中南大学钢结构课设
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中南大学土木建筑学院土木工程专业(本科)《钢结构设计原理》课程设计任务书题目:钢框架工作平台设计姓名:班级:学号:建筑工程系一、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/T50001-2010)(3)中华人民共和国建设部. 建筑结构荷载规范(GB5009-2001)(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、设计资料某厂一操作平台,平台尺寸16.000×18.000m,标高2.50m (第一组),平台布置图如图1所示。
该平台位于室内,楼面板采用压花钢板,平台活载按4.0kN/m2考虑。
设计中仅考虑竖向荷载和活载作用。
三、设计内容要求(1)板的设计(板的选择、强度验算、挠度验算)(2)选一跨次梁设计(截面设计、强度验算、刚度验算)(3)选一跨主梁设计(截面设计、强度验算、刚度验算)(4)柱的设计(截面设计、整体稳定性验算)(5)节点设计(主梁与柱的连接、主次梁的连接)(6)计算说明书,包括(1)~(5)部分内容(7)绘制平台梁柱平面布置图、柱与主次梁截面图、2个主梁与柱连接节点详图(边柱和中柱)、2个次梁与主梁连接节点详图(边梁、中间梁)、设计说明。
(A2图纸一张)四、设计过程1.板的设计(1)板的选择选用8mm厚的压纹钢板,钢材牌号为Q235,其自重为66.8kg/m2。
钢结构课程设计计算说明书一、设计资料1.设计条件某厂一操作平台,平台尺寸16.000×12.000m,标高4.00m,平台梁柱布置图如图1所示。
该平台位于室内,楼面板采用压花钢板,平台活载按2.0kN/m2考虑。
设计中仅考虑竖向荷载和活载作用。
2.设计要求(1)板的设计(板的选择、强度验算、挠度验算)(2)选一跨次梁设计(截面设计、强度验算、刚度验算)(3)选一跨主梁设计(截面设计、强度验算、刚度验算)(4)柱的设计(截面设计、整体稳定性验算)(5)节点设计(主梁与柱的连接、主次梁的连接)(6)计算说明书,包括(1)~(5)部分内容(7)绘制平台梁柱平面布置图、柱与主次梁截面图、2个主梁与柱连接节点详(边柱和中柱)、2个次梁与主梁连接节点详图(边梁、中间梁)、设计说明。
(2#图纸一张),二、设计方案1、板的设计(1)确定铺板尺寸使用压花钢板,厚度取15mm ,密度为37.85/kg m(2)验算板的强度和挠度①铺板承受的荷载恒载标准值:37.859.815101 1.154/k g kN m -=⨯⨯⨯⨯=活载标准值: 3.01 3.0/k p kN m =⨯=荷载总标准值: 1.154 3.0 4.154/k k k q g p kN m =+=+=恒载设计值: 1.154 1.2 1.385/g kN m =⨯=活载设计值: 3.0 1.2 4.2/p kN m =⨯=荷载总设计值: 1.385 4.2 5.585/q kN m =+= 根据规范,6000421500b a ==>,1230.1250,0.0375,0.095,0.1422a a a β==== 因为1213,a a a a >>所以22max 10.1250 5.585 1.5 1.571x M M a qa kN m ===⨯⨯=②验算强度及挠度强度验算:322max max2266 1.5711034.91/215/1.215x M N mm N mm t σγ⨯⨯===<⨯ 满足设计要求挠度验算:[]434max 3334.15410150060000.1422 4.3014020610151500k q a v mm v mm Et β-⨯⨯==⨯=<==⨯⨯ 满足设计要求2、平台次梁设计(1)确定次梁截面假设平台次梁与平台主梁铰接,承受着铺板传递的均布荷载,位于中间的次梁承受着两侧铺板传递的荷载,所以选取中间的次梁进行计算,次梁受力如图所示恒载标准值: 1.154 1.5/20.866/k g kN m =⨯=活载标准值: 3.0 1.5/2 2.25/k p kN m =⨯=恒载设计值:0.866 1.2 