一、设计资料
1.设计一房屋跨度为24m的钢屋架，房屋平面尺寸为24m?54 m，地区雪压0.7KN/m2，基本风压为0.45 KN/m2，分项系数为1.4，冬季室外计算温度为-20，不考虑地震设防。
2.钢材选用Q235-B?F，焊条采用E43型，手工焊；上弦坡度i=1/10，端部高度H0=2m,每端支座缩进0.15m,下弦起拱50mm.
3.荷载
恒荷载标准值：
SBS沥青改性卷材 0.35 KN/m2
20 mm厚水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2
150 mm厚加气混凝土保温层 0.4 KN/m2
1.2?6m大型屋面板和灌缝 1.6 KN/m2
吊顶 0.4 KN/m2
屋架支撑自重为0.12 ?0.011L0 0.384KN/m2
活荷载标准值：
屋面活荷载（雪载） 0.7 KN/m2
二、设计步骤及设计内容
1.画出该建筑物的平面图；
2.确定屋架的形式和几何尺寸，确定节点尺寸以及计算各杆件长度；绘制屋架的几何尺寸图；
3.屋架杆件的内力组合；荷载组合，计算在单位力作用左半跨的
杆件内力系数；并绘制内力系数图；
4.杆件截面选择，按轴心受力构件（拉杆或压杆）进行设计；
5.焊缝计算，焊缝在轴心力作用下的强度计算；
6.节点设计，根据节点板的几何尺寸，计算焊缝的实际长度，根据计算焊缝的实际长度绘制节点图；
7.绘制屋架施工图。
三、设计内容 1.杆件尺寸 桁架计算跨度:
m 7.2315.02240=?-=l 跨中及端部高度： 桁架的中间高度：
0123.72.005 3.19m
2
102
l h h i
=+=+
?= 在23.7m 的两端高度： m 00.2=h 在24m 轴线处端部高度： 1.990m h =
桁架跨中起拱50mm 。
2.结构形式与布置
桁架形式与几何尺寸如图3.1所示。
图3.1 桁架形状及几何尺寸
3.屋架荷载计算
永久荷载：
SBS沥青改性卷材 0.35KN/m2?1.4=0.49KN/m2 20mm厚水泥砂浆找平层 0.4KN/m2?1.4=0.56KN/m2 150mm厚加气混凝土保温层 0.4KN/m2?1.4=0.56KN/m2 1.5?6m大型屋面板和灌缝 1.6KN/m2?1.4=2.24KN/m2
屋架支撑自重为0.12 ?0.011L0 0.384KN/m2?1.4=0.54KN/m2 吊顶 0.4KN/m2?1.4=0.56KN/m
共 4.95KN/m2可变荷载：
屋面活荷载 0.7KN/m2?1.4=0.98KN/m2 内力分析中，通常作如下假定：
1)所有荷载都作用在节点上；
2)所有杆件都是等截面直杆；
3)各杆轴线在节点处都能相交于一点；
4)所有节点均为理想铰接。
设计桁架时，应考虑以下三种荷载组合：
（1）全跨恒荷载＋全跨活荷载：
全跨节点永久荷载及可变荷载
F=（4.95＋0.98）×1.5×6=53.37KN
（2）全跨恒荷载＋半跨活荷载
全跨节点永久荷载：
F=4.95×1.5×6=44.55KN
半跨节点可变和载：
F=0.98×1.5×6=8.82 KN
(3)全跨屋架包括支撑重＋半跨屋面板重+半跨屋面活荷载
全跨节点和桁架自重：
F=0.54×1.5×6=4.86 KN
半跨节点屋面板自重及活荷载:
F=（2.24＋0.98）×1.5×6=28.98 KN
(1)、（2）为使用阶段荷载情况，（3）为施工阶段荷载情况。
4.内力计算
由电解先解得1
F=作用于全跨、
F=的桁架各杆件的内力系数（1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，计算结果见表3.1。
表3.1 杆件内力组合表（KN）
杆件
组合一
内力设计值跨恒活荷载
k N1=53.37 （KN）
上弦杆AB 0 0
BD -12.57 -670.861 DF -20.50 -1094.09
FH -24.69 -1317.71 HJ -25.72 -1372.68 JK -24.42 -1303.3
下弦杆ac +6.67 +355.9779 ce +17.00 +907.29 eg +22.87 +1220.572 gi +25.60 +1366.272 ik +25.14 +1341.722
斜杆
aB -12.48 -666.058 Bc +10.14 +541.1718 cD -8.57 -457.381 De +6.47 +345.3039 eF -5.14 -274.322 Fg +3.53 +188.3961 gH -2.34 -124.866 Hi -0.01 -0.5337 iJ 1.11 +59.2407 Jk -1.06 -56.5722
竖杆Aa -0.5 -26.685 Cc
-1 -53.37 Ee
Gg
Ii
Kk +3.86 +206.0082
支座反力R 10 +533.7
5.杆件设计
（1）上弦杆
整个上弦采用等截面，按最大内力N=-1372.68kN计算。L0x=1205mm,
L0Y=2710mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆[]λ=150。因L0Y/ L0x=2，故采用短边相拼的不等边角钢T形截面，整体稳定系数?按b类查。
经计算选用规格为┐┌ 160 ?100?（A=69.4mm2,i x=28mm,i y=78.6mm）可得到λx=1205/28=23.0< []λ=150
λy=2710/78.6=34.5 < []λ=150
由λmax=34.5, 查得b类?=0.838，即代入稳定条件
σ=N/(?A)=1115.7?103/(0.838?6940)=192.7N/mm2 < 215 N/mm2
满足要求。
（2) 下弦杆
整个上弦采用等截面，按最大内力N=+1110.5kN计算。L0x=2400mm,
L0Y=11850mm. Q235钢f=215N/mm2，压杆[]λ=350。因L0Y>> L0x，故采用短边相拼的不等边角钢T形截面，不考虑空洞削弱，整体稳定系数?按b类查。
需要的净截面面积为 A n=N/f=1110.5?103/215=5165 mm2
选用规格为┐┌ 140 ?90?12（A=5280mm2,i x=25.4mm,i y=68.9mm）
可得到λx=2400/25.4=94.5 < []λ=350
λy=11850/68.9=172 < []λ=350
满足要求。
（3) 腹杆
① aB杆
N aB=-541.4kN , L0x=L0Y=2526mm
选用┐┌ 125?80?10（A=3940mm2,i x=39.8mm,i y=33.1mm），长肢相拼
可得到λx=2526/39.8=63.46< []λ=150
λy=2526/33.1=76.3 < []λ=150
由λmax=76.3, 查得b类?=0.714，即代入稳定条件
σ=N/(?A)=541.4?103/(0.714 ?3940)=192 N/mm2 < 215 N/mm2
满足要求。
② Bc杆
N=+439.9kN L0x=2087mm,L0Y=2609mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆[]λ=350
需要的净截面面积为 A n=N/f=439.9?103/215=2046 mm2
选用┐┌ 70?8（A=2134mm2,i x=21.3mm,i y=33.0mm）
可得到λx=2087/21.3=98 < []λ=350
λy=2609/33=79< []λ=350
满足要求。
③ cD杆
N=-371.8kN L0x=2288mm,L0Y=2860mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆[]λ=350
选用┐┌ 90 ?8（A=2788mm2,i x=27.6mm,i y=40.9mm），
可得到λx=2288/27.6=83< []λ=150
λy=2860/40.9=70 < []λ=150
由λmax=83, 查得b类?=0.668，即代入稳定条件
σ=N/(?A)=371.8?103/(0.668?2788)=199 N/mm2 < 215 N/mm2
满足要求。
④ De 杆
N=+280.7kN L0x=2288mm,L0Y=2860mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆[]λ=350
需要的净截面面积为 A n=N/f=280.7?103/215=1306 mm2
选用┐┌ 70?5（A=1376mm2,i x=21.6mm,i y=32.4mm）
可得到λx=2288/21.6=106 < []λ=350
λy=2860/32.4=88.3 < []λ=350
满足要求。
⑤ eF杆
N=-266.4kN L0x=2495mm,L0Y=3119mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆[]λ=350
选用┐┌ 90?6（A=2128mm2,i x=27.9mm,i y=40.5mm），
可得到λx=2495/27.9=89< []λ=150
λy=3119/40.5=77 < []λ=150
由λmax=89, 查得b类?=0.628，即代入稳定条件
σ=N/(?A)=266.4?103/(0.628 ?2128)=202 N/mm2 < 215 N/mm2
满足要求。
⑥ Fg 杆
N=+153.1kN L0x=2495mm,L0Y=3119mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆[]λ=350
需要的净截面面积为 A n=N/f=153.1?103/215=712 mm2
选用┐┌ 63?6（A=1458mm2,i x=19.3mm,i y=29.8mm）
可得到λx=2495/19.3=129 < []λ=350
λy=3119/24.5=105 < []λ=350
满足要求.
