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《钢结构设计原理》课程设计实例

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《钢结构设计原理》课程设计一、设计目的1、巩固、提高、充实和运用所学的《钢结构》课程有关理论知识；2、培养和锻炼独立工作能力及分析和解决实际问题的能力；3、为将来毕业设计打下基础。

二、设计要求必须符合钢结构设计规范GBJ17-88规定的有关设计公式及设计内容。

三、设计题目按照表格中所给设计任务条件，进行简支钢板梁桥的主梁设计，截面都采用焊接双轴对称工型截面。

四、设计内容包括主梁的截面选择、变截面设计、截面校核、翼缘焊缝计算、腹板加劲肋配置、支座处支承加劲肋设计等内容，并画出设计后的主梁构造图。

五、已知条件跨度：15米钢号：16Mn 焊条号：E50 恒荷载标准值：98kN活载标准值：202kN 集中荷载个数：5个集中荷载跨度C=2.5米六、其它说明1、恒、活荷载的分项系数分别为1.2、1.4；2、表中恒荷载标准值包括主梁上的次梁自重，且集中荷载F 是恒、活荷载通过次梁传到主梁上；3、主梁自重估计值均为m kN q /4=，且主梁钢板采用手工焊接；4、主梁允许最大挠度值[]400/1/=l v T ；5、主梁的截面建筑容许最大高度为mm 2500。

七、设计过程㈠主梁设计1主梁自重标准值m kN q GK /4=，设计值为m kN m kN q /8.4/42.1=⨯=。

则主梁最大剪力（支座处）为kN kN ql F V 10372158.44.40025225max =⎪⎭⎫⎝⎛⨯+⨯=+⨯=最大弯矩（跨中）为m kN m kN F F F ql Rl M ⋅=⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯-⨯-⨯=⨯-⨯-⨯--=5.46395.74.40025.74.4008158.42152.12375.255.728222max采用焊接工字形组合截面梁，估计翼缘板厚度mm t f 16≥，故抗弯强度设计值2/295mm N f =。

计算需要的截面模量为 3336101497829505.1105.4639mm mm f M W x x x ⨯=⨯⨯==γ2、试选截面⑴确定腹板高度0h①建筑允许最大高度 mm h 2500max = ②按刚度条件，梁的最小高度为[]mm mm l v l f h T 13771500040010285.1295/10285.166min =⨯⨯⨯=⋅⨯=③经济梁高，按经验公式mm W h x ce 142630073=-⋅= 取梁的腹板高度为 mm h 14000= ⑵确定腹板厚度w t①按抗剪要求腹板厚度为 mm mm f h V t v w 2.517014*********.12.130max =⨯⨯⨯=≥②按经验公式 ()cm cm h t w 1.111/14011/0==≥取腹板厚度 mm t w 12=⑶确定翼缘尺寸每个翼缘所需截面积为2230078996140012140010149786mm mm h t h W A w x f =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯=-= 翼缘宽度为h/5b =～1400/5h/3=～2801400/3mm =～467mm 取320mm b =翼缘厚度为 mm mm b 7.24320/7899/A t f === 取26mm t =3、截面验算⑴梁的截面几何参数()mm mm t 145226214002h h 0=⨯+=⨯+= ()mm mm t h 14262/26214002/2h 01=⨯+=⨯+=mm 21t =w()[]()4433303x 11204191408.302.14532121121I cm cm h t b bh w =⨯-⨯=⨯--=33x 154332.145112041922W cm cm h I x =⨯==()()2204.3446.23221402.12A cm cm bt h t w =⨯⨯+⨯=+=⑵强度验算①验算抗弯强度22236x /295/3.286/101543305.1105.4639M mm N f mm N mm N W nx x =<=⨯⨯⨯==γσ ②验算抗剪强度()22243max /170/4.68/121011204193501270071326320101037V mm N f mm N mmN t I S v w x =<=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯==τ③主梁的支承处以及支承次梁处均配置支承加劲肋，故不验算局部承压强度（即0c =σ）。

④验算折算应力（腹板端部）()()22460max 1/290/1011204192/1400105.46392/mm N mm N I h M x =⨯⨯⨯==σ 224311/8.8/1210112041971326320102.200mm N mm N t I VS w x =⨯⨯⨯⨯⨯⨯==τ 则折算应力为222222121ZS /5.3241.1/4.290/8.832903mm N f mm N mm N =<=⨯+=+=τσσ⑶刚度验算全部永久荷载与可变荷载的标准值在梁跨中产生的最大弯矩为()kN kN R 930154300300521=⨯++⨯=m kN m kN M k ⋅=⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯-⨯⨯-⨯-⨯=5.34875.230053005.73002181542159302 []400155111011204191006.2483.115000105.34875483.15456=<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯≈l v EI l M l v T x k T 4、变截面的设计⑴变截面位置和端部截面尺寸梁的截面在半跨内通常做一次改变，可以节约钢材，一般在距支座6/l 处改变截面比较经济。

