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《钢结构》课程设计指导书(精)

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《钢结构》课程设计指导书

一、课程教学目标

钢结构课程设计是土木工程专业教学计划中一个重要的实践教学环节，通过课程设计使学生了解钢屋盖设计的一般程序和内容，为毕业后从事实际设计工作奠定基础；巩固钢结构课程中所学内容并应用于课程设计中；掌握钢屋架施工图的表达方法和制图规定；学习书写结构计算书；学习运用规范及有关技术资料。

二、教学内容基本要求及学时分配

（一）课程设计题目：梯形钢屋架

（二）设计内容：

1．确定屋架形式及屋架几何尺寸

2．屋盖支撑体系布置设计

3．屋架设计计算：包括荷载及内力计算、杆件截面的设计、节点设计。

4．编写结构设计计算书一份；

5．绘制屋架施工图一张〔1号或1号加长图〕。

（三）设计进度

第一日：布置设计任务，阅读设计任务书，借阅参考资料，屋盖支撑布置，确定屋架尺寸，布置腹杆；

第二至三日：荷载计算，荷载组合，内力计算；

第四至五日：杆件截面设计计算；

第六日：节点设计计算；

第七至八日：绘制施工图；

第九日：整理结构计算书；

第十日：答辩。

（四）设计要求

①计算书封面统一印刷，用纸统一购买，有目录页并编写详细目录；正文要求书写工整，必要的图表不可缺少，注明所用参考文献。

②图纸采用硫酸纸，按照制图规定绘制屋架施工图。

三、主要教学环节

（一）设计步骤

1．材料选择 根据该地区的冬季计算温度和荷载性质，钢材采用235Q，焊条采用43E型，手工焊。

2．屋架形式及屋架几何尺寸的确定

确定屋架的计算跨度、端部高度、跨中高度、起拱高度。配合屋面板1.5m的宽度，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，仅在跨中考虑到腹杆的适宜倾角，可能采用再分式杆。

3．屋架及屋盖支撑的布置

屋架上、下弦横向水平支撑沿抗震缝分开的两部分的端柱间设置，当山墙采用封闭结合及考虑构件统一化，亦可将房屋两端的横向水平支撑设置在第二柱间。下弦纵向水平支撑根据具体情况可不设置，竖向支撑布置在横向水平支撑所在柱间，沿屋架两端及屋脊处共设三道，系杆亦沿屋架两端及屋脊处通长设置三道。凡与支撑连接的屋架编号为GWJ—2，其它编号为GWJ—1。

4．荷载和内力计算

①荷载汇集：永久荷载包括屋架和支撑自重、大型屋面板自重、保温层、防水层、找平层等自重；可变荷载包括屋面活荷、雪荷载，取两者之间的大值，风荷载及积灰荷载不考虑。 2 2

1 1

1—1

2—2 屋架上弦支撑布置 GWJ—2

GWJ—2

GWJ—1

GWJ—1

GWJ—2

GWJ—2

图1 ②荷载组合：

使用阶段：全跨永久荷载＋全跨可变荷载

全跨永久荷载＋半跨可变荷载

施工阶段：全跨屋架和支撑自重＋半跨屋面板重＋半跨屋面活荷

③内力计算〔不考虑起拱〕：

本设计采用图解法计算内力。应用图解法求得单位荷载作用于全跨及半跨各节点的各杆内力，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，并求出荷载组合下的杆件内力，取其中不利内力〔正、负最大值〕作为设计屋架的依据。具体计算如表1。

