屋盖钢结构设计(课程设计)

《钢结构设计》课程设计教学大纲一、课程名称：钢结构课程设计Design Course of Steel Structure二、课程编号：08131081三、学时：1周（16学时）学分：1四、适用专业：土木工程五、承担系、实验室(中心)：土木工程系六、课程设计教学目的和任务目的：①了解钢屋架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；②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；③掌握钢屋架施工图的表达方法和制图规定；④学习书写结构计算书；⑤学习运用规范及有关技术资料。

任务：①材料选择；②屋架形式及屋架几何尺寸的确定；③屋架及屋盖支撑的布置；④屋架的结构设计及编写计算书；⑤绘制屋架施工图。

七、课程设计项目设置、类型与学时分配（一）项目设置：（二）类型：综合（三）学时分配本课程设计采取一人一题的训练方式，共用1周时间，计16个学时，如下表：八、课程设计与理论课的衔接与分工钢结构课程设计是土木工程本科教育的一个重要教学环节，是检验和巩固土木工程理论课学习效果的一个有效方式。

通过课程设计，可以使学生进一步加深对所学理论课程的理解和巩固；可以综合所学的钢结构设计计算的基本原理和相关的知识去解决实际问题；可以使学生得到工程实践的实际训练，提高其应用能力及动手能力。

九、每项设计的内容与基本要求1、初选方案①根据设计资料确定屋架的计算跨度、跨中及端部高度②确定屋架结构形式及支撑的布置③绘制屋架形式及几何尺寸简图④绘制屋架上、下弦杆支撑布置图及垂直支撑布置图2、内力计算①根据设计资料确定屋盖上的永久荷载和可变荷载②确定屋架节点荷载③确定屋架杆件的内力④进行屋架杆件内力组合，确定杆件的最不利内力3、杆件截面选择及节点设计①根据内力计算的结果，确定屋架上、下弦杆以及端斜杆、腹杆、竖杆的截面尺寸②根据选定的截面以及内力计算的结果，进行屋架上、下弦节点及屋脊节点、支座节点设计4、施工图绘制根据设计计算的结果按照制图标准及设计规范绘制钢屋架施工图（含节点详图）。

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（0.12+0.011×16）×1.35=0.40kN/m2管道荷载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 kNF d=6.573×6×1.6=63.10 kN内力计算kN 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；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 ；其余节点板与垫板厚度取12mm 。

二．屋架跨度大，高度高、基本风压大、抗震设防烈度高应计算确定。计算简图如下：
然后验算（受 拉构件）强度、 刚度
每个节点只有一个受拉斜杆参与，而受压斜杆 退出工作，按平面桁架计算。
实腹式：构造简单，制 作安装方便
平面桁架式：受力明确 ，用料省，但侧向
第刚度 三较节差，必须设檩置拉 条条。设计
T形桁架式：整体性较差 ，应沿跨度全长设
比三角形屋架好，是比较常用的屋架形式； 常适用于大中型厂房，或屋面坡度较小的房屋。
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平行弦屋架
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构件规格少，便于工业化制 作；
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弦杆受力不均；
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常适用于单坡屋面的屋架及 托架或支撑体系。
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曲拱形屋架
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外形最符合弯矩图，受力最 合ห้องสมุดไป่ตู้；
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上（下）弦弯成曲线，制作 麻烦，一般改成折线形；
六．杆件设计
1. 计算长度
平面内计算长度lox
平面外的计算长度loy
1. lo=μl 2. 一般情况下，腹杆对弦杆起不了嵌固
作用，而弦杆对腹杆起一定嵌固作用， 故弦杆计算长度系数要大于腹杆。
补充
在分析压杆端部所受到的约束时，应注意以下三点：
一．与计算压杆直接相连的杆件约束作用大，相距较远的杆件约 束作用小。
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二．檩条间拉条 1. 作用：保证檩条的整体稳定，减少檩 条在使用和施工过程中的侧向变形和 扭转。 ② 类型 2. 拉条：水平拉条、斜拉条、撑杆
三．一般情况下，对于拉条，常采用圆钢，直 径为8-12mm，而对于撑杆，由于是受压构 件，其长细比不能大于200，故撑杆常用圆 钢外加套管或直接用角钢。

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。