此处的弯矩 m kN M ⋅='5.2577，剪力 kN V 1025=' 变截面所需的翼缘宽度363610321.829505.1105.2577mm mm f M W x ⨯=⨯⨯='='γ()()22236213032431426/6/140012145210321.8/6/mm mm h h t h W t b w =⨯-⨯⨯=-'=' 令厚度mm t 26=不变，采用mm b 200='仍满足各项要求。

⑵变截面后强度验算① 截面的几何参数()[]()[]494333031003.81400122001452200121121mm mm h t b h b I w x ⨯=⨯--⨯=-'-'='373910106.114521003.822mm mm h I W x x ⨯=⨯⨯='='()()363111071.32/1426262002/mm mm h t b S ⨯=⨯⨯='='36360011065.64140012214001071.342mm mm h t h S S w ⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯=⋅⋅+'='②变截面强度验算a.验算抗弯强度22276/295/9.221/10106.105.1105.2577mm N f mm N mm N W M xx =<=⨯⨯⨯=''='γσb.验算抗剪强度222963/170/7.70/121003.81065.6101025mm N f mm N mm N t I S V v wx =<=⨯⨯⨯⨯⨯='''='τc.验算折算应力（腹板端部）()()229601/69.224/1003.82/1400105.25772/mm N mm N I h M x=⨯⨯⨯=''='σ 2296311/46.39/121003.81071.3101025mm N mm N t I S V wx =⨯⨯⨯⨯⨯='''='τ 则折算应力为222222121/5.3241.1/9.234/46.39369.2243mm N f mm N mm N ZS =<=⨯+='+'='τσσ③变截面刚度验算跨中有5个间距（m C 5.2=）相等的集中荷载kN F k 300=,近似折算成均布荷载mm kN C F q k k /12445.23004=+=+=，变截面位置在距支座6/l 处，即6/1=α。

最大相对挠度为()[]4001415161346111003.81011204192.311011204191006.21500012438453412.31384539445333=<=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫⎝⎛-'+=l v I I EI l q l v T x x Xk T αα 5、翼缘焊缝设计⑴支座处mm mm f I S V h w f x f 71.12001003.84.11071.31010374.19631max =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=''≥⑵变截面处mm mm f I S V h w f x f 94.12001011204194.1713263201010254.1431=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯='≥'对于手工焊 mm t h f 65.7265.15.1max min =⨯=≥，采用 mm h f 10=。

㈡设计和布置其腹板加劲肋66/235807.11612/1400/0=>==y w f t h ，并且140/235170/0=<y w f t h ，应配置横向加劲肋。

按构造要求横向加劲肋的间距应为mm mm h a 70014005.05.00=⨯=≥，mm mm h a 28001400220=⨯=≤。

故在两个次梁与主梁连接处之间应增设一个横向加劲肋，加劲肋之间的间距取为mm a 2000=，加劲肋成对布置于腹板两侧，如图所示，1、计算区格腹板的局部稳定仅布置横向加劲肋，由于0=c σ，故按公式122≤⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛cr cr ττσσ进行计算。

2、临界应力计算⑴cr σ的计算：由于主梁受压翼缘扭转受到约束85.0799.023534517712/1400235177/0<=⨯==y wb f th λ 则2/295mm N f cr ==σ⑵cr τ的计算：0.14.11400/2000/0>==h a ，故 ()()8.028.12353452000/1400434.54112/1400235/434.541/2200>=⨯⨯+⨯=+=y ws f a h t h λ 则()[]()[]22/856.121/1708.028.159.018.059.01mm N mm N f v s cr =⨯-⨯-=--=λτ 3、各区格计算公式122≤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛cr cr ττσσ （0=c σ，295=cr σ，856.121=cr τ） 4、加劲肋的设计横向加劲肋采用对称布置，其尺寸为 外伸宽度为mm mm h b s 7.864030140040300=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+≥取mm b s 90=。

