一、课程设计内容
1、计算书一份：
（1）绘制屋架支撑布置简图；
（2）荷载和杆件内力计算、汇总；
（3）设计节点并在计算书中绘制节点简图。
2、绘制钢屋架施工图（一号图纸一张594mmX841mm ），绘制杆件汇总表。
二、设计资料
工业厂房跨度为24m L =，柱距为6m ，厂房总长度为96m ，选用1.5 6.0m ?预应力钢筋混凝土大型屋面板。采用梯形钢屋架，如图1，钢材选用Q235-B ，焊条选用E43，手工焊。屋架两端简支于钢筋混凝土柱上，檐口采用封闭结合，上柱截面450mm 450mm ?，混凝土标号为C20。
荷载（标准值）：
1、永久荷载：预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）21800(N m )
SBS 改性沥青防水卷材2400(N m )
20mm 厚找平层2400(N m )
100mm 厚泡沫混凝土保温层2500(N m )
屋架和支撑自重2500(N m )
2、活荷载：屋面雪荷载2400(N m )，施工荷载2500(N m )
课程设计正文:
一、 屋架支撑布局简图
屋架上弦支撑布置图
屋架下弦支撑布置图
垂直支撑1－1
垂直支撑2－2
二、荷载和内力计算及节点设计
1、 荷载和内力计算
（1） 荷载组合
由于屋面坡度不大，故忽略坡度对荷载值的影响；风荷载为吸力，重屋盖可不考虑。 永久荷载总和为：1.8+0.4+0.4+0.5+0.5=3.6 kN;
节点设计荷载：(1.35 3.6 1.40.70.5)6 3.096.3d F =?+????= kN;
支座反力:4496.3385.2d d R F ==?= kN;
（2）内力计算
用所给出的图中的单位内力可求出全跨荷载作用下屋架的杆件内力.内力设计值如
下图所示:
2、杆件截面选择
腹杆最大轴力为543.9kN，选用支座节点板厚t=12mm，中间节点板及垫板厚可为t=10mm。所用钢材厚度均小于16mm，设计强度=215N/2
mm。
（1）上弦截面
上弦不改变截面，最大内力
max
756.05
N=-kN；
屋架平面内计算长度300.0cm
ox
l=；屋架平面外，要求大型屋面板与屋架可靠焊接，取
两块板的宽度300.0cm
oy
l=。初选?，A=86.602
cm， 4.92cm
x
i=， 6.99cm
y
i=。
验算弯矩平面内和弯矩平面外稳定性：
由于
160.58300
11.40.5810.9
1.416
y
l
b
t b
?
==>==
故
22
4
3.9(1)51[]150
18.6
y
xz
l t
b
t b
λλ
=+=<=
上部局部弯矩：
1)上弦截面弯矩平面内稳定性验算。
223
'
22
3.14206108660
4297.264
1.1 1.161
EX
x
EA
N
π
λ
???
===
?
kN；
'3
1
756050143335000
(10.8/)0.8018660 1.05437.7510(10.8756.05/4269.22)
mx x
x x x EX
M
N
A W N N
β
?γ
?
+=+
-????-?
= 101+109=210N/2
mm mm； 满足要求 2)上弦截面弯矩平面外稳定性验算。 钢结构屋架设计 一丶设计资料 厂房总长60ｍ，跨度为24m，屋架间距b=6m，端部高度H=1990mm，中部高度H=3190mm 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C20，屋面坡度为i=1:10；L为屋架跨度。地区计算温度高于—20℃，无需抗震设防。 2、屋架形式及荷载屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附表图所示。屋架采用的钢材为Q235钢，焊条为E43型，手工焊 3、屋盖结构及荷载 采用无檩体系。 用1.5×6.0预应力混凝土屋板。 荷载：①屋架及支撑自重：q=0.384KN/m2 ②屋面活荷载：活荷载标准值为0.7 KN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为 =0.7 KN/m2，活荷载标准值与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值 ③屋面个构造层的恒荷载标准值： 水泥砂浆找平层0.4KN/m2 保温层 0.4KN/m2 预应力混凝土屋面板 1.6KN/m2 永久荷载总和=2.784KN/㎡，活荷载总和=0.7 KN/㎡ 4、荷载组合。一般按全跨永久荷载和全跨可变荷载计算。 节点荷载设计值： 按可变荷载效应控制的组合计算（永久荷载：荷载分项系数γg=1.2；屋面活荷载活雪荷载：γq=1.4，组合值系数φ=0.7） F=（1.2×2.7844+0.7×1.4）×1.5×6=37.2 KN 按永久荷载效应控制的组合计算（永久荷载：荷载分项系数γg=1.35；屋面活荷载活雪荷载：γq=1.4，组合值系数φ=0.7） F=（1.35×2.784+0.7×1.4×0.7）×1.5×6=38.2KN 故取节点荷载设计值为F=38.2 KN，支座反力R=8F=305.6 KN 二丶屋架形式和几何尺寸 屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。屋面坡度i=1/10； ＝24000－300＝23700mm；端部高度取H=1990mm，跨中高度取屋架计算跨度L 3190mm，下端起拱50mm。 