⑦ gH杆
N=-144.9kN L0x=2708mm,L0Y=3385mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆[]λ=350
选用┐┌ 70?6（A=1632mm2,i x=21.5mm,i y=32.6mm），
可得到λx=2708/21.5=126< []λ=150
λy=3385/32.6=103 < []λ=150
由λmax=126, 查得b类?=0.406，即代入稳定条件
σ=N/(?A)=144.9?103/(0.406 ?1632)=218 N/mm2 = 215 N/mm2
满足要求。
⑧ Hi杆
N=-0.438kN L0x=2708mm,L0Y=3385mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆[]λ=350
选用┐┌ 63?5（A=1228mm2,i x=19.4mm,i y=29.6mm），
可得到λx=2708/19.4=139< []λ=150
λy=3385/29.6=114 < []λ=150
由λmax=139, 查得b类?=0.349，即代入稳定条件
σ=N/(?A)=0.438?103/(0.349 ?1228)=1.02 N/mm2 < 215 N/mm2
满足要求。
⑨ iJ 杆
N=+48.2kN L0x=2926mm,L0Y=3657mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆[]λ=350
需要的净截面面积为 A n=N/f=48.2?103/215=2.2 mm2
选用┐┌ 63?5（A=1228mm2,i x=19.4mm,i y=29.6mm）
可得到λx=2926/19.4=151 < []λ=350
λy=3657/29.6=124 < []λ=350
满足要求。
⑩ Jk杆
N=-89.36kN L0x=2926mm,L0Y=3657mm.Q235钢f=215N/mm2，压杆[]λ=350
选用┐┌ 70?5（A=1080mm2,i x=21.6mm,i y=32.4mm），
可得到λx=2926/21.6=135< []λ=150
λy=3657/32.4=113 < []λ=150
杆件内力设
计值
/kN
几何
长度
/mm2
计算长度
/mm 截面形式
与规格
截面
面积
/mm2
回转半径
/mm
长细比稳定系数
应力
设计
值
N/mm2
i x i y
λxλy?x ?y
弦杆Ak
-111
5.7
1507
150
7
301
4
┐┌
160?100?
14
6940 28
78.
6
53.8 38.3 0.838 193
ak
1110.5 3000
300
118
5
┐┌
140?90?1
2
5280
25.
4
68.
9
118 172 210
斜杆aB
-541.3
8
2526
252
6
252
6
┐┌
125?80?1
3940
39.
8
33.
1
63.4
6
76.3 0.714 192
Bc
439.9 2609
208
7
260
9
┐┌
70?8
2134
21.
3
33 98 79 0.568 206
cD
-371.8 2860
228
8
286
┐┌
90?8
1349
27.
6
40.
9
83 70 0.668 199
De
+280.7 2860
228
8
286
┐┌
70?5
1376
21.
6
32.
4
106 88.3 214
eF
-266.4 3119
249
5
311
9
┐┌
90?6
2128
27.
9
40.
5
89 77 0.628 202
Fg
+153.1 3119
249
5
311
9
┐┌
63?6
1458
19.
3
29.
8
129.
6
104.
9
0.389 105
gH
-144.9 3385
270
8
338
5
┐┌
70?6
1632
21.
5
32.
6
126 103 0.406 218
Hi
-0.438 3385
270
8
338
5
┐┌
63?5
1228
19.
4
29.
6
139
114.
0.349 1.02
iJ
48.2 3657
292
6
365
7
┐┌
63?5
1228
19.
4
29.
6
151 124 0.304 130
Jk
-89.36 3675
292
6
367
5
┐┌
70?5
1080
21.
6
32.
4
135 113 0.365 226
竖杆Aa
-21.69 2000
200
200
┐┌
63?5
1228
19.
4
29.
6
103 67 0.536 33
Cc
-43.38 2285
182
8
228
5
┐┌
50?5
960
15.
3
24.
5
119 93 0.442 102.2
Ee
-43.38 2585
206
8
258
5
┐┌
50?5
960
15.
3
24.
5
135 106 0.365 102.2
Gg
-43.38 2885
230
8
288
5
┐┌
56?5
1084
17.
2
26.
9
134 107 0.370 108.2
Ii
-43.38 3185
254
8
318
5
┐┌
56?5
1084
17.
2
26.
9
148 118 0.315 127
Kk
+167.4 3485 3137
┐┌
63?8
1902 i min=23.9 λmin=131.2 0.383 164
由λmax=135, 查得b类?=0.365，即代入稳定条件
σ=N/(?A)=89.36?103/(0.365 ?1080)=226N/mm2>215要求。
满足要求.
表3.2 杆件截面选择表
6.节点计算
（1）杆件与节点板的焊缝计算
表3.3 腹杆焊缝计算表
杆件内力设
计值
N/kN
需要焊缝（mm2）
采用焊缝/mm
计算时l w按值-10
双角钢角焊缝计算公式
（f w f=160N/ mm2）
h f1l w1=
320
N
(
344.6
N
)
h f2l w2=
746.7
N
(
640
N
)
h f1-l w1h f2-l w2
角钢背
h f1l w1=1
20.7w
f
k N
f
?
=
1
224/
N
k
角钢尖
h f2l w2=2
20.7w
f
k N
f
?
