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钢结构刚屋架课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握钢结构刚屋架的基本概念、设计原理和计算方法，培养学生运用理论知识分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解钢结构刚屋架的结构特点及分类。
（2）掌握刚屋架的基本设计原理和计算方法。
（3）熟悉刚屋架的施工工艺和验收标准。
2.技能目标：（1）能够运用理论知识分析和解决钢结构刚屋架设计中的实际问题。
（2）具备一定的钢结构刚屋架计算和绘图能力。
（3）学会对钢结构刚屋架施工过程进行质量控制和验收。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对钢结构的兴趣和认识，提高学生对钢结构的审美观念。
（2）培养学生勤奋学习、勇于创新的精神风貌。
（3）增强学生的团队协作能力和责任感。
二、教学内容本课程主要教学内容如下：1.钢结构刚屋架的基本概念、分类及特点。
2.刚屋架的设计原理和计算方法，包括：荷载分析、内力计算、截面设计、稳定性分析等。
3.刚屋架的施工工艺、质量控制和验收标准。
4.典型工程案例分析，提高学生运用理论知识解决实际问题的能力。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下教学方法：1.讲授法：系统地传授钢结构刚屋架的基本概念、设计原理和计算方法。
2.案例分析法：分析典型工程案例，使学生更好地理解和运用理论知识。
3.讨论法：学生就钢结构刚屋架的设计、施工等方面的问题进行讨论，培养学生的思辨能力和团队协作精神。
4.实验法：安排学生进行钢结构的实验操作，提高学生的动手能力和实践能力。
四、教学资源为确保教学质量，本课程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、全面的学习资料。
2.参考书：推荐学生阅读相关参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的课件，运用动画、图片等形式展示钢结构刚屋架的设计和施工过程。
4.实验设备：为学生提供充足的实验设备，确保实验教学的顺利进行。
5.网络资源：引导学生利用网络资源，了解钢结构刚屋架的最新发展动态。
钢结构课程设计一、设计资料说明：21m 跨径简支梯形钢屋架设计厂房跨径为 21m，长度为 108m，柱距为 12m，简支于钢筋混凝土柱上，屋面材料为长 尺压型钢板，屋面坡度为 i=1/10 采用热轧 H 型钢，雪载荷为 s0 0.25kN / mm 2 。
钢材采用 Q235B,焊条采用 E43 型 二、屋架形式及几何尺寸平面图：三、支撑布置：四、荷载计算 1、永久载荷计算： 压型钢板0.15 10 10 0.1 5 1kN m2檩条0.238 kN m2屋架支撑自重12 1.1 21 35.1 kg m2 0.351 kN m2、活动载荷计算雪载0.25 10 10 0.2 5 1kN m2总载荷：Q 0.151 0.238 0.3511.2 0.2511.412 2.1 31.2kN m2五、杆件内力计算及组合：通过用有限元软件 PATRAN 计算后列出了单元的受力大小，利用的是 Rod 单元，计算 结果如下表所示：位置 上弦杆下弦杆 斜杆竖杆杆件编号B C D E F L M N O PH I K A G J内力计算表轴线长度(mm)2110 2111 2110 2111 2110 1950 2100 2100 2910 30133327 3327 3662 1950 2370 2790荷载内力（KN）0 -185 -185 -235 -235 114 222 228 -163 101-60 200 12.8 -13 -26 -26六、杆件截面选择及验算： 1、上弦杆截面选择： 上弦杆采用相同截面，以最大的压力设计；N max 235 KN在屋架平面内的计算长度为 lox 2.11m ，在平面外的计算长度为 loy 4.22m 。
面积和特性（长支水平角钢组成 T 型截面节点板根据最大应力选用板厚 8mm）：（上述选用两个不等支角钢 2L10080 6mm ，长支水平。