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钢结构原理第二版课程设计

钢结构原理第二版课程设计

钢结构原理第二版课程设计一、课程设计介绍本次课程设计旨在让学生理解钢结构原理的基本知识和设计原则，通过实践操作，让学生深入了解钢结构工程实际应用。

设计项目为一座小型体育馆的钢结构框架，包括结构设计、分析、计算和绘图等过程。

二、课程设计要求1. 结构设计要求根据课程教材以及相关标准，对小型体育馆的钢结构框架进行结构设计。

结构设计应包括以下内容：•建筑方案和结构系统设计•框架设计布置和杆件型号选择•杆件设计计算（含静力和动力荷载）•基础设计计算2. 结构分析要求根据设计要求和需求，进行结构分析。

结构分析应包括以下内容：•框架地震响应分析（包括弹性响应和塑性响应）•框架非地震荷载分析（包括静力和动力荷载）•框架塑性铰位分析3. 结构计算要求根据设计和分析结果进行结构计算。

结构计算应包括以下内容：•杆件设计校核•结构稳定性校核•基础承载力校核4. 结构绘图要求根据设计和计算结果进行结构绘图。

结构绘图应包括以下内容：•框架结构总布置和各杆件的尺寸和定位•杆件连接方式•冠梁、混凝土墙板和钢板网的尺寸设计三、课程设计流程本次课程设计流程如下：1.阅读相关教材和标准，对小型体育馆的钢结构框架进行结构设计。

2.根据设计结果进行结构分析，包括框架地震响应分析、框架非地震荷载分析和框架塑性铰位分析。

3.根据分析结果进行结构计算，包括杆件设计校核、结构稳定性校核和基础承载力校核。

4.根据计算结果进行结构绘图，包括框架结构总布置和各杆件的尺寸和定位、杆件连接方式、冠梁、混凝土墙板和钢板网的尺寸设计。

5.对设计、分析、计算和绘图结果进行检查和调整，确保设计方案的合理性和技术可行性。

6.输出课程设计报告，包括设计和分析计算结果、项目说明和结构绘图。

四、课程设计时间安排本次课程设计时间安排如下：1.第1-2周：阅读相关教材和标准，进行小型体育馆的钢结构框架结构设计。

2.第3-4周：进行框架地震响应分析、框架非地震荷载分析和框架塑性铰位分析。

钢结构课程设计 实例

钢结构课程设计 实例

目录第一部分设计资料设计资料 (1)第二部分设计计算书一、屋架支撑系统的设置 (2)二、杆件内力的计算……………………………………………………32.1 荷载的计算 (4)2.2 荷载的组合 (4)2.3 内力的计算 (6)三、杆件截面设计 (8)3.1 节点板厚选择 (8)3.2 上弦杆计算 (8)3.3 下弦杆计算 (10)3.4 腹杆（斜腹杆、竖腹杆计算） (11)四、节点设计 (17)4.1 下弦节点c设计 (17)4.2 上弦节点f设计 (19)4.3屋脊节点I设计 (21)4.4跨中下弦拼接点i设计 (22)4.5支座节点a设计 (23)第三部分附录（程序计算）一、全跨各节点受单位力计算 (26)1.1 输入数据 (26)1.2 输出数据 (28)二、左半跨各节点受单位力计算 (30)2.1 输入数据 (30)2.2 输出数据 (32)三、右半跨各节点受单位力计算 (34)3.1 输入数据 (34)3.2 输出数据 (36)梯形钢屋架设计资料1.某单层单跨工业厂房，跨度24m，长度102m。

2.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12.000m。

4.荷载标准值（1）永久荷载三毡四油（上铺绿豆沙）防水层 0.4KN/m2水泥砂浆找平层 0.3 KN/m2保温层 0.6 KN/m2一毡二油隔气层 0.05 KN/m2预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m2屋架（包括支撑）自重 0.12+0.011L=0.384 KN/m2（2）可变荷载屋面活载标准值 0.7 KN/m2雪荷载标准值 0.35 KN/m2积灰荷载标准值 0.3 KN/m25.屋架结构形式、计算跨度及几何尺寸见图1(屋面坡度为1:10)。

图1 梯形屋架示意图（单位: mm）6.钢材选用Q235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。