屋架几何尺寸如图1所示： 第一章：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2.1所示，杆件容许长度比：屋架压杆【λ】＝150 屋架拉杆【λ】＝350。 第二章：结构形式与布置 2.1 柱网布置 图2.1 柱网布置图 2.2屋架形式及几何尺寸 由于采用大型屋面板和油毡防水屋面，故选用平坡梯形钢屋架，未考虑起拱时的上弦坡度i＝1/10。屋架跨度l＝24m，每端支座缩进0.15m，计算跨度l0＝l－2*0.15m＝23.7m；端部高度取H0＝2m，中部高度H ＝3.2m；起拱按f＝l0/500，取50mm，起拱后的上弦坡度为1/9.6。 配合大型屋面板尺寸（1.5*6m），采用钢屋架间距B＝6m，上弦节间尺寸1.5m。选用屋架的杆件布置和尺寸如施工图所示。 图2.2 屋架的杆件尺寸 2.3支撑布置 由于房屋较短，仅在房屋两端5.5m开间内布置上、下弦横向水平支撑以及两端和中央垂直支撑，不设纵向水平支撑。中间各屋架用系杆联系，上下弦各在两端和中央设3道系杆，其中上弦屋脊处与下弦支座共三道为刚性系杆。所有屋架采用统一规格，但因支撑孔和支撑连接板的不同分为三个编号：中部6榀为WJ1a ,设6道系杆的连接板，端部第2榀为WJ1b，需另加横向水平支撑的的连接螺栓孔和支撑横杆连接板；端部榀（共两榀）为WJ1c。 图2.3 上弦平面 12 1 2 1---1 2---2 图2.3下弦平面与剖面 第三章：荷载计算及杆件内力计算 3.1屋架荷载计算 表3.1 屋架荷载计算表 3.2屋架杆件内力系数 屋架上弦左半跨单位节点荷载作用下的杆件内力系数经计算如图所示。屋架上弦左半跨单位节点荷载、右半跨单位节点荷载、全跨单位节点荷载作用下的屋架左半跨杆件的内力 钢结构课程设计任务书 一、题目 某厂房总长度90m，跨度为18m，屋盖体系为无檩屋盖。纵向柱距6m。 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=L/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。 2.屋架形式及荷载：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）如附图所示。屋架采用的钢材、焊条为：Q345钢，焊条为E50型。 3.屋盖结构及荷载 （1）无檩体系：采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）荷载：①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架 跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，以kN/m2为单 位； ②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7kN/m2，雪荷载的 =0.35kN/m2，施工活荷载与雪荷 基本雪压标准值为S 载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载为 0.7kN/m2 ③屋面各构造层的荷载标准值： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.45kN/m2 水泥砂浆找平层 0.7kN/m2 保温层 0.4 kN/m2(按附表取) 预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2 附图 (a) 18米跨屋架 (b)18米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸作用下各杆件的内力值 (c) 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 二、设计内容 1.屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置 根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下弦横向水平支撑、垂直 支撑和系杆，见下图。因连接孔和连接零件上有区别，图中给出W1、W2和W3 三种编号 （a）上弦横向水平支撑布置图 （b）屋架、下弦水平支撑布置图 1-1、2-2剖面图 2.荷载计算 三毡四油防水层0.45 kN/m2 水泥砂浆找平层0.7kN/m2 保温层0.4kN/m2 预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2 屋架及支撑自重0.12+0.011L=0.318kN/m2 恒荷载总和 3.318kN/m2 活荷载0.7kN/m2 积灰荷载0.7kN/m2 可变荷载总和 1.4kN/m2 屋面坡度不大，对荷载影响小，未予以考虑。风荷载对屋面为吸力，重 钢 结 构 课 程 设 计 任 务 书 班级： 学号： 组别： 姓名： 一、题目 某厂房总长度60m ，跨度根据不同的组别从附表中取，屋盖体系可从以下所给的类型中选取。纵向柱距6m 。 1.结构形式:钢筋混凝土柱，柱的混凝土强度等级为C30，梯形屋面坡度i=L/10（ L 为屋架跨度），三角形屋架坡度1:3。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 。 2. 