XX 工程学院
建筑钢结构课程设计
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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/mm2。角焊缝强度设计值为2
f w f
160mm
/
kN
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+0.01130=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
全垮节点永久荷载设计值：
F=1.35×4.05×1.5×6=49.21KN
1
半跨节点可变荷载设计值：
F=1.4×0.7×1.0×1.5×6=8.82KN
2
Ⅲ.半跨屋面板荷载加半跨可变荷载加全垮屋架自重
全垮节点屋架自重荷载设计值：
F=0.45×1.35×1.5×6=5.47KN
3
半跨节点屋面板自重和半跨屋面荷载设计值：
F=（1.4×1.35+1.0×1.4）×1.5×6=29.61KN
4
4.内力计算
屋架在上述3种荷载组合作用下的计算简图如下所示
由电算先解得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。
计算简图和结果见下表：
屋架杆件内力组合表
F=58.05 F1=49.21 F2=8.82 F3=5.47 F4=29.61
杆件名称
内力系数第1种组合第2种组合第3种组合
计算杆件
内力∕KN 全跨①左半跨②右半跨③F×①
F1×①＋
F2×②
F1×①＋
F2×③
F3×①＋
F4×②
F3×①＋
F4×③
上弦杆
AB 0 0 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 BC、CD -11.317 -8.199 -3.118 -656.95 -629.22 -584.41 -304.68 -154.23 -656.95 DE、EF -18.167 -12.518 -5.649 -1054.59 -1004.41 -943.82 -470.03 -266.64 -1054.59 FG -20.686 -13.037 -7.649 -1200.82 -1132.94 -1085.42 -499.18 -339.64 -1200.82 GH -21.454 -13.836 -7.618 -1245.40 -1177.78 -1122.94 -527.04 -342.92 -1245.40 HI -22.282 -13.014 -9.268 -1293.47 -1211.28 -1178.24 -507.23 -396.31 -1293.47 IJ、JK -22.747 -13.482 -9.265 -1320.46 -1238.29 -1201.10 -523.63 -398.76 -1320.46
下弦杆ab 6.344 4.688 1.656 368.27 353.54 326.79 173.51 83.74 368.27 bc 15.191 10.750 4.441 881.84 842.36 786.72 401.40 214.59 881.84 cd 20.095 13.424 6.671 1166.51 1107.27 1047.71 507.40 307.45 1166.51 de 22.043 13.586 8.457 1279.60 1204.56 1159.33 522.86 370.99 1279.60 ef 21.104 10.552 10.552 1225.09 1131.60 1131.60 427.88 427.88 1225.09
斜腹杆aB -11.424 -8.442 -2.982 -663.16 -636.63 -588.48 -312.46 -150.79 -663.16 Bb 8.853 6.248 2.605 513.92 490.76 458.63 233.43 125.56 513.92 bD -7.482 -4.935 -2.547 -434.33 -411.72 -390.65 -187.05 -116.34 -434.33 Dc 5.487 3.242 2.245 318.52 298.61 289.82 126.01 96.49 318.52 cF -4.199 -2.015 -2.184 -243.75 -224.41 -225.90 -82.63 -87.64 -243.75 Fd 2.662 0.713 1.949 154.53 137.29 148.19 35.67 72.27 154.53 dH -1.504 0.408 -1.912 -87.31 -70.41 -90.88 3.85 -64.84 -90.88 He 0.283 -1.441 1.724 16.43 1.22 29.13 -41.12 52.60 52.60 eg 1.634 3.676 -2.042 94.85 112.83 62.40 117.78 -51.53 117.78 gI 0.647 0.647 0 37.56 37.55 31.84 22.70 3.54 37.56 gK 2.344 4.391 -2.047 136.07 154.08 97.29 142.84 -47.79 154.08
竖杆
Aa -0.5 -0.5 0 -29.03 -29.02 -24.61 -17.54 -2.74 -29.03 Ie -1.496 -1.496 0 -86.84 -86.81 -73.62 -52.48 -8.18 -86.84
Cb、Ec、
Gd、Jg
-1 -1 0 -58.05 -58.03 -49.21 -35.08 -5.47 -58.05 Kf 0 0 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
