字准确、图文并茂，统一用A4纸书写（打印）。 A、按步骤设计计算，各设计计算步骤应表达清楚，写出计算表达式及必要的计算过程，对数据的选取应写明判断依据。 B、计算过程中，必须配以相应的计算简图。 C、对计算结果进行复核后，为保证施工质量且方便施工，应按规范要求对计算结果进行调整并写明依据。 4）梯形钢屋架施工图共两张，图纸绘制的要求：布图合理，版面整齐，图线清晰，标注规范，符合规范/图集要求。
钢结构课程设计计算纸
一、设计资料 温州地区某一单跨厂房总长度60m，纵向柱距6m，跨度18m。建筑平面图如图1所示。 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=1/10； L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，屋架下弦标高为18m； 厂房内桥式吊车为1台30t（中级工作制）。 2. 屋架形式及材料: 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2所示。屋架采用的钢材为Q235钢，并具有机械性能：抗拉强度、伸长率、屈服点、180℃冷弯试验和碳、硫、磷含量的保证；焊条为E43型，手工焊。 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 0.5 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.5 KN/m2 保温层0.55 KN/m2 一毡二油隔气层 0.05 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2 预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m2 屋架及支撑自重：按经验公式0.120.011 q L =+计算： 0.318 KN/m2 悬挂管道： 0.15 KN/m2 ②可变荷载： 屋面活荷载标准值：2 7.0m kN / 雪荷载标准值： 0.35KN/m2 积灰荷载标准值： 1.2 KN/m2 厂房平面图
.51507.5 9 内力系数图 二、屋盖支撑布置 1、上弦横向水平支撑 上弦横向水平支撑布置在房屋两端的第二开间，沿屋架上弦平面在跨度方向全长布置。考虑到上弦横向水平支撑的间距大于60m,应在中间柱间增设横向水 平支撑。 2、下弦横向水平支撑 屋架跨度为18m,应在上弦横向水平支撑同一开间设置下弦横向水平支撑，
钢结构课设计算书完整版
课程设计任务书 题目：梯形钢屋架 ——某工业厂房 适用专业：土木工程2010级 指导教师：雷宏刚、李海旺、闫亚杰、焦晋峰 太原理工大学建筑与土木工程学院 2013年12月
一、设计题目：梯形钢屋架 二、设计资料 某工业厂房，屋盖拟采用钢结构有檩体系，屋面板采用100mm厚彩钢复合板（外侧基板厚度0.5mm，内侧基板厚度0.4mm，夹芯材料选用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.20 kN/m2计算），檩条采用冷弯薄壁C型钢。屋面排水坡度见表1，有组织排水。屋架支承在钢筋混凝土柱上，柱顶标高9.0m，柱截面尺寸为400×400mm。不考虑积灰荷载。 注：屋架、檩条、拉条及支撑自重标准值可按下列数值考虑： 0.30kN/m2（6.0m） 0.40kN/m2（7.5m） 三、设计内容及要求 要求在2周内（2013.12.23～2014.1.3）完成钢结构课程设计内容，提交设计图纸及计算书一套。 1. 设计内容 （1）进行屋盖结构布置并选取计算简图； （2）屋架内力计算及内力组合； （3）屋架杆件设计； （4）屋架节点设计； （5）屋架施工图。 2. 设计要求 （1）整理设计计算书一份 ○1设计条件 ○2结构布置 ○3计算简图 ○4荷载选取 ○5内力计算 ○6内力组合 ○7构件设计 ○8节点设计 ○9挠度验算 （2）绘制施工图 ○1屋盖布置图（图纸编号01）：屋架平面布置图+上、下弦支撑平面布置图+垂直支撑布置图； ○2屋架施工图（图纸编号02）：屋架几何尺寸、内力简图+屋架施工详图+节点、异形零件详图+设计说明+材料表等。
表1 梯形钢屋架课程设计任务表 坡度1:10 1:20 长度（m）60（柱距6m）75（柱距7.5m）72（柱距6m）90（柱距 题号跨度 21 24 27 30 21 24 27 30 21 24 27 30 21 24 地点 北京市 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 上海市17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 乌鲁木齐33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 4546 成都市49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 南京市65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 哈尔滨81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 太原市97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 运城市113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 长治市129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 吕梁市145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 四、参考资料 （1）钢结构设计基本原理，雷宏刚，科学出版社 （2）钢结构设计，黄呈伟、李海旺等，科学出版社 （3）建筑结构荷载规范，GB 50009-2012 （4）钢结构设计手册（上册）第三版，中国建筑工业出版社 （5）轻型屋面梯形钢屋架，中国建筑标准设计研究院 （6）钢结构设计规范，GB 50017-2003 （7）土木工程专业—钢结构课程设计指南，周俐俐等，中国水利水电出版社
