钢结构课程设计报告
——单层钢结构购物超市设计
指导老师：施刚
设计人：
学号：
目录
第一章设计概况 (7)
1.1设计要求 (7)
1.2设计条件 (7)
1.2.1设计原则 (7)
1.2.2场地条件 (7)
1.2.3荷载条件 (7)
1.2.4材料规格 (7)
1.2.5施工与安装条件 (8)
第二章刚架计算（《门规》） (8)
2.1构件截面初估 (8)
2.1.1钢架斜梁 (8)
2.1.2钢架柱 (9)
2.1.3截面汇总 (10)
2.2结构计算简图 (10)
2.3荷载计算 (10)
2.3.1恒载 (10)
2.3.2活载 (11)
2.3.3雪载 (11)
2.3.4风载 (11)
2.3.5荷载总结 (13)
2.4内力分布 (13)
2.5变形验算 (17)
2.6构件验算 (18)
2.6.1钢柱截面校核 (18)
2.6.2变截面梁的验算 (23)
2.6.3设计总结 (25)
2.7梁柱连接节点设计 (26)
2.7.1概述 (26)
2.7.2梁柱节点强度验算 (26)
2.8梁拼接节点设计 (29)
2.8.1节点形式 (29)
2.8.2斜梁拼接节点（L1与L2，L2与L3） (30)
2.9柱脚设计 (32)
2.9.1边柱柱脚设计 (32)
2.9.2中柱底部柱脚设计 (34)
第三章刚架计算（《钢规》） (36)
3.1构件截面初估 (36)
3.2结构计算简图 (37)
3.3荷载计算 (37)
3.3.1风荷载计算 (37)
3.3.2荷载汇总 (37)
3.4内力分布 (38)
3.5变形验算 (40)
3.6构件验算 (40)
3.6.1钢柱截面校核 (40)
3.6.2变截面斜梁验算 (44)
3.6.4设计总结 (47)
3.7梁柱连接节点设计 (47)
3.7.1概述 (47)
3.7.2梁柱节点强度验算 (48)
3.8梁拼接节点设计 (48)
3.8.1斜梁拼接节点参数 (48)
3.8.2翼缘焊缝强度验算 (49)
3.8.3连接板厚度计算 (49)
3.8.4腹板螺栓计算 (50)
3.9柱脚设计 (50)
3.9.1边柱柱脚设计 (50)
2.9.2中柱底部柱脚设计 (52)
第四章檩条设计 (54)
4.1檩条布置 (54)
4.2荷载计算 (54)
4.3内力计算 (54)
4.3.1第一种组合：1.2×恒载+1.4×雪载 (55)
4.3.2第二种组合：1.0×恒荷载＋1.4×风吸力荷载 (55)
4.4檩条验算 (56)
4.4.1 檩条截面特性 (56)
4.4.2有效截面计算 (56)
4.4.3强度校核 (58)
4.4.4 整体稳定验算 (58)
4.4.5挠度验算 (59)
4.4.6构造要求 (59)
4.5拉杆设计 (60)
4.7构造说明 (60)
第五章墙梁设计 (61)
5.1墙粱布置 (61)
5.2荷载计算 (61)
5.2.1荷载标准值 (61)
5.2.2荷载组合 (61)
5.3内力计算 (62)
5.3.1竖向荷载作用 (62)
5.3.2水平荷载作用 (62)
5.4墙梁验算 (63)
5.4.1 墙梁截面特性 (63)
5.4.2有效截面计算 (63)
5.4.3强度校核 (65)
5.4.4 整体稳定验算 (65)
5.4.5挠度验算 (66)
5.5拉杆设计 (67)
第六章支撑设计 (68)
6.1屋面支撑设计 (68)
6.1.1屋面支撑布置 (68)
6.1.2荷载计算 (68)
6.1.3内力计算 (68)
6.1.4构件验算 (69)
6.2柱间支撑设计 (69)
6.2.1 柱间支撑布置 (70)
6.2.2 荷载计算 (70)
6.2.4构件验算 (70)
第七章抗风柱设计 (71)
7.1抗风柱布置 (71)
7.2荷载计算 (71)
7.3内力计算 (71)
7.4构件验算 (72)
7.4.1构件截面性质 (72)
7.4.2局部稳定性验算 (72)
7.4.3强度验算 (72)
7.4.4稳定性验算 (73)
7.5抗风柱顶节点设计 (73)
7.6抗风柱柱脚设计 (74)
7.6.1基本设计参数 (74)
7.6.2混凝土抗压验算 (75)
7.6.3抗风柱—底板焊缝验算 (75)
7.6.4锚栓强度验算 (75)
7.6.5柱脚底板厚度设计 (75)
7.6.6柱脚水平抗剪计算 (76)
第八章隅撑设计 (76)
第九章两种方案对比分析 (78)
9.1经济指标计算 (78)
9.2方案对比分析 (78)
表格目录
表格1设计荷载条件 (7)
表格2各构件截面参数（门规） (10)
表格3风荷载标准值 (12)
表格4门规风荷载作用计算 (12)
表格5荷载标准值（荷载规范） (13)