=
2
224/
N
k
k1 k2 h f1l w1
h f2l w2
等边角钢0.7 0.3
320
N
746.7
N
不等边角钢0.65 0.35
344.6
N
640
N
长边连接
不等边角钢0.75 0.25
298.7
N
896
N
短边连接
（“─”表示h f l w<350 mm2用角
焊缝5-80mm)
斜杆Ba -541.38 1571 846 8-190 6-150 Bc +439.9 1375 589 8-180 6-100 Dc -371.8 1162 498 6-190 5-100 De 280.7 877 376 6-150 ─Fe -266.4 833 376 6-150 ─Fg 153.1 478 205 6-150 ─Hg -144.9 453 194 6-150 ─
其
他
< 112 \ \ ──
竖杆< 112 \ \ ──
表3.4 下弦杆焊缝计算表
节点N1/KN N2/KN △N/KN 需要焊缝≥mm 采用焊缝≥
mm(l w-10)
组合说明
h f1l w1=
298.7
N
h f2l w2=
896
N
h f1-l w1h f2-l w2下弦杆
┐┌
140?90?12“─”
表示h f1l w1〈500（mm2）
用角焊缝6─95
a ─ 289.3 289.3 969 ─6-160 6-95 一组合c 289.3 737.5 448.2 1501 ─5-300 5-100 一组合e 737.5 992.1 254.6 852 ─5-170 5-110 一组合g 992.1 1110.5 118.4 ──5-110 5-110 一组合i 374.2 417.9 43.7 ──5-110 5-110 一组合k 1090.6 1090.6 163.6 548 ─6-95 6-95 三组合
表3.5 上弦杆角钢肢尖焊缝计算表
节点N1/KN N2/KN ΔN/KN 焊缝长度/mm 需要
h f2/mm 采用
h f2/mm
ΔN组合
l L w-10
B 0 -545.3 545.3 410 400 8.45 9 一组合
D -545.3 -889.3 344 330 320 7.52 8 一组合
F -889.3 -1071.1 181.8 240 230 6.89 8 一组合
H -1071.1 -1115.7 44.6 220 210 1.98 5 一组合
J -400 -436.4 36.4 220 210 1.62 5 三组合
K ─-1059.3 158.9 189 179 9.42 10 每侧焊缝按
0.15N MAX
说明：A、C、E、G、I的ΔN=0 h f2=6mm
（2)节点设计
钢桁架一般在节点处设置节点板，把汇交于节点的各杆件都与节点板相连接，形成桁架的节点，各杆件把力传给节点板并互相平衡。
一般杆件把全部内力N传给节点板，而在节点处连续的杆件则把两侧
的内力差传给节点板；当节点上作用有荷载时，则传给节点的力为N
或与P。有局部弯矩的杆件则还要传递弯矩和剪力。
1)节点A（如图3.2）
因为AB 杆内力为0，所以按构造要求设计焊缝。按画图时为满足腹杆焊缝长度所确定的节点板实际宽度设计焊缝长度l=150mm,焊脚尺寸h f =5mm.
0KN
-21.69KN
┗160×100×14
┗63×5
图3.2 节点A
2)节点
B （如图3.3）
弦杆肢背为塞焊缝，节点板厚度为10 mm 塞焊缝强度验算：设焊脚尺寸 '6,410f w h mm l mm ==
322
'43.381012.59/0.8160128/20.720.76410
f w P N mm N mm
h l τ?===
弦杆肢尖角焊缝强度验算：
设焊脚尺寸 '6,410f w h mm l mm == 且?N=289.3kN
3
232
2222
289.37020251289.31084/20.720.76410
66289.310122.9/20.720.76410123.7/160/N
f w m f w M N e kN mm
N N mm h l M N mm
h l N mm N mm τσ?=??=?=???===??????===????=<
-43.38kN
-541.4kN
439.9kN
┗160×100×14
┗100×80×8
┗63×6
-545.3kN
图3.3 节点B
3)节点
C （如图3.4）
因为节点C 两侧为0，所以按构造要求设计焊缝。按画图时
为满足腹杆焊缝长度所
确定的节点板实际宽度设计焊缝长度l=170mm,焊脚尺寸
'6f h mm =。
-545.3kN
┗50×5
┗140×90×10
-43.38kN
-545.3kN
图3.4 节点C
4）节点K(屋脊节点)（如图3.5）
-167.4kN
-1059.3kN ┗160×100×14
┗
┗ 63×8 -1059.3kN
图3.5 屋脊节点E
竖杆Kk 杆端焊缝按构造取f h w 和l 为5mm 和80mm 。上弦与节点板的连接焊缝，角钢肢背采用塞焊缝，并假定仅受屋面板传来的集中荷载，一般可不作计算。角钢肢尖焊缝应取上弦内力的15%进行计算，
即?N=0.150.151059.3158.9N KN =?=。产生的偏心弯矩：
M=?Ne=158.9?103?80=12712000Nmm
现取节点板尺寸如图所示。设肢尖焊脚尺寸h f2=10mm,则焊缝计算长度l w2=200-2?10-5=175mm 。验算肢尖焊缝强度：
22
222222620.720.7f f w f w M N h l h l β?????+
? ? ? ?
??????
? = 2
2
3
2612712000158.9101.2220.7617520.76175??
????+ ? ?
???????????
=159 N/mm 2 < w f f =160 N/mm 2 (满足)
拼接角钢一侧的焊缝长度按弦杆所受内力计算。设角焊缝焊脚尺寸
h f =t-2=10-2=8mm 。则接头一侧需要的焊缝计算长度为：
40.7w w
f f
N
l h f =?=31059.31040.78160????=295.6 mm 拼接角钢的总长度为
()()1222295.628102106549.6w f l l h a mm ??
=++=?+?++??= ???
取660l mm =。
拼接角钢竖肢需切去的高度为
5108523f t h mm ?=++=++= 取25mm ?=，即竖肢余留高度为75 mm 。 5）节点 a (支座节点)（如图3.6）
根据端斜杆和下弦杆杆端焊缝，节点板采用─38012440??。为便于施焊，取底板上表面至下表面的距离为160mm 。且在支座中心线处设加劲肋─9010?，高度与节点板相同，亦为440mm 。
○1底板计算
支座反力 10433.8R F kN == ，根据构造需要，取底板尺寸为
280mm
380mm ?。柱采用20C 混凝土9.5c f = N/mm
2
。作用于底板的应力为
3
433.8108.07192280
n R p A ?===? N/mm 2<9.5c f = N/mm 2
底板被节点板和加劲肋分成4块两相邻边支撑板，计算底板单位宽度上的最大弯矩 2210.05468.07169.812704M pa N mm β==??=? 需要底板厚度：6612704
19.3205
M t mm f ?=== ，取20 mm ○2加劲肋计算
设6f h mm =，取角焊缝最大计算长度60606360425w f l h mm
==?=<（实际焊缝长度）433.8
108.544
108.552.25694R V kN
M Ve kN mm
=
====?=? 22
22620.720.7f f w f w M V
h l h l β????+
? ? ? ?
??????
? 2
2
3222
6569410108.51.2220.7636020.7636044/160/N mm N mm ??????
=+ ? ????????????=< ⑶加劲肋、节点板与底板的连接焊缝计算
min 1.5 1.520 6.7,f h t mm ==?=取8mm.焊缝的总计算长度为
()()1222122280219212215128764w f l a b t c h mm
∑=+---=?+?--?-?=
取800mm 。
-21.69kN
┗63×
┗125×80×10
-541.38kN
209.7kN
┗140×90×12
图3.6 节点a
7）节点
c （如图3.7）
?N=737.5-289.3=448.2kN
32
2
448.21014216010w A cm ?==??
肢背焊缝 ''9.8
6,230.70.6f w
h mm l cm ===?20.79.8 6.86w A cm =?=
取 '' 6.866,16.30.70.6
f w
h mm l cm ===? 肢尖焊缝 20.314 4.2w A cm =?=
取 '' 2.85
6, 6.80.70.6
f w
h mm l cm ===?