钢结构课程设计计算书
一由设计任务书可知： 厂房总长为120m，柱距6m，跨度为24m，屋架端部高度为2m，车间内设有两台中级工作制吊车，该地区冬季最低温度为-22℃。暂不考虑地震设防。 屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。卷材防水层面（上铺120mm 泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层）。屋面活荷载标准值为0.7KN/㎡，雪荷载标准值为0.4KN/㎡，积灰荷载标准值为0.5KN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，钢屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20. 二选材： 根据该地区温度及荷载性质，钢材采用Q235-C。其设计强度为215KN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接，构件采用钢板及热轧钢筋，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度L。=24000-2×150=23700，端部高度：h=2000mm(轴线处)，h=2150(计算跨度处)。 三结构形式与布置： 屋架形式及几何尺寸见图1所示： 图1 屋架支撑布置见图2所示：
图2 四荷载与内力计算： 1．荷载计算： 活荷载于雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。 永久荷载标准值： 防水层（三毡四油上铺小石子）0.35KN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40 KN/㎡保温层（40mm厚泡沫混凝土0.25 KN/㎡预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/㎡钢屋架和支撑自重0.12+0.011×24=0.384 KN/㎡ 总计：2.784 KN/㎡可变荷载标准值： 雪荷载＜屋面活荷载（取两者较大值）0.7KN/㎡积灰荷载0.5KN/㎡风载为吸力，起卸载作用，一般不予考虑。 总计：1.2 KN/㎡永久荷载设计值 1.2×2.784 KN/㎡=3.3408KN/㎡可变荷载设计值 1.4×1.2KN/㎡=1.68KN/㎡2．荷载组合： 设计屋架时应考虑以下三种组合： 组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦荷载P=(3.3408KN/㎡+1.68KN/㎡) ×1.5×6=45.1872KN 组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦荷载P1=3.3408KN/㎡×1.5×6=30.07KN P2=1.68KN/㎡×1.5×6=15.12KN 组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板自重+半跨屋面活荷载
钢结构课程设计车间工作平台
目录 一．设计说明 1.本设计为某车间工作平台 2.结构平面布置图如下，间距4m，5跨，共20m，跨度3m，4跨，共12m 3.梁上铺100mm厚的钢筋混凝土预制板和30mm素混凝土面层。 永久荷载为：5KN/mm2，可变荷载为：10KN/m2 荷载分项系数：永久荷载，可变荷载 二．计算书正文 第一节平台铺板设计 依题意并综合分析比较，平台钢结构平面布置如上图，主梁计算跨度为 6m，次梁计算跨度为3m，次梁与主梁采用平接方式连接。 铺板自重为：*20+*24=m2 铺板承受的荷载标准值为：q k=+10=m2 铺板承受荷载设计值：q=*+10*=m2 第二节平台次梁计算 跨中截面选择 查《荷载规范》钢筋混凝土自重按25KN/mm3，素混凝土按24KN/mm3，则 因此取：r q=，r G=; 次梁承受恒荷载包括铺板自重标准值为（暂不考虑次梁自重）：1p=*=m 活荷载标准值：p2=10*=12KN/m 次梁跨中最大弯矩设计值：M ax M=ql2/8=*5*5/8=·m