表一

杆件

名称 杆内力系数

全跨永久荷载+全跨可变荷载

N=P×③ 全跨永久荷载+半跨可变荷载

N=全P×③+半P×①或② 全跨屋架和支撑自重＋半跨屋面板重＋半跨屋面活荷N=全P×③+半P×①或② 计算内力 P=1

在左半跨 在右半跨 全跨

① ② ③

上弦杆 1

…

a

下弦杆 1

…

b

斜腹杆 1

…

m

竖杆 1

…

n

5．杆件截面设计：

① 上弦：整个上弦不改变截面，是受压杆件，按最大内力即最大压力设计，选用两不等边角钢短肢相并。主要计算公式：

xoxxil＜=150

yoyyil＜=150

ANmin≤f

② 下弦：整个下弦不改变截面，是受拉杆件，按最大内力即最大拉力设计，选用两不等边角钢短肢相并。主要计算公式：

AN≤f

xoxxil＜=350

yoyyil＜=350

③端斜杆：选用两不等边角钢长肢相并，验算要求同上弦杆。

④斜腹杆：选用两等边角钢相并，设计内力有拉力压力时，按拉杆和压杆分别验算。

⑤竖杆：若杆力很小，可按容许长细比选择截面，再验算。一般选用两等边角钢相并。

⑥屋脊处竖杆：选用两等边角钢组成的十字形截面，一般受力较小，按容许长细比选择截面。

6．节点设计：

①下弦节点：

这类节点的设计步骤是：先根据腹杆的内力计算腹杆与节点板连接焊缝的尺寸，即fh和wl，然后根据wl的大小按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。主要计算公式：

wfflhN7.021≤wff

②上弦节点；设计步骤同下弦节点，但上弦节点受节点荷载作用。主要计算公式：

wflhN7.021∥

wfflhP7.04 2222.1∥f≤wff

③屋脊节点（拼接上弦节点）

弦杆一般采用同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合且便于施焊，需切肢削棱，切肢长度为t+fh+5mm

拼接角钢与上弦连接焊缝长度

wfwlhNl7.04

拼接角钢长 202wll

④下弦拼接节点：拼接角钢计算同屋脊节点，下弦杆与节点板焊缝传递15%的下弦设计杆力，按侧焊缝分别计算肢尖、肢背长度

⑤支座节点

支座节点计算包括底板计算、加劲肋及其焊缝计算与底板焊缝计算三部分，计算原理与轴压柱柱脚相同。

7．书写结构计算书，绘制屋架施工图

（二）设计指导与答疑：

1．每日上、下午指导教师去一次设计教室答疑

2．指导教师根据情况进行集体答疑或讲课，若有需要在每个设计步骤开始前，系统地向学生讲述设计过程及重点。

（三）设计的考评

1．依据：结构计算书、施工图、答辩及课程设计期间的表现；

2．答辩内容：施工图、计算书及课程中的相关内容

3．成绩：按五级分制计算

四、参考文献

1．建筑结构荷载规范

2．钢结构设计规范

3．钢结构设计手册

4．钢结构教材

5．工民建专业课程设计指南

6．房屋建筑制图统一标准

7．建筑结构制图标准

合集下载

梯形屋架钢结构课程设计长跨度24m..

梯形屋架钢结构课程设计长跨度24m..

《钢结构》（钢屋架）课程设计任务书

1.设计资料： ......................................................................................................................................... 2

2.结构形式与布置 ................................................................................................................................. 3

3.荷载计算 ............................................................................................................................................. 5

4.内力计算 ............................................................................................................................................. 6

附件：设计资料

1、设计题目：《单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计》

2、设计任务及参数：

某地一机械加工车间，长84m，跨度24m，柱距6m，车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m，柱顶标高27m，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m预

2 应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m2），上铺100mm厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m3），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m2），找平层2cm厚（0.3KN/m2），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，上柱截面400×400mm。钢材选用Q235B，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m2，积灰荷载标准值0.6KN/m2，雪荷载及风荷载见下表，7位同学依次按序号进行选取。

钢结构课程设计任务书

钢结构课程设计任务书

钢 结 构

课程设计任务书

课程设计题目：梯形钢屋架

班 级：土木工程

设计期限：2014年11月21日～2015年1月12日

指导教师：

2 一、 课程设计的意义与目的

钢结构课程设计是建筑工程专业教学计划中一个重要的实践教学环节，对培养学生的基本技能、提高学生对实际结构工作情况的认识和巩固所学的理论知识有重要作用。课程设计应达到如下目的：