表格6荷载标准值（门规） (13)
表格7截面应力验算（门规） (16)
表格8斜梁挠度和柱顶侧移验算（门规） (17)
表格9焊接H型钢柱几何参数（焰切边） (18)
表格10焊接H型变截面梁几何参数（焰切边） (23)
表格11按照门规设计各构件应力比总结 (25)
表格12各构件截面参数（钢规） (36)
表格13风荷载标准值（钢规） (37)
表格14荷载标准值统计（钢规） (37)
表格15截面应力验算（钢规） (40)
表格16斜梁挠度和柱顶侧移验算（钢规） (40)
表格17焊接H型钢柱几何参数（焰切边） (40)
表格18焊接H型钢变截面梁几何参数（焰切边） (44)
表格19按照刚规设计各构件应力比总结 (47)
表格20檩条荷载计算 (54)
表格21墙梁荷载计算 (61)
表格22抗风柱荷载 (71)
表格23各构件截面参数（门规） (78)
表格24各构件截面参数（钢规） (78)
表格25钢架用钢量对比 (78)
表格26按照门规设计各构件应力比总结 (78)
表格27按照刚规设计各构件应力比总结 (79)
图目录
图1钢架梁截面尺寸 (8)
图2各截面参数（门规） (10)
图3门规计算简图 (10)
图4荷载规范风荷载图示 (12)
图5荷载组合A弯矩图 (14)
图6荷载组合A剪力图 (14)
图7荷载组合A轴力图 (14)
图8荷载组合B弯矩图 (15)
图9荷载组合C弯矩图 (15)
图10荷载组合D弯矩图 (15)
图11荷载组合E弯矩图 (15)
图12荷载组合F弯矩图 (16)
图13荷载组合G弯矩图 (16)
图14荷载组合H弯矩图 (16)
图15荷载组合I变形图 (17)
图16荷载组合J变形图 (17)
图17荷载组合K变形图 (17)
图18荷载组合L变形图 (17)
图19门规梁柱节点详图 (26)
图20门规梁梁节点详图 (30)
图21门规边柱柱脚图示 (33)
图22门规中柱柱脚图示 (35)
图23各截面参数（钢规） (37)
图24刚规计算简图 (37)
图25荷载组合A弯矩图（钢规） (38)
图26荷载组合B弯矩图（钢规） (38)
图27荷载组合C弯矩图（钢规） (38)
图28荷载组合D弯矩图（钢规） (39)
图29荷载组合E弯矩图（钢规） (39)
图30荷载组合F弯矩图（钢规） (39)
图31荷载组合G弯矩图（钢规） (39)
图32荷载组合H弯矩图（钢规） (39)
图33钢规梁柱节点详图 (47)
图34钢规斜梁节点详图 (49)
图35钢规边柱柱脚图示 (51)
图36钢规中柱柱脚图示 (52)
图37檩条位置示意图 (54)
图38檩条平面内计算简图 (55)
图39檩条平面外计算简图 (55)
图40墙梁竖直平面计算简图 (62)
图41墙梁水平平面计算简图 (62)
图42屋撑布置详图 (68)
图43柱间支撑图示 (70)
图44柱间支撑计算简图 (70)
图45抗风柱柱顶 (74)
图46抗风柱柱脚 (75)
图47隅撑布置图 (76)
第一章设计概况
1.1设计要求
某商业集团在北京兴建单层购物超市，建筑总面积约4000~6000 平方米，柱网间距6.5~9m，建筑平立剖面如附图所示，要求采用两跨门式刚架结构，压型钢板保温屋面，外墙标高1.2m 以下为370 空心砖墙，双面抹灰，外贴瓷砖，标高1.2m 以上为压型钢板保温墙体，檐口标高7.2m，外天沟排水，屋面坡度5%。要求设计单位应完成可满足构件加工和现场施工要求的结构详细设计。为寻求最经济合理的设计方案，设计单位需考虑多种规范的设计方法，根据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CECS102: 2002）和《钢结构设计规范》（GB50017-2003）分别设计两套方案，以进行比较。
1.2设计条件
1.2.1设计原则
建筑物类型为一般房屋，建筑结构的安全等级取二级，设计使用年限为50 年。
1.2.2场地条件
建筑物场地地势平坦，地表高程38.44～39.15m，地下水位标高33.6m，无腐蚀性，标准冻融深度为1.0～1.2m。经地质勘测，地层剖面为：表层0.8～1.2m 耕杂土；以下有2.5m 深的亚粘土；再往下为细砂层。亚粘土层可做持力层，地基承载力标准值为170kN/m2。地基土容重23kN/m3。建筑场地类别为II 类，基本地震烈度8 度，设计地震分组为第二组。
1.2.3荷载条件
表格1设计荷载条件
注：恒载包括结构自重，墙面恒载指压型钢板墙重。
1.2.4材料规格
钢材：型钢，钢板，冷弯薄壁型钢均为Q235或Q345；
螺栓：高强度螺栓和普通螺栓；