屋架形式及荷载:屋架跨度 m(根据分组按附表取)、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）如附图所示。屋架采用的钢材、焊条为：1）Q235钢，焊条为E43型，无檩体系，梯形钢屋架，；2）Q345钢，焊条为E50型，有檩体系，梯形钢屋架；3）Q235钢，焊条为E43型，有檩体系，三角形屋架。 有檩体系的同学要求选择檩条型号及计算。 3.屋盖结构及荷载 （1）无檩体系：采用1.5×6.0m 预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用） 荷 载：①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L ，L 为屋架跨度，以m 为 单位，q 为屋架及支撑自重，以2/m kN 为单位； ②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.72/m kN ，雪荷载的基本雪压标准 值为S 0=0.352/m kN ，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载 2/m kN (根据分组按附表取)。 ③屋面各构造层的荷载标准值： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.42/m kN 水泥砂浆找平层 0.42/m kN 保温层 2/m kN (按附表取) 一毡二油隔气层 0.052/m kN 水泥砂浆找平层 0.32/m kN 预应力混凝土屋面板 1.452/m kN （2）有檩体系：采用冷弯薄壁型钢檩条，彩色夹芯板作屋面板。 荷 载：屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L ，L 为屋架跨度，以m 为单位， q 为屋架及支撑自重，以2/m kN 为单位；基本风压为0.50 2/m kN ，雪荷载为0.3 2/m kN ； 二、设计内容 目录 第一部分编制综合说明 (3) 1、工程概况 (3) 2、现场施工平面布置 (3) 3、编制依据 (4) 第二部分施工方案 (5) 1、施工顺序与流向 (5) 2、地基基础工程施工方案 (5) 2.1地基基础的施工流向 (5) 2.2基坑降水 (5) 2.3基础混凝土要求 (5) 2.4施工机械配备 (6) 2.5土方外运及渣土垃圾处置措施 (6) 3、地下一层结构和上部主体工程施工方案 (6) 3.1测量方案 (6) 3.2模板工程 (7) 3.3钢结构工程 (8) 3.4混凝土工程 (11) 3.5砌块工程 (13) 3.6上部结构屋面防水施工 (13) 3.7脚手架工程 (14) 4、装饰工程施工方案 (14) 4.1施工步骤 (14) 4.2装饰施工 (15) 5、质量保证措施 (16) 6、安全保证措施 (19) 7、文明施工 (20) 第三部分施工进度计划编制 (20) 1、基础工程 (20) 2、主体工程双代号网络图 (22) 第四部分施工平面布置图 (22) 第五部分鸣谢 (24) 第一部分编制综合说明 1.工程概况 本工程为一钢结构工业厂房，该厂房平面外轮廓总长为48m、总宽为30m，层高4.2m,厂房分上下两层，总建筑面积1440m2，其中，在厂房的南、北、西各有两个 入口，由坡道进入厂内，厂房四周有散水。建筑结构安全等级为二级，计算结构可靠度采用的设计基准期为50年，建筑设计使用年限50年。建筑类别属于三类；耐火等级为二级；设计抗震烈度为8度；屋面防水等级Ⅲ级。 主要建设内容：本工程为一钢结构工业厂房。地上一层，主要采用双坡门式轻型钢架结构，采用独立柱基础。 本工程为一般工业建筑物，主结构采用双坡门式刚架轻型钢结构。1、采用轻型彩色型钢板作为维护材料，以焊接H型钢变截面钢架作为承重体系。2屋盖体系--C 型钢檀条及十字交叉圆钢支撑组成的屋面横向水平支撑。柱系统--柱为H型焊接实腹柱。地上标准层高为0.000m，截面框架柱主要有是500×500，上部结构主要墙体厚有:300mm、200mm、100mm。上部结构主要楼板厚分别为100mm和120mm。 基础类型--钢下架采用C20钢筋混凝土独立基础，墙下采用C15毛石混凝土条形基础。 厂房采用一般标准装饰,具体施工做法详见装饰施工。 2、现场施工平面布置 2.1临建项目安排 为保证施工场地周围区域的宁静、卫生，使用围墙与周围环境分隔开来，形成独立的施工场地。根据场地特点，施工现场设办公室、会议室及材料、工具堆放场等。 办公室及会议室等办公用房采用彩板房或者帐篷。钢筋加工区、木工加工区各两个与材料堆放场地均用40厚砼硬化,主路采用100厚C20混凝土硬化。 2.2 主要施工机械的选择： 在砼框架结构施工阶段，因工期短，用钢量大，钢筋工、木工均配备两套机械，汽车砼输送泵一台（30米），履带式塔吊2台，其它详见施工机械设备计划表。 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。 . 1.设计资料 某车间厂房总长度约为108米,跨度为18m。车间设有两台30吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性的介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房,屋架采用三角形豪式钢屋架。屋面坡度为1：3，屋架间距为6m,屋架下弦标高为9米，其两端铰支于钢筋 混凝土柱上，上柱截面尺寸为400mm×400mm,混泥土强度等级为C20。