-3
71
.8
k N
-43.38k N
┗50×5
439.9k N
┗70×8
289.3kN
┗140×90×12
737.5
图3.7 节点c
8）节点k
(下弦拼接节点) （如图3.8）
拼接角钢采用与下弦相同截面。拼接角钢一侧的焊缝长度与杆件等强度设计。设角焊缝焊脚尺寸21028f h t mm =-=-=，则接头一侧需要的焊缝计算长度为
252.810215316.740.740.78160
w w
f f Af l mm h l ??===???? 拼接角钢的总长度为
()()222316.72810665.4w f l l h a mm =++=?+?+=
取 670l mm =
拼接角钢水平肢较宽，故采用斜切，不但便于焊接，且可增加焊缝长度。拼接角钢竖肢需切去的高度为 5108523f t h mm ?=++=++= 取 25mm ?=，即竖肢余留高度为75mm 。
钢结构设计规范2 钢结构设计规范 第一章总则 第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，特制定本规范。 第条本规范适用于工业与民用房屋和一般构筑物的钢结构设计。 第条本规范的设计原则是根据《建筑结构设计统一标准》(CBJ68-84)）制订的。 第条设计钢结构时，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、连接材料的型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。第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范的要求。 第二章材料
第条承重结构的钢材，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、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范》中规定的冬季空气调节室外计算温度确定，对采暖房屋内的结构可按该规定值提高10℃采用。 第条承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、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
《钢结构设计》课程设计指导书 （门式刚架） 土木工程与建筑学院 《钢结构设计》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《钢结构设计》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。 《钢结构设计》课程设计题目 一、设计题目 某24m跨度厂房的门式刚架设计，刚架柱、梁均采用等截面（或变截面）。 二、设计任务 1、选择钢屋架的材料； 2、柱网及屋面结构布置（包括支撑体系布置）； 3、门式刚架选型； 4、确定门式刚架梁、柱截面形式，并初估截面尺寸； 5、钢屋盖及支撑的布置； 6、钢屋架的结构设计； 7、绘制门式刚架施工图及材料表。 三、设计资料 建造于某市的轻工厂房，建筑面积1500m2厂房平面及剖面如图所示，据生产要求无吊车，屋面采用0.6mm厚镀锌压型彩涂板，刚架柱、梁均采用等截面（或变截面），柱梁节点处为构造加腋（视为刚接，计算时可不考虑加腋之影响），柱与基础为铰接，拟在刚架平面外设柱间支撑及檩条端部隅撑，在a,b点分别提供柱梁的侧向支撑点，设计时考虑积灰荷载0.4kN/m2，该地区的基本雪压为0.5kN/m2, 基本风压为0.5kN/m2，轻质屋面，屋面活荷载取0.4kN/m2。檩条及支撑重0.2kN/m2，刚架斜梁自重0.2kN/m2；轻质墙面及柱自重（包括柱、墙骨架）0.7kN/m2。 刚架简图及其风荷载体型系数 （a）平面图（b）刚架简图（c）刚架风荷载体型系数 门式刚架设计计算 一、材料选择 刚架结构中所采用的钢材应符合国标要求，一般采用Q235钢或Q345钢，Q345钢多用于刚架斜梁与柱，但当构件是以变形控制时应慎用。焊条可选用E43型，手工焊。 二、结构平面布置 结构平面布置主要是确定刚架的柱网布置。柱网布置首先应满足工艺要求，面积大的厂房考虑温度区段的控制，依据《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》规定：“纵向温度区段不大于300m；横向温度区段不大于150m；当有计算依据时温度区段可适当加大”。 门式刚架的柱距的选择应依据屋面的受载情况与功能要求综合确定，并应满足工艺要求，一般宜采用6-9m的柱距。柱距的选择合理与否直接影响结构单位面积的耗钢量，经济柱距的
钢结构设计说明 一、工程概况 (1结构体系:下部为混凝土框架结构体系,上部固定屋面为钢结构悬挑桁架结构体系。 (2支撑形式:悬梁桁架结构支撑于下部混凝土结构柱和外圈落地钢结构内外柱上。 二、结构设计依据 (一结构设计施工遵循的规范,规程及规定 (1建筑结构可靠设计统一标准GB50068-2001 (2 建筑结构荷载规范GB50009-2001(2006年版 (3抗震设防分类标准GB50223-2008 (4建筑抗震设计规范GB50011-2001(2008年版 (5钢结构设计规范GB50107-2003 (6建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-2002 (7混凝土结构设计规范GB50010-2002 (8冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002 (9高层民用建筑钢结构技术规程JGJ99-98 (10建筑地基基础设计规范JGJ5007-2002 JGJ61-2003 网壳结构技术规程(11． (12网架结构设计与施工规程JGJ7-91 (13钢结构高强度螺栓连接的设计施工及验收规程JGJ82-2002 (14建筑钢结构防火设计规范CECS200:2006 (15建筑桩基技术规范JGJ94-2008 (16建筑地基处理技术规范JGJ79-2002 (17建筑基坑支护技术规程JGJ120-99 (18建筑基桩检测技术规范JGJ106-2003,J256-2003 (19钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001 (20优质碳素钢结构GB/T699-1999 (21碳素钢结构GB/T700-88 (22低合金高强度结构钢GB/T1591-94 (23碳钢焊条GB/T5117-95 (24低合金高强度结构钢GB/T5118-95 (25埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂GB/T5293-1999 (26低合金钢埋弧焊用焊剂GB/T12740 (27熔化焊用焊丝GB/T14957-94 (28气体保护电弧焊用碳钢,低合金钢焊丝GB/T8110-95 (29六角头螺栓GB/T5782 GB/T5782 级-C六角头螺栓(30． (31钢结构用高强度大六角螺栓螺母垫圈技术要求GB/T1228-1231 (32涂装前钢材表面锈蚀等级和涂装GB8932 (33钢结构防火涂料应用技术规程CECS:24-90
钢结构（二） 门式刚架轻型钢结构设计 任务书 广东石油化工学院建筑工程学院土木系 2014年12月3日
