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27钢结构课程设计例题

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1 课程设计名称 梯形钢屋架设计 课程设计资料 北京地区某金工车间，采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。跨度为 27m柱 距6m厂房高度为15.7m,长度为156m车间内设有两台200/50kN中级工作 制吊车，计算温度高于-20 C。采用三毡四油，上铺小石子防水屋面，水泥砂 浆找平层，厚泡沫混凝土保温层，1.5mx 6m预应力混凝土大型屋面板。屋面 积灰荷载为0.4kN/ 〃，屋面活荷载为o.4kN/ 〃，雪荷载为o.4kN/ 〃，风荷载 为0.45 kN/ 〃。

屋架铰支在钢筋混凝土柱上，柱截面为 400mrX 400mm混凝 土标号为C20 设计荷载标准值见表1 （单位：kN/ m2）o

表1 防水层 找平层 保温层 找平层 混凝土屋面板

0.4 0.4 0.1 0.5 1.4

三、 钢材和焊条的选用 根据北京地区的计算温度、荷载性质和连接方法，屋架刚材采用 Q235沸 腾钢，要求保证屈服强度fy、抗拉强度fu、伸长率3和冷弯实验四项机械性 能及硫（S）、磷（P）、碳（C）三项化学成分的合格含量。焊条采用 E43型， 手工焊。 2

四、屋架形式和几何尺寸 屋面材料为预应力混凝土大型屋面板， 采用无檩屋盖体系，平坡梯形钢屋 架。屋面坡度i 1/10。 屋架计算跨度 10 I 2 150 27000 2 150 26700mm

。

屋架端部高度取：H 0 2000mm

跨中高度：H H。仏 i 2000 26700/2 0.1 3335 3350mm 2

屋架跨中起拱f I /500 54mm,取50 mm 为了使屋架节点受荷，配合屋面板1.5m宽，腹杆体系大部分采用下弦节间 水平尺寸为3.0m的人字形式，上弦节间水平尺寸为1.5m，屋架几何尺寸如图 1所示。

图1: 27米跨屋架几何尺寸 五、 屋盖支撑布置

根据车间长度、跨度及荷载情况，在车间两端5.5m开间内布置上下弦横

屋架高跨比: 3350 1 26700 8.0

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向水平支撑，在设置横向水平支撑的同一开间的屋架两端及跨中布置三道竖向 支撑，中间各个屋架用系杆联系，在屋架两端和中央的上、下弦设三道通长系 杆，其中：上弦屋脊节点处及屋架支座出的系杆为刚性系杆（图 2），安装螺 栓采用C级，螺杆直径：d=20mm螺孔直径：d0=21.5mm

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2 UJ L 2 G L 一 ru G L 4

符号说明：GWJ-（钢屋架）;SC-（上弦支撑）：XC-（下弦支撑）;CC-（垂直支撑）; GG-（刚性系杆）；LG-（柔性系杆）

六、荷载计算 屋面活荷载与雪荷载不会同时出现， 计算时，取较大的荷载标准值进行计 算。故取屋面活荷载0.4kN/m2进行计算。屋架沿水平投影面积分布的自重（包 括支撑）按经验公式g （0.12 0.011 L）kN/m 2计算，跨度L单位为m,荷载计 算结果见表1。 表1 荷载计算表 荷载名称 标准值（kN/ m2）

2

设计值（kN/m ）

预应力混凝土大型屋面板 1.4 1.4 X 1.2 = 1.68

三毡四油上铺小石子防水层 0.4 0.4 X 1.2 = 0.48

水泥砂浆找平层 0.4

0.4 X 1.2 = 0.48

厚泡沫混凝土保温层 0.1 0.1 X 1.2 = 0.12

找平层 0.5

0.5 X 1.2 = 0.6

屋架和支撑自重 0.12+0.011 X 27=0.417 0.417 X 1.2 = 0.50

永久荷载总和 3.217 3.86

屋面活何载 0.4

0.4 X 1.4 = 0.56

积灰何载 0.4

0.4 X 1.4 = 0.56

可变何载总和 0.8 1.12

设计屋架时应考虑以下三种荷载组合情况:

6.1.全跨永久荷载+全跨可变荷载

全跨节点永久荷载及可变荷载：

曲一 5

F （3.86 1.12） 1.5 6 44.82kN 62全跨永久荷载+半跨可变荷载

全跨节点永久荷载： Fi 3.86 2.5 6 34.74kN 半跨节点可变荷载： F2 1.12 1.5 6 10.08kN

6.3.全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载

：

全跨节点屋架自重： F3 0.50 1.5 6 4.5kN 半跨节点屋面板自重及活荷载： F4 1.68 0.56 1.5 6 10.5kN 6.1、6.2为使用节点荷载情况，6.3为施工阶段荷载情况。