5.杆件设计
Ⅰ.上弦杆
整个上弦采用等截面，按IJ、JK杆件之最大设计内力设计
N=-1320.46kN=-1320460N
上弦杆计算长度如下：①在屋架平面内：为节间轴线长度
ox
l =150.7cm
②在屋架平面外：
根据支撑布置和内力变化情况，取oy l =3×150.7=452.1cm
因为
oy
l =3ox l ，故截面宜选用两个不等肢角钢短肢相并
腹杆最大内力N=663.16kN ，查课程设计指导书表1得，所以中间节点
板厚度选用12mm ，支座节点板厚度用14mm 。假定
=70，查教材附录得
=0.751。
需要截面积：A=
φｆN
=
751
.0*2151320460
=81782
mm
需要的回转半径：
x i =ox l /
λ=
707.150=2.15㎝y i =oy l /λ=
70
1.452=6.46㎝
选用2∟20012514短肢相拼，
A=87.73cm 2
,i x =3.544㎝，y i =9.66㎝则
x
ox
x
i l =
4
.351507=42.57＜[λ]=150，
y
oy
y
i l =
6
.964521=46.8＜[λ]=150
t
b 114.29>0.56
1
b l oy =0.56200
4521=12.66，
yz
3.7
t
b 141
227.521
b
t
l oy
=3.7×
14
200×4
22
200
7
.521445211
=55.37
查表得
0.831
A
N 8773
0.8311320460=181.122
/mm N ＜2
/215mm
N f
Ⅱ.下弦杆
整个下弦截面采用统一截面，按
de 杆最大内力设计。
N
1279.6KN=1279600N
屋架平面内取节间轴线长度cm l x 3000屋架平面外根据支撑布置取
01485y
l cm
所需截面
2
63.5951215
1279600mm
f
N An
选用2∟18011012因为oy l ＞ox l ，故用不等肢角钢短肢相并A=67.42cm 2
,i x =3.11㎝，y i =8.75㎝
y
oy
y
i l =
76
.81485=169.5＜[λ]=350
x
ox
x
i l =
11
.3300=96.5＜[λ]=350
考虑下弦有221.5mm 的栓孔削弱，下弦净截面积：
A n =6742.4－2×21.5×12mm 2
=6226.4
n
A N 6226.4
1279600=205.52
/mm N ＜2
/215mm
N f
Ⅲ.斜腹杆按aB 杆件最大内力设计杆件轴力
N=-663.16KN
ox
l 2577mm ，oy
l 2577mm
t=12mm
选用2∟1409012 因为l 0x = l 0y ，故采用不等肢角钢，长肢相并，使
i
x
≈i
y
A=52.80cm 2
,i x =4.44㎝，y i =3.77㎝则
x ox x
i l =44
.47.257=58.04＜[λ]=150 y
oy
y
i l =
77
.37.257=68.36＜[λ]=150
t
b 27.5＜0.48
2
b l oy =0.48×
90
2577=13.74
yz y
224
2
09.11
t
l b oy
=36.68×2
2
412
2577
9009.11
=73.47
查表得
0.729
A
N
5280
0.729663160=172.292
/mm N ＜2
/215mm
N f
Ⅳ.竖杆按Ie 杆件最大内力设计
N
-86.84KN=-86840N
ox
l 0.8l =0.8×314.2=2513.6mm ，oy
l 3142mm t=8mm
内力较小，按[λ]=150选择，需要的回转半径为
i
x
=
150
36.251ox
l 1.68㎝，y i =
150
2.314oy
l 2.09㎝
选用2∟638，
A=19.03cm 2
,i x =1.90㎝，y i =3.10㎝则
x
ox
x
i l =
.196.2513=132.3＜[λ]=150
y
oy
y
i l =
31
3142=101.4＜[λ]=150
t
b 7.88＜0.58b
l oy =0.58×
63
3142=28.93
yz y
224
475.01
t
l b oy
=101.4×2
2
4
8
3142
63475.01
=102.6
查表得
0.538
A
N
1903
0.53886840=84.822
/mm N ＜2
/215mm
N f
各杆杆件截面选择见下表：
杆件截面选择表
杆件
最大计算内力（KN）截面规格截面面积（cm2) 名称编号
上弦杆AB、BC、
CD、DE、
EF、FG、
GH、IJ、
JK
-1320.46 ∟200×125×14 87.73
下弦杆ab、bc、
cd、de、
ef
1279.60 ∟180×110×12 67.42
斜腹杆aB、Bb、
bD、Dc、
cF、Fd
-663.16 ∟140×90×12 52.80
dH、He、
eg、ig、
gK
154.08 ∟70×5 13.75
竖杆Aa、Cb、
Ec、、Gd、
Ie、Kf、
Jg
-86.84 ∟63×8 19.03
6.节点设计
重点设计“B”、“b”、“a”、“K”、“f”五个典型节点，其余节点设计类同。
Ⅰ.上弦节点 B
用E43型焊条角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值w f
f =160N/2
m m 。
设aB 杆的肢背和肢尖的焊缝f h 8mm 和6mm ，N=663.16 kN 则所需焊缝
长度为
'w
l
=
w
f
e f h N 265.0=
16080.7266316065.0=240.5mm ，加2f h =16mm 取260mm
'
'w
l
=
w f