屋面采用彩色压型钢屋板加保温层屋面，C型檩条，檩距为1.5～2?。屋面的活荷载为kNm=1.0，屋面的恒荷载的标准值为0.5γ2.1米。结构的重要度系数为022??，不考虑积灰荷载、风荷载，不考虑全跨荷载积雪不均匀分布m，雪荷载为0.350.2 kN kNm状况。屋架采用Q235B，焊条采用E43型。 2.屋架形式及几何尺寸 1′°2618=檩距arctan,=屋架形式及几何尺寸如图檩条支承于屋架上弦节点。屋架坡角为α3。为1.866m 屋架形式和几何尺寸1 图 支撑的布置3.上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间，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。2杆。在下弦两端设纵向水平支撑。支撑的布置见图 '. . 图2 支撑的布置图 4.檩条布置 檩条设置在屋架上弦的每个节点上，间距1.866m。因屋架间距为6m，所以在檩条跨中设一道直拉条。在屋脊和屋檐分别设置斜拉条和撑杆。 荷载标准值5.35.31kN6=×6×=0.51.77××=0.5×1.866P上弦节点恒 荷载标准值110√3×61.866×0.35=60.35=×1.77×=3.72kN×P上弦 节点雪荷载标准值210√3 由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图 上弦节点恒荷载图3 由檩条传给屋架上弦节点的雪荷载如图4 '. . 图4 上弦节点雪荷载 6.内力组合 内力组合见表—1 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） 基于性能下大跨度钢结构设计的分析许霞 发表时间：2018-08-13T14:43:36.510Z 来源：《基层建设》2018年第19期作者：许霞[导读] 摘要：随着社会经济的发展和建筑施工技术的不断进步，大跨度钢结构在建筑工程中的应用越来越广泛，基于性能的大跨度钢结构设计也逐渐成为关注热点。 广州市设计院 510620 摘要：随着社会经济的发展和建筑施工技术的不断进步，大跨度钢结构在建筑工程中的应用越来越广泛，基于性能的大跨度钢结构设计也逐渐成为关注热点。本文从基于性能的大跨度钢结构设计思路、大跨度钢结构性能设计以及几何非线性承载力的研究三个方面入手，对基于性能的大跨度钢结构设计展开论述，同时对基于性能下大跨度钢结构设计要点进行深入分析，希望能为相关设计工作的开展提供参考。 关键词：大跨度钢结构；性能设计；施工技术前言：大跨度钢结构在建筑工程中的广泛应用对于提高建筑结构的抗变形能力有着重要作用，但是由于大跨度钢结构比普通钢结构设计更为复杂，在实际设计过程中容易出现各种问题，所以需要在大跨度钢结构设计中严格遵循设计原则，正确选用科学的使用功能结构类型。同时，为了进一步提高钢结构的作用效果，还需要在基于性能的大跨度钢结构设计实践过程中，结合实际情况对设计方案进行不断优化。 一、基于性能的大跨度钢结构设计概述（一）基于性能的大跨度钢结构设计思路从当前建筑工程中钢结构设计的应用情况来看，基于性能的大跨度钢结构设计是应用最为广泛的一类设计方法，通过对建筑工程中设计需要的以及钢结构自身的基本特性的综合考虑，利用科学性的设计理念和严格的结构分析标准，对建筑过程中钢结构的整体性能进行客观判断[1]。从建筑工程整体设计方案的角度出发，基于性能的大跨度钢结构设计思路大致如下：（1）将钢结构中的某个横截面作为判断钢结构受力与基线荷载的基础；（2）重点关注大跨度钢结构设计中相关材料的延性性能；（3）在大跨度钢结构设计过程中应用充分考虑到结构荷载到达最大限度的同时，结构材料对于能量的吸收作用。（二）大跨度钢结构性能设计 大跨度钢结构性能的设计主要是指通过利用工程方法对钢结构设计目标和设计方案的确立过程。通常情况下，设计人员在进行大跨度钢结构性能设计时，会在充分掌握大跨度钢结构设计的实际性能需求的基础上，对其结构进行分析与计算，同时对大跨度钢结构在不同条件下的具体表现情况进行合理预测，从而帮助设计人员可以进一步了解大跨度钢结构的性能是否符合相关规定标准以及能否满足实际的设计需求，保证基于性能下大跨度钢结构设计方案的合理性与科学性。（三）几何非线性承载力的研究 大跨度钢结构设计中几何非线性承载力的研究是随着科学技术的发展和建筑工程中高强度材料的广泛应用而出现的，目前国内建筑工程中关于大跨度钢结构的应用逐渐向着轻质量的方向发展。从钢材料本身具有的特征与性能的角度考虑，钢结构设计在建筑工程整体中的应用在未达到屈服荷载之前，通常会出现一定程度的形变现象，进而呈现出较为明显的几何非线性性质。针对这种现象，设计人员需要在大跨度钢结构设计过程中，不断加强几何非线性与材料非线性两者之间的耦合双重非线性考量，灵活的借助有限元方法来实现对钢结构中位移弹性过程的分析与计算，从而为设计人员提供精准可靠的钢结构设计全过程计算分析方案。 二、基于性能的大跨度钢结构设计要点（一）大跨度钢结构设计需要面对的问题大跨度钢结构与其他材料结构相比，在整体的性能与结构稳定性等方面占有一定的优势，当前建筑工程施工中应用的钢结构最大跨度已经达到了百米以上。从当前材料市场的实际情况来看，钢材由于自身较强的实用性和多用性特点，其价格始终处于较高的位置，而建筑工程施工中的钢结构设计一般需要耗费大量的钢材，所以考虑到钢材材料价格和相关防火涂料价格相对较高的问题，设计人员会实际的设计中往往会延用传统的钢筋混凝土柱代替钢材，从而为建筑工程带来很大的安全隐患[2]。