七、内力计算 由图解法或数解法解得F= 1的屋架各杆件的内力系数（F= 1作用于全跨、 左半跨和右半跨）。然后求出各种荷载情况下的内力进行组合，计算结果见表 2。

表2 屋架杆件内力组合表

杆件名 称

内力系数（F=1） 内力组合值 计算杆

内力 （kN） 全跨① 左半跨 ② 右半跨

③

第一种

组合F X①

第二种组合 第三种组合 F1 X① + F 2X ② RX① + F 2X ③ F3X① + F4 X ② F3X①

+ F4 X

③

上 弦

AB 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0

BC -9.97 -7.19 -2.79 -446.9 -418.8 -374.5 -120.4 -74.2 -446.9 CD -9.97 -7.19 -2.79 -446.9 -418.8 -374.5 -120.4 -74.2 -446.9 DE -15.8 -10.75 -5.06 -708.2 -657.3 -599.9 -184.0 -124.2 -708.2 EF -16.38 -11.33 -5.06 -734.2 -683.2 -620.0 -192.7 -126.8 -734.2 6

FG -16.38 -11.33 -5.06 -734.2 -683.2 -620.0 -192.7 -126.8 -734.2 7

GH -18.67 -11.05 -7.62 -836.8 -760.0 -725.4 -200.0 -164.0 -836.8 HI -19.17 -11.05 -7.62 -859.2 -777.3 -742.8 -202.3 -166.3 -859.2 IJ -19.17 -11.54 -7.62 -859.2 -782.3 -742.8 -207.4 -166.3 -859.2

下 弦

ab 5.36 3.96 1.41 240.2 226.1 200.4 65.7 38.9 240.2 be 13.31 9.34 3.97 596.6 556.5 502.4 158.0 101.6 596.6 cd 18.24 11.42 6.82 817.5 748.8 702.4 202.0 153.7 817.5 de 17.81 8.9 8.9 798.2 708.4 708.4 173.6 173.6 798.2

斜 腹 杆

aB -10.05 -7.42 -2.63 -450.4 -423.9 -375.6 -123.1 -72.8 -450.4 Bb 7.95 5.57 2.38 356.3 332.3 300.2 94.3 60.8 356.3 bD -6.47 -4.18 -2.29 -290.0 -266.9 -247.9 -73.0 -53.2 -290 De 4.61 2.59 2.02 206.6 186.3 180.5 47.9 42.0 206.6

ef -3.5 -1.01 -2.49 -156.9 -131.8 -146.7 -26.4 -41.9 -156.9

fG -2.69 -0.21 -2.49 -120.6 -95.6 -118.5 -14.3 -38.3 -120.6 Ef 0.73 0.73 0 32.7 32.7 25.4 11.0 3.3 32.7

Gd 0.72 -0.93 1.66 32.3 15.6 41.7 -6.5 20.7 -6.5 41.7

dg 1.15 3.13 -1.97 51.5 71.5 20.1 38.0 -15.5 -15.5 71.5

gJ 1.89 3.87 -1.97 84.7 104.7 45.8 49.1 -12.2 -12.2 104.7

Hg 0.67 0.67 0 30.0 30.0 23.3 10.1 3.0 30

竖 杆

Aa -0.5 -0.5 0 -22.4 -22.4 -17.4 -7.5 -2.3 -22.4 Cb -1 -1 0 -44.8 -44.8 -34.7 -15.0 -4.5 -44.8 Ec -1.5 -1.5 0 -67.2 -67.2 -52.1 -22.5 -6.8 -67.2 Ff -1 -1 0 -44.8 -44.8 -34.7 -15.0 -4.5 -44.8 Hd -1.5 -1.5 0 -67.2 -67.2 -52.1 -22.5 -6.8 -67.2 Ig -1 -1 0 -44.8 -44.8 -34.7 -15.0 -4.5 -44.8 Je 0 0 0 0 0 0 0 0 0

八、杆件设计

8.1上弦杆 整个上弦采用等截面，按HI、IJ杆件的最大设计内力设计。 N= -859.2kN 上弦杆计算长度： 在屋架平面内：为节间轴线长度lox I。 1508mm

在屋架平面外：本屋架为无檩体系，并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用，根据

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钢结构课程设计

钢结构课程设计

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。

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。

《钢结构设计》作业及答案

《钢结构设计》作业及答案

《钢结构设计》作业及答案1、北方严寒地区建造厂房露天仓库使用非焊接吊车梁，吊车起重量为75t，工作温度低于-20℃，宜选用下列哪一种钢材?( D )A.Q345EB.Q345AC.Q345BD.Q345C2、在承受动力荷载的结构中，垂直于受力方向的焊缝不宜采用（ A ）。