《门式刚架轻型钢结构设计》任务书 一、设计资料： 某无吊车厂房，设计使用年限50年。拟采用单跨双坡对称门式刚架，跨度为L，柱高为H，斜梁坡度为i，见图1。门式刚架柱距为l，共计11榀。每个学生对应的门式刚架几何参数见附表A 和附表B。由于使用需要，在厂房每道纵向墙上，布置2道宽门。建筑平面、立面设计见附图。 刚架梁、柱采用H型变截面，翼缘沿长度或者高度方向不变化，腹板沿长度或者高度方向成线性变化，梁腹板在s处拼接并改变截面。 屋面及墙板的自重为q。檩条为薄壁卷边C型钢，间距为1.5m。钢材采用Q235钢，焊条为E43型。基础采用C20混凝土。 设计荷载如下： 1.屋面板自重（包含保温层等）标准值：0.30kN/m2 2.墙板自重（包含保温层等）标准值：0.25kN/m2 3.檩条、拉条和支撑自重标准值：0.10kN/m2 4.屋面门式刚架自重标准值：0.11+0.01L (kN/m2) (L为屋架跨度，单位米) 5.屋面活荷载标准值：0.3kN/m2（计算刚架），0.5 kN/m2 (计算檩条和屋面板) 6.不考虑积灰荷载和雪荷载 7.基本风压：每个学生对应的w0见附表A和附表B；地面粗糙度类别为B类，刚架 采用封闭式. 图1 门式刚架示意图 二、设计内容： 1、门式刚架钢结构的设计与计算（设计说明书，采用统一的设计说明书用纸，手写，有封面） （1）刚架梁、柱截面选取； （2）刚架的荷载及荷载组合； （3）刚架的内力及强度、稳定计算； （4）刚架主要节点的构造与计算，包括梁、柱节点、拼接节点、柱脚。 （5）檩条的截面选取及内力、强度和稳定计算 2、门式主刚架钢结构施工图绘制（A3图纸，机绘打印）
钢结构设计 一、填空题 [填空题] 参考答案： 1、在钢屋架设计中，对于受压构件，为了达到截面选择最为经济的目的，通常采等稳定性原则。 2、为避免屋架在运输和安装过程中产生弯曲，钢结构设计规范对屋架杆件规定了容许长细比。 3、钢结构设计规范将钢材分为四组，钢板越厚，设计强度越小。 4、常用的有檩条钢屋架的承重结构有屋架、檩条、屋面材料、和支撑等。 5、现行钢结构设计法是以概率理论为基础的极限状态设计法。 6、梯形屋架下弦支座节点处应设刚性系杆。 7、在横向水平支撑布置在第二柱间时，第一柱间内的系杆应为刚性系杆。 8、柱头的传力过程为N→垫板→顶板→加劲肋→柱身。 9、柱脚由底板、靴梁、锚栓、隔板、肋板组成。 10、梁的最大可能高度一般是由建筑师提出，而梁的最小高度通常是由梁的刚度要求决定的。
11、在钢屋架设计中，对于受压杆件，为了达到截面选择最为经济的目的，通常采 用等稳定性原则。 12、为避免屋架在运输和安装过程中产生弯曲，《钢结构设计规范》对屋架杆件规定了容许长细比。 13、垂直于屋面坡度放置的檩条按双向受弯构件计算 14、三角形屋架由于外形与均布荷载的弯矩图不相适应，因而弦杆的内力沿屋架跨度分布很不均匀。 15、系杆可分为刚性系杆和柔性系杆，通常刚性系杆采用双角钢，按压杆设计。 16、在钢屋架的受压杆件设计中，确定双角钢截面形式时，应采用等稳定的原则 17、组成单层钢结构厂房结构的构件按其作用可归并为下列几个体系横向平面框架体系、纵向平面框架体系、屋盖结构体系、吊车梁结构体系、支撑体系、墙架结构体系。 18、柱脚锚栓不宜用以承受柱脚底部的水平反力，此水平反力应由底板与砼基础间的摩擦力或设置抗剪键承受。 19、钢结构设计除抗疲劳计算外，采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数设计表达式进行计算。 20、冷加工硬化，使钢材强度提高，塑性和韧性下降，所以普通钢结构中常用冷加工硬化来提高钢材强度。 二、选择题 [单选题] 36、普通钢屋架的受压杆件中，两个侧向固定点之间（）。
简述门式钢架轻钢结构设计要点 发表时间：2018-08-06T11:23:34.927Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第8期作者：雷发进 [导读] 当前，门式刚架轻钢结构以及其自重轻，施工速度快和造价低廉诸多优点受到了广大建筑师、结构工程师的青睐，尤其在单层工业厂房方面得到了迅速推广。 广东博亚建筑设计有限公司 528306 摘要：当前，门式刚架轻钢结构以及其自重轻，施工速度快和造价低廉诸多优点受到了广大建筑师、结构工程师的青睐，尤其在单层工业厂房方面得到了迅速推广，取得了优良的社会效益和经济效益。本文就门式钢架轻钢结构设计要点进行了阐述。 关键词：门式钢架；轻钢结构；设计要点 引言：轻型门式刚架结构体系是近年来发展起来的新型结构体系，目前常用Ｈ型钢截面门式刚架为主的横向承重结构和纵向由冷弯成型的檩条、墙梁、墙柱、屋面板、墙板及各支撑体系等组成的轻钢建筑物。 1、门式刚架结构设计方法 门式刚架结构设计采用极限状态设计方法，极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。承载能力极限状态设计包括结构构件的强度、整体稳定、局部稳定验算；正常使用极限状态设计包括结构及其构件的位移和刚度验算。一般设计时，首先选择截面使结构满足承载能力极限状态的要求，然后校核其是否满足正常使用极限状态。 2、结构设计及构造要求 2.1钢柱脚的保护 结构设计说明中未注明钢柱脚应采用混凝土包裹防护时，也应用混凝土保护。因柱脚与地面接触部分易与周围水汽接触，使柱脚锈蚀，将柱脚底板以上一定距离进行混凝土包脚可以有效防止柱脚锈蚀的问题，因此应按国家相关条文规定，对柱脚在地面以下部分采用强度等级较低的混凝土包裹（保护层厚度不应小于50 mm），包裹的混凝土应高出地面不小于150 mm。当柱脚底面在地面以上时，柱脚高出地面的高度不应小于100 mm。 2.2钢柱脚应设抗剪键 对于高地震烈度区（≧8度）采用外露式柱脚时，与柱间支撑连接的柱脚未按要求设计抗剪键。 按国家相关条文规定，合理采用柱脚形式，对于地震烈度为8度及以上区，柱脚不宜采用外露式，宜尽量采用埋入式或插入式柱脚，对于与柱间支撑相连的外露式柱脚，不论计算是否需要，都必须设置抗剪键，这样才能有效抵抗水平地震力作用。 2.3节点板厚度不小于16 mm 门式刚架轻钢结构中的刚架梁、柱高强度螺栓连接节点的端板厚度，不满足最小厚度16 mm 的要求。刚架梁、柱连接节点通常假定按门式刚架轻钢结构刚性连接节点设计，要保证门式刚架轻钢加亮连接节点与计算模型相符，传力可靠，除满足门式刚架轻钢结构节点计算要求外，必须严格控制门式刚架轻钢结构端板厚度不小于16mm，以保证门式刚架轻钢结构端板有足够的刚度。根据国家相关条文规定，门式刚架轻钢结构设计刚架梁、柱连接节点端板时，如根据门式刚架轻钢结构端板支撑条件计算出的端板厚度不足16mm时，应取门式刚架轻钢结构端板厚度不小于16mm。 2.4钢柱脚锚栓数量不少于4个 柱脚按固接计算时，结施图柱脚锚栓数量小于4，不满足固接要求。柱脚锚栓数量为4个时，虽经计算满足抗剪抗弯及抗拔要求，但是考虑到现场实际施工情况，无法完全做到固接要求，而且经过对地震后震害的调查统计，外露式柱脚破坏的特征是锚栓剪断、拉断或拔一般的外露式柱脚，从力学的角度看，作为半刚性考虑更加合适，出于对柱脚固接的考虑，建议锚栓数量不应小于4个。 3、门式刚架设计 3.1门式刚架受力分析 考虑到计算时假设屋面活载是满布的，如荷载取过大，则安全度较大，用钢量也增大，国家标准规定：当用压型钢板轻型屋面时，屋面竖向均布活荷载的标（按水平投影面积计算）应取0.5kN/m2，包括计算屋板、檩条，但对受荷载水平投影面积大于60m2的钢屋构件，屋面竖向均布活荷载的标准值可不小0.3kN/m2。荷载效应组合应符合下列原则：屋面均布活荷载不与雪荷载同时考虑，应取两中较大值；积灰荷载与雪荷载或屋面均布活荷载中的较值同时考虑；施工或检修集中荷载不与屋面材料或檩条自以外的其他荷载同时考虑；多台吊车的组合应符合现行国家标准的规定的定；风荷载不与地震作用同时考虑。 