了解钢屋盖设计的一般程序和内容，为毕业后从事实际设计工作奠定基础：

巩固钢结构课程中所学内容(例如材料性能及材料的选择，连接设计及计算，基本构件的设计计算等)，并应用于课程设计中：

掌握钢屋架施工图的表达方法和制图规定：

学习书写结构计算书

学习运用规范及有关技术资料。

二、 设计资料

机械厂欲建一金工车间，其平面及柱网布置如图所示，厂房的跨度分别取l8m、21m、24m，长度为54m，柱距6m。车间内设有两台20／5吨中级工作制吊车。采用1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板和卷材屋面。梯形屋架，屋架端高分别为1.8m、1.9m、2.0m，屋面坡度为i=1/10，屋架支撑在钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400mm，混凝土标号为C25；计算温度最低－20℃．

L分别为18m、21m、24m。

柱网布置图

1. 屋面做法：

W1：二毡三油上铺小石子防水层（0.35 kN/m2）

20厚水泥砂浆找平层 (0.4 kN/m2)

80厚泡沫混凝土保温层 (0.5 kN/m2)

1.5m×6m钢筋混凝土大型屋面板（1.4 kN/m2）

钢屋架及支撑自重：0.12+0.011L （kN/m2）

基本雪压0.25kN/m2，

屋面活荷载0.30kN/m2，

不考虑风荷载，积灰荷载和地震荷载。

W2：二毡三油上铺小石子防水层（0.35 kN/m2）

20厚水泥砂浆找平层(0.4 kN/m2)

80厚泡沫混凝土保温层 (0.5 kN/m2)

钢结构课程设计计算说明书(2024版)

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第 1 页 共 7 页一、荷载计算

永久荷载（设计值）：

预应力混凝土屋面板 1.45𝑘𝑁/𝑚2

×1.35=1.96𝑘𝑁/𝑚2

三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.40𝑘𝑁/𝑚2

×1.35=0.54𝑘𝑁/𝑚2

水泥砂浆找平层 0.40𝑘𝑁/𝑚2

×1.35=0.54𝑘𝑁/𝑚2

保温层 0.70𝑘𝑁/𝑚2

×1.35=0.95𝑘𝑁/𝑚2

一毡二油隔气层 0.05𝑘𝑁/𝑚2

×1.35=0.07𝑘𝑁/𝑚2

水泥砂浆找平层 0.30𝑘𝑁/𝑚2

×1.35=0.41𝑘𝑁/𝑚2

屋架和支撑自重

管道荷载 （0.12+0.011×16）×1.35=0.40𝑘𝑁/𝑚2

0.10𝑘𝑁/𝑚2

×1.35=0.135𝑘𝑁/𝑚2

合 计 5.005𝑘𝑁/𝑚2

可变荷载：

施工荷载和雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值。

屋面活荷载 0.70𝑘𝑁/𝑚2

×1.4=0.98𝑘𝑁/𝑚2

积灰荷载 0.70𝑘𝑁/𝑚2

×1.4=0.98𝑘𝑁/𝑚2

合 计 1.96𝑘𝑁/𝑚2

屋面坡度不大，对荷载影响小，未予考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不考

虑。

二、荷载组合

本设计按全跨荷载的永久效应组合：

5.005+0.7×0.98+0.9×0.98=6.573𝑘𝑁/𝑚2

本设计为16m跨度，取5等分，即每单跨3.2m，根据结构布置，存在两种形式

的节点荷载，即6m×3.2m和6m×1.6m，分别计算其大小。

𝐹

𝑑=6.573×6×3.2=126.20 𝑘𝑁

𝐹

𝑑=6.573×6×1.6=63.10 𝑘𝑁

内力计算

利用ansys软件，计算出各节点的杆件内力，得出最大拉力杆件值为596.10；

𝑘𝑁

第 2 页 共 7

页最大压力在杆件值为606.87。 𝑘𝑁

三、杆件截面设计

根据腹杆最大内力值,由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板厚度取14mm；其

钢结构课程设计(2)

钢结构课程设计(2)

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h 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