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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。
第2章设计计算书一、屋架支撑系统设置一、拟订尺寸 (4)二、桩在承台底面部署 (5)三、承台底面形心处位移计算 (6)四、墩身弹性水平位移§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：桩基础部署及桩身钢筋结构图一张第一篇设计资料1. 某单层单跨工业厂房，跨度24m,长度102m o2. 厂房柱距6m,钢筋混凝土柱，混凝土强度C20,上柱截面尺寸400X400mm, 钢屋架支承在柱顶。
3. 吊车一台50T, 一台20T,中级工作制桥式吊车（软钩），吊车平台标高 12 ・ OOOmo4. 荷载标准值： （1） 永久荷载三毡四油（上铺绿豆沙）防水层 水泥砂浆找平层 保温层 一毡二油隔气层 预应力混凝土大型屋面板 屋架（包含支撑）自重（2） 可变荷载屋面活载标准值 雪荷载标准值积灰荷载标准值6. 钢材选择Q235钢，角钢、钢板多种规格齐全，有多种类型焊条和C 级螺栓可 供选择。
0. 4 kN/m : 0. 3 kN/m : 0. 6 kN/m : 0. 05kN/m : 1. 4 kN/m : 0. 12+0. 011L=0.384kN/m 20. 7 kN/m : 0. 35 kN/m 20. 3 kN/m :5.屋架结构形式、计算跨度及儿何尺寸见图1（屋面坡度1:10） o图1梯形屋架示意图（单位：mm ）7.钢屋架制造、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16m,运输高度3. 85m,工地有足够起重安装设备。
设计计算一、屋架支撑系统设置屋架支撑种类有横向支撑、纵向支撑、垂直支撑和系杆。
在本设计中，屋架支撑系统设计以下：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。
《钢结构设计原理课程设计》指导书（钢结构平台）土木工程与建筑学院《钢结构设计原理课程设计》指导书绪言课程设计目的要求《钢结构(1)程设计》是土木工程专业学生在学习《钢结构设计原理》课程后一个重要的综合实践性教学环节，目的是培养学生对钢结构的设计和应用能力。
通过基本的设计训练，要求学生重点掌握结构内力计算、构件和节点设计及绘制钢结构施工图等专门知识，从而加深对钢结构设计原理基本理论和设计知识的认识，提高对所学知识的综合运用能力。
第一节《钢结构设计原理课程设计》题目一、设计题目冶炼车间检修钢结构平台。
二、设计任务要求每位同学在一周内完成指定的课程设计内容，并提供相应计算书、施工图纸及相关总结报告：1）计算书（1）平台铺板设计；（2）平台梁（次梁、主梁）设计；（3）平台柱设计；（4）连接（次梁与主梁、梁与柱和柱脚）设计。
2）画出平台平面布置图、平台主梁施工图（包括与次梁连接和与柱连接节点详图）、平台柱施工图（包括柱脚大样），要求：（1）标注尺寸，要全部注明板件的定位尺寸和孔洞位置等；（2）施工图上还应有文字说明，说明的内容包括钢材的钢号、焊条的型号、加工精度要求、焊缝质量要求、图中未注明的焊缝和螺栓孔的尺寸及防锈处理的要求等。
三、设计资料某冶炼车间检修平台，平台使用钢材材质、平面尺寸、活荷载见《钢结构设计原理》课程设计任务书。
不考虑水平向荷载。
柱间支撑按构造设置。
平台上三个有直径1 m检修洞口，位置不限。
平台顶面标高为6m，平台下净空至少4m，梁柱铰接连接。
平台平面内不考虑楼梯设置。
第二节钢结构平台设计一、平台钢结构的组成和布置1.1 平台钢结构的组成平台钢结构通常由铺板、主次梁、柱、柱间支撑及梯子和栏杆组成，不同类型的平台组成的方式一般不同。
轻型平台钢结构因作用荷载较小，一般由轧制型钢梁和铺板用焊接或螺栓连接组成，也常用三脚架、吊架、支承托等直接支承在厂房及其他结构上；中型普通操作平台一般由平台主梁、平台次梁及平台铺板等组成，平台梁常采用轧制型钢，当跨度较大时，可采用焊接工字形梁；重型操作平台除活载作用外，还可能直接承受动力荷载，因此，这类平台钢结构通常由独立的柱网、主梁及铺板等组成。
钢结构课程设计土建专业中的《钢结构》课程是非常重要的专业课。
为了让学生更好地理解基本理论和应用《钢结构》设计规范条文的能力，提高学生的综合运用能力，我们需要在授课后安排2周的课程设计。
这也是深化知识、拓宽视野、全面锻炼学生综合素质和工程实践能力的重要过程。
通过课程设计，我们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。
学生需要能够根据不同情况，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。
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。
在时间、任务和知识和能力要求上，我们需要使学生在教师指导下，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。