1.039/g kN m =⨯=活载设计值: 2.25 1.4 3.15/p kN m =⨯= 次梁跨中最大弯矩:22max 112(1.039 3.15)637.70188M ql kN m ==⨯⨯+⨯= 次梁所需最小截面抵抗矩63max /37.70110/205183907x W M f mm ==⨯=根据规范次梁选用18I 热轧型工字型截面,经验算挠度不满足设计要求,故选用20a I 热轧型工字钢 截面特性:235.55A cm =42369x I cm =,3236.8x W cm =,3S 136.1x cm =,7w t mm =,单位重量27.91/kg m(2)验算强度及刚度①强度验算:32max 1[1.2(0.866227.919.810) 1.4 2.252]639.188M kN m -=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯=⋅ 6max max339.1810157.582151.05236.810x x M MPa f MPa W σγ⨯===<=⨯⨯ 3max 1[1.2(0.866227.919.810) 1.4 2.252]626.1222ql V kN -==⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯= 3max max max26.1210136.121.441252369107v x w V S MPa f MPa I t τ⨯⨯===<=⨯⨯ 强度满足设计要求②刚度验算:434max 5455(0.866227.919.810 2.252)600022.5384384 2.0610236910k x q l v mm EI -⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯===⨯⨯⨯⨯ max 6000[]2422.5250250l v mm v mm ===>= 因此,采用20I a 次梁的刚度符合要求,其截面形式见下图:3、平台主梁设计由简化力学模型可知,忽略掉连续梁对框架梁的荷载影响,可以简化为简支梁进行设计验算,而次梁的荷载又分为横载和活载两部分,故要考虑荷载的最不利布置情况。
钢结构课程设计设计摘要一、教学目标本课程旨在让学生掌握钢结构的基本理论、设计方法和施工技术,培养学生的实际工程能力。
具体目标如下:1.知识目标:了解钢结构的材料特性、受力分析、设计原理和施工工艺,掌握相关规范和标准。
2.技能目标:能够运用所学知识进行钢结构的分析和设计,熟练使用相关软件,具备一定的工程实践能力。
3.情感态度价值观目标:培养学生对钢结构的兴趣,树立正确的工程观念,注重团队合作,提高创新意识和综合素质。
二、教学内容根据课程目标,教学内容主要包括以下几个方面:1.钢结构材料:介绍钢材料的性能、选用和检验方法。
2.钢结构受力分析:讲解钢结构的基本受力构件、连接节点和稳定性问题。
3.钢结构设计:涵盖梁、柱、框架等常见钢结构的设计方法和步骤。
4.钢结构施工:介绍施工工艺、施工和质量控制等内容。
5.相关规范和标准:使学生熟悉国家及行业相关规范和标准。
三、教学方法为提高教学效果,将采用以下多种教学方法:1.讲授法:系统讲解钢结构的基本理论和知识。
2.案例分析法:分析实际工程案例,使学生更好地理解钢结构设计及施工。
3.实验法:学生进行钢结构的实验,提高学生的实践操作能力。
4.讨论法:鼓励学生积极参与课堂讨论,培养团队合作和创新意识。
四、教学资源为实现教学目标,将充分利用以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的教材,为学生提供系统的学习资料。
2.参考书:推荐相关参考书籍,丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料:制作精美的课件,提高课堂趣味性和直观性。
4.实验设备:保证实验教学的需求,提高学生的实践能力。
五、教学评估为全面、公正地评估学生的学习成果,将采取以下评估方式:1.平时表现:关注学生在课堂上的参与度、提问和讨论,记录在案,作为评估依据。