3.2节点设计 门式刚架斜梁与柱的连接可采用端板竖放、端板平放和端板斜放三种形式。斜梁拼接时宜使端板与构件边缘垂直。端板连接应按所受最大内力设计。当内力较小时，应按能承受不小于较小被连接截面承载力的一半设计。主刚架构件的连接应采用高强度螺栓，吊车梁与制动梁的连接宜采用摩擦型高强度螺栓，通常选用M16～M24。吊车梁与刚架连接处宜设长圆孔。檩条与刚架斜梁以及墙梁与柱的连接常采用M12普通螺栓。端板连接的螺栓应成对地对称布置，在受拉翼缘和受压翼缘的内外两侧均应设置，并宜使每个翼缘的螺栓群中心与翼缘的中心重合或接近。螺栓中心至翼缘板表面的距离应满足拧紧螺栓时的施工要求，不宜小于35mm。螺栓端距不应小于2倍螺栓孔径。门式刚架受压翼缘的螺栓不宜少于两排。当受拉翼缘两侧各设一排螺栓尚不能满足承载力要求时，可在翼缘内侧增设螺栓，其间距可取 75mm，且不小于3倍孔径。与斜梁端板连接的柱翼缘部分应与端板等厚度。当端板上两对螺栓间的最大距离大于400mm时，应在端板的中部增设一对螺栓。同时受拉和受剪的螺栓，应验算螺栓在拉、剪共同作用下的强度。 3.3檩条、墙梁及拉条 门式刚架轻型钢结构厂房中的檩条和墙梁一般采用高效经济的实腹式带卷边C形和Z形冷弯薄壁型钢，其优点是截面回转半径和惯性矩相对较大，整体刚度较好，能够充分发挥材料的性能，但同时也存在截面抗扭刚度较小，对荷载的偏心非常敏感，在计算时要考虑可能产生的扭转变形和约束翘曲应力。在设计檩条、墙梁、拉条一类的围护构件时应注意以下几点：风荷载标准值按规程的规定计算更能符合实
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 。
钢结构设计的八大要点 钢结构设计要点 钢结构设计简单步骤和设计思路 （一)判断结构是否适合用钢结构 钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有 较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住 宅和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。 （二）结构选型与结构布置 此处仅简单介绍。详请参考相关专业书籍。由于结构选型涉及广泛, 做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指导下进行。 在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”,它在结构 选型与布置阶段尤其重要。对一些难以作出精确理性分析或规范未规 定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来 确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有 效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。同时，它也是 判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。（无论结构软件 如何强大，扎实的结构概念和力学分析，及可靠的手算能力，才是过 硬的素质。）钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。 其理论与技术大都成熟。亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设 计方法，比如网壳的稳定等。 结构选型时，应考虑它们不同的特点。在轻钢工业厂房中，当有较大 悬挂荷载或移动荷载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。屋面上雪
压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落（切线50度内需考虑雪载），如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳。总雪载释放近一半。降雨 量大的地区相似考虑。建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的节 点刚接的框架有更好的经济性。而屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选 择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。高层钢结构设计中，常采用 钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中，不应单纯为 了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。宜选择周边巨型src 柱，核心为支撑框架的结构体系。我国半数以上的此类高层为前者。 对抗震不利。（把受力单元尽可能的向结构外围布置，是充分利用材 料性能的关键，就像中空的竹子一样，所以外强内弱很重要。） 结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑。一般的 说要刚度均匀。力学模型清晰。尽可能限制大荷载或移动荷载的影响 范围,使其以最直接的线路传递到基础。柱间抗侧支撑的分布应均匀。 其形心要尽量靠近侧向力(风震)的作用线。否则应考虑结构的扭转。 结构的抗侧应有多道防线。比如有支撑框架结构,柱子至少应能单独承 受1/4的总水平力。 框架结构的楼层平面次梁的布置,有时可以调整其荷载传递方向以满足 不同的要求。通常为了减小截面沿短向布置次梁，但是这会使主梁截 面加大，减少了楼层净高,顶层边柱也有时会吃不消，此时把次梁支撑 在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子。 （三）预估截面 结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的 断面形状与尺寸的假定。 钢梁可选择槽钢、轧制或焊接h型钢截面等。根据荷载与支座情况， 其截面高度通常在跨度的1/20～1/50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧 向支撑的间距按l/b限值确定时，可回避钢梁的整体稳定的复杂计算，这种方法很受欢迎。确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按 规范中局部稳定的构造规定预估。
第一部分结构概念 （1）《高层建筑结构设计》清华大学三巨头编著 （2）《现代高层建筑结构设计》赵西安编著 （3）《实用高层建筑结构设计》（第二版）傅学怡 本书共830页，内容十分丰富。如果你是一个高层结构设计新手，建议可以研读本书第1章至第9章；如果你是一个高层结构设计老手，可以研读本书第10章、14章至第22章，定会有很多收获。 （4）《建筑结构设计实用指南》张元坤李盛勇著如果你是一个刚刚走上结构设计岗位的年轻工程师，如果你的脑子里面只有大学学的一根梁、一根柱、一块板，而缺乏一个对结构的整体概念和认识，那么本书一定帮助解答心中的那些困惑。 这本书就是从未正式出版的一本结构秘笈，仅在国内少数几家大型甲级设计院内传阅的一本内部资料。它就是由原广东省建筑设计院的两位资深老总张元坤和李盛勇汇集几十年的工程设计经验而成，容柏生院士亲自撰写前言，傅学怡前辈作序的《建筑结构设计实用指南》。傅总在序中这样评价这本书：《建筑结构设计实用指南》一书，系著者大量建筑结构设计成功实践经验的总结和升华。它思路清晰、内容广泛、经验实在、图文并茂，对结构工程师如何“多快好省”地从事好建筑结构设计工作具有十分重要的实用参考价值。（5）《高层建筑结构概念设计》郁彦著 本书是郁总几十年工程设计经验和研究的总结，其中很多见解是崭新的、开拓性的、独创性的。本书1999年由中国铁道出版社出版，由于该书小而薄，所以一直很少有人研读此书，但它确实是一本秘籍，十分值得有一定结构设计经验的工程师研读。本书由中国建筑科学研究院徐培福院长亲自作序，这足以说明此书的份量。