焊条：手工焊、自动埋弧焊和CO2气保焊；
空心砖≥MU10，砂浆≥M2.5，基础混凝土≥C20，垫层混凝土≥C15；
钢筋：HRB400、HRB335、HPB300。
1.2.5施工与安装条件
各种材料保证供应，品种齐全；
施工技术力量雄厚，有足够的运输、吊装设备；
构件加工和预制设施配套，保证工期。
第二章刚架计算（《门规》）
2.1构件截面初估
2.1.1钢架斜梁
钢材选用Q235，钢架梁截面尺寸如图：
图1钢架梁截面尺寸
h=(
L
40
,
L
60
)=(675mm,450mm)
每一跨的斜梁端高为h=732mm，中段高度为h=532mm。梁端从水平8000mm处开始变截面。
/23
h b
取钢架的斜梁梁宽均为b=340mm。
考虑到局部稳定性问题初步估计腹板、翼缘厚度：依据GB50017-2003规范，分别考虑轴心受压构件以及受弯构件对于构件局部稳定性的需求，由于这钢架梁为受弯破坏为主导的模式，仅仅在风荷载、地震荷载等侧向荷载下才会出现显著的轴力，可以主要依据受弯状态下的局部稳定性限制来初估截面尺寸如下：
b t f <31
h
t w
<260
选取截面参数为：t f=16mm,t w=14mm
2.1.2钢架柱
考虑到场地条件为：地层剖面中表层为0.8m至1.2m的耕杂土，而下方是2.5米深度的亚粘土，所以基础的埋深需要达到1.2米以下。采用的基础形式为天然地基浅基础，基础高度约为1m，故取基础顶面标高为-0.5m基本可以使得基础埋深符合基础工程的这一要求。
由于室外地坪标高为-0.300m，因此在计算钢架柱的计算长度时偏保守的将这一高差计入钢架柱的计算长度内，边柱：
H=7200+300+500=8000mm
h=(H
15
,
H
20
)=(400,533)mm
选取边柱为变截面柱，截面高为上端h=732mm，下端h=532mm
/23
h b=
取刚架柱的截面宽b=220mm。
考虑局部稳定问题，腹板、翼缘厚度限值：
b t f <31
h
t w
<260
最终选取t f=16mm,t w=14mm
中柱（摇摆柱）：
屋面坡度为5%，中柱长度：
H=7200+300+500+27000?5%=9350mm
h=(H
15
,
H
20
)=(623,467)mm
选取中柱截面高为h=224mm。
/23
h b=
取刚架柱的截面宽b=100mm。
考虑局部稳定问题，腹板、翼缘厚度限值：
b t f <31
h
t w
<260
最终选取t f=12mm,t w=10mm
在上述截面初估的基础上，对各个荷载工况下按照门规计算构件的应力信息与位移信息，反复调整直至各个构件应力比基本落在0.8至1.0区间内，对应的截面参数列举如下：
图2各截面参数（门规）
2.1.3截面汇总
表格2各构件截面参数（门规）
2.2结构计算简图
选取-0.5m为基础顶面标高，计算简图如下图：
图3门规计算简图
2.3荷载计算
2.3.1恒载
屋面恒载：由于檩条间距很小，可以将屋面恒载视为均布荷载作用在刚架斜梁上。于是
可以计算得到斜梁上的均布荷载为： 0.50Kpa ×9m=4.5KN/m 。
墙面恒载：简化为刚架柱的线荷载，由于设计任务中给定墙面1.2米标高以下为370空心砖墙，易见此处的墙自重直接传递至基础，不通过钢结构主体。所以在计算恒载时不考虑这一位置的恒荷载：0.3kPa ×9m=2.7kN/m 。
2.3.2活载
屋面活载：斜梁上的均布活载为：0.35Kpa×9m=3.15KN/m
2.3.3雪载
此处屋面倾斜角度仅仅为5度，小于荷载规范中所给出的25度，积雪分布系数取1.0 ：
S k =S 0×μr =0.6KN/m 2×1=0.6KN/m 2
斜梁上的均布雪荷载标准值为：0.6KN/m 2×9m =5.4KN/m 斜梁上不均匀雪荷载标准值：0.75×0.6KN/m^2×9m=4.05KN/m 1.25×0.6KN/m^2×9m=6.75KN/m 可以看到，斜梁上均布雪荷载大于均布活载。
本钢结构购物超市采用不上人屋面，根据《建筑结构荷载规范》5.3.3 “不上人屋面均布活荷载，可不与雪荷载和风荷载同时组合。”所以后面将选择较大值的屋面雪荷载作为设计与校核的依据，而不需要再考虑活荷载的作用。
2.3.4风载
【根据《建筑结构荷载规范》】：
垂直于建筑表面的风荷载标准值：
w k =βz μs μz w 0
（1）基本风压：w 0=0.55KN/m 2 （2）风振系数βz ：
由于本设计仅仅为一层钢结构，对应的建筑总高度不超过10米，可以看到这一高度的建筑自振频率应当不会与风发生共振，故此处风振系数直接取为1.0。 （3）风载体型系数μs ：
对于封闭式双坡屋面，迎风面10.8s μ=+，背风面20.5s μ=-.