2.作业:布置适量作业,检查学生对知识的掌握和运用能力。
3.考试:设置期中、期末考试,评估学生的理论知识和实践能力。
4.课程设计:学生进行钢结构课程设计,检验其综合运用能力。
钢结构课程设计大纲一、教学目标本课程的目标是让学生掌握钢结构的基本概念、特点和设计方法,能够运用钢结构的知识解决实际工程问题。
具体目标如下:1.知识目标:(1)了解钢结构的定义、分类和特点;(2)掌握钢结构的受力分析、内力计算和变形计算;(3)熟悉钢结构的连接方式、施工技术和质量控制。
2.技能目标:(1)能够运用钢结构的基本理论进行简单的结构设计和计算;(2)具备分析钢结构工程问题、提出解决方案的能力;(3)学会使用钢结构设计和施工相关软件。
3.情感态度价值观目标:(1)培养学生对钢结构的兴趣和热情,提高学习的积极性;(2)培养学生严谨的科学态度和良好的职业道德;(3)培养学生关注社会、关注工程安全、关注环保的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.钢结构基本概念:钢结构的定义、分类和特点;2.钢结构受力分析:轴心受力构件、受弯构件、受剪构件、组合受力构件;3.钢结构内力计算:强度计算、稳定性计算、刚度计算;4.钢结构连接方式:焊接连接、螺栓连接、铆接连接;5.钢结构施工技术:施工准备、构件制作、构件运输、现场安装;6.钢结构质量控制:质量检查、质量验收、质量问题处理。
三、教学方法为了提高教学效果,本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学,包括:1.讲授法:通过教师的讲解,使学生掌握钢结构的基本概念和理论知识;2.案例分析法:通过分析实际工程案例,使学生了解钢结构的施工技术和质量控制;3.实验法:通过实验操作,使学生掌握钢结构的连接方式和施工技术;4.讨论法:通过分组讨论,培养学生分析问题、解决问题的能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用国内权威的钢结构教材,为学生提供系统的理论知识;2.参考书:提供相关的钢结构设计规范和施工标准,方便学生查阅;3.多媒体资料:制作精美的课件,形象生动地展示钢结构的特点和施工技术;4.实验设备:准备充足的实验设备,保证学生能够亲自动手操作,掌握钢结构的施工技术。
钢结构课程设计附录一、教学目标本课程旨在让学生掌握钢结构的基本理论、设计方法和施工技术,培养学生的实践能力和创新精神。
具体目标如下:1.知识目标:了解钢结构的材料性质、受力特点、设计原理和施工技术,熟悉相关规范和标准。
2.技能目标:能够运用所学知识进行钢结构的分析和设计,具备一定的工程实践能力。
3.情感态度价值观目标:培养学生对钢结构的兴趣和热情,提高学生的工程责任感和职业道德。
二、教学内容1.钢结构的材料性质:主要包括钢材的力学性能、工艺性能和耐久性能。
2.钢结构的受力分析:主要包括受力特点、内力计算和稳定性分析。
3.钢结构的设计原理:主要包括结构体系、连接节点和构件设计。
4.钢结构的施工技术:主要包括施工准备、焊接技术和质量控制。
5.相关规范和标准:主要包括国家现行钢结构相关规范和标准。
三、教学方法1.讲授法:通过讲解钢结构的基本理论和设计方法,使学生掌握基本概念和原理。
2.讨论法:通过分组讨论和课堂讨论,培养学生的思考能力和团队协作精神。
3.案例分析法:通过分析实际工程案例,使学生了解钢结构的实际应用和施工技术。
4.实验法:通过实验室测试和现场实习,培养学生的实践能力和动手能力。
四、教学资源1.教材:选用权威、实用的钢结构教材,如《钢结构设计原理》、《钢结构施工技术》等。
2.参考书:提供相关领域的参考书籍,如《钢结构设计规范》、《钢结构施工规范》等。
3.多媒体资料:制作精美的PPT、动画和视频,直观展示钢结构的设计和施工过程。
4.实验设备:配备齐全的实验室设备,如拉伸试验机、焊接设备等,为学生提供实践操作机会。
5.现场实习:学生参观钢结构工程现场,了解实际施工情况和工程应用。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果,本课程采用多种评估方式,包括平时表现、作业、考试等。