此外，大跨度钢结构设计在建设过程中的应用虽然为建筑物的设计与施工提供了可靠的支持，但是由于当前针对大跨度钢结构设计还缺乏完善的参数研究，也会在很大程度上为基于性能的大跨度钢结构设计工作增添难度。 （二）基于性能的大跨度钢结构整体受力特性分析基于性能的大跨度钢结构整体受力特性的分析工作，主要目的是为了进一步提高建筑结构的合理性。从传统的建筑工程钢筋混凝土柱与钢屋梁的设计方案分析来看，其拉杆设置显然存在很多问题，其中对于结构设计整体受力计算的不明确也会在很大程度上造成后期结构受力分析的难度增加。因此，为了保证建筑工程结构设计的科学性，需要对大跨度钢结构整体受力特性展开必要的分析。基于性能的大跨度钢结构受力特性分析大多依靠平面杆系计算软件来实现，具体操作流程如下：（1）充分掌握钢结构设计的实际需求，提出一个平截面假设，然后在不同构件持续受力的过程中保证平截面始终处于稳定不变的状态，同时严格控制杆件支架的夹角以及杆件受力过程中钢梁与钢柱之间夹角的位置不变；（2）在对门式钢架进行设计时，需要保持结构受力的合理性，在设置拉杆过程中应当尽量避免构件出现水平位移现象；（3）如果在受力分析过程中出现构件水平位移情况，会使软件计算结果与工程实际受力情况产生一定的误差，这时设计人员应用充分掌握计算误差与工程误差两种的差别，切实保证结构受力分析的准确度。（三）大跨度钢结构设计中的构件性能设计基于性能的大跨度钢结构设计中的构件性能设计主要包括以下两个部分：第一，钢结构设计中构件承载力性能的设计。从当前建筑工程施工中大跨度钢结构设计的实际作业情况来看，钢结构设计的整体稳定性与各个组成构件的实际性能和局部稳定性有着直接的关系[3]。因此，为了保证大跨度钢结构设计的质量，设计人员在具体的设计操作过程中需要严格遵守相关设计规范进行，（比如现行规范GB50017-2003等），通过对钢结构设计中钢构件开展的经验式指导性设计，进一步提高钢构件的自身的稳定系数，从而为大跨度钢结构设计奠定坚实基础；第二，钢结构设计中的钢构件变形性能设计。钢构件变形性能的设计需要遵循以下两种原则，一是不能对钢结构设计整体的实用性与美观性造成影响，二是需要将钢构件自身变形状态控制在额定范围之内。（四）大跨度钢结构设计中的荷载类型设计 －、设计资料 1、某工厂车间，采用梯形钢屋架无檩屋盖方案，厂房跨度取27m，长度为102m，柱距6m。采用1.5m×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，保温层、找平层及防水层自重标准值为1.3kN/m2。屋面活荷载标准值为0.5kN/m2，雪荷载标准值0.5kN/m2，积灰荷载标准值为0.6kN/m2，轴线处屋架端高为1.90m，屋面坡度为i=1/12，屋架铰接支承在钢筋混凝土柱上，上柱截面400mm×400mm，混凝土标号为C25。钢材采用Q235B级，焊条采用E43型。 2、屋架计算跨度： Lo=27m－2×0.15m=26.7m 3、跨中及端部高度： 端部高度：h′=1900mm（端部轴线处），h=1915mm（端部计算处）。 屋架中间高度h=3025mm。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如图一所示: 2、荷载组合 设计桁架时，应考虑以下三种组合： ①全跨永久荷载+全跨可变荷载 (按永久荷载为主控制的组合) ：全跨节点荷 载设计值：F=(1.35×3.12+1.4×0.7×0.5+1.4×0.9×0.6) ×1.5×6 =49.122kN 图三桁架计算简图 本设计采用程序计算结构在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表一。 1、上弦杆： 整个上弦杆采用相等截面，按最大设计内力IJ 、JK 计算，根据表得： N = -1139.63KN ，屋架平面内计算长度为节间轴线长度，即：ox l =1355mm ,本屋架为无檩体系，认为大型屋面板只起刚性系杆作用，不起支撑作用，根据支撑布置和内力变化情况，取屋架平面外计算长度oy l 为支撑点间的距离，即： oy l =3ox l =4065mm 。根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，如图四所示： 图四 上弦杆 钢结构原理与设计课程设计任务书 一、题目：普通梯形钢屋架设计 二、设计资料（由老师分组确定） 某厂房总长度90M，跨度根据不同班级及学号从附表1中取，纵向柱距6m。 1.结构形式:梯形钢屋架。屋面坡度i=L/10；L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g，二类场地。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。 2. 屋架形式及荷载: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）如附图所示。 3.屋盖结构及荷载 无檩体系：采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）荷载： ①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，以KN/m2为单位； ②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7KN/m2，雪荷载的基本雪压标准值值根据不同学号按附表取。