屋面顶部还存在着风荷载的吸力，分别为：10.6sv μ=-，20.5sv μ=-
图4荷载规范风荷载图示
（4）风压高度系数μz：
荷载规范8.2.1：对于田野、乡村、丛林、丘陵以及建筑物比较稀疏的乡镇，地面粗糙程度为B类。考虑到购物超市一般建在城市近郊。
由于建筑物离地面高度不到10米，故风压高度变化系数为1.0。
风荷载的作用高度选取：由于我们建筑墙面的1.2米高度以下，采用的是砖墙砌筑，我们认为此处的风荷载就是直接通过砖墙传递至基础，并不作用于钢结构部分。因此，对应的风荷载仅仅考察1.2米以上的部位受力，受风荷载宽度为9m
表格3风荷载标准值
【根据《门式钢架轻型房屋钢结构技术规程》】：
表格4门规风荷载作用计算
通过对比可以发现门规的计算风荷载略小于荷载规范的计算结果，下面统一地使用荷载规范给出的风荷载定义。
2.3.5荷载总结
表格5荷载标准值（荷载规范）
表格6荷载标准值（门规）
2.4内力分布
选用门规的荷载计算结果：
内力的计算与校核属于承载能力极限状态问题，我们考虑下述集中具有代表性的荷载工况，依次列举如下：
A：1.2恒载+1.4雪载
B：1.2恒载+1.4风载
C：1.0恒载+1.4风载
D：1.2恒载+1.4雪载+0.6*1.4风载
E：1.2恒载+1.4风载+0.7*1.4雪载
F：1.35恒载+1.4*0.7雪载
G：1.35恒载+1.4*0.6风载
H：1.35恒载+1.4*0.7雪载+1.4*0.6风载
图5荷载组合A弯矩图
图6荷载组合A剪力图
图7荷载组合A轴力图
由于进行内力校核时，荷载组合A起控制作用，其他荷载组合的内力图仅给出弯矩图。
图8荷载组合B弯矩图
图9荷载组合C弯矩图
图10荷载组合D弯矩图
图11荷载组合E弯矩图
图12荷载组合F弯矩图
图13荷载组合G弯矩图
图14荷载组合H弯矩图
表格7截面应力验算（门规）
截面应力验算满足要求。
2.5变形验算
对于变形验算这样的正常使用极限状态验算，采用荷载的标准组合进行。分别对于I（恒载+雪荷载）,J（恒载+风荷载）,K（恒载+雪荷载+0.6风荷载），L（恒载+0.7雪载+风载）四种标准组合分别进行计算，结果变形图如下：
图15荷载组合I变形图
图16荷载组合J变形图
图17荷载组合K变形图
图18荷载组合L变形图
表格8斜梁挠度和柱顶侧移验算（门规）
变形验算满足要求。
2.6构件验算
2.6.1钢柱截面校核
2.6.1.1单元截面几何参数：
表格 9焊接H 型钢柱几何参数（焰切边）
注：上表中弯矩、轴力为最不利荷载组合下的最大值，剪力为弯矩、轴力最大值同时出现时的剪力。
2.6.1.2腹板有效宽度计算
大头截面：
腹板边缘最大应力：
211
1=
166.24/2w x M h N N mm I A σ+= 211
2=-148.96/2w x M h N N mm I A
σ+=- 腹板边缘正应力比值：
1
2
0.896σβσ=
=- 腹板在正应力作用下的凸曲系数：
21.42
k
σ
==
与板件受弯、受压有关的系数
0.3850.8
ρ
λ==<
大头截面腹板全部有效
小头截面：
腹板压应力：
2
=13.07/
N
N mm
A
σ=
1
β=
，4
k
σ
==
与板件受弯、受压有关的系数
0.1560.8
ρ
λ==<
小头截面腹板全部有效
中柱截面：
腹板压应力：
2
=42.51/
N
N mm
A
σ=
1
β=
，4
k
σ
==
与板件受弯、受压有关的系数
0.1560.8
ρ
λ==<
中柱截面腹板全部有效
2.6.1.3单元计算长度：
平面外计算长度：
8000
4000
2
y
l mm
==
平面内计算长度：首先在SAP2000中，在两个立柱顶部分别施加1KN荷载，得到相应立柱顶侧移为4.3mm。由此可得相应的结构抗侧刚度：
2
465.12/
4.6
kN
K N mm
mm
==
计算长度系数：
γ
μ==3.0
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。
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》课程设计任务书 中国矿业大学银川学院 土木工程教研室 2013年11月
一、设计资料 1. 基本资料 某单跨单层厂房，跨度L=18m，长度42m，柱距6m，厂房内无吊车、无振动设备，梯形屋架铰接于混凝土柱上，屋面坡度i=1/10，无檩屋盖体系，采用1.5×6.0m预应力混凝土屋面板（考虑屋面板对屋架在平面外的支撑作用）。钢材采用Q235-B，焊条采用E43型，手工焊。柱网布置如图1所示、屋架支撑系统布置图如图2所示。 图1 柱网布置图 （a）
（b） （c） 图2 屋架支撑布置图 （a）屋架上、下弦支撑布置图 （b）1-1剖面图；（c）2-2剖面图 2. 屋架形式及几何尺寸 如图3所示。 图3 屋架形式及几何尺寸 3. 屋面荷载及内力系数 （1）永久荷载（标准值） 三毡四油防水层0.40 kN/m2 水泥砂浆找平层0.40 kN/m2 保温层0.20 kN/m2 预应力混凝土屋面板（1.00 +0.001×本人学号后三位数）kN/m2 (例如：学号为070807110190，则屋面板荷载为：1.00+0.001×190=1.19kN/m2) 屋架及支撑自重0.12+0.011L=0.318kN/m2 （2）可变荷载（标准值） 屋面活荷载：按学号选取（参见下表）；雪荷载：0.30kN/m2 屋面活荷载的取值 (kN/m2)