目录一钢结构课程设计任务书 (1)二钢结构课程设计计算书 (3)1 支撑布置 (3)2 荷载计算 (4)3 内力计算 (6)4 杆件设计 (7)5 节点设计 (18)三附图1钢屋架施工图2钢屋架节点详图和材料表一、 钢 结 构 课 程 设 计 任 务 书一、设计资料 1、结构形式某厂房跨度为21m ，总长90m ，柱距6m ，采用梯形钢屋架、1.5×6.0m 预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30，屋面坡度为10:1 i 。
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、 屋架形式及选材屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。
屋架采用的钢材及焊条为：1班学号为单号的同学用235Q 钢，焊条为43E 型，学号为双号的同学用345Q 钢，焊条为50E 型；2班学号为单号的同学用345Q 钢，焊条为50E 型，学号为双号的同学用235Q 钢，焊条为43E 型。
3、荷载标准值（水平投影面计）① 永久荷载：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m 2保温层 0.65KN/m 2(按附表取) 一毡二油隔气层 0.05 KN/m 2 水泥砂浆找平层 0.3 KN/m 2预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m 2屋架及支撑自重：按经验公式L=计算： KN/m212.0+.0q11悬挂管道： 0.15 KN/m2②可变荷载：屋面活荷载标准值：27.0mkN/雪荷载标准值： 0.35KN/m2积灰荷载标准值： 1.0 KN/m2(按附表取)二、设计内容1、计算书部分进行桁架支撑布置，画出屋架结构及支撑的布置图；选择钢材及焊接材料，并明确提出对保证项目的要求；进行荷载计算、内力计算、内力组合，设计各杆件截面；设计一个下弦节点、一个上弦节点、支座节点、屋脊节点及下弦中央节点。
第一部分钢结构课程设计任务书一. 课程设计题目某车间梯形钢屋架结构设计二. 设计资料一单层单跨工业厂房，内设有2台中级工作制桥式吊车。
厂房总长120m，檐口高度15m，拟设计钢屋架，简支于钢筋混凝土柱上。
柱顶截面尺寸400×400ｍ，柱混凝土强度等级为C20.钢屋架设计可不考虑抗震设防。
厂房柱距选择为12m屋架为梯形钢屋架（属无檩体系），跨度为24米带钢屋架挡风板。
无檩体系屋面做法及永久荷载标准值防水层为三毡四油上铺小石子0.35kN/m2找平层采用20厚水泥砂浆0.02×20＝0.40 kN/m2保温层为泡沫混凝土，选取80厚度：0.5 kN/m2预应力大型屋面板重 1.40 kN/m2可变荷载标准值雪荷载0.50 kN/m2屋面活荷载0.60 kN/m2积灰荷载0.50 kN/m2三.结构形式与布置屋架形式及几何尺寸见图1所示，屋架支撑布置见图2所示（下弦支撑采用与上弦支撑同样布置）图1.屋架形式及几何尺寸第二部分、钢屋架设计计算采用1.5×12m预应力钢筋混凝土大型屋面板屋架计算跨度：L。
=L-300=23700mm屋架端部高度：H。
=2000mm计算跨度处高度: h＝2015ｍｍ屋架高跨比： H/L。
=3860/23700=1/6.14层架上弦（下弦）支撑布置图垂直支撑1-1垂直支撑2-2符号说明：GWJ(钢屋架)；SC（上线支撑）；XC(下弦支撑)；CC(垂直支撑)；GC(刚性系杆)；LG（柔性系杆）图2 屋架支撑布置图1.荷载计算屋架几何尺寸如图（1）所示，支撑布置如图（2）所示。
因为活载加积灰荷载加雪荷载（2000N/m²）大于活荷载（700 N/m²），所以动载取2000 N/m²。
屋架自重，P＝(120＋11×L) N/m²。
永久荷载标准值：二毡三油加绿豆砂0.35kN/m2 20厚1：3水泥砂浆找平层0.4kN/m2保温层0.5kN/m2预应力钢筋混凝土大型屋面板（含嵌缝） 1.4kN/m2支撑和钢屋架自重（120+11×30）/1000＝0.38管道设备自重0.10 kN/m2总计 3.13 kN/m2可变荷载标准值：屋面活荷载0.60 kN/m2积灰荷载0.50 kN/m2总计： 1.10 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。
钢结构课程设计任务书（钢屋架设计）1 设计题目某厂房钢屋架设计。