钢结构课程设计指导与设计范例

钢结构课程设计指导与设计范例

设计钢结构课程的具体指导和设计范例可以根据不同的教育机构、课程设置和教学目标而有所不同。

以下是一般性的设计指导和设计范例的概述，以供参考：设计指导：⚫确定课程目标：明确课程的学习目标和教学目标，确定学生应该掌握的知识、技能和能力。

⚫确定课程内容：根据课程目标，确定课程内容和学习重点。

包括钢结构的基本原理、设计方法和规范要求等方面的知识。

⚫设计教学活动：结合课程内容，设计适合的教学活动和学习任务，如案例分析、实践项目、小组讨论、实验室实践等，以促进学生的实际操作和问题解决能力。

⚫选择教材和资源：选择适合的教材和学习资源，如教科书、参考书籍、学术论文、在线资源等，以支持学生的学习和研究。

⚫考核评估方法：确定合适的考核评估方法，如考试、作业、项目报告、实验报告等，以评估学生对课程内容的理解和应用能力。

设计范例：以下是一个可能的钢结构课程设计范例的大纲：⚫课程介绍和目标设定：介绍钢结构的基本概念和应用领域，明确课程目标和学习成果。

⚫钢结构基本原理：介绍钢结构的力学原理、材料特性和行为，包括静力学、动力学、应力分析等。

⚫钢结构设计规范：学习并了解国内外相关的钢结构设计规范和标准，如建筑结构设计规范、钢结构设计规范等。

⚫钢结构设计方法：介绍常用的钢结构设计方法和工程实践，包括承载力设计、稳定性分析、连接设计等。

⚫钢结构应用案例：通过实际案例分析和讨论，深入了解不同类型的钢结构应用，如建筑物、桥梁、塔吊等。

⚫钢结构计算软件应用：介绍并培训使用钢结构设计软件，如AutoCAD、STAAD.Pro等，以提高学生的设计和分析能力。

⚫实践项目和报告：安排实践项目，要求学生设计和分析一个真实的钢结构项目，并提交相应的设计报告。

⚫考核评估：通过考试、作业、实践项目和报告等方式，对学生的学习成果进行评估。

需要注意的是，具体的钢结构课程设计范例应根据教育机构的要求、师资力量和学生背景进行调整和定制。

建议参考相关的教育机构或课程教材，以获取更具体和详细的设计指导和范例。

钢结构课程设计

钢结构课程设计

《钢结构设计原理》课程设计计算书姓名：××学号：U2009158××专业班级:土木工程0905班指导老师：张卉完成时间：2012年2月18日第一部分钢结构课程设计任务书一、设计资料及依据根据学号U1及次序14得已知条件：某车间跨度为24m，厂房总长度102m，柱距6m，车间内设有两台50/10t中级工作制软钩桥式吊车，地区计算温度高于-20℃，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为18m；采用×6 m 预应力钢筋混凝土大型屋面板，Ⅱ级防水，卷材屋面，桁架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为450×450mm，混凝土强度等级为C25，屋架采用的钢材为Q235B钢，焊条为E43型。

屋架计算跨度：03002400030023700mmL L=-=-=屋架端部高度：01900mmH=跨度：01 10i=计算跨度处高度: 19001200150120001915mmH=+⨯÷=屋架跨中高度:1 1900120003100mm10h=+⨯=表1 荷载标准值二、屋架尺寸及支撑布置屋架形式及尺寸如图1：屋盖的支撑布置如图2：层架上弦（下弦）支撑布置图垂直支撑1-1垂直支撑2-2图2 桁架支撑布置符号说明：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—柔性系杆三、 荷载计算屋面活载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活载大于雪荷载，故取屋面活载计算。

沿屋面斜面分布的永久荷载乘以1/cos /10 1.005α==换算为沿水平投影面分布的荷载。

标准永久荷载：22222220.4kN/m 0.402kN/m 201:2.50.4kN/m 0.402kN/m 1500.9kN/m 0.905kN/m kN/m 1.⨯=⨯=⨯=⨯=改性沥青防水层 1.005厚水泥砂浆找平层 1.005厚加气混凝土保温层 1.005预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.005 1.42222407kN/mkN/m 0.386kN/m kN/m ⨯=屋架和支撑自重 1.0050.384悬挂管道 + 0.000123.537kN/m ⨯共 1.352kN/m 共 4.775标准可变荷载：22220.7kN/m 0.98kN/m 0.7kN/m 0.98kN/m⨯=⨯=不上人屋面活载 1.4积灰荷载 + 1.421.96kN/m 共 设计桁架时应考虑一下三种荷载组合：1、全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载：(4.775 1.96) 1.5660.615kN F =+⨯⨯= 2、全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：1 4.775 1.5642.975kN F =⨯⨯= 半跨节点可变荷载：2 1.96 1.5617.64kN F =⨯⨯=3、全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载全跨节点桁架自重：3 1.350.386 1.56 4.690kN F =⨯⨯⨯=半跨节点屋面板自重及活载：4(1.2 1.40.98) 1.5623.94kN F =⨯+⨯⨯= 其中，1、2为使用阶段荷载情况，3为施工阶段荷载情况。