需要的净截面模量为：W=f r x max M =（*215）=225cm3 初步拟定次梁采用工字型I20a ，A=，X W =237cm2，2370x =I cm 4， cm 2.17x x =S I ，自重m 次梁的抗弯强度验算 考虑次梁自重后，跨中截面最大弯矩设计值：M ax M =8 1*[+*10]*5*5=·m nx w x r W M =4 310*237*05.110*51.69-=mm2<215N/mm2（满足） 抗剪强度验算 次梁最大剪力设计值为：5*]2.1*10*0279.0264.16[*2 12ql max +==V = w x max t I S V =τ=13.2410*17210*41.53 =N/mm2 参考实例： 钢结构课程设计例题 －、设计资料 某一单层单跨工业长房。厂房总长度为120m，柱距6m，跨度为27m。车间内设有两台中级工作制桥式吊车。该地区冬季最低温度为－20℃。 屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。上铺120mm 厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。屋面活荷载标准值为0.6kN/㎡，雪荷载标准值为0.75kN/㎡，积灰荷载标准值为0.5kN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。柱头截面为400mm ×400mm，所用混凝土强度等级为C20。 根据该地区的温度及荷载性质，钢材采用Q235―A―F，其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接。构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度：Lo=27000－2×150=26700mm，端部高度：h=2000mm（轴线处），h=2015mm（计算跨度处）。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸见图1所示。 图1 屋架形式及几何尺寸 屋架支撑布置见图2所示。 符号说明：GWJ-（钢屋架）；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） 图2 屋架支撑布置图 三、荷载与内力计算 1.荷载计算 荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。 永久荷载标准值 放水层（三毡四油上铺小石子）0.35kN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40kN/㎡保温层（120mm厚泡沫混凝土）0.12*6=0.70kN/㎡ 预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡ 钢屋架和支撑自重0.12+0.011×27=0.417kN/㎡管道设备自重0.10 kN/㎡ 总计 3.387kN/㎡可变荷载标准值 雪荷载0.75kN/㎡ 积灰荷载0.50kN/㎡ 总计 1.25kN/㎡ 永久荷载设计值 1.2×3.387=4.0644 kN/㎡（由可变荷载控制） 可变荷载设计值 1.4×1.25=1.75kN/㎡ 2.荷载组合 设计屋架时，应考虑以下三种组合： 组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦节点荷载P=(4.0644+1.75) ×1.5×6=52.3296 kN 组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦节点荷载 P=4.0644×1.5×6=36.59 kN 1 P=1.75×1.5×6=15.75 kN 2 组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载 P=0.417×1.2×1.5×6=4.5 kN 屋架上弦节点荷载 3 P=(1.4×1.2+0.75×1.4) ×1.5×6=24.57 kN 4 3.内力计算 本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。 . . XX 工程学院 建筑钢结构 课程设计 班级： 学号： ： 目录 前言 (2) 某车间刚屋架设计 1.设计资料 (3) 2.荷载计算 (5) 3.荷载组合 (5) 4.内力计算 (6) 5.杆件设计 (7) 6.节点设计 (11) 参考文献 (19) 前言 本书意在完成钢结构设计课的作业，以及对自己两学期来钢结构设计课所学知识的一次检验。本书主要对一个单层厂房的屋盖进行设计验算，。编撰过程由于疏忽或个人知识面的局限性，难免会产生一些失误以及错误，望各位老师批评改正。 某车间钢屋架设计 1. 设计资料 １.１屋面类型 无檩屋面，屋面采用1.5X6m 的预应力钢筋混凝土大型屋面板。 １.２杆件及连接 杆件采用Q235钢，钢材强度设计值f =215N/mm 2。角焊缝强度设计值 为 2/160mm kN f w f １.３屋架主要尺寸 Ⅰ.跨度30ｍ Ⅱ.屋架上弦坡度１/１０ Ⅲ.架端架高度1990ｍｍ Ⅳ.屋架跨中高度3340ｍｍ １.４其他设计资料 Ⅰ.厂房长度２４０ｍ Ⅱ.屋架支撑于钢筋混凝土柱顶 Ⅲ.柱距６ｍ Ⅳ.柱网布置如图 Ⅴ.架几何尺寸 Ⅵ.屋架支撑布置 2.荷载计算 预应力混凝土大型屋面板 1.0?1.4 kN/m2=1.4 kN/m2 屋架自重0.12+0.011?30=0.45 KN/m2 永久荷载 2.2 KN/m2 共 4.05 kN/m2屋面活载 1.0 kN/m2 3. 荷载组合 由永久荷载控制的荷载组合值为 q=1.35×4.05＋1.4×0.7×1.0=6.45KN／㎡ 由可变荷载控制的荷载组合值为 q=1.2×4.05+1.4×1.0=6.26KN／㎡ 故永久荷载控制的组合起控制作用。 