2 设计目的课程设计是本课程教学的实践教学环节之一，通过设计使学生进一步掌握钢屋架的设计原理、方法、步骤，提高综合分析、解决问题的能力。
3 设计条件某厂房总长度90m ，跨度根据不同的学号从附表中取，屋盖体系为无檩屋盖。
纵向柱距6m 。
3.1 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，地震设防烈度为8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）。
3.2 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：双号的同学用Q345钢，焊条为E50型。
3.3 屋盖结构及荷载 （1）永久荷载： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 kN/m 2 水泥砂浆找平层 0.4 kN/m 2保温层 0.5 kN/m 2(按分组表确定) 一毡二油隔气层 0.05 kN/m 2 水泥砂浆找平层 0.3 kN/m 2预应力混凝土大型屋面板 1.4 kN/m 2 屋架及支撑自重：按经验公式L q 011.012.0+=计算：0.12+0.011×18=0.318 KN/m 22（2）可变荷载：屋面活荷载标准值： 0.7kN/m 2 雪荷载标准值： 0.35kN/m 2积灰荷载标准值： 0.7 kN/m 2(按分组表确定)4 设计内容4.1 确定屋盖结构及支撑的布置图；4.2 选择钢材及焊接材料，并明确提出对保证项目的要求；4.3对钢屋架进行内力、杆件截面尺寸的计算；设计一个下弦节点、一个上弦节点、支座节点、屋脊节点及下弦中央节点；4.4 屋架施工图（1）手工绘制运送单元的施工图，用铅笔绘制白纸图。
设计的节点应尺寸齐备、书写规范、满足构造要求；（2）施工图内容①屋架简图（比例1∶100），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。
五、节点设计重点设计“E ”、“R ”、“B ”、“A ” “K ”五个典型节点，其余节点设计类同。
1．下弦B 节点先根据腹杆的内力计算腹杆与节点连接焊缝的尺寸，即h f 和l w 。
然后根据l w 的大小比例绘出节点板的形状和大小，最后验算下弦杆与节点板的连接焊缝。
选用E43焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值f wt ＝160N/m ㎡，实际所需的焊脚尺寸可由构造确定。
（1）BK 杆的内力N=90.23KN ，采用三面围焊，肢背和肢尖焊缝h f =6mm ，所需要的焊缝长度为：mm l w 633= N f l h N w f f w f 84.10329916022.126367.07.033=⨯⨯⨯⨯⨯=∑=β肢背mm f h N N l wf f w 1471216067.0292.51649105.3117.07.022/7.0331=+⨯⨯⨯-⨯⨯=⨯-=，取150mm 肢尖mm f h N N l wff w 701216067.0292.51649105.3113.07.022/3.033=+⨯⨯⨯-⨯⨯=⨯-=，取80mm （2）2-13杆的内力N=243.97KN ，采用三面围焊，肢背与肢尖的焊缝h f =6mm ，所需要的焊缝长度为：mm l w 803=N f l h N w f f w f 4.131********.128067.07.033=⨯⨯⨯⨯⨯=∑=β肢背mm f h N N l wf f w 901216067.022.655871097.2437.07.022/7.033=+⨯⨯⨯-⨯⨯=⨯-=，取100mm 肢尖mm f h N N l w f f w 181216067.022.655871097.2433.07.022/3.033=+⨯⨯⨯-⨯⨯=⨯-=，取60mm（1） 竖杆2-12杆的内力N=-47.92KN ，采用三面围焊，焊缝尺寸可按构造确定取h f =8mm 。
一、设计资料1、题号53的已知条件：梯形钢屋架跨度21m，长度102m，柱距6m。
该车间内设有两台200/50 kN中级工作制吊车，轨顶标高为8.000 m。
冬季最低温度为－20℃，地震设计烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g。
采用1.5m×6m预应力混凝土大型屋面板，80mm 厚泡沫混凝土保温层，卷材屋面，屋面坡度i＝1/10。