e f
h N 235.0=
160
60.72663160
35.0=172.7mm ，加2f h =12mm 取190mm
设Bb 杆的肢背和肢尖的焊缝f
h 8和6，N=513.92 kN 则所需焊缝长度
为
'w
l =w f e f h N 27.0=160
80.725139207.0=200.75mm ，加2f h =16mm 取220mm
''w
l =
w f
e f
h N 23.0=
160
60.725139203.0=114.7mm ，加2f h =12mm 取140mm
为了便于在上弦搁置屋面板，节点板上边缘可缩进上弦肢背8mm 。用槽
焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。
'f
h
0.5×12=6mm ''f
h =10mm
上弦与节点板的焊缝长度为
533mm 。
N f
τ=
''''217.0*2w
f l
h N N —=
533×10×7.0×2656950=882
/mm
N M
f
σ=
2''''7.0*26w
f
l
h M
=
2
533
×10×7.0×230×656950×6=29.72
/mm
N 2
2
2
)22.1/()(M f
N
f
σ＋τ
=22
)22
.17.29(
88＋=91.3 2/mm N 2
/160mm
N ＜Ⅱ.下弦节点 b
设bD 杆的肢背和肢尖的焊缝f h 8mm 和6mm ，N=434.33 kN 则所需焊
缝长度为
'w
l =w f e f h N 27.0=160
80.724343307.0=169.7mm ，加2f h =16mm 取190mm ''w
l =
w f
e f
h N 23.0=
160
60.724343303.0=96.9mm ，加2f h =16mm 取120mm
设Bb 杆的肢背和肢尖的焊缝f h 8mm 和6mm ，N=513.92 kN 则所需焊
缝长度为
'w
l =w f e f h N 27.0=160
80.725139207.0=200.75mm ,加2f h =16mm 取220mm ''w
l =
w f
e f
h N 23.0=
160
60.725139203.0=114.7mm ，加2f h =12mm 140mm
cb 杆内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取f
h 5mm
下弦与节点板焊缝的长度为
431mm ，f
h 6mm ，
N
N
513570368270
881840
,受力较大的肢背处的焊缝应力为
2
/4.10912
43167.02513570
75.0mm
N f
<2
/160mm N f ,焊缝强度满足要求。
Ⅲ.屋脊节点K
设焊缝f
h 10mm ，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）：
mm
mm
N N
l w
7.294/160107.0413204602
拼接角钢的长度取610mm >2×294.7=589.4mm 上弦与节点板之间的槽焊，假定承受节点荷载，
2
/07.147
.294107.02580507.02mm N l h P w
f
＜0.8
w f
f
f =156.16
上弦肢尖与节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15﹪计算。设肢尖焊
缝f
h 10mm ，节点板长度
37.2cm,则节点一侧弦杆焊缝的计算长度
w l =
2102
372——=156mm
2
/69.90156107.021********.0mm
N mm mm N N f
2
2
/64.104156
107.0230
132046015.06mm
N M f
2
2
2
2
2/82.12422
.164.10469
.9022
.1mm N M f
N f
<2
/160mm
N f
Ⅳ.支座节点 a
①支座反力
R=10F=10×58030=580300N
支座底板的平面尺寸采用
280mm ×400mm ，如仅考虑有加劲肋部分的
底板承受支座反力，则承压面积为
2800mm ×234m=65520mm
2
验算柱顶混凝土的抗压强度：
2
/85.865520
580300mm
N A R N
＜
2
/5.12mm
N f c
m m a 6.172110
2
14140
2
2
1,
49
.06
.1728.848
.846.1721331101
11a b b 查表得
0586
.0Nmm
a
M 79.154496.17285.80586.02
21
底板厚度
mm f
M t
76.20215
79
.1544966，
取t=22mm
②加劲肋与节点板的连接焊缝计算
用于增加节点板平面外刚度和减小底板中的弯矩，厚度与节点板。肋
板底端应切角,以避免3条互相垂直的角焊缝交于一点。肋板与节点板的竖向焊缝同时承受剪力和弯矩：
V=
N
b a b R 127666110140110
2
5803002mm
N
b V
M
70216302
110
1276662
设焊缝f
h 8mm ，焊缝计算长度mm l w
5291516560，则焊缝应力为：
2
2
2
2
/55.2122
.1529
87.0270216306529
87.02127666mm