具体评估方法如下:1.平时表现:通过课堂参与、提问、讨论等环节,评估学生的学习态度和思考能力。
2.作业:布置适量的作业,评估学生的理解和应用能力。
钢结构课程设计
钢结构课程设计是一门涉及钢结构设计和分析的课程,旨
在培养学生掌握钢结构设计的基本原理和方法,并能运用
相关软件进行结构计算与分析。
以下是一个钢结构课程设
计的大致内容和步骤:
1. 钢结构基础知识:学习钢结构的概念、组成和特点,了
解常见的钢材及其性能。
2. 荷载分析与选择:学习荷载的种类和计算方法,包括活载、恒载、风载等,根据设计需求选择合适的荷载标准。
3. 钢结构的构造形式:学习常见的钢结构形式,包括框架
结构、空间结构、悬挂结构等,并了解其特点和适用范围。
4. 钢结构的设计原理:学习根据材料力学和结构力学原理
进行结构设计,包括截面计算、稳定性分析、抗震设计等。
5. 钢结构的连接设计:学习钢结构的连接方式及其设计原理,包括焊接、螺栓连接等。
6. 结构设计软件:学习常用的钢结构设计软件,如
SAP2000、ETABS等,掌握其使用方法和分析结果的解读。
7. 综合设计项目:根据课程要求或实际工程需求,选择一
个钢结构设计项目进行综合设计,包括结构设计、计算、
分析和绘图等环节。
8. 结果评估和修改:对设计结果进行评估和修改,确保设
计的合理性和安全性。
9. 结果展示和报告:撰写设计报告,总结设计过程和结果,以及分析设计的优缺点和应用前景。
以上只是钢结构课程设计的一些基本内容和步骤,具体的
设计项目和要求可能会根据不同的课程和学校而有所不同。
在进行课程设计时,建议学生进行充分的资料搜集和实践
操作,结合理论知识与实际工程背景进行设计。
中南大学_钢结构课程设计第2章设计计算书一、屋架支撑系统的设置一、拟订尺寸 (4)二、桩在承台底面的布置 (5)三、承台底面形心处的位移计算 (6)四、墩身弹性水平位移δ的计算 (10)五、桩基检算 (12)六、配筋计算 (14)第3章电算结果一、原始输入数据 (17)二、电算输出结果 (18)三、手算电算结果对照表 (21)附录1:设计说明书一份附录2:桩基础布置及桩身钢筋构造图一张第二篇设计计算一、屋架支撑系统的设置屋架支撑的种类有横向支撑、纵向支撑、垂直支撑和系杆。
在本设计中,屋架支撑系统设计如下:1.1 厂房柱距6m,屋架间距取为6米。
1.2 在房屋两端第一个柱间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑。
房屋长度较大,为102m,其两端横向支撑间距超过了60m,为增加屋盖的刚性,在长度方向正中间的柱间加设一道横向支撑。
1.3 房屋是厂房,且厂房内有吊车,高度较高,对房屋整体刚度的要求较高,设置纵向支撑,对梯形屋架,纵向支撑设置在屋架的下弦平面。
1.4 在屋架中和两端各布置一道垂直支撑。
垂直支撑的形式根据高度与柱距的比值确定。
在此屋架结构中,h/l=3085/6000=0.51,故取如下图垂直支撑形式:垂直支撑图样1.5 在屋架上弦平面,屋架跨中和两端各布置一道通长的刚性系杆,其他结点设通长的柔性系杆;下弦平面,仅在跨中和两端布置通长的柔性系杆。
屋架支撑系统设置如图2所示。
梯形屋架支撑布置图1—垂直支撑;2—系杆;3—上弦横向支撑;4—下弦横向支撑;5—下弦纵向支撑二、杆件内力的计算先定出屋架所有杆件的尺寸,画出屋架示意图如图3:屋架几何尺寸图2.1 荷载计算恒载设计值=恒载标准值⨯1.2活载设计值=活载标准值⨯1.4(1) 永久荷载设计值三毡四油(上铺绿豆沙)防水层 20.4 1.20.48/kN m ⨯=水泥砂浆找平层 20.3 1.20.36/kN m ⨯=保温层 20.6 1.20.72/kN m ⨯=一毡二油隔气层 20.05 1.20.06/kN m ⨯=预应力混凝土大型屋面板 21.4 1.2 1.68/kN m ⨯= 屋架(包括支撑)自重 20.384 1.20.4608/kN m ⨯=合计 21q 3.7608/kN m = (2) 可变荷载设计值由于积雪时人不大可能大量拥上屋面等原因,对屋面均布可变荷载和雪荷载,只取其较大者。