施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载取0.6 KN/m2。 ③屋面各构造层的荷载标准值： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.4KN/m2 水泥砂浆找平层0.4KN/m2 保温层（根据学号按附表取) 一毡二油隔气层0.05KN/m2 水泥砂浆找平层0.3KN/m2 预应力混凝土屋面板1.45KN/m2 三、设计内容 1．课程设计计算书 包括如下内容的全部设计和计算过程： ①屋盖支撑、檩条布置的示意图 ②设计荷载统计 ③檩条设计及验算过程 ④屋架杆件几何尺寸、内力的计算过程及结果 ⑤屋架杆件截面计算过程及结果,屋架节点计算过程及结果 2．钢屋架施工详图 绘制2#施工图，屋架轴线比例1：20或1：30，相应构件比例为1：10或1：15，内容包括： ①屋架简图，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 四、设计要求 1.计算书须按规范要求完成，插图应用按一定比例绘制，做到眉目清晰，文图配合，表明表、图号；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。 2.图纸应符合《房屋建筑制图统一标准（GB/T 50001—2001）》和《建筑结构制图标准（GB/T 50105—2001）》的要求；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。施工图1～2张（2号）。 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。 3.屋架跨度、保温层及积灰荷载取值见附表所示。请学生按附表2将自己的取值填入设计任务书中。 大跨度复杂钢结构连廊的设计思考 阳耀锋 / 511023************ 【摘 要】近年来，随着我国城市化建设进程的不断加快，推动了建筑业的发展速度，各类建筑工程随之与日俱增。出于对建筑使用功能和外观造型的要求，一些建筑工程项目建设中需要采用连廊结构，其主要起连接作用。想要确保连廊结构的安全性和稳定性，就必须保证连廊的设计质量，特别是对于一些大跨度复杂钢结构连廊的设计其质量更为重要。若是设计中存在差错，很可能导致非常严重的后果。基于此点，本文首先对连廊结构的特点进行分析，并在此基础上提出大跨度复杂钢结构连廊的设计要点。 【关键词】高层建筑；大跨度；钢结构；连廊 一、连廊结构的特点分析 现代建筑结构学对连廊给出了如下定义：所谓的连廊是复杂高层建筑结构体系中的一种，其具体是指两幢及以上的高层建筑之间由架空连接体互相连接，进而满足建筑造型和使用功能的要求，这里的连接体即连廊。连廊的跨度少则几米，多则几十米。通常情况下，连廊都是按照建筑功能的要求进行设置的，它能够方便两个塔楼之间的相互联系，并且还能为建筑结构增添一定的特色。消防连廊是连廊结构中的一种特殊形式，其能够起到安全通道的作用，所有的消防连廊都对防火有着十分严格的要求，在结构设计中必须全部采用防火材料。由于连廊结构自身的特殊性，使其具有一系列不同于普通结构的特点，具体体现在以下几个方面上： （一）扭转效应 与其它的体型结构相比，连廊结构的扭转振动变形比较大，这使得该结构形式的扭转效应非常明显，这也是采用连廊结构时必须特别注意的问题之一。通常情况下，在风荷载或是地震荷载作用下，结构本身除了会产生出一定平动变形之外，也会产生出扭转变形，而扭转效应则会随着两个塔楼之间不对称性的不断增加而进一步增大，即便是对称双塔连廊结构，连廊楼板发生变形后，也有可能引起两个塔楼的相向运动，此时这种振动形态也会随之变得更加复杂，相应的扭转效应就会更加明显。 （二）连廊部分的受力情况较为复杂 在带有连廊的建筑结构当中，连廊是较为重要的部位之一，它的受力也相对比较复杂。这是因为连廊部分不但要协调两端结构的变形，从而在水平荷载的作用下需要承受较大的内应力，同时，当连廊自身跨度较大时，除了会受到竖向荷载的作用之外，竖向地震作用对连廊结构的影响也十分明显。为了确保结构的整体安全性，我国现行的JGJ3-2003规范中明确规定，连接体结构应当加强构造措施，其边梁截面应加大且楼板实际厚度不得小于150mm，并且应当采用双向双层钢筋网，每一层每个方向上的钢筋网配筋率不得小于25%。在建模过程中，由于连接体结构本身体型的特殊性，使得连接部位较为复杂，所以应当采用有限元分析法进行建模，而连体部位的楼板则应当采用弹性楼板进行计算。JGJ3-2003中还规定8度抗震设计时，连体结构的连接体应当充分考虑竖向地震作用的影响，这一点在实际设计过程中必须予以特别注意。 （三）连廊两端结构的连接方式 连廊结构与两端塔楼的支座连接是整个结构设计中最为关键的环节，若是该部分处理不当，会使结构的整体安全性受到严重影响。连接处理方式通常都是按照建筑方案与实际布置情况进行确定的，可以采用的方式主要包括以下几种：刚性连接、柔性连接、铰接连接以及滑动连接等等。由于每一种连接方式的处理方法均不相同，所以都需要进行详细的分析和设计，这有助于确保结构的整体稳定性。 二、大跨度复杂钢结构连廊的设计要点 为了便于本文的研究，下面以某工程实例为依托对大跨度复杂钢结构连廊的设计进行介绍。 （一）工程概况 该工程项目的开发功能为办公与商业综合体，其中具体包括3栋办公塔楼（1-3号楼）和一座多层商业楼（4号楼），四栋楼之间利用5座连廊相互连通，进而使整个建筑形成一个有机的整体，该工程建好后将会成为当地的标志性建筑之一。各塔楼之间均由连廊进行互相连接，连廊采用的是带钢拉杆的桁架结构形式，连廊结构与两端塔楼以滑动连接方式相连接。