Ⅰ.全垮永久荷载加全垮可变荷载 F=6.45×1.5×6=58.05KN Ⅱ.全垮永久荷载加半跨可变荷载 钢结构课程设计 学生姓名： 学号： 所在学院：机电工程学院 专业班级： 指导教师： 2013年7月 《钢结构设计》课程设计任务书 1. 课程设计题目普通钢屋架设计 2. 课程设计的目的和要求 课程设计的目的是加深学生对钢结构课程理论基础的认识和理解，并学习运用这些理论知识来指导具体的工程实践，通过综合运用本课程所学知识完成普通钢屋架这一完整结构的设计计算和施工图的绘制等工作，帮助学生熟悉设计的基本步骤，掌握主要设计过程的设计内容和计算方法，培养学生一定的看图能力和工程图纸绘制的基本技能，提高学生分析和解决工程实际问题的能力。 3. 课程设计内容和基本参数（各人所取参数应有不同） （1）结构参数：屋架跨度18m，屋架间距6m, 屋面坡度1／10 （2）屋面荷载标准值（kN/m2） （3）荷载组合1）全跨永久荷载＋全跨可变荷载 2）全跨永久荷载＋半跨可变荷载 （4）材料钢材Q235B.F，焊条E43型。 屋面材料采用1.5m×6.0m太空轻质大型屋面板。 4. 设计参考资料（包括课程设计指导书、设计手册、应用软件等） （1）曹平周，钢结构，科学文献出版社。 （2）陈绍蕃，钢结构（下）房屋建筑钢结构设计，中国建筑工业出版社。 5. 课程设计任务 完成普通钢屋架的设计计算及施工图纸绘制，提交完整规范的设计技术文档。 5.1设计说明书（或报告） （1）课程设计计算说明书记录了全部的设计计算过程，应完整、清楚、正确。 （2）课程设计计算说明书应包括屋架结构的腹杆布置，屋架的内力计算，杆件的设计计算、节点的设计计算等内容。 5.2技术附件（图纸、源程序、测量记录、硬件制作） （1）施工图纸应包括杆件的布置图、节点构造图，材料明细表等内容。 （2）图面布置要求合理，线条清楚，表达正确。 5.3图样、字数要求 （1）课程设计计算说明书应装订成一册，包括封面、目录、课程设计计算说明书正文、参考文献等部分内容。 （2）课程设计计算说明书可以采用手写。 （3）施工图纸要求采用AutoCAD绘制或者手工绘制。 6. 工作进度计划（19周～20周） 土建专业 钢结构 课程设计 钢结构课程设计 一、课程设计的性质和任务 《钢结构》是土木工程专业的重要专业课，为了加强学生对基本理论的理解和《钢结构》设计规范条文的应用，培养学生独立分析问题和解决问题的能力，必须在讲完有关课程内容后，安排2周的课程设计，以提高学生的综合运用能力。课程设计又是知识深化、拓宽的重要过程，也是对学生综合素质与工程实践能力的全面锻炼，是实现本科培养目标的重要阶段。通过课程设计，着重培养学生综合分析和解决问题的能力以及严谨、扎实的工作作风。为学生将来走上工作岗位，顺利完成设计任务奠定基础。 课程设计的任务是，通过进一步的设计训练，使学生熟悉钢结构基本构件的设计和构造设计的基本原理和方法，具备一般钢结构设计的基本技能；能够根据不同情况，合理地选择结构、构造方案，熟练地进行结构设计计算，并学会利用各种设计资料。 二、课程设计基本要求 课程设计是综合性很强的专业训练过程，对学生综合素质的提高起着重要的作用。基本要求如下： 1、时间要求。一般不少于2周； 2、任务要求。在教师指导下，独立完成一项给定的设计任务，编写出符合要求的设计说明（计算）书，并绘制必要的施工图。 3、知识和能力要求。在课程设计工作中，能综合应用各学科的理论知识与技能，去分 析和解决工程实际问题，使理论深化，知识拓宽，专业技能得到进一步延伸。通过毕业设计，使学生学会依据设计任务进行资料收集、和整理，能正确运用工具书，掌握钢结构设计程序、方法和技术规范，提高工程设计计算、理论分析、技术文件编写的能力，提高计算机的应用能力。 三、课程设计的内容 《钢结构》课程设计的选题要符合教学基本要求，设计内容要有足够的深度，使学生达到本专业基本能力的训练。对学习好、能力强的学生，可适当加深加宽。 题目：钢屋架设计 采用平面钢屋架作为设计题目。设计内容包括：屋架内力计算、屋架杆件设计；节点设计；施工图绘制以及材料用量计算等。 完成的设计成果包括：结构设计计算书一份，施工图1~3张（2号）。 普通钢屋架设计 案例及设计指导 参考题目： 一、题目：普通梯形钢屋架设计 （一）设计资料 郑州某工业厂房，长度102m，屋架间距6m，车间内设有两台20/5t中级工作工作制桥式吊车，屋面采用×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板。水混珍珠岩制品保温层10cm，20mm 厚水混砂浆找平层，三毡四油防水层，屋面坡度1/10。屋架两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土C30，屋架跨度和屋面积灰荷载按指定的数据进行计算。 1、屋架跨度（1）24m （2）27m 2、屋面积灰荷载标准值（1）m2（2）m2 1 设计资料 梯形屋架，建筑跨度为18m，端部高度为1.99m，跨中高度为2.89m，屋架坡度i=1/10,屋架间距为6m，屋架两端支撑在钢筋混凝土柱上，上柱截面400mm×400mm，混凝土采用 C。屋架上、下弦布置有水平支撑和竖向支撑（如 20 图1-1所示）。 屋面采用 1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，120mm厚珍珠岩（3 r ）的保温层，三毡四油铺绿豆沙防水层，20mm厚水泥砂浆找平kg 350m / 层，屋面雪荷载为2 kN，钢材采用3号钢。 .0m 30 / 2 荷载计算 2.1 永久荷载 预应力钢筋混凝土大型屋面板： 2/68.14.12.1m kN =? 三毡四油防水层及及找平层（20mm ）： 2/912.076.02.1m kN =? 120mm 厚泡沫混凝土保温层： 2/504.042.02.1m kN =? 屋架自重和支撑自重按经验公式（跨度l=18m ） 2/32181.12.11.12.1m kg l P w ≈?+=+= 2/384.032.02.1m kN =? 2.2 可变荷载 屋面雪荷载： 2/77.055.04.1m kN =? 2.3 荷载组合 永久荷载可变荷载为主要荷载组合，屋架上弦节点荷载为： []kN F 25.3865.177.0)384.0504.0912.068.1(=??++++= 3 内力计算 桁架杆件的内力，在单位力作用下用图解法（图2-1）求得表3-1。 表3-1 4 截面选择 4.1 上弦杆截面选择 上弦杆采用相同截面，以最大轴力G-⑨杆来选择：kN N 266.348max -= 在屋架平面内的计算长度cm l ox 8.150=，屋架平面外的计算长度cm l oy 5.301=。 选用两个不等肢角钢6801002??L ，长肢水平。 截面几何特性（长肢水平双角钢组成T 形截面，节点板根据腹杆最大内力选用板厚8mm ）： 2274.21cm A = cm i cm i y x 61.4,40.2== 1508.6240 .28 .150<=== x ox x i l λ 7922.0=x ? 1504.6561 .48 .150<== = y oy y i l λ 778.0=y ? 截面验算： 22min /215/4.2104 .2127778.0348266 mm N f mm N A N =<=?= ? 大型屋面板与上弦焊牢，起纵横向水平支撑作用，上弦杆其他节间的长细比和稳定验算均未超过上述值。 4.2 下弦杆截面选择 下弦杆也采用相同截面，以最大轴力⑧-O 杆来选择：kN N 578.354max += 在屋架平面内的计算长度：cm l ox 300=，屋架平面外的计算长度：cm l oy 300=。 所需截面面积为：24.1649215 354578 mm f N A n == 选择两个不等肢角钢656902??∠，长肢水平。 截面几何特点：22494.16114.17cm cm A >= 课程设计 课程名称：钢结构设计 设计题目：昆明地区某工厂金工车间钢屋架设计学院：土木工程学院 专业：土木工程 年级：大学三年级 姓名：郭锐 学号：19 指导教师：王鹏 日期：2016年12月 课程设计任务书 土木工程学院学院土木工程专业 3 年级姓名：郭锐学号：13325 课程设计题目：昆明地区某工厂金工车间钢屋架设计 课程设计主要内容： （一）设计资料 昆明地区某工厂金工车间，长度90m，柱距6m，车间内设有两台30/5t中级工作制桥式吊车，屋面采用1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板。20mm厚水泥砂浆找平层，三毡四油防水层，屋面坡度1/10~1/12。屋架两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400m m，混凝土C20，屋面活荷载0.50 kN/m2，屋面积灰荷载0.75 kN/m2，屋架跨度、屋架计算跨度、屋面做法和屋架端高按指定的数据进行计算。 1、屋架跨度（1）21m（2）24m 2、屋面计算跨度（1）L0＝L （2）L0＝L-300mm 3、屋面做法（1）有保温层（2）无保温层 4、屋架端高（1）h0=1.8m （2）h0=1.9m （3）h0=2.0m h=2.1m （4）0 （二）设计要求 1、由结构重要性，荷载特征（静荷），连接方法（焊接）及工作温度选用钢材及焊条。 2、合理布置支撑体系，主要考虑 （1）上弦横向水平支撑 （2）下弦横向水平支撑 （3）垂直支撑 （4）系杆（刚性或柔性） 并在计算书上画出屋盖支撑布置图，并对各榀屋架进行编号 3、荷载及内力计算 （1）屋面恒载计算。 （2）屋面活荷载与屋面雪荷载不同时考虑。 （3）屋面积灰荷载属于可变荷载。 （4）利用结构的对称性，仅计算屋架左半跨杆件内力。 （5）计算屋架杆力时，应考虑三种荷载组合。 （6）将屋面分布荷载转化为屋架节点荷载，利用左半跨单位节点荷载内力图计算杆力。 （7）确定各杆最不利内力（最大拉力或最大压力） 4、杆件截面选择 （1）屋架杆件常采用双角钢组合组成的T形截面或十字形截面，要根据λx=λy的等稳条件选择合理的截面形式。 （2）正确确定杆件的长细比，由轴心受力杆件确定杆件截面及填板数量。 （3）设计小组内每位同学所计算的上弦杆，下弦杆，斜杆截面选择过程要在计算书内详细说明，其余杆件截面选择可按同组内其他同学计算成果统一列表取用。 （4）杆件截面规格不宜过多，与垂直支撑相连的竖杆截面则不宜小于2L63×5。 5、节点设计 （1）熟知节点设计的基本要求及一般步骤。 （2）要在计算书内写出一般上下弦节点，下弦跨中节点，下弦支座节点及屋脊节点设计过程。 6、屋架施工图 （1）用铅笔绘制1#施工图 （2）施工图应包括 ①屋架简图（比例1∶100），左半跨标明杆件长度，右半跨注明杆件最不利内力，以及起拱度。 ②屋架正面图，上、下弦平面图（轴线比例1：20，杆件、节点比例1：10）。 ③侧面图，剖面图及零件详图。 ④注明全部零件的编号，规格及尺寸（包括加工尺寸和定位尺寸）孔洞位置，孔洞及螺 栓直径，焊缝尺寸以及对工厂加工和工地施工的要求。 ⑤材料表（一榀屋架的材料用量）。 ⑥说明（钢号、焊条型号、起拱要求、图中未注明的焊缝尺寸和油漆要求等）。 指导教师（签字）： 1.设计资料： ................................................................ 错误！未定义书签。 2.结构形式与布置 ............................................................ 错误！未定义书签。 3.荷载计算 .................................................................. 错误！未定义书签。 4.内力计算 .................................................................. 错误！未定义书签。 附件：设计资料 1、设计题目：《单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计》 2、设计任务及参数： 第五组： 某地一机械加工车间，长84m ，跨度24m ，柱距6m ，车间内设有两台40/10T 中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m ，柱顶标高27m ，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m 2 ），上铺100mm 厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m 3 ），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m 2 ），找平层2cm 厚（0.3KN/m 2 ），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C20，上柱截面400×400mm 。钢材选用Q235B ，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m 2 ，积灰荷载标准值0.6KN/m 2 ，雪荷载及风荷载见下表，7位同学依次按序号进行选取。 活载KN/m 2 1 2 3 4 5 6 7 基本雪压 0.30 0.75 0.10 0.20 0.45 0.50 0.35 基本风压 0.35 0.60 0.25 0.55 0.30 0.50 0.45 3、设计任务分解 学生按照下表分派的条件，完成梯形钢屋架设计的全部相关计算和验算及构造设计内容。 表-3 4、设计成果要求 在教师指导下，能根据设计任务书的要求，搜集有关资料，熟悉并应用有关规范、标准和图集，独立完成课程设计任务书（指导书）规定的全部内容。 1）需提交完整的设计计算书和梯形钢屋架施工图。 2）梯形钢屋架设计要求：经济合理，技术先进，施工方便。 3）设计计算书要求：计算依据充分、文理通顺、计算结果正确、书写工整、数字准确、图文并茂，统一用A4纸书写（打印）。 A 、按步骤设计计算，各设计计算步骤应表达清楚，写出计算表达式及必要的计算过程，对数据的选取应写明判断依据。 B 、计算过程中，必须配以相应的计算简图。 C 、对计算结果进行复核后，为保证施工质量且方便施工，应按规范要求对计算结果进行调整并写明依据。 4）梯形钢屋架施工图共两张，图纸绘制的要求：布图合理，版面整齐，图线清晰，标注规范，符合规范/图集要求。 单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计 1.设计资料：（1）某地一机械加工车间，长84m ，跨度24m ，柱距6m ，车间内设有两台40/10T 中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m ，柱顶标高27m ，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m 2 ），上铺100mm 厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m 3 ），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m 2 ），找平层2cm 厚（0.3KN/m 2 ），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C20，上柱截面400×400mm 。钢材选用Q235B ，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m 2 ，积灰荷载标准值0.6KN/m 2 ，雪荷载及风荷载见下表。 活载KN/m 2 1 2 3 4 5 6 7 基本雪压 0.30 0.75 0.10 0.20 0.45 0.50 0.35 基本风压 0.35 0.60 0.25 0.55 0.30 0.50 0.45 （2）屋架计算跨度 )(7.233.0240 m l =-= （3）跨中及端部高度：设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，端部高度 mm h 19000=中部高度 建筑钢结构课程设计 专业班级 学号 姓名 指导老师 完成时间 1 设计基本资料 1.1设计题目：**集团轻钢结构设计 1.2建设地点：武汉市 1.3工程概况 **集团轻钢结构房屋工程的具体要求如下： 1）长度为122.4m ，跨度24m ，柱网为5.1m ，檐口高度为8m ，屋面坡度为1/12，屋面材料为单层彩板或夹芯板，墙面材料单层彩板或夹芯板，天沟为彩板天沟或钢板天沟。 