屋面活荷载标准值为0.7 kN/m2，雪荷载标准值为0.2 kN/m2，积灰荷载标准值为0.6 kN/m2，风荷载标准值0.55 kN/m2。
屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400 mm×400 mm，混凝土标号为C20。
钢材采用Q235B级，焊条采用E43型。
2、屋架计算跨度：l= 21m － 2×0.15m = 20.7 m3、跨中及端部高度：该屋架为无檩体系屋盖方案，屋面材料为大型屋面板，故采用平坡梯形屋架；由于L<24m，不考虑起拱，端部高度取H0=1990mm，屋架的中间高度h = 3.040m （约l/6.8）。
二、结构形式与布置屋架几何尺寸如图(1)所示。
19901350229025902890304026132864312425302864312433901507.51507.51507.51507.51507.51507.51507.5150A aceghBC D F G H 15007=10500×图(1)：21米跨钢屋架型式和几何尺寸根据厂房长度（102m>60m ）、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。
因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格与中间支撑的规格有所不同。
在上弦平面设置了刚性系杆与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载。
在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。
课程设计说明书课程名称：钢结构设计题目：钢屋架设计院系：土木与建筑工程学院2012年12月16日课程设计任务书三角形钢屋架课程设计摘要：本次课程设计以三角形钢屋架为材料背景,以完成屋架设计为任务，先进行屋架檩条设计和支撑布置,然后通过荷载组合和内力计算,从而完成杆件截面选择,进一步实现节点设计,最后做出施工图。
该课程设计是在钢结构厂房屋架的理解的基础上，通过对有檩体系的三角形屋架的设计，系统的明确了结构设计的方法，以及绘制施工图应掌握的技巧和方法，涉及的专业基础知识有：钢结构中的轴心受压和受拉截面的强设计，强度和稳定性验算，焊缝和螺栓的连接，理论力学计算桁架内力，以及AUTOCAD制图。
从课程设计中，培养设计从业人员应有的理论和素质。
关键词：三角形屋架檩条支撑内力计算截面设计节点目录1 设计背景 (1)1.1 设计资料 (1)1.2 屋架形式 (1)2 设计方案 (2)2.1 檩条设计 (2)2.2 屋架支撑 (3)3 方案实施 (4)3.1 荷载与内力计算 (4)3.2 杆件截面设计 (6)3.3 节点设计 (10)4 结果与结论 (15)4.1结果 (15)4.2结论 (15)5 收获与致谢 (16)5.1 收获 (16)5.2 致谢 (16)6 参考文献 (17)7 附件181 设计背景1.1 设计资料1.建筑物基本条件厂房长度90m ，檐口高度15m 。
厂房为单层单跨结构，内设有两台中级工作制桥式吊车。
拟设计钢屋架，简支于钢筋混凝土柱上，柱的混凝土强度等级为C20,钢材用Q235B 级,采用E43型焊条。
柱顶截面尺寸为400mm mm 400⨯。
钢屋架设计可不考虑抗震设防。
厂房柱距选择：6m三角形钢屋架(b)属有檩体系：檩条采用槽钢，跨度为6m ，跨中设有一根拉条φ10。
屋架屋面做法及荷载取值（荷载标准值）： 永久荷载：波形石棉瓦自重 0.20 kN/m 2檩条及拉条自重 0.20 kN/m 2 保温木丝板重 0.25 kN/m 2钢屋架及支撑重 (0.12+0.011⨯跨度) kN/m 2 可变荷载：雪荷载 0.4kN/m 2屋面活荷载 0.40 kN/m 2 积灰荷载 0.30 kN/m 2 注：1、以上数值均为水平投影值；1.2 屋架形式屋架计算跨度：0l =l －300=24000－300=23700mm屋面倾角： '1arctan 2148,sin 0.3714,cos 0.92852.5ααα====屋架跨中的高度为：2370047402 2.5h mm ==⨯上弦长度：0127622cos l l mm α==节间长度：2553512762=='a mm图12 设计方案2.1 檩条设计根据屋面材料的最大容许檩距，可将檩条布置于上弦节点上（见图1），檩距为节间长度。