在课程设计工作中，学生需要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，学生将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。
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。
对研究好、能力强的学生，可适当加深加宽。
比如，钢屋架设计可以作为一个课程设计的选题。
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）。
以上就是《钢结构》课程设计的性质和任务、基本要求以及内容的介绍。
希望能够帮助学生更好地完成课程设计，提高综合素质和工程实践能力。
屋架平面布置图、剖面图、节点图、杆件标号及截面尺寸表等内容。
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）。
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》课程设计计算书班级：土木***班指导老师：***姓名： ***学号：**********20**年**月目录第一部分课程设计题目一、设计规范及参考书籍 (3)二、设计构件 (3)三、设计内容要求 (4)第二部分设计计算过程一、结构简化 (5)二、设计次梁CL-1 (5)三、设计主梁KL-1 (7)四、设计框架主梁短梁段与框架柱连接节点 (14)五、设计框架主梁短梁段与梁体工地拼接节点（采用高强螺栓） (16)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（GB5009－2001）（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（2）毛德培. 钢结构，中国铁道出版社（3）王国周等. 钢结构－原理与设计，清华大学出版社（4）罗邦富等. 钢结构设计计算手册（第三册），中国建筑工业出版社（5）李和华. 钢结构连接节点设计手册，中国建筑工业出版社二、设计构件某多层图书馆二楼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0509）、0510），楼面板为150mm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。
（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）绘制主梁与柱连接节点详图，短梁段及梁体连接节点详图，短梁段与梁体制作详图，KL-1钢材用量表，设计说明(1#图纸一张)。
（6）计算说明书，包括构件截面尺寸估算、荷载计算、内力组合、主次梁截面设计、主次梁强度、刚度、整体稳定、局部稳定验算。
设计计算过程一、结构简化1、次梁：次梁架于主梁之上可简化为简支梁，简图如下：2、主梁：忽略连续梁对框架主梁的荷载影响，只考虑次梁传递的荷载，主梁受自重恒载、次梁传递的集中恒载、次梁传递的集中活载，将框架主梁简化为三跨连续梁。
简图如下：二、设计次梁CL-11、设计荷载计算（1）恒载: 150mm单向钢筋混凝土楼板g c=0.15m×25N/m3=3.75KN/m2（2）活载: 楼面活载标准值q ck=6KN/m2则有恒载标准值： qk恒=3.75kN/m2×4.5m=16.875kN/m活载标准值：qk活=6kN/m2×4.5m=27kN/m荷载设计值：q=1.2qk恒+1.4qk活=58.05KN/m次梁中：最大弯矩设计值：M max=18ql2=18×58.05×92=587.76KN/m2最大剪力设计值：V max=12ql=12×58.05×9=261.23KN2、截面选取若次梁厚度h<16mm,则其截面模量为：W x=M maxx d=587.76=2603588.04mm3可根据截面模量选取次梁，选用 Q235热轧轻型工字梁I65，其截面特征为：I x=101412cm4 W x=3120.4cm3 S x=1809.4cm3I xS x=56.05cmA=152.80cm2 ℎ=650mm b=200mm t=19.2mm r=22.0mm t w=12.0mm r1=9.0mm ρ=119.94kg/m3考虑梁的自重：q1=58.05+1.2ρg=58.05+1.2×119.94×9.8×10−3=59.46kN/m最大弯矩：M max=18q1l2=18×59.46×92=602.03kN/m2最大剪力：V m ax=12q1l=12×59.46×9=267.57kN3、强度验算（1）抗弯强度验算σ=M xγx W x=602.03×1061.05×3120.4×103=183.75N/mm2<f d=215N/mm2满足要求. （2）抗剪强度验算τ=VS xw x=267.57×103=39.78N/mm2<f d=215N/mm2满足要求.（3）支座处局部压应力验算支反力为267.57kNt=19.2mm r=22.0mm，有ℎy=r+t=19.2+22.0=41.2mm 集中荷载在腹板计算高度上分布长度为：l z=a+5ℎy=170+5×41.2=376mm局部压应力：σc=Vt z l z =267.57×10312.0×376=59.30N/mm2<f d=215N/mm2满足要求。