在五座连廊当中，2号连廊的跨度最大，为45.8m。下面对该连廊的设计要点进行详细阐述。 （二）连廊的结构设计 2号连廊为双层结构，宽7.5m，跨度为45.8m，属于比较典型的大跨度连廊，总体高度12m，主要负 目录 1 普通钢屋架设计---------------------------------------------------------------------------- 1．1设计资料--------------------------------------------------------------------------------- 1．2屋架形式及几何尺寸------------------------------------------------------------------ 1．3支撑布置--------------------------------------------------------------------------------- 1．4统计荷载--------------------------------------------------------------------------------- 1．4．1永久荷载----------------------------------------------------------------------------- 1．4．2可变荷载----------------------------------------------------------------------------- 1．4．3荷载组合----------------------------------------------------------------------------- 1．4．4荷载组合值-------------------------------------------------------------------------- 1．4．5屋架内力系数----------------------------------------------------------------------- 1．4．6屋架杆件内力计算----------------------------------------------------------------- 1．5截面选择---------------------------------------------------------------------------------- 1．5．1上弦杆-------------------------------------------------------------------------------- 1．5．2下弦杆-------------------------------------------------------------------------------- 1．5．3斜腹杆-------------------------------------------------------------------------------- 1．5．4竖杆----------------------------------------------------------------------------------- 1．6节点连接与焊缝计算------------------------------------------------------------------ 1．6．1腹杆焊缝---------------------------------------------------------------------------- 1．6．2下弦杆焊缝------------------------------------------------------------------------- 1．6．3上弦节点焊缝---------------------------------------------------------------------- 1．6．4竖杆焊缝---------------------------------------------------------------------------- 1．6．5下弦拼接接点---------------------------------------------------------------------- 1．6．6上弦拼接接点---------------------------------------------------------------------- 1．6．7支座节点---------------------------------------------------------------------------- 1．7材料表----------------------------------------------------------------------------------- 1．8填板选择-------------------------------------------------------------------------------- 1．8．