N f =160N/2 m m ③节点板、加劲肋与底板的连接焊缝计算设节点板与底板的f h 10mm ，则焊缝长度 mm l w 820) 2015110(4202802 2 /1.10110 8207.05803007 .0mm N h l R f w <2 /2.19516022.1mm N f Ⅴ.下弦跨中拼接节点“f ” ①拼接计算 拼接角钢与下弦杆角钢共有4条焊缝，设焊缝f h 10mm ，按截面 的抗拉强度进行连接计算： mm mm N N l w 5..273/160107.0412250902 拼接角钢的长度取607mm >2×273.5=547mm ②连接焊缝计算 下弦与节点板连接焊缝受力 N 按下弦较大内力的15%和两侧下弦 的内力差两者中较大值来计算，故N=0.15×1225090=183763.5N 肢背和肢尖的焊缝f h 8mm 和6mm 'w l = w f e f h N 27.0= 16080.725.1837637.0=71.8mm ，加2f h =16mm 取90mm ''w l = w f e f h N 23.0= 160 60.725.1837633.0=41mm ，加2f h =16mm 取60mm 。 参考文献 1.《房屋建筑钢结构设计》陈绍蕃主编中国建筑工业出版社 2.《钢结构基础》陈绍蕃主编中国建筑工业出版社 3.《钢结构基本原理》沈祖炎等主编中国建筑工业出版社 4.《建筑钢结构》王肇民主编同济大学出版社 5.《钢结构》（第二版）周绥平主编武汉理工大学出版社 6.《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001） 7.《钢结构设计规范》（GB50017-2003） 钢结构设计规GB50017-2003 第一章总则 第1.0.1条为在钢结构设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，特制定本规。 第1.0.2条本规适用于工业与民用房屋和一般构筑物的钢结构设计。 第1.0.3条本规的设计原则是根据《建筑结构设计统一标准》(CBJ68-84)）制订的。 第1.0.4条设计钢结构时，应从工程实际情况出发，合理选用材料、结构方案和构造措施，满足结构在运输、安装和使用过程中的强度、稳定性和刚度要求，宜优先采用定型的和标准化的结构和构件，减少制作、安装工作量，符合防火要求，注意结构的抗腐蚀性能。 第1.0.5条在钢结构设计图纸和钢材订货文件中，应注明所采用的钢号（对普通碳素钢尚应包括钢类、炉种、脱氧程度等）、连接材料的型号（或钢号）和对钢材所要求的机械性能和化学成分的附加保证项目。此外，在钢结构设计图纸中还应注明所要求的焊缝质量级别（焊缝质量级别的检验标准应符合国家现行《钢结构工程施工及验收规》）。 第1.0.6条对有特殊设计要求和在特殊情况下的钢结构设计，尚应符合国家现行有关规的要求。 第二章材料 第2.0.1条承重结构的钢材，应根据结构的重要性、荷载特征、连接方法、工作温度等不同情况选择其钢号和材质。承重结构的钢材宜采用平炉或氧气转炉3号钢（沸腾钢或镇静钢）、16Mn钢、16Mnq钢、15MnV钢或15MnVq钢，其质量应分别符合现行标准《普通碳素结构钢技术条件》、《低合金结构钢技术条件》和《桥梁用碳素钢及普通低合金钢钢板技术条件》的规定。 第2.0.2条下列情况的承重结构不宜采用3号沸腾钢: 一、焊接结构：重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，冬季计算温度等于或低于－20℃时的轻、中级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，以及冬季计算温度等于或低于－30℃时的其它承重结构。 二、非焊接结构：冬季计算温度等于或低于－20℃时的重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构。 注：冬季计算温度应按国家现行《采暖通风和空气调节设计规》中规定的冬季空气调节室外计算温度确定，对采暖房屋的结构可按该规定值提高10℃采用。 第2.0.3条承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度（或屈服点）和硫、磷含量的合格保证,对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。承重结构的钢材，必要时尚应具有冷弯试验的合格保证。对于重级工作制和吊车起重量等于或大于50ｔ的中级工作制焊接吊车梁、吊车桁架或类似结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。但当冬季计算温度等于或低于－20℃时，对于3号钢尚应具有－20℃冲击韧性的合格保证；对于16Mn钢、16Mnq钢、15MnV钢或15MnVq钢尚应具有－40℃冲击韧性的合格保证。对于重级工作制的非焊接吊车梁、吊车桁架或类似结构的钢材,必要时亦应具有冲击韧性的合格保证。 第 2.0.4条钢铸件应采用现行标准《一般工程用铸造碳钢》中规定的ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500或ZG310-570号钢。 第2.0.5条钢结构的连接材料应符合下列要求: 一、手工焊接采用的焊条，应符合现行标准《碳钢焊条》或《低合金钢焊条》的规定。选择的焊条型号应与主体金属强度相适应。对重级工作制吊车梁、吊车桁架或类似结构，宜采用低氢型焊条。 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 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） 一、 填空题（每空1分，共10分） 1、钢材的两种破坏形式分别为脆性破坏和 。 2、焊接的连接形式按构件的相对位置分为 、搭接、角接和T 形连 接。 3、钢结构中轴心受力构件的应用十分广泛，其中轴心受拉构件需进行钢结构强度和 的验算。 4、轴心受压构件整体屈曲失稳的形式有 、和 。 5、梁整体稳定判别式11l b 中，1l 是 1b 。 6、静力荷载作用下，若内力沿侧面角焊缝没有均匀分布，那么侧面角焊缝的计算长度不宜大于 。 