2）荷载：静荷载当有吊顶时为0.45 kN/m 2；活荷载为0.3 kN/m 2（计算刚架时）、0.5 kN/m 2（计算檩条时）；基本风压0.35 kN/m 2，地面粗糙度为B 类；雪荷载为0.5 kN/m 2；地震设防烈度为6度。 1.4设计原始资料 1）材料规格 钢材：门式刚架采用Q345-B 钢，楼面梁、屋面檩条、墙架、檩条采用Q235-B 螺栓：采用扭剪型高强度螺栓10.9级,普通螺栓采用六角头螺栓（C 级）； 焊条：手工焊、自动埋弧焊和CO 2气保护焊； 基础混凝土C20，垫层混凝土 C10； 钢筋：直径12mm ?≥为Ⅱ级钢筋，直径10mm ?≤为Ⅰ级钢筋。 2）地震设防烈度6度； 1.5建设规模以及标准 建筑规模：建筑面积约212024m ?，为单层钢结构建筑。 1.6设计依据 建筑结构荷载规范（GB50009—2001） 钢结构设计规范（GB50017—2003） 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102: 2002 冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018—2002） 建筑制图标准（GBJ104—87） 2 建筑设计 2.1建筑设计指导思想 1）设计满足生产工艺的要求，这是对设计的基本要求。 2）应创造良好的操作环境，有利于保证工人健康和提高劳动生产率。 3）应满足有关技术要求： (1) 厂房应具有必要的坚固耐久性能，使在外力、温湿度变化、化学侵蚀等各种不利因素作用下可以确保安全； (2) 厂房建筑应具有一定的灵活应变能力，在满足当前使用的基础上，适当考虑到以后设备更新和工艺改革的需要，使远近期结合，提高通用性，并为以后的厂房改造和扩建提供条件； (3) 设计厂房时应遵守国家颁布的有关技术规范与规程。 4）设计要注意提高建筑的经济、社会和环境的综合效益，三者间不可偏废。 5）工业建筑在适用、安全、经济的前提下，把建筑美与环境美列为设计的重要内容，美化室内外环境，创造良好的工作条件。 2.2建筑布置 考虑工艺、结构和经济三方面要求，按照设计规范，厂房可不设置伸缩缝。 2.3构造简要说明 1）屋面及墙面构造 屋面板和墙面板采用75mm厚岩棉夹芯彩板，在其纵横向搭接处均应设置连续密封胶条。屋面的坡度为1：12的双坡屋面，采用内天沟有组织排水。 2）地面构造 厂房的地面用素土夯实后铺80厚C10混凝土，然后用20厚1：2水泥砂浆抹面。室内地坪标高为0.000，室外地坪为-0.3m，进厂房门的室内外做成斜坡。 3）刚架防锈处理 用各色硼钡酚醛防锈漆F53-9打底，在选用各色醇酸磁漆C04-42作面漆。 3 结构设计计算书 一、设计题目 18m跨三角形钢桁架 二、设计资料 1、某单层轻型工业厂房，平面尺寸18m×90m，柱距6m，柱高6m，采用三角形钢屋架，跨度18m，屋面坡度i=1/3,屋面防水材料为波形彩钢瓦+50厚玻纤棉+钢丝网铝箔，冷弯薄壁C型钢檩条，檩条斜距1.555m，支撑布置自行设计，无吊车。采用钢筋混凝土柱，混凝土强度等级为C20，钢屋架与柱铰接，柱截面尺寸400×600mm；使用温度-5摄氏度以上，地震烈度7度，连接方法及荷载性质，按设计规范要求。屋架轴线图及杆件内力图见图。 2、荷载标准值如下： （1）、永久荷载（沿屋面分布） 屋面防水结构+檩条 0.2KN/m2 钢屋架及支撑等自重 0.35KN/m2 （2）、可变荷载 屋面活荷载（按水平投影）0.50KN/m2 基本风压（地面粗糙度为B类）0.80KN/m2 三、要求设计内容 1、屋盖结构布置 2、屋架杆件内力计算和组合 3、选择杆件截面型号，设计节点 4、绘制施工图 四、课题设计正文 （一）屋盖结构布置： 上弦节间长度为两个檩距，有节间荷载。上弦横向水平支撑设置在房屋两端及伸缩缝处的第一开间内，并在相应开间屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间屋架下弦跨中设置一道通长的水平系杆。上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连。上弦杆在屋架平面外的计算长度等于其节间几何长度；下弦杆在屋架平面外的计算长度为屋架跨度的1/2。具体支撑布置如下图： 屋架支撑布置 1-1剖面图 （二）、屋架杆件内力计算和组合 1、荷载组合：恒载+活荷载；恒载+半跨活荷载 2、上弦的集中荷载及节点荷载如下图： 上弦集中荷载 上弦节点荷载 上弦集中荷载及节点荷载表 3、上弦节点风荷载设计值如图所示。 （1）按照规范可知风荷载体形系数：背风面-0.5；迎风面-0.5 （2）上弦节点风荷载为： 上弦节点风荷载 W=1.4×（-0.5）×0.8×1.556×6=-5.228KN 4、内力计算 （1）杆件内力及内力组合如下表： （2）上弦杆弯矩计算。 端节间跨中正弯矩为 M1=0.8M0=0.8×P丿l=0.8（1/4×12.04kNm×3/√10×1.555m） =3.553kNm 中间节间跨中正弯矩和中间节点负弯矩为 钢结构课程设计任务指导书 一目的和任务： 钢结构是工业与民用建筑专业四大结构之一。建筑是反映国民经济水平的一大标志，随着改革开放的深入和国民经济的发展、国家经济综合实力的稳步提高，钢结构在建筑中的应用越来越多了，该课程在该专业中原本的重要性也越来越加强了。