第二部分 PKPM参考书 前言：在开始这篇文章之前，先说明：鄙人只是一个菜鸟，所以以下所叙述的观点，很可能只是有待商榷甚至可能错误的。加上以下我所推荐的书，我阅读的深度各有不同（由于个人的实践经验及客观情况，有些书我是反复看过两三次的，也有的书是略读或是挑读的，故而如果我的评价失真，请仔细甄别）。 去年6月份，我离开大学校园走上工作岗位。作为一个没有师父带的新人，这半年多来，陪伴我职业生涯的，除了电脑上存着的，已被我听过N遍的老庄免费讲座外，也就是床头那堆累计高度足以超过我的身高的专业书籍了。每个月我那点微薄的工资，除了租房吃饭等日常开销外，基本都拿去买书了。生活原本是平淡乏味的，也许只是因为对渺不可及的未来的期盼，才给予我们能够忍受在人生道路上艰难跋涉的借口。最近半年的生活，我每天上午六点起床，赶第一趟公交车到单位所在地，在附近的麦当劳里点一个早餐，随便在那里看一会儿书（7点到9点）。白天在单位，有活干活，没活就看书或学习实际操作，晚上6点下班回家后还能在附近一个学校看3-4个小时的书。当然，有时候晚上会加班，就没有这么充足的学习时间了。独在异乡，举目无亲，每当午夜梦醒，望向窗外，荒街悲凉。栖身于这座水泥森林，其中的孤独、迷茫与无助，也只能用一句“如人饮水，冷暖自知”来形容了。 之所以萌生写一些东西的念头，是因为最近在论坛和专业群里看到了一些今年6月份将要从大学毕业的朋友的疑惑，感同身受。回想起自己去年那段艰辛的日子，依然历历在目，记忆犹新。也许，我算是相对早一些踏上了你们将要踏上的路，因此也相对早一些地疑惑了你们的疑惑，迷茫了你们的迷茫。虽然我至今依然没有从这些迷茫与疑惑中走出来，但我愿意在这里分享我的一点经历与感想。 以下内容仅针对没有做过设计的新人，如果有高人前辈无意看到，在这里套用如梦前辈的一句话，也就乐呵乐呵吧！当然，如果您愿意对我一些认识上的错误和学习方法给予指正，我表示万分感激。以下的叙述并推荐一些我读过的书，分为三个部分：1、PKPM结构软件系列；2、实用结构设计系列；3、结构概念与原理系列；4、一些读书方法。其中兼论一些我对结构设计的看法。（注：该文暂时只写了第一部分，如果有新人读后能有哪怕一点启发，不妨回帖给予我鼓励，我会陆续传上第二至四部分） 一、 PKPM结构软件系列
门式钢架钢结构施工技术方案
施工技术方案 主要施工工艺流程如下: 施工放线→基础混凝土内预埋螺栓→( 钢结构加工制作) 门式刚架吊装→吊车梁安装→钢梁安装→屋架、屋面板及屋檐板安装→墙面板安装→钢结构涂装。 一、施工放线 ( 1) 按照设计要求, 根据图纸要求, 配合土建单位将标高、轴线核实核准。 ( 2) 施工前用经纬仪复核轴线, 并用水准仪确定标高, 并用墨线在不易损坏的固定物上作好记号, 注明标高, 并做好记录。 ( 3) 在确定轴线和标高之后, 即放好大样之后, 再放小样, 也就是确定每个钢柱在基础混凝土上的连接面边线及纵横十字轴线, 即门式刚架的柱脚位置。 ( 4) 在定位刚架时, 要尽量避免刚架柱脚与螺栓的碰撞, 以避免刚架柱底面的变形, 从面减少与基础混凝土的接触面, 以及螺栓的弯曲变形, 造成螺栓纠直之后给螺栓带来的强度损耗。 二、基础混凝土内预埋螺栓 ( 1) 在基础混凝土浇捣之前, 再仔细核对螺栓的大小、长度、标高及位置, 并固定好预埋螺栓。 ( 2) 在基础混凝土浇捣之前, 黄油及塑料薄膜包住预埋螺栓的丝口部分, 以避免混凝土浇捣时对螺栓丝口的污染。
( 3) 在浇捣混凝土之时, 派有经验的专人值班, 做好混凝土浇捣时对预埋螺栓定位的影响。以避免预埋累栓的位移及标高的改变。 ( 4) 基础混凝土浇捣之后, 及时清理预埋螺栓杆及丝口上的残留混凝土。 三、钢结构加工制作 工艺过程: 1.下料图单 ①此工序为材料检验部分, 其内容包括对工程所选用的型号、规格的确认以及材料的质量检查。 ②质量检测标准: 应符合设计要求及国家现行标准的规定。 ③检验方法: 检查钢材质量证明书和复试报告, 用钢卷尺、卡尺检查型号、规格。 2.放样、号料 ①放样划线时, 应清楚标明装配标记、螺孔标注、加强板的位置方向、倾斜标记及中心线、基准线和检验线, 必要时制作样板。 ②注意预留制作, 安装时的焊接收缩余量; 切割、刨边和铣加工余量; 安装预留尺寸要求。 ③划线前, 材料的弯曲和变形应予以矫正。 ④放样和样板的允许偏差见下表: 项目允许偏差 平行线距离和分段尺寸±0.5mm
1-1在高层钢结构设计中，为什么说水平荷载成为决定因素，结构侧移成为控制指标? 一方面结构自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房髙度的一次方成正比，而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与楼房高度的二次方成正比；另一方面，对某一高度的楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化，从而使合理确定水平荷载比确定竖向荷载困难。 1)结构顶点的侧移△与结构高度H的四次方成正比;2)结构的侧移与结构的使用功能和安全有着密切的关系; 过大侧移会使人产生不安全感；使填充墙和主体结构出现裂缝或损坏，影响正常使用；因P-△效应而使结构产生附加内力，使结构安全受威胁。 1-2在高层钢结构设计中，为什么需要考虑柱的轴向变形和梁柱节点域的剪切变形？ 在高层钢结构中，由于柱中轴力大（特别是底层柱），因而轴向变形大，同时各柱轴向变形差异随房屋高度的增加而加大。当房屋很高时，中柱和边柱的轴向压缩差异将会达到较大数值，其后果相当于连续梁的中间支座产生沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。因此，若忽略柱中轴向变形，将会使结构内力和位移的分析结果产生一定的误差。另一方面，在高层建筑中，特别是在超高层建筑中，柱的负载很大，其总高度又很大，整根柱在重力荷载下的轴向变形有时可能达到数百毫米，对建筑物的楼面标高产生不可忽视的影响。因此，在构件下料时，应根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整。 在结构设计中，钢框架的梁、柱大都采用工字形或箱形截面，若假设梁、柱端弯矩完全由梁、柱翼缘板承担，并忽略轴力对节点域变形的影响，则节点域可视为处于纯剪切状态工作，加之节点域板件一般较薄，剪切变形较大，因此，对结构内力和侧移的影响不能忽视。 1-3试述线性构件、平面构件和空间构件的特点与区别。 (1)线形构件具有较大长细比的细长构件，称为线形构件或线构件。当它作为框架中的柱或梁使用时，主要承受弯矩、剪力和压力，其变形中的最主要成分是垂直于杆轴方向的弯曲变形。当它作为桁架或支撑中的弦杆和腹杆使用时，主要是承受轴向压力或拉力，轴向压缩或轴向拉伸是其变形的主要成分。 线构件是组成框架-支撑体系、框架-剪力墙体系的基本构件。 (2)平面构件具有较大横截曲宽厚比的片状构件，称为平面构件或面构件。