1上弦填板---------------------------------------------------------------------------- 1．8．2下弦填板---------------------------------------------------------------------------- 1．8．3斜腹杆填板------------------------------------------------------------------------- 1．8．4竖杆填板---------------------------------------------------------------------------- 2 檩条设计------------------------------------------------------------------------------------ 2．1设计资料-------------------------------------------------------------------------------- 2．2荷载计算-------------------------------------------------------------------------------- 2．3内力计算-------------------------------------------------------------------------------- 2．4截面选择--------------------------------------------------------------------------------- 2．5拉条计算--------------------------------------------------------------------------------- 3 吊车梁设计---------------------------------------------------------------------------------- 3．1设计资料--------------------------------------------------------------------------------- 3．2荷载计算--------------------------------------------------------------------------------- 3．2．1荷载值-------------------------------------------------------------------------------- 3．2．2内力值-------------------------------------------------------------------------------- 3．3截面选择---------------------------------------------------------------------------------- 3．3．1梁的高度确定------------------------------------------------------------------------ ——×××钢结构单层工业厂房设计 学生姓名学号 指导教师高福聚 系（中心）土木工程系 专业土木工程年级2007级 论文答辩日期年月日 中国海洋大学青岛学院 土木工程系 2010-12-21 毕业设计任务书 ——×××钢结构单层工业厂房设计 一、毕业设计的性质和目的 毕业设计是学生在系统学完全部规定课程后，是大学生踏入社会前将所学知识系统应用到实际工程中的锻炼机会，是毕业生必须要进行的一项重要的实践性环节。通过毕业实习对有关在建或已建的同类建筑物的学习、参观、考察，较全面直观地了解和掌握了有关办公建筑的基本设计内容、功能布局、概况、一般设计要求，办公建筑常用结构的基本形式、受力特点、结构构件的基本尺寸、计算方法，建筑施工技术、组织和管理，实习期间也熟知了有关建筑、结构、施工方面的规范，如何切合实际地将这些资料应用到工程实践中是毕业设计的主要目的。 二、毕业设计题目 青岛×××工业厂房结构形式为门式刚架轻型钢结构房屋，用作仓储（或机械加工），结构形式为门式刚架轻型钢结构房屋。 三、设计资料 1、建筑环境和规划 某工业园位于青岛市黄岛区红石崖镇昆仑山路西侧，王黄路南侧，占地14.55公顷，用地性质为工业用地。地块内有一条输油管线和一条供水管线，大致将用地划分为两块。用地北侧作为办公和生活用地，南侧为生产和仓储用地，西北角作为发展备用地。 办公区位于用地的东北角，设置一座主体5层的集办公、研发、销售为一体的综合楼，南侧布置一个小型广场和停车场，方便办公及来访。 生活区布置宿舍楼和一栋单元式公寓以及食堂，宿舍包括男、女单身公寓，可以根据生产的发展需要进行分期建设。在宿舍楼附近空地可布置篮球场等体育设施，丰富住厂职工的业余生活。 生产和仓储区根据甲方的实际生产需要布置8个厂房和四个仓库区。其中一个厂房设置两层，将密闭卫生要求较高的调料车间放置2层。将仓库区放置用地西侧，既可以单独成立一个区，减少外来进出货对生产区的影响，又将生产和仓储紧密联系在一起，方便实钢结构屋架设计
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