如图4所示。 图4 屋架内力系数 （a）全跨单位荷载作用下各杆件的内力值 （b）半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 二、设计内容 1. 完成一份钢屋架计算书。用A4纸手写，加统一格式封皮装订，见附件1。计算书内容必须包括： （1）钢屋架荷载计算； （2）杆件内力的计算和组合； （3）杆件截面的选择和验算； （4）主要节点设计（至少完成一个下弦节点、一个上弦节点、支座节点、屋脊节点及下弦中央节点的设计，节点设计内容包括节点板、加劲肋及连接焊缝）。 2. 绘制一份钢屋架施工图。用空白的A2绘图纸手绘，采用统一的图签栏，如图5所示。建议杆件轴线比例采用1:20，节点（包括杆件截面、节点板和小零件）比例采用1:10。当屋架对称时，可仅绘制半榀屋架的施工图。施工图内容必须包括： （1）施工图的说明； （2）材料表； （3）屋架简图； （4）屋架立面图；
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
中南大学土木工程学院土木工程专业（本科） 《钢结构基本原理》课程设计任务书 题目：钢框架主次梁设计 姓名： 班级： 学号：
一、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（GB/T50105－2001） （2）中华人民共和国建设部. 房屋建筑制图统一标准（GB/T50001－2001） （3）中华人民共和国建设部. 建筑结构荷载规范（GB5009－2010） （4）中华人民共和国建设部. 钢结构设计规范（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（GB50205-2001） 2、参考书籍 （1）沈祖炎等. 钢结构基本原理，中国建筑工业出版社，2006 （2）毛德培. 钢结构，中国铁道出版社，1999 （3）陈绍藩. 钢结构，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），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）， 机械工业出版社，2006 二、设计构件 某多层图书馆二楼书库楼面结构布置图如图，结构采用横向框架承重，楼面活荷载标准值2.02kN mm （单号）、5.02kN mm （双号），其中12班竖向梁跨度取值：学号1~10为8m 、学号11~20为10m ；学号21~为12m ；其中13班水平向梁跨度取值：学号1~10为9m 、学号11~20为11m ；学号21~为13m ；。楼面板为120mm 厚单向实心钢筋混凝土板，荷载传力途径为：楼面板－次梁－主梁－柱－基础。设计中仅考虑竖向荷载和活载作用，框架梁按连续梁计算，次梁按简支梁计算。其中框架柱为焊接H 型钢，截面尺寸为H600×300×12×18，层高3.5m 。 三、设计内容要求 （1）设计次梁截面CL-1（热轧H 型钢）。 （2）设计框架主梁截面KL-1（焊接工字钢）。 （3）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，短梁段长度一般为0.9～ 1.2m 。 （4）设计框架主梁短梁段与梁体工地拼接节点，要求采用高强螺栓连接。 （5）设高计次梁与主梁工地拼接节点，要求采用强螺栓连接。
钢结构课程设计 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 2012年 1 月 2 日
目录 一、设计资料 (1) 二、结构形式及支撑布置 (2) 三、荷载计算 (4) 四、内力计算 (5) 五、杆件设计 (6) 六、节点设计 (10) 七、参考资料 (17) 八、附表一 (18) 九、附表二 (19)
一、设计资料 某车间跨度为24m，厂房总长度72m，柱距6m，车间内设有两台300/50kN 中级工作制吊车（参见平面图、剖面图），工作温度高于-20℃，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为12.5m；采用1.5×6 m预应力钢筋混凝土大型屋面板，Ⅱ级防水，卷材屋面，屋架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢筋混凝土柱上，混凝土柱上柱截面尺寸为400×400mm，混凝土强度等级为C25，屋架采用的钢材为Q235B钢，焊条为E43型。 屋架形式