本课程设计旨在在给出的已知条件下，综合运用所学知识，作出正确的计算、绘出相应的施工图。 二设计内容： 本设计主要是设计一钢屋架，其应涵盖以下内容： （一）钢材和焊条型号选择 根据地区温度、荷载特征、连接方法等选择 （二）屋架形式及几何尺寸 1、屋架按其外形一般可分为三角形和梯形，三角形屋架一般用于中、小跨度（l=18~24 m）的轻屋面结构，腹杆多采用芬克式。梯形屋架在全钢结构厂房中运用 较为广泛。 2、屋架的主要尺寸 1）跨度计算跨度=标志跨度一（300~400mm）。 2）高度三角形屋架高度主要取决于屋面坡度，当i=1/2~1/3时，h=（1/4~1/6）l0。梯形屋架的中部高度主要由经济高度决定，一般取h=（1/6~1/10）l。 （三）支撑布置 支撑分为上、下弦横向水平支撑，纵向水平支撑，垂直支撑和系杆等五种，应结合屋架形式，房屋的跨度、高度和长度，荷载情况及柱网布置等条件设置。 （四）檩条布置与计算 （五）屋架内力计 1、屋架的荷载和荷载组合 永久荷载一一包括屋面材料和檩条、屋架、天窗架、支撑以及天棚等结构的自重；可变荷载一一包括屋面活荷载、雪荷载、风荷载、积灰荷载以及悬挂吊车和重物等荷载； 可能遇到的最不利组合一般应考虑以下三种： 1）、全跨永久荷载+全跨可变荷载 2）、全跨永久荷载+半跨可变荷载 3）、全跨屋架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载 在多数情况，用第一种荷载组合计算的屋架杆件内力即为最不利内力。但在第二和第三种荷载组合下，梯形屋架跨中附近的斜腹杆可能由拉杆转为压杆或内力增大，应予考虑。组合时屋面活载和雪载不会同时出现，取两者中的较大值计算。 －、设计资料 梯形钢屋架长度为72m，跨度为27m。车间内设有两台中级工作制桥式吊车。该地区冬季最低温度为－20℃。 屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。上铺120mm 厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。屋面活荷载标准值为0.7kN/㎡，雪荷载标准值为0.3kN/㎡，积灰荷载标准值为0.6kN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。柱头截面为400mm ×400mm，所用混凝土强度等级为C20。 根据该地区的温度及荷载性质，钢材采用Q235级，其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接。构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度：Lo=27000－2×150=26700mm，设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，取屋架在27米轴线处的端部高度：h=2000mm（轴线处），h=2015mm（计算跨度处）。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸见图1所示。 图1 屋架形式及几何尺寸 符号说明：GWJ-（钢屋架）；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） 图2 屋架支撑布置图 三、荷载与内力计算 1.荷载计算 荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。 永久荷载标准值 放水层（三毡四油上铺小石子） 0.35kN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆） 0.02×20=0.40kN/㎡保温层（120mm厚泡沫混凝土） 0.12×6=0.70kN/㎡预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡ 钢屋架和支撑自重 0.12+0.011×27=0.417kN/㎡管道设备自重 0.10 kN/㎡ 总计 3.387kN/㎡可变荷载标准值 雪荷载 0.3kN/㎡ 积灰荷载 0.60kN/㎡ 总计 0.90kN/㎡ 永久荷载设计值 1.35×3.387=4.572 kN/㎡（由可变荷载控制） 可变荷载设计值 1.4×0.9=1.26kN/㎡ 2.荷载组合 设计屋架时，应考虑以下三种组合： 组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦节点荷载 P=(4.572+1.26) ×1.5×6=52.488 kN 组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦节点荷载 P=4.572×1.5×6=41.148 kN 1 P=1.26×1.5×6=11.34 kN 2 组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载 屋架上弦节点荷载 P=0.417×1.2×1.5×6=4.5 kN 3 P=(1.4×1.35+0.7) ×1.5×6=23.31 kN 4 3.内力计算 本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。钢结构课程设计参考示例
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