A. 不焊透的对接焊缝B.焊透的对接焊缝C.斜对接焊缝D.角焊缝3、梁的整体失稳属于第一类稳定问题，其失稳形式为( D )。

A.局部失稳B.弯曲失稳C.扭转失稳D.弯扭失稳4、钢结构更适合于建造大跨度结构，是因为（ C ）A.钢材具有良好的耐热性B.钢材具有良好的焊接性C.钢结构自重轻而承载力高D.钢结构的实际受力性能和力学计算最符合5、某屋架，采用的钢材为，型钢及节点板厚度均不超过16mm，钢材的抗压强度设计值是（ D ）。

A.205 N/mm2B.200N/mm2C.235N/mm2D.215 N/mm26、对于直接承受动力荷载的结构，计算正面直角焊缝时( A )。

A.与侧面角焊缝的计算式相同B.要考虑正面角焊缝强度的提高C.取βf=1.22D.要考虑焊缝刚度影响7、一个普通剪力螺栓在抗剪连接中的承载力是（ C ）。

A.被连接构件（板）的承压承载力B.前两者中的较大值C.A、B中的较小值D.螺杆的抗剪承载力8、钢材经过冷加工（冷拉、冷弯、冲孔、机械剪切）所产生的冷作硬化（应变硬化）后，其（ D ）基本保持不变。

A.韧性B.塑性C.抗拉强度和屈服强度D.弹性模量9、经济高度指的是（ D ）。

A.挠度等于规范限值时梁的截面高度B.强度与稳定承载力相等时梁的截面高度C.腹板与翼缘用钢量相同时梁的截面高度D.用钢量最小时梁的截面高度10、对于承受均布荷载的单层翼缘板的焊接组合截面简支梁，跨度为l，当要改变截面时，宜变一次，且只改变翼缘板凳宽度，其最经济的改变截面的位置为（ A ）。

A.距支座l/6B.距支座l/8C.距支座l/4D.距支座l/311、用手工电弧焊焊接钢材时，对Q235钢最宜采用（ D ）型焊条。

钢结构试题及答案

钢结构试题及答案

1．体现钢材塑性性能的指标是（ ）A ．屈服点 B. 强屈比 C. 延伸率 D. 抗拉强度2．在结构设计中，失效概率p f 与可靠指标β的关系为 ( )。

A ．p f 越大，β越大，结构可靠性越差B ．p f 越大，β越小，结构可靠性越差C ．p f 越大，β越小，结构越可靠D ．p f 越大，β越大，结构越可靠3．对于受弯构件的正常使用极限状态是通过控制 ( )来保证的。

A ．稳定承载力B ．挠跨比C ．静力强度D ．动力强度4. 钢框架柱的计算长度与下列哪个因素无关（ ）A.框架在荷载作用下侧移的大小B.框架柱与基础的连接情况C.荷载的大小D. 框架梁柱线刚度比的大小5. 格构式轴压构件绕虚轴的稳定计算采用了大于x λ的换算长细比ox λ是考虑（ ）A 格构构件的整体稳定承载力高于同截面的实腹构件B 考虑强度降低的影响C 考虑单肢失稳对构件承载力的影响D 考虑剪切变形的影响6. 摩擦型高强度螺栓连接与承压型高强度螺栓连接（ ）A 没有本质差别B 施工方法不同C 承载力计算方法不同D 材料不同7．为保证格构式构件单肢的稳定承载力，应（ ）。

A 控制肢间距B 控制截面换算长细比C 控制单肢长细比D 控制构件计算长度8．梁的纵向加劲肋应布置在（ ）。

A 靠近上翼缘B 靠近下翼缘C 靠近受压翼缘D 靠近受拉翼缘9．同类钢种的钢板，厚度越大（ ）A. 强度越低B. 塑性越好C. 韧性越好D. 内部构造缺陷越少10. 在低温工作的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外，还需（ ）指标。

A. 低温屈服强度B. 低温抗拉强度C. 低温冲击韧性 D . 疲劳强度11. 钢材脆性破坏同构件（ ）无关。

A 应力集中B 低温影响C 残余应力D 弹性模量12．焊接残余应力不影响构件的（ ）A ．整体稳定B ．静力强度C ．刚度D ．局部稳定13．摩擦型连接的高强度螺栓在杆轴方向受拉时，承载力（ ）A ．与摩擦面的处理方法有关B ．与摩擦面的数量有关C ．与螺栓直径有关D ．与螺栓的性能等级无关 14．直角角焊缝的焊脚尺寸应满足1min 5.1t h f ≥及2max 2.1t h f ∙≤，则1t 、2t 分别为（ ）的厚度。