荷载（标准值） 永久荷载： 改性沥青防水层 0.35kN/m 2 20厚1:2.5水泥砂浆找平层 0.4kN/m 2 100厚泡沫混凝土保温层 0.6kN/m 2 预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.4kN/m 2 屋架和支撑自重为 （0.120+0.011L ）kN/m 2 可变荷载 基本风压： 0.35kN/m 2 基本雪压：（不与活荷载同时考虑） 0.30kN/m 2 积灰荷载 0.75kN/m 2 不上人屋面活荷载 0.7kN/m 2 二、结构形式及支撑布置 桁架的形式及几何尺寸如下图2.1所示 图2.1 桁架形式及几何尺寸 桁架支撑布置如图2.2所示 1950 12000 1350 150 50 1507 1507 1507 1507 1507 1507 1507 1508 19652494 2233 2569 28 13 280 32516 305 6 304 5 2798 330 5 329 53081 2850 30003000 3000
钢结构课程设计指导书 （梯形钢屋架） 土木工程学院钢结构教研室
钢结构课程设计指导书 绪言课程设计目的要求 课程设计是一个重要的教学过程，是对学生知识和能力的总结。要求学生通过钢结构课程设计，进一步了解钢结构的结构型式、结构布置和受力特点，掌握钢结构的计算简图、荷载组合和内力分析，掌握钢结构的构造要求等。要求在老师的指导下，参考已学过的课本及有关资料，综合应用钢结构的材料、连接和基本构件的基本理论、基本知识，进行整体钢结构设计计算，并绘制钢结构施工图。 第一节 钢结构课程设计题目 一、设计题目 某24m跨度车间钢屋架设计。 二、 设计任务 1、选择钢屋架的材料 2、确定屋架形式及几何尺寸 3、屋盖及支撑的布置 4、钢屋架的结构设计 5、绘制钢屋架施工图及材料表 三、 设计资料 某厂一金工车间跨度24m，长度为90m，柱距6m，内设两台50/5t中级工作制桥式吊车，设防烈度为7度。屋面采用1.5×6.0m大型屋面板。20mm厚水泥砂浆找平，上铺80mm厚泡沫混凝土保温层；三毡四油防水层，上铺小石子。屋面坡度i=1/10。屋面活荷载标准值0.7kN/m2，雪荷载标准值0.5 kN/m2，积灰荷载标准值0.3 kN/m2。屋架铰接于钢筋混凝土柱上，上柱截面b×h=400×400mm，混凝土强度等级为C20。 第二节 钢屋架设计计算 一、材料选择 根据荷载性质，钢材可采用Q235-A.F，要求保证屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯试验及碳、硫、磷含量合格。屋架连接方法采用焊接，焊条可选用
E43型，手工焊。 二、屋架形式及几何尺寸 因屋面采用混凝土大型屋面板，屋面坡屋i＝1／10，故宜采用梯形屋架。 屋架计算跨度应取l。=l-2×150=24000-300=23700mm。 屋架端部高度H。与屋架中部高度及屋面坡度相关，我国常将H。取为1.8～2.1m等较整齐的数值，以利多跨屋架时的屋面构造。可取H。=1990mm。 为使屋架上弦只受节点荷载，腹杆体系采用节间为3m的人字形式，屋面板传来的荷载，正好作用在节点上，使之传力更好。 屋架跨中起拱l／500 ，可取50mm。 三、支撑布置 根据车间长度，屋架跨度，荷载情况，以及吊车设置情况，宜布置三道上、下弦横向水平支撑，垂直支撑和系杆，屋脊节点及屋架支座处沿厂房通长设置刚性系杆，屋架下弦沿跨中通长设一道柔性系杆。凡与支撑连接的屋架可编号为GWJ—2，其它编号均为GWJ—l。 四、荷载和内力计算 1、荷载计算 屋面活荷载与雪载一般不会同时出现，可取其中较大者进行计算。 屋架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）可按经验公式计算。 荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按水平投影面积计算。 2．荷载组合 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 （2） 全跨永久荷载+半跨可变荷载 （3） 全跨屋架与支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载 3. 内力计算 按图解法、解析法、电算法均可计算屋架各杆内力。 先求出单位荷载作用于各节点时的内力，即内力系数，然后可求出当荷载作用于全跨及半跨各节点时的杆件内力，并求出三种荷载组合下的杯件内力．取其中不利内力（正、负最大值）作为设计屋架的依据。可列表计算。 跨中附近斜腹件的内力发生变号，由于考虑了施工阶段荷载的不利分布。
钢屋架设计计算 一、设计资料 屋面采用梯形钢屋架、预应力钢筋混凝土屋面板。钢屋架两端支撑于钢筋混凝土柱上（砼等级C20）。钢屋架材料为Q235钢，焊条采用E43型，手工焊接。该厂房横向跨度为24m，房屋长度为240m，柱距（屋架间距）为6m，房屋檐口高为2.0m，屋面坡度为1/12。 二、屋架布置及几何尺寸 屋架几何尺寸图 屋架计算跨度=24000-300=23700mm。 屋架端部高度H0=2000mm。 二、支撑布置