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)。
《钢结构设计》课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握钢结构设计的基本原理,理解钢结构在建筑中的应用优势。
2. 使学生了解并掌握钢结构材料的力学性能、连接方式及构造要求。
3. 帮助学生了解钢结构设计的相关规范和标准,熟悉设计流程。
技能目标:1. 培养学生运用专业知识进行钢结构设计计算和分析的能力。
2. 提高学生运用CAD等软件绘制钢结构施工图的能力。
3. 培养学生解决实际工程中钢结构问题的能力,提高创新意识和团队协作能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对钢结构设计学科的兴趣,激发学习热情。
2. 引导学生关注钢结构在建筑行业中的发展,提高环保意识和责任感。
3. 培养学生严谨、认真、负责的工作态度,树立正确的价值观。
课程性质:本课程为专业核心课程,旨在培养学生的钢结构设计能力,提高学生在实际工程中的应用水平。
学生特点:学生具备一定的力学基础和建筑结构知识,对钢结构设计有一定了解,但缺乏实际操作经验。
教学要求:结合理论教学与实践操作,注重培养学生的动手能力和解决实际问题的能力。
通过课程学习,使学生能够独立完成钢结构设计任务,具备一定的创新意识和团队协作能力。
教学过程中,关注学生的个体差异,因材施教,确保每位学生都能达到课程目标。
二、教学内容1. 钢结构基本概念:包括钢结构的特点、分类及在建筑中的应用。
教材章节:第一章 钢结构概述2. 钢结构材料:介绍常用钢材的力学性能、化学成分及加工工艺。
教材章节:第二章 钢结构材料3. 钢结构连接:讲解钢结构连接方式、构造要求及计算方法。
教材章节:第三章 钢结构连接4. 钢结构设计原理:阐述钢结构设计的基本原则、设计流程及规范要求。
教材章节:第四章 钢结构设计原理5. 钢结构构件计算:分析梁、柱、桁架等常见钢结构构件的计算方法。
教材章节:第五章 钢结构构件计算6. 钢结构施工图绘制:教授CAD等软件在钢结构施工图绘制中的应用。
教材章节:第六章 钢结构施工图7. 钢结构工程实例分析:通过实际工程案例,培养学生解决实际问题的能力。
钢结构课程设计word文档一、课程目标知识目标:1. 让学生理解钢结构的基本概念、分类和特点;2. 掌握钢结构的设计原理、构造要求和连接方式;3. 了解钢结构在建筑领域的应用和发展前景。
技能目标:1. 培养学生运用理论知识进行钢结构设计和计算的能力;2. 提高学生运用CAD软件绘制钢结构施工图的能力;3. 培养学生分析、解决钢结构施工过程中常见问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对钢结构工程的兴趣和热情,激发学生探索建筑领域新技术的欲望;2. 培养学生严谨、务实的学习态度,树立正确的工程观念;3. 增强学生的团队协作意识,培养学生的沟通、交流能力。
本课程针对高中年级学生,结合课程性质、学生特点和教学要求,将目标分解为具体的学习成果。
在教学过程中,注重理论与实践相结合,充分调动学生的主观能动性,培养他们独立思考和解决问题的能力。
通过本课程的学习,期望学生能够掌握钢结构的基本知识,具备一定的设计和施工技能,为未来从事相关工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 钢结构基本概念:介绍钢结构的概念、分类及特点,让学生了解钢结构在建筑行业中的应用。
教材章节:第一章 钢结构概述2. 钢结构设计原理:讲解钢结构设计的基本原理,包括材料性能、构件截面、连接方式等。
教材章节:第二章 钢结构设计原理3. 钢结构构造要求:分析钢结构的构造要求,包括构件布置、节点设计、抗震措施等。
教材章节:第三章 钢结构构造要求4. 钢结构连接方式:介绍钢结构常用的连接方式,如焊接、螺栓连接等,并分析其优缺点。
教材章节:第四章 钢结构连接方式5. 钢结构施工图绘制:教授学生如何运用CAD软件绘制钢结构施工图,包括平面图、立面图、剖面图等。
教材章节:第五章 钢结构施工图绘制6. 钢结构施工过程中问题分析:分析钢结构施工过程中常见问题,并提出解决方案。