7、当组合梁腹板高厚比0w h t ≤ 时，对一般梁可不配置加劲肋。 二、 单项选择题（每题2分，共40分） 1、有两个材料分别为Q235和Q345钢的构件需焊接，采用手工电弧焊， 采用E43焊条。 (A)不得 (B)可以 (C)不宜 (D)必须 2、工字形轴心受压构件，翼缘的局部稳定条件为y f t b 235) 1.010(1λ+≤，其中λ的含义为 。 (A)构件最大长细比，且不小于30、不大于100 (B)构件最小长细比 (C)最大长细比与最小长细比的平均值 (D)30或100 3、偏心压杆在弯矩作用平面内的整体稳定计算公式 x 1(10.8') mx x x x Ex M f A W N N βN ?γ+≤-中，其中，1x W 代表 。 (A)受压较大纤维的净截面抵抗矩 (B)受压较小纤维的净截面抵抗矩 (C)受压较大纤维的毛截面抵抗矩 (D)受压较小纤维的毛截面抵抗矩 4、承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是 。 (A)抗拉强度、伸长率 (B)抗拉强度、屈服强度、冷弯性能 (C)抗拉强度、屈服强度、伸长率 (D)屈服强度、伸长率、冷弯性能 5、随着钢材厚度的增加，下列说法正确的是 。 (A)钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均下降 (B)钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均有所提高 (C)钢材的抗拉、抗压、抗弯强度提高，而抗剪强度下降 (D)视钢号而定 6、在低温工作(-20oC)的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需要 的指标是 。 (A)低温屈服强度 (B)低温抗拉强度 (C)低温冲击韧性 (D)疲劳强度 7、直角角焊缝的有效厚度e h 的取值为 。 (A)0.7f h (B)4mm (C)1.2f h (D) 1.5f h 8、对于直接承受动力荷载的结构，计算正面直角焊缝时 。 (A)要考虑正面角焊缝强度的提高 (B)要考虑焊缝刚度影响 (C)与侧面角焊缝的计算式相同 (D)取f β＝1．22 9、单个螺栓的承压承载力中,[b b c c N d t f =?∑]，其中∑t 为 。 (A)a+c+e (B)b+d (C)max{a+c+e ，b+d} (D)min{ a+c+e ， b+d} 10、承压型高强度螺栓可用于 。 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 钢结构是土木工程专业一门重要的专业课,为加强学生对钢结构基本理论的理解和对钢结构设计规范的应用,老师对我们进行为期1周左右的钢结构课程设计。通过这一实践教学活动,使我们掌握工程设计的思路方法和技术规范;提高我们工程设计计算、理论分析和图纸表达等解决实际工程问题的能力; 依据建筑工程专业教学大纲的要求结合我系培养计划，继《钢结构》课程结束后，进行为期一周的普通钢屋架课程设计。本次课程设计主要目的是提高学生的实际操作能力，使学生将其所学理论性极强的知识加以运用和理解。并通过讲解和指导使学生掌握实际设计工作的方法、步骤、内容和应注意的问题。 由钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢以及钢索为主材建造的工程结构，如房屋、桥梁等，称为钢结构。钢结构是土木工程的主要结构形式之一。 钢结构与钢筋混凝土结构、砌体结构等都属于按材料划分的工程结构的不同分支。 这学期主要学习了，轴心受力构件—拉杆、压杆受弯构件—梁偏心受力构件—拉弯杆（偏心受拉）压弯杆（偏心受压）材料、连接、基本构件结构设计 掌握钢结构的特点和钢结构的应用范围；理解钢结构按极限状态的设计方法，掌握其设计表达式的应用；初步了解钢结构的主要结构形式；了解钢结构在我国的发展趋势；为进一步深入学习钢结构知识打下基础。 钢结构的材料关系到钢结构的计算理论，同时对钢结构的制造、安装、使用、造价、安全等均有直接联系。本章简要介绍钢材的生产过程和组织构成，重点介绍钢材的主要性能以及各种因素对钢材性能的影响；钢材的种类、规格及选择原则。 1.了解钢结构的两种破坏形式； 2.掌握结构用钢材的主要性能及其机械性能指标； 3.掌握影响钢材性能的主要因素特别是导致钢材变脆的主要因素； 4.掌握钢材疲劳的概念和疲劳计算方法； 5.了解结构用钢材的种类、牌号、规格； 6.理解钢材选择的依据，做到正确选择钢材。 了解钢结构采用的焊缝连接和螺栓连接两种常用的连接方法及其特点；理解对接焊缝及角焊缝的工作性能，掌握各种内力作用下，焊接连接的构造和计算方法；了解焊接应力和焊接变形的种类、产生原因、影响以及减小和消除的方法；理解普通螺栓和高强螺栓的工作性能和破坏形式，掌握螺栓连接在传递各种内力时连接的构造和计算方法，熟悉螺栓排列方式和构造要求。理解受弯构件的工作性能,掌握受弯构件的强度和刚度的计算方法；了解受弯构件整体定和局部稳定的基本概念，理解梁整体稳定的计算原理以及提高整体稳定性的措施；熟悉局部稳定的验算方法及有关规定。 下面谈谈我在学习过程中的一点体会。 一、学习要有明确的目标。