三、荷载计算 1、荷载 永久荷载 预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝） 1500N/m2 =1.5 KN/m2 屋架自重（120+11×24）=0.384 KN/m2 防水层 380N/m2 =0.38 KN/m2 找平层2cm厚 400N/m2 =0.40 KN/m2 保温层 970N/m2 =0.97 KN/m2 支撑自重 80N/m2 =0.08 KN/m2 小计∑3.714 KN/m2 可变荷载 活载 700N/m2=0.70 KN/m2 以上荷载计算中，因屋面坡度较小，风荷载对屋面为吸力，对重屋盖可不考虑，所以各荷载均按水平投影面积计算。 永久荷载设计值：1.2×3.714=4.457kN/m2 可变荷载设计值：1.4×0.7=0.98kN/m2 2、荷载组合 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 屋架上弦节点荷载：P=（4.457+0.98）×1.5×6=48.93kN （2）全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦节点荷载：P1=4.457×1.5×6=40.11kN P2=0.98×1.5×6=8.82kN （3）全跨屋架与支撑+半跨屋面板+半跨屋面活荷载 全跨屋架和支撑自重产生的节点荷载：P3=1.2×（0.384+0.08）×1.5×6=5.01kN 作用于半跨的屋面板及活载产生的节点荷载：取屋面可能出现的活载 P4=（1.2×1.5+1.4×0.7）×1.5×6=25.02kN 以上1），2）为使用阶段荷载组合;3）为施工阶段荷载组合。 四、内力计算 按力学求解器计算杆件内力，然后乘以实际的节点荷载，屋架要上述第一种荷载组合作用下，屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆内力均达到最大值，在第二和第三种荷载作用下，靠跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号，因此，在全跨荷载作用下所有杆件的内力均应计算，而在半跨荷载作用下，仅需计算近跨中的斜腹杆内力，取其中不利内力（正、负最大值）作为屋架的依据。具体计算见图屋架各杆内力组合见表。 全跨荷载布置图
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
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
钢结构课程设计计算书 专业：土木工程 班级：土木094 姓名：王忠涛 学号：099044411 指导教师：贾冬云 安徽工业大学 建筑工程学院 土木工程系
《钢结构设计》课程设计计算书 1.设计资料 某车间厂房总长度约为108m。车间设有两台30吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房，屋架采用三角形桁架式钢屋架即芬克式屋架，屋架下弦标高为9m，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为400㎜×400㎜，混凝土强度等级为C20。屋面采用彩色压型钢板加保温层屋面，C型檩条，檩距为1.5m~2.2m。屋面恒荷载(包括屋面板、保温层、檩条、屋架及支撑等)水平投影标准值为0.50kN/㎡。屋面活荷载标准值为0.30kN/㎡。不考虑积灰荷载、风荷载。雪荷载0.4kN/㎡，不考虑全垮积雪不均匀分布情况。结构重要性系数为γ0=1.0。屋架采用Q235B钢，焊条采用E43型。 2.屋架形式和几何尺寸 屋架形式采用芬克式屋架屋面坡度1/3 屋架几何尺寸如下图： 屋架形式和几何尺寸 3.支撑布置 上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部，并在相应开间的屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚性细杆，下弦跨中设置一道通长的柔性细杆，上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连；下弦横向水平支撑与上弦横向水平支撑设置在同一柱间内。支撑的布置见下图。 上弦支撑布置图
下弦支撑布置图 纵向支撑布置图 檩条布置图 4.荷载计算 （1）永久荷载标准值： 屋面恒荷载标准值G k=0.50 kN/m2 屋面活荷载标准值Q k=0.30 kN/m2。 屋面雪荷载标准值S k=0.4 kN/ m2。 （2）上弦的集中荷载和节点荷载永久值。 檩条支承于上弦节点，屋架坡度为a=arctg1/3=18.4o′，檩距为1.975m。 上弦节点恒荷载水平投影标准值：P1=0.5×7.2×1.975=7.11 KN； 上弦节点雪荷载水平投影标准值：P2=0.4×7.2×1.975=5.69KN。 由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图
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