教材章节:第六章 钢结构施工过程中问题分析7. 钢结构应用与发展前景:介绍钢结构在建筑领域的发展趋势,激发学生对行业前景的关注。
《钢结构课程设计》教学大纲课程英文名称: Steel Structure Design Course课程编码:课程要求:必修课课程类别:专业课适用专业:土木工程、港口航道及海岸工程学时数:一周学分:教学大纲说明(一) 课程的性质、教学目的与任务《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1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)课程教学的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1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)本课程与相关课程的关系本课程设计是建立在《建筑材料》、《材料力学》、《结构力学》、《房屋建筑学》及认识实习、生产实习基础上的一门相对独立的专业课程设计,该课程设计还是土木工程专业毕业设计必须具备的先修课。
《钢结构课程设计》教学大纲课程英文名称: Steel Structure Design Course课程编码:课程要求:必修课课程类别:专业课适用专业:土木工程、港口航道及海岸工程学时数:一周学分:教学大纲说明(一) 课程的性质、教学目的与任务《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1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)课程教学的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1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)本课程与相关课程的关系本课程设计是建立在《建筑材料》、《材料力学》、《结构力学》、《房屋建筑学》及认识实习、生产实习基础上的一门相对独立的专业课程设计,该课程设计还是土木工程专业毕业设计必须具备的先修课。
一、设计资料1. 某单层单跨工业厂房,跨度18 m,长度102 m。
2. 厂房柱距6 m,钢筋混凝土柱,混凝土强度等级C20,上柱截面尺寸400*400,钢屋架支承在柱顶。
3. 吊车一台150 T,一台30 T,吊车平台标高12.000 m4. 荷载标准值(1)永久荷载:屋面材料自重: 0.6kN/m2屋架及支撑自重:q=0.12+0.011L=0.12+0.011×18=0.318kN/m2 (2)可变荷载:屋面活荷载标准值:0.5kN/m2雪荷载标准值:0.6kN/m2积灰荷载标准值:0.4kN/m2 (3)风荷载:B 类地区,βz=1.0,基本风压:3.0kN/m25. 屋架计算跨度,几何尺寸及屋面坡度:屋架几何尺寸图图1-1 屋架几何尺寸图6.钢材Q235 号钢、角钢、钢板各种规格齐全;有各种类型的焊条和C 级螺栓可供选用。
7. 钢屋架的制造、运输和安装条件:在金属结构厂制造,运往工地安装,最大运输长度16 m,运输高度3.85 m,工地有足够的起重安装条件。
8.屋架几何尺寸及屋架全跨上弦节点单位荷载作用下构件内力系数:02.279图1-2 屋架全跨单位荷载作用下各杆件内力值Aacege'c'a'+2.5370.000-4.371-5.636-4.551-3.357-1.8500.00-4.754-1.862+0.615+1.170+1.344+1.581+3.158+0.540-1.632-1.305-1.520-1.748-1.0-1.0+0.4060.000.00-0.5+5.325+5.312+3.967+2.637+0.933BC DE FG F 'E 'D 'C 'B 'A '0.51.0 1.0 1.01.0 1.01.0图1-3 屋架半跨单位荷载作用下各杆件内力值二、设计计算1.屋架支撑系统的布置为提高结构整体刚度、发挥结构的空间作用;保证结构的几何稳定性及受压构件的侧向稳定;防止构件在动力荷载作用下产生较大的震动;承担和传递房屋所受水平荷载以及保障安装时的稳定和安全,在屋架中设置横向支撑、纵向支撑、垂直支撑和系杆。