在学习这门课之前，我就了解到，《钢结构设计原理》是多么重要的一门课，特别在毕业设计时,你现在不 钢结构规范及图集 【国家标准】 1、GB-50017-2003《钢结构设计规范》 2、GB50018-2002冷弯薄壁型钢结构技术规范》 3、GB-50205-2001《钢结构结构施工质量验收规范》 4、GB50191-93构筑物抗震设计规范》 5、GBJ135-90高耸结构设计规范》 6、GB500046《工业建筑防腐蚀设计规范》 7、GB8923-88《涂装前钢材表面锈蚀等级和涂装等级》 8、GB14907-2002《钢结构防火涂料通用技术条件》 9、GB-50009-2001《建筑结构荷载规范》 10、GBT-50105-2001《建筑结构制图标准》 11、GB-50045-95《高层民用建筑设计防火规范》(2001年修订版) 12、GB-50187-93 《工业企业总平面设计规范》 【行业标准】 1、JGJ138-2001/J130-2001型钢混凝土组合结构技术规程 2、JGJ7-1991网架结构设计与施工规程 3、JGJ61-2003/J258-2003网壳结构技术规程 4、JGJ99-1998高层民用建筑钢结构技术规程(正修订) 5、JGJ82-91钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程 6、JGJ81-2002/J218-2002建筑钢结构焊接技术规程 7、DL/T5085-1999钢－混凝土组合结构设计规程 8、JCJ01-89钢管混凝土结构设计与施工规程 9、YB9238-92钢－混凝土组合楼盖结构设计与施工规程 10、YB9082-1997钢骨混凝土结构技术规程11、YBJ216-88压型金属钢板设计施工规程(正修订)12、YB/T9256-96钢结构、管道涂装技术规程13、YB9081-97冶金建筑抗震设计规范14、CECS102:2002门式刚架轻型房屋钢结构技术规程15、CECS77：96钢结构加固技术规范16、YB9257-96钢结构检测评定及加固技术规范17、CECS28：90钢管混凝土结构设计与施工规程18、YB9254-1995钢结构制作安装施工规程19、CECS159：2004矩形钢管混凝土结构技术规程20、CECS24:90钢结构防火涂料应用技术规范21、CECS158：2004索膜结构技术规程22、CECS23:90钢货架结构设计规范23、CECS78:96塔桅钢结构施工及验收规程24、CECS167:2004拱形波纹钢屋盖结构技术规程25、JGJ85-92预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程26、CECS多、高层建筑钢－混凝土混合结构设计规程27、CECS热轧H型钢构件技术规程28、CECS钢结构住宅建筑设计技术规程29、CECS建筑拱形钢结构技术规程30、CECS钢龙骨结构技术规程31、CECS 轻型房屋钢结构技术规程32、CECS冷弯型钢受力蒙皮结构技术规程33、CECS混凝土钢管叠合柱技术规程34、CECS钢管结构技术规程35、CECS预应力钢结构技术规程36、CECS 建筑用铸钢节点技术规程37、CECS钢结构抗火设计规程 【地方标准】1、DB29-57-2003/J10297-2003天津市钢结构住宅设计规程2、DBJ13-51-2003/J10279-2003钢管混凝土结构技术规程（福建省）3、DBJ13-61-2004/J10429-2004钢－混凝土混合结构技术规程（福建省）4、DG/T08-008-2000/J10041-2000建筑钢结构防火技术规程（上海市）5、DBJ08-68-97轻型钢结构设计规程（上海市）6、DBJ01-616-2004/J10411-2004建筑防火涂料（板）工程设计、施工与验收规程（北京市）7、DBJ08-32-92高层建筑钢结构设计暂行规定（上 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。 钢结构设计原理重点 1、什么是柱子曲线？现行规范采用几条？为什么采用此数目？（1）根据设计中经常采用的住的不同截面形式并考虑初弯矩和残余应力影响的稳定系数9 -正则化-广义长细比曲线 （2）4条 （3）初弯矩和残余应力不同 2、轴心构件的屈曲形式，什么截面发生此种屈曲？ 弯曲屈曲单轴对称截面绕非对称轴失稳扭转屈曲双轴对称屈曲（十字形）弯扭屈曲单轴对称截面绕对称轴失稳 3、影响轴压构件初始缺陷的因素有哪些？残余应力、初弯曲、初弯矩、初偏心 4、构件翼缘腹板局部稳定各简化为什么条件上的板？其计算原则是什么？ （1）构件翼缘-三边简支，腹板-四边简支（2）局部不失于整体失稳5、格构式受压构件需要对那些进行验算？（1）构件在弯矩作用平面内失稳（2）构件在弯矩作用平面外失稳（3）单肢验算（4）缀材验算 6、格构式受压构件对虚轴为何采用换算长细比？它的缀件有什么作用？计算模型？ （1）两分肢向缀材抗剪强度比实腹式构件弱得多，绕虚轴稳定承载力有所降低，故采用加大的长细比（2）缀材承受剪力，而且能接受分肢计算长度（3）缀条为腹板，缀板为梁 7、轴压设计原则（1）等稳定性：使构件两个主轴方向的稳定承载力相同，以达到经济的效果，长细比应尽量接近，入x=入y（等稳定性原则）。（2）宽肢薄壁（3）连接方便，便于施工（4）制造省工 8.轴心受压正常使用极限状态如何保证？控制长细比 9.梁强度需验算哪些方面？弯曲正应力，剪应力，局部压应力，折算 应力。 10.抗弯强度验算塑性发展系数的要求？陈绍蕃、顾强钢结构设计原 理第二版p79 页，对直接承受动力荷载的梁，不考虑塑性发展，11?梁翼缘局部设计稳定的保证措施：限制宽厚比a弹性设计v根号 下235/fy; b塑性设计v 9倍的；c部分塑性v 13倍的。 12.梁腹板加劲肋作用 横向:承受剪力&局部压应力纵向:承受弯矩。 短加劲肋:承受局部压应力。 13.支撑加劲肋作用及如何计算? 承受集中力和支座反力 14.影响梁整体稳定性的因素有哪些？ a抗弯刚度，抗扭刚度，翘曲刚度，提高M cr,稳定性增加，b受压区侧向支撑长度增加，临界弯矩M cr增加，C荷载性质（纯弯曲时最低，其次是均布荷载，再次是集中力） d 荷载作用位置，作用于翼缘M cr 降低，作用于下翼缘M cr增加f支座多余约束条件越强；M cr增加e 加强受压翼缘比加强受拉翼缘有效，M ”增加。 15.何时无需进行梁整体稳定？ a有铺板密铺在梁受压翼缘上并与其牢固连接，能阻止受压翼缘侧向位 《钢结构设计规范》（GB 50017━2003）中是根据结构的重要性结构的重要性结构的重要性结构的重要性、荷载特性荷载特性荷载特性荷载特性、焊缝形式焊缝形式焊缝形式焊缝形式、工作环境以及应力状态作环境以及应力状态作环境以及应力状态作环境以及应力状态等情况，按四条原则分别选用不同的质量等级，一共有三个等级。四条原则如下： 1 在需要进行疲劳计算的构件中，凡对接焊缝均应焊透，其质缝等级为: 1)作用力垂直于焊缝长度方向的横向对接焊缝或T形对接与角接组合焊缝，受拉时应为一级，受限时应为二级; 2)作用力平行于焊缝长度方向的纵向对接焊缝应为二级。 2 不需要汁算疲劳的构件中，凡要求与母材等强的对接焊缝应护焊透，其质量等级当受拉时应不低于二级，受压时宜为二级。 3 重级工作制和起重量Q≥50t的中级工作制吊车梁的腹板与上翼缘之间以及吊车桁架上弦杆与节点板之间的T形接头焊 缝均要求焊透，焊缝形式一般为对接与角接的组合焊缝，其质量等级不应低于二级。 4 不要求焊透的T形接头采用的角焊缝或部分焊透的对接与角接组合焊缝，以及搭接连接采用的角焊缝，其质量等级为: 1)对直接承受动力荷载且需要验算疲劳的结构和吊车起重量等于或大于50t的中级工作制吊车梁，焊缝的外观质量标准应符合二级; 2)对其他结构，焊缝的外观质量标准可为三级。 对应的就是《钢结构工程施工质量验收规范》和《JGJ 81-2002建筑钢结构焊接技术规程》中所要求的焊缝要达到的质量要求（包括外观和无损探伤等）。 《GB/T3323-2005 金属熔化焊焊接接头射线照相》中的焊缝质量分类是在对焊缝进行射对焊缝进行射对焊缝进行射对焊缝进行射线照相时线照相时线照相时线照相时，根据焊缝缺陷的性质和数量根据焊缝缺陷的性质和数量根据焊缝缺陷的性质和数量根据焊 缝缺陷的性质和数量,将该焊缝的质量分为四级： （1）Ⅰ级焊缝：内应无裂纹、未熔合、未焊透和条状夹渣. （2）Ⅱ级焊缝：内应无裂纹、未熔合和未焊透. （3）Ⅲ级焊缝：内应无裂纹、未熔合以及双面焊和加垫板的单面焊中的未焊透.不 加垫板的单面焊中的未焊透允许长度按表10条状夹渣长度的Ⅲ级 评定. （4）焊缝缺陷超过Ⅲ级者为Ⅳ级. 对于《钢结构设计规范》（GB 50017━2003）所提到的三个级别焊缝，在对一级和二级焊缝进行无损探伤时，对于一级焊缝要达到《GB/T3323-2005 金属熔化焊焊接接头射线照相》中的Ⅱ级以上，对于二级焊缝要达到《GB/T3323-2005 金属熔化焊焊接接头射线照相》中的Ⅲ级以上。关于焊缝等级的定义的部分要求见《钢结构设计规范》GB50017-2003的第7章连接计算。7.1焊缝连接7.1.1 焊缝应根据结构的重要性、荷载特性、焊缝形式、工作环境以及应力状态等情况，按下述原则分别选用不同的质量等级： 1 在需要进行疲劳计算的构件中，凡对接焊缝均应焊透，其质量等级为：1） 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 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 钢结构课程设计心得 篇一：钢结构课程设计心得体会1 钢结构课程设计心得体会 两周的课程设计结束了，通过这次课程设计，我不仅巩固了以前所学到的知识，而且掌握了许多以前没有学懂的知识。在设计的过程中也遇到了不少的问题，不过经过一遍遍的思考以及和老师同学们的讨论都一一得到了解决，基本达到了再实践中检验所学知识的目的。古人有云：“过而能改，善莫大焉”。说的就是错误并不可怕，人类能不断的进化发展，靠的便是一个个错误，在错误面前不骄不躁，不断思考，不断改正，才能不断的获取新的知识。虽然改正错误的过程是冗长而艰辛的，但是在改正错误的过程中我也发现了成功的真谛，用汗水浇灌收获的果实才是最令人感觉幸福而满足的。遇到困难也需迎难而上， 披荆斩棘，诗云：“不经一番寒彻骨，那得梅花扑鼻香。”如果中途荒废，那样便永远不可能成功，以后步入社会仍然适用。课程设计是一门专业设计课，它不仅仅教会了我很多专业方面的知识，也教给了我很多运用知识的能力，曾经有一个马拉松运动员把具体很远的路程划分为一段段百米间隔，通过实现一个个小的目标，最终在不知不觉中实现了远大的目标。同时，课程设计让我感触很深。使我对以往所学的抽象的理论有了一个逐渐清晰的认识，包括整体稳定性计算，局部稳定性计算等，也发现了以前忽视的小细节，比如节点的设计要求和钢材之间的接法。 我认为这次课程设计不仅仅充实我的专业知识，更重要的是教给我很多学习的方法以及处事的道理。而这是以后最实用的。在步入社会以后，也要勇于接受社会的挑战，实践总结，再实践，再总结，在 这个循环的过程中不断的充实自 己，提高自身，实现个人的不断进步。 回顾这次课程设计，至今仍感受良多，从最初的一脸茫然，到最后的加班加点甚至通宵达旦，回忆起来，苦楚多多，不过回头看看一份洋洋洒洒的课程设计，心中仍是喜悦异常，痛并快乐着。。。。。。从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。 感谢在课程设计过程中老师给予的讲解和帮助以及和我讨论亦给予我很大帮助的同学们，谢谢你们的帮助和支持！ 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 钢结构设计原理试题库 一、填空题 1. 钢结构计算的两种极限状态是和。 2. 钢结构具有、、、、 和等特点。 3. 钢材的破坏形式有和。 4. 影响钢材性能的主要因素有、、、 、、、和。 5. 影响钢材疲劳的主要因素有、、、 6. 建筑钢材的主要机械性能指标是、、、 和。 7. 钢结构的连接方法有、和。 8. 角焊缝的计算长度不得小于，也不得小于。侧面角焊缝承受静载时，其计算长度不宜大于。 9.普通螺栓抗剪连接中，其破坏有五种可能的形式，即、、、、和。 10. 高强度螺栓预拉力设计值与和有关。 11. 轴心压杆可能的屈曲形式有、、和。 