《钢结构设计原理》学习总结与体会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; 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, 你现在不熟悉,以后设计会带来很多麻烦, 而我不是那种只满足及格的学生。但想起那计算题,我就气,本身正在学结构力学,而且还学得不错,谁知把一些题给弄糊涂了. 二、学习要有兴趣。在我看来，学那一门课都一样，有兴趣才能
《钢结构》（钢屋架）课程设计任务书 湖北工业大学工程技术学院土木系 结构教研室 2013年11月 一、设计资料 某单跨单层厂房，跨度L=24m，长度54m，柱距6m，厂房内无吊车、无振动设备，屋架铰接于混凝土柱上，屋面采用1.5×6.0m太空轻质大型屋面板。钢材采用Q235-BF，焊条采用E43型，手工焊。柱网布置如图1所示， 杆件容许长细比：屋架压杆[λ]=150，屋架拉杆[λ]=350。 二、屋架形式及几何尺寸 如图2所示。 三、荷载 1. 永久荷载（标准值） 大型屋面板（0.50 +0.001*本人学号后三位数）kN/m2 （例如：学号为070807110190，则屋面板荷载为：0.50+0.001*190=0.69kN/m2） 防水层0.10kN/m2 屋架及支撑自重0.15kN/m2 悬挂管道0.05kN/m2 2.可变荷载（标准值） 屋面活荷载按学号选取（参见下表）；雪荷载0.30kN/m2 屋面活荷载的取值 (kN/m2) 四、课程设计要求 1. 掌握钢屋架荷载的计算； 2. 掌握杆件内力的计算和组合，杆件的计算长度、截面形式，截面选择及构造要求， 填板的设置及节点板的厚度； 3. 掌握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；掌握钢 屋架施工图的内容和绘制。
五、课程设计进度安排
1拱50 图2 24米跨屋架几何尺寸 117 图3 24米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值 A a c e g g 'e 'c 'a '+3.480 .000-6.25- 9.04-9.17-7.38-6.09-7.38-4.49 -2.470.00 0.00 -6.53 -3.14 +0.71 +1.55+1.39 +1.56 +1.80 +2.12+4.76 +1.90 -0.45 -2.47 -1.53 -1.75 -2.03 -2.34 -1.0-1.0-1.00.00+0.970.000.00-0.5+8.0+9.34+8.44+5.31+6.73+3.53+1. 25B C D E F G H I H 'G 'F 'E 'D 'C 'B 'A '0.51.01.01.01.01.01.01.01.0i 图4 24米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力
钢结构课程设计示例 附录A 梯形钢屋架设计示例 －、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18m。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0.5kN/㎡，积灰荷载标准值为0.75kN/㎡。 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Q235B，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=18000-2×150=17700mm，端部高度：h=2000mm（轴线处），h=2015mm（计算跨度处）,中部高度2900mm。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸见图A-1所示。 图A-1 屋架形式及几何尺寸
屋架支撑布置见图B-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A-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 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=0.40kN/㎡ 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+0.011×18=0.318kN/㎡ 管道设备自重0.10 kN/㎡ 总计 3.068kN/㎡ 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 P=4.0644×1.5×6=36.59 kN 屋架上弦节点荷载 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A-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。
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！