厂房的柱距为6m ,屋架的间距取为6m 。
(1)横向支撑:由于屋架室内有悬挂吊车,故在在上弦平面和下弦平面均需设置横向支撑。
厂房的长度为102m 大于60m ,为增加屋盖刚性,除在两端第一个柱间各设一道上弦平面横向支撑和一道下弦平面横向支撑外,在长度方向正中间的柱间再加设一道横向支撑。
(2)纵向支撑:设计房屋为厂房,厂房的跨度和高度较大并设有吊车,因而对房屋整体刚度要求较大。
对梯形屋架,纵向支撑设在屋架的下弦平面。
(3)垂直支撑:此梯形屋架跨度L=18m<30,在跨度中点和两端各布置一道垂直支撑。
跨中:h/l=2890/6000=0.48,故采用图 2.1的支撑形式;屋架两端:h/l=1990/6000=0.33,故采用图2.2所示支撑形式。
l=6mh=2.89m图2.1图2.2(4)系杆:在屋架上弦平面,屋架跨中和两端各布置一道通长的刚性系杆,其它节点设置柔性系杆;下弦平面仅在跨中和两端布置通长的柔性系杆。
屋架支撑系统的设置如图2.3所示:屋架上弦平面支撑布置图屋架下弦平面支撑布置图垂直支撑1-1垂直支撑2-2CCCCCCCCCCCCLGLGLGLG2.3 梯形屋架支撑布置图sc—屋架上弦横向水平支撑;xc —屋架下弦横向水平支撑;zc—屋架下弦纵向水平支撑;cc—垂直支撑;LG —系杆2.杆件内力的计算 2.1 荷载计算恒载设计值分项系数取 1.2,活载分项系数取1.4。
屋面活载和雪荷载不会同时出现,计算时取其中的较大值进行计算。
对于屋面风荷载,由于屋面坡角α=arctan 110=5.71°≪30°,此时的风荷载一般为吸力,因此风荷载不参与内力组合。
表2.1 荷载汇集表2.2 荷载组合设计屋架时,应考虑以下三种组合(1)全跨永久荷载+全跨可变荷载∑q=1.1016+1.40=2.5016kN/m2永久荷载+可变荷载下节点荷载设计值:P1=bl∑q=2.5016∗6∗1.5=22.5144KN 屋架受力图如下:P1图2.4 第一种荷载组合受力图(2)全跨永久荷载+半跨可变荷载P 1=22.5144KN永久荷载下节点荷载设计值:P 2=1.1016∗6∗1.5=9.9144KN屋架受力图为:P1/2+P2/2图2.5 第二种荷载组合受力图(3)全跨屋架及支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载P 3=(0.3816+0.72+0.7)∗1.5∗6=16.2144KN屋架及支撑自重下的节点荷载设计值:P 4=0.3816∗1.5∗6=3.4344KN屋架受力图为:P3/2+P4/2图2.6 第三种荷载组合受力图2.3内力计算根据任务书给出的杆件在单位荷载作用下各杆件的内力系数,通过计算可得各杆件在各荷载组合情况下的内力值并得到控制内力。
表2.1 屋架杆件内力组合表三、杆件截面选取3.1节点板厚选择支座斜杆最大内力设计值N=-146.39KN,由屋架节点板厚度参考可知:中间节点板厚取8mm,支座结点板厚取8mm。
3.2上弦杆整个上弦杆采用同一截面,免去不同截面杆件间的拼接,截面按受力最大的部位FG节间选用,最大内力为:N max=−204.93KN。
计算长度:弯矩作用平面内取节间轴线长度: l ox=150.75cm屋架平面外根据屋盖支撑布置和上弦杆内力变化,取l oy=2L=301.5cm。
方案1:设λ=80,查附表1.20得φ=0.688,需要的截面特性:A =N φf =2049300.688∗215=1385mm 2=13.85cm 2i x =l ox λx =150.7580=1.88cm ,i y =l oy λy =301.580=3.77cm根据需要的A 、i x 、i y 查型钢表,选用2∠100×80×7不等边角钢,短边相连,截面特性为:A=24.602cm 2,肢背间距a=8mm, i x =2.39cm,i y =4.64cm截面验算:λx =l ox i x =150.82.39=63.1<[λ]=150 λy =l oy i y =301.64.64=65<[λ]=150 方案2:设λ=100,查附表1.20 得φ=0.555,需要的截面特性:A =N φf =2049300.555∗215=1717mm 2=17.17cm 2i x =l ox λx =150.75100=1.51cm ,i y =l oy λy =301.5100=3.02cm 根据需要的A 、i x 、i y 查型钢表(附表2.3),选用2∠100×63×6不等边角钢,短边相连,截面特性为:A=19.234cm 2,肢背间距a=8mm, i x =1.79cm,i y =4.85cm 。