（4）支座处折算应力验算：√σ2+σc2−σσc+3τ2=√183.752+59.302−183.75×59.30+3×39.782=176.44N/mm2<f d=215N/mm2可知折算应力满足要求。
（5）刚度验算w l =5q k l3384EI x=5×59.30×90003384×2.06×105×101412×104=2.69×10−3<[wl]=1250=4×10−3可知刚度验算满足要求。
（6）稳定性验算混凝土板覆盖在受弯构件的受压翼缘上并与其牢固连接，能阻止受压翼缘的侧向变形，故不用验算次梁的整体稳定性。
（7）局部稳定性由于选择的是工字型钢，不许验算局部稳定。
三、设计主梁KL-11、设计荷载计算集中恒载标准值：G k=(15.00+1.0414)×9=144.37kN集中活载标准值：G k=24.00×9=216kN集中恒载设计值：G=(15.00+1.0414)×9×1.2=173.25kN集中活载设计值：Q=24.00×9×1.4=302.4kN（注：主梁截面尺寸待定，因此先不计入主梁自重荷载。
）荷载分析：此结构具有对称性，仅对以下六种具有代表性的荷载在形式进行分析：（1）次梁传递集中力恒载（2）连续梁受满布活载（3）1跨受满布活载（4）2跨受满布活载（5）1、2跨受满布活载（6）1、3跨受满布荷载2、不同荷载组合下的内力图(注：以下内力图由Structural Mechanics结构力学求解器求得) A:（1）+（2）B:①+③C:①+④D:①+⑤E:①+⑥由以上图可知：最不利弯矩为：M max=756.63kN/m2最不利剪力为：V max=−316.73kN3、界面选取设计初钢梁自重未知，考虑安全因素，取：M=1.02M max=771.76主梁所需的截面抵抗矩： W x=Mγx f d =771.76×1061.05×215=3.42×106mm3选用工字形截面，则：（1）确定腹板尺寸：腹板高度：主梁最小高度（由最大扰度限值确定）δ=l400=9000400=22.5mmℎmin≥5fl31.2E[lδ]=5×215×9000231.2×2.06×105×20=677.39mm主梁的经济高度：ℎe=7×√W x3−300=754.65mm 取腹板高度：ℎw=760mm由抗剪强度要求t w≥1.2V maxℎw f v =1.2×316.73×103760×125=4.01mm由局部稳定性与构造要求 t w =√ℎw 3.5=√7603.5=7.88mmt w =7+0.003ℎw =7+0.003×760=9.28mm综上，取t w =10mm 选用腹板 760×10（2）确定翼缘尺寸：每个翼缘所需的截面面积A f =W xℎw −t w ℎw 6=3.42×106760−10×7606=3233.33mm 2翼缘板的宽度： b f =A f t=3233.3315=215.56mmb f =(15,13)ℎ=(15,13)×760=(152,253.33)mm综合上述取： b f =290mm t f =14mm（3）主梁截面尺寸特征：惯性矩： I x =b f ℎ312−(b f−t w )ℎ0312=290×(760+14×2)312−280×760312=1.582×109mm 4截面模量：W x =I xℎ/2=1.582×109788/2=4015407mm 3面积： A =2×270×14+760×10=15160mm 2（4）确定焊缝尺寸f f w =160N/mm 2 V =V max =316.73kNS 1=290×14×380=1542800mm 3ℎf ≥11.4f f w VS 1I x =316.73×103×15428001.4×160×1.582×109=1.38mmℎfmax ≥1.5√t max =1.5√14 =5.61mmℎfmax≤1.2t min=1.2×10=12mm钢结构在焊接时焊条采用E43系列，焊接方法为手工焊。
4、主梁验算主梁自重标准值：（用Q235钢材）q自=(2×270×14+760×10)×10−6×7.85×9.8=1.17kN/m主梁自重设计值：q=1.2q自=1.40kN/m主梁（包括自重）所承担的最大的弯矩与最大剪力近似按下式计算：M max1=M max+18ql2=756.63+8.505=765.14kN/m2V max1=V max1+q1l2=316.73+7.56=324.29kN（1）整体稳定验算：将次梁作为主梁的侧向支撑，则l1 b =4500290=15.52≤16√235f y=16故主梁的整体稳定不必验算。
（2）局部稳定性验算翼缘处：bt =14014=10≤15√235f y=15腹板处：ℎwt w =76010=76≤114√235f y=114故次梁不会发生局部失稳。