12. 轴心受压构件的稳定系数 与、和有关。 13. 提高钢梁整体稳定性的有效途径是、和。 14. 影响钢梁整体稳定的主要因素有、、、 和。 15.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用的方法来保证，而腹板的局部稳定则常采用的方法来解决。 二、问答题 1.钢结构具有哪些特点？ 2.钢结构的合理应用范围是什么？ 3.钢结构对材料性能有哪些要求？ 4.钢材的主要机械性能指标是什么？各由什么试验得到？ 5.影响钢材性能的主要因素是什么？ 6.什么是钢材的疲劳？影响钢材疲劳的主要因素有哪些？ 7.选用钢材通常应考虑哪些因素？ 8.钢结构有哪些连接方法？各有什么优缺点？ 9.焊缝可能存在的缺陷有哪些？ 10.焊缝的质量级别有几级？各有哪些具体检验要求？ 11.对接焊缝的构造要求有哪些？ 12.角焊缝的计算假定是什么？角焊缝有哪些主要构造要求？ 13.焊接残余应力和焊接残余变形是如何产生的？焊接残余应力和焊接残余变形对结 构性能有何影响？减少焊接残余应力和焊接残余变形的方法有哪些？ 14.普通螺栓连接和摩擦型高强度螺栓连接，在抗剪连接中，它们的传力方式和破坏形 式有何不同？ 15.螺栓的排列有哪些构造要求？ 钢结构课程设计自我评价 持续一周的轻型门式钢架结构课程设计已结束，从最初的无从下手，到最后完成的任务书和十张图纸，虽不能说对轻型门式钢架结构的设计已完全掌握，但通过老师的讲解以及自主学习，对设计过程和内容也有了一个完整的认识和了解。 一、课设内容 课程设计内容包括两部分，第一是计算书的编制。第二是建筑施工图和结构施工图的绘制。 1.计算书的编制 计算过程包括檩条、刚架等基本结构的设计，节点设计，以及基础设计。 ①基本结构的设计 课程设计选取的结构形式为门式钢架，每个人根据自己不同的结构尺寸以及荷载大小，对檩条、刚架的内力进行计算，然后为檩条、斜梁、柱选取合适的钢材型号，并对截面强度、刚度、稳定性进行验算，保证其符合要求。 ②节点设计 在基本的结构设计完成后，还要进行节点的设计，包括梁梁节点、梁柱节点以及柱脚设计。 其中，梁梁节点和梁柱节点均为刚结，并使用高强螺栓连接。设计时，选择合适的连接板的尺寸，选择合适的螺栓型号以及螺栓个数和分布方式，然后根据节点处内力大小进行强度验算，并根据规范要求对连接板的尺寸进行验算。均需满足要求。 柱脚的设计为铰接，同样使用螺栓连接。根据柱脚处内力以及规范设计螺栓分布形式，并进行验算。 ③基础设计 根据受力对基础进行设计，并验算地基承载力是否满足要求，由于柱脚处为铰接，基础按照构造配筋设计。 2、施工图的绘制 首先对本次课程设计的概况以及依据的规范进行了说明，然后根据结构尺寸对建筑以及结构的平立面、基础的布置进行了设计。并根据计算结果绘制了节点详图。最终绘制了建筑施工图3张，结构施工图7张。 二、掌握的东西 通过一周的课程设计，我掌握了门式刚架结构设计的内容、方法和步骤，通过考虑影响设计的各项因素，对门式刚架结构的计算方法和构造要求也有了一定的掌握。在设计过程中通过查阅了相关的设计规范，对规范要求也有了进一步的 1. 钢结构一般情况下属延性破坏，故总体安全等级为（）级 一 二 三 四 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：二 2. 在其它条件相同情况下，简支钢梁在下列哪种受力情况下对应的临界弯矩值最低 全跨匀布荷载 跨中一集中荷载 纯弯矩 任意荷载 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：纯弯矩 3. 采用格构式轴心受压构件，可以显著提高（） 构件的强度 构件绕虚轴的刚度 构件绕实轴的刚度 构件的局部稳定 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：构件绕虚轴的刚度 4. 常用的炼钢炉有（）种形式 2 3 4 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案： 3 5. 强度计算时，不考虑截面部分塑性发展的构件是（） 轴心受力构件 受弯构件 拉弯构件 压弯构件 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：轴心受力构件 二判断题 1. 在对接焊缝的拼接处，当焊件的宽度不同或厚度相差4mm以上时，应分别在宽度方向或厚度方向从一侧或两侧做成坡度不大于1: 2.5的斜角 错 对 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：对 2. 对于计算疲劳的梁也要考虑塑性的发展 错 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：错 3. 实腹式压弯构件的板件与轴心受压构件和受弯构件的板件的受力情况相似，其局部稳定性也是采用限制板件宽（高）厚比的办法来加以保证的 错 对 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：对 4. 厚钢板常用做大型梁、柱等实腹式构件的翼缘和腹板，以及节点板等 错 对 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：对 5. 设计或选用屋面压型钢板时，应考虑风吸力引起截面应力反号的影响，此时，不计入风吸力外所有可变荷载效应的影响，构件自重的荷载分项系数取作1.0 错 对 本题分值： 5.0 用户未作答 标准答案：对 6. 冷弯薄壁型钢系由带钢或钢板经辊轧、模压冷弯或冷拔成型，由于薄壁和截面开展，其回转半径较普通型钢截面要大，比较经济 错 对钢结构最新设计规范方案
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