它作为楼板使用时，承受平面外弯矩，垂直于其平面的挠度是其变形的特点。它作为墙体使用时，承受着沿其平面作用的水平剪力和弯矩，也承担一定的竖向压力；弯曲变形和剪切变形是墙体侧移的主要成分。面构件出平面方向的刚度和承载力很小，结构分析中常略去不计。 面构件是组成框架-剪力墙体系、框架-核心筒体系的基本构件。 (3)空间构件由线构件和（或）面构件组成的具有较大横截面尺寸和较小壁厚的组合构件，称为空间构件或立体构件。框筒就是由梁和柱等线构件组成的空间构件；框架-核心筒体系中的核心筒常由面构件组成空间构件；巨型结构体系中的巨型柱常由线构件或线构件与面构件组合成空间构件，其巨型梁通常由线构件组成。在高层建筑结构中，空间构件作为竖向筒体或巨型柱使用时，主要承受倾覆力矩、水平剪力和扭转力矩。与线构件和面构件相比，它具有较大的抗扭刚度和极大的抗推刚度，在水平荷载下的侧移较小，因而在高层或超高层建筑中，宜尽量选用空间构件。 空间构件是框筒体系、筒中筒体系、束筒体系、支撑框筒体系、大型支撑筒体系及巨型结构体系中的基本构件。2-1试述高层建筑结构类型及其主要特征。 根据主要结构所用材料或不同材料的组合可将高层建筑结构分为：钢筋混凝土结构、纯钢结构、钢-混凝土混合结构和钢-混凝土组合结构四种结构类型。后三种可归属于高层建筑钢结构范围，统称髙层建筑钢结构。这三种结构类型的主要特征分别为： 1.纯钢结构 这种结构类型的梁、柱及支撑（含等效支撑，如钢板剪力墙、嵌入式内藏钢板支撑剪力墙和带竖缝的混凝土剪力墙）等主要构件均采用钢材。 该类型主要用于纯框架体系或框架-支撑（等效支撑）体系。 2.钢-混凝土混合结构 这种结构类型的梁、柱构件采用钢材，而主要抗侧力构件采用钢筋混凝土内筒或钢筋混凝土剪力墙。 该类型主要用于框架-内筒体系或框架-剪力墙体系。 3.钢-混凝土组合结构 这种结构类型包括钢骨（型钢）混凝土结构、钢管混凝土结构。该类结构的柱和主要抗侧力构件（筒体、剪力墙等竖向构件）常采用钢骨混凝土或钢管混凝土，而梁等横向构件仍采用钢材。 2-2试述高层建筑钢结构体系的分类方法及其适用范围。 根据抗侧力结构的力学模型及其受力特性，可将常见的高层建筑钢结构分成如下四大体系：框架结构体系、双重抗侧力结构体系、筒体结构体系和巨型结构体系。框架体系由于结构自身力学特性的局限，对于30层以上的楼房经济性欠佳。双重抗侧力体系是在框架体系中增设支撑或剪力墙或核心筒等抗侧力构件，其水平荷载主要由抗侧力构件承担，可用于30层以上的楼房。当房屋层数更多时，由于支撑等抗侧力构件的高宽比值超过一定限度，水平荷载产生的倾覆力矩引起的支撑等抗侧力构件中的轴压应力很大，结构侧移也较大，宜采用加劲框架-支撑体系，利用外柱来提高结构体系的抗倾覆能力。随着房屋高度的增大，水平荷载引起的倾覆力矩，按照房屋高度二次方的关系急剧增大。因此当房屋层数很多时，倾覆力矩很大，此时宜采用以立体构件为主的结构体系，即简体体系或巨型结构体系。这种结构体系能够较好地满足很高楼房抗倾覆能力的要求。
GB50017-2017《钢结构设计规范》一、章节目录 1总则 2术语和符号 2.1术语 2.2符号 3基本设计规定 3.1设计原则 3.2荷载和荷载效应计算 3.3材料选用 3.4设计指标 3.5结构或构件变形的规定 4受弯构件的计算 4.1强度 4.2整体稳定 4.3局部稳定 4.4组合梁腹板考虑屈曲后强度的计算 5轴心受力构件和拉弯、压弯构件的计算 5.1轴心受力构件 5.2拉弯构件和压弯构件 5.3构件的计算长度和容许长细比 5.4受压构件的局部稳定 6疲劳计算 6.1一般规定 6.2疲劳计算 7连接计算 7.1焊缝连接 7.2紧固件（螺栓、铆钉等）连接 7.3组合工字梁翼缘连接 7.4梁与柱的刚性连接 7.5连接节点处板件的计算 7.6支座
8构造要求 8.1一般规定 8.2焊缝连接 8.3螺栓连接和铆钉连接 8.4结构构件 8.5对吊车梁和吊车桁架（或类似结构）的要求 8.6大跨度屋盖结构 8.7提高寒冷地区结构抗脆断能力的要求 8.8制作、运输和安装 8.9防护和隔热 9塑性设计 9.1一般规定 9.2构件的计算 9.3容许长细比和构造要求 10钢管结构 10.1一般规定 10.2构造要求 10.3杆件和节点承载力 11钢与混凝土组合梁 11.1一般规定 11.2组合梁设计 11.3抗剪连接件的计算 11.4挠度计算 11.5构造要求 附录 A 结构或构件的变形容许值 附录 B 附录 C 附录 D 附录 E 附录 F 梁的整体稳定系数 轴心受压构件的稳定系数 柱的计算长度系数 疲劳计算的构件和连接分类 桁架节点板在斜腹杆压力作用下的稳定计算 附：本规范用词说明 附：修改条文说明 其中下面打—的节为新增，下面打~~的节为有较多修改。
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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，特制定本规范。 第1.0.2条本规范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条本规范的设计原则是根据《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范》）。 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范的要求。 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范》中规定的冬季空气调节室外计算温度确定，对采暖房屋内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
图示T型截面拉弯构件弯曲正应力强度计算的最不利点为（） 收藏 D. 若轴心受压构件的截面形式为焊接圆管，则该构件对x轴、对y轴的截面分类
b类和b类 B. a类和a类 C. a类和b类 D. b类和a类 当截面为T形截面，弯矩作用在非对称轴，并使翼缘受压的压弯杆件，计算截面抵抗矩Wx时，应当计算（）。 A. 受拉翼缘 B. 受压腹板 C. 受拉腹板 D. 受压翼缘 钢结构对动力荷载适应性较强，是由于钢材具有（） A. 高强度 B. 良好的韧性 C. 质地均匀、各向同性 D. 良好的塑性 计算梁的（）时，应用净截面的几何参数。 A. 稳定应力 B. 正应力 C. 局部应力 D. 剪应力 高强度螺栓的抗剪承载能力与螺栓直径无关（） 错误 正确 由于剪切变形使格构式柱轴压刚度降低。 正确 错误 钢材的容重大，所以结构的自重大。 错误 正确
下列用于区分同牌号钢材的不同质量等级的力学性能指标是（）A. 冲击韧性 B. 冷弯试验 C. 屈服强度 D. 抗拉强度 轴压杆的承载能力由下面哪一个确定（） A. 由A、B、C确定 B. 由杆件截面形状及几何尺寸 C. 由杆件长细比 D. 由材料强度及截面积 钢结构设计采用的是容许应力法 正确 错误 对于承重焊接结构的钢材质量要求必须合格保证的有（） A. 抗拉强度，屈服强度，伸长率，硫、磷含量，含碳量，冷弯试验合格； B. 抗拉强度，伸长率，硫、磷含量，冷弯试验合格； C. 屈服强度，伸长率，硫、磷含量，含碳量，冷弯试验合格； D. 抗拉强度，屈服强度，伸长率，硫、磷含量，含碳量，冲击韧性合格； 轴心受压构件整体稳定的计算公式N/（φA）≤f，其物理意义是（）。 A. 截面最大应力不超过钢材强度设计值 B. 截面平均应力不超过钢材强度设计值 C. 构件轴力设计值不超过构件稳定极限承载力设计值 D. 截面平均应力不超过构件欧拉临界应力设计值 高强度螺栓的材料强度大，承载能力比普通螺栓大。 正确