比较两个方案,综合考虑,可知方案二更合适,所以上弦杆选用2∠100×63×6。
按所选角钢进行验算验算λx =l ox i x =150.751.79=84.2<[λ]=150λy =l oy i y =301.54.85=62.2<[λ]=150由于b 1t ⁄=1006⁄=16.67<0.56∗l oy b 1⁄=0.56∗30150100⁄=16.88故取λyz=λy,由于λyz=λy>λx,只需求出φmin=φy,根据λy=65.4查轴心受力稳定系数表,φy=0.660。
N φy A =2049300.660∗1923.4=161.43MPa<215MPa故所选截面合适。
3.3下弦杆整个屋架下弦杆采用同等截面。
截面按受力最大的部位gi节间选用,最大内力为:N=208.91KN计算长度:l ox=300cm ,l oy=885cm截面选择:A=N f⁄=208910215⁄=972mm2=9.72cm2根据所需截面特性,查附表2.3选用与上弦相同角钢2∠100×63×6不等边角钢,且短肢相并。
截面特性为:A=19.234cm2,肢背间距a=8mm, i x=1.79cm,i y=4.85cm。
截面验算:考虑到下弦有221.5mm的栓孔削弱,下弦净截面面积A n=19.234−2∗2.15∗0.6=16.654cm2N A n =2080911665.4=125.44MPa<215MPaλx=l oxi x=3001.79=168.6<[λ]=250λy=l oyi y=8854.85=182.5<[λ]=250故所选截面满足要求。
3.4 斜腹杆(1) 端斜杆aB计算内力:N=-146.39KN计算长度:l ox=l oy=253截面选择:经试算λ=120较适合,查附表1.20 得,φ=0.437A =N φf =1463900.437∗215=1558mm 2=15.58cm 2 i y =i x =l ox λx =253120=2.11cm查型钢表,初选2∠70 8。
截面特性为:A =2∗10.667=21.334cm 2,肢背间距a=8mm, i x =2.12cm,i y =3.22cm 。
截面验算:λx =l ox i x =2532.12=119.6<[λ]=150 λy =l oy i y =2533.22=78.6<[λ]=150由于b t ⁄=708⁄=8.75<0.58∗l oy b ⁄=0.58∗253070⁄=21.0 则λyz=λy (1+0.475b 4l oy 2t 2)=78.6∗(1+0.475∗70425352∗82)=78.9由于λx >λyz >λy ,只需求出φmin =φx ,根据λx =119.6查轴心受力稳定系数表,φx =0.441。
N φx A =1852690.441∗2133.4=155.59MPa <215MPa 故所选截面合适。
(2) 斜腹杆Bc内力为:N =106.7KN计算长度:l ox =261.3∗0.8=209.04cm ,l oy =261.3cm 截面选择:A =N f ⁄=106700215⁄=496mm 2=4.96cm 2 根据所需截面特性,查附表2.1选用受力杆件最低规格2∠45×4。
截面特性为:A=2*3.486=6.972cm 2,肢背间距a=8mm, i x =1.38cm,i y =2.16cm 。
截面验算:N A =106700697.2=153.04MPa <215MPaλx =l ox i x =209.041.38=151.7<[λ]=250 λy =l oy i y =261.32.16=121.0<[λ]=250 故所选截面满足要求。