辽宁工业大学钢结构课程设计（论文）
题目：某车间21m梯形钢屋架设计
院（系）：土木建筑工程学院
专业班级：建筑103
学号：100501094
学生姓名：
指导教师：徐锦生
教师职称：副教授
起止时间：2014.2.24-2014.3.7
课程设计（论文）任务及评语
院（系）：土木建筑工程学院教研室：结构学号100501094 学生姓名专业班级建筑103
课程设计
（论文）
题目
梯形钢屋架设计
课程设计（论文）任务
某厂车间，跨度21m，长度90m，柱距6m，车间内设两台300/50kN中级工作制吊车，采用1.5×6m预应力混凝土大型屋面板，屋面坡度i＝1/10。屋架支承在钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400mm，混凝土强度等级为C30，钢材采用Q345钢，焊条采用E50型，手工焊。
屋架屋面做法及荷载取值（荷载标准值）：
永久荷载：三毡四油防水层0.40kN/m2
水泥砂浆找平层0.40 KN/m2
保温层0.40KN/m2
一毡二油隔气层0.05 KN/m2
水泥砂浆找平层0.30KN/m2
预应力砼屋面板 1.45KN/m2
钢屋架及支撑重0.12+0.011×21=0.351KN/m2
可变荷载：施工活荷载0.50 KN/m2
雪荷载0.65KN/m2
积灰荷载0.90 KN/m2
指
导
教
师
评
语
及
成
绩
指导教师签字：学生签字：
年月日
目录
一、布置屋盖支撑 (1)
二、屋架的几何尺寸 (2)
三、屋架荷载分析及内力汇总表 (2)
1. 荷载分析 (2)
四、杆件截面设计 (5)
1.上弦杆 (5)
2.下弦杆 (6)
3. 端斜杆（3） (7)
4. 腹杆（18）和（19） (8)
5. 竖杆（13） (10)
6. 中竖杆（23） (11)
五、节点设计 (12)
1 .下弦节点4如图 (13)
2 .上弦节点3 (14)
3 .屋脊节点13 (15)
4 .下弦跨中节点12 (16)
5 .端部支座节点 (17)
参考文献 (20)
一.布置屋盖支撑
根据厂房总长度90m，跨度21m，有中级工作制桥式吊车，可在厂房两端的第一开间和中间各设置一道上弦横向水平支撑和下弦横向水平支撑，并在同一开间两榀相邻腹杆间设置一道垂直支撑。
图1.1
图1.2
二、屋架的几何尺寸
图2.1
三、屋架荷载分析及内力汇总表
1. 荷载分析
活荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。 永久荷载标准值
三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.42/m kN 水泥砂浆找平层 0.42/m kN 保温层 0.42/m kN 一毡二油隔气层 0.052/m kN 水泥砂浆找平层 0.32/m kN 预应力混凝土屋面板 1.452/m kN 钢屋架和支撑自重 0.12+0.011×21=0.3512/m kN
总计 3.3512/m kN
可变荷载标准值
活荷载 0.52/m kN 雪荷载 0.652/m kN 积灰荷载 0.92/m kN 由可变荷载效应控制的组合：
=1.2×3.351＋1.4×0.65＋1.4×0.9×0.9 =6.06522/m kN
由永久荷载效应控制的组合： =1.35×3.351＋1.4×0.7×0.65＋1.4×0.9×0.9 =6.2952/m kN
所以本设计按永久荷载效应控制设计 荷载组合：
① 组合1——全部恒、活荷载： 全部恒、活荷载：
P= 6.295×1.5×6=56.655kN 组合2——全跨恒荷载、半跨活荷载
1P
=1.3×3.351×1.5 ×6 =39.207kN ()kN P 396.1865.19.09.04.165.04.12=????+?=
② 组合3——全跨屋架和支撑重、半跨屋面板重和活荷载： 屋架和支撑重：kN P 791.365.1351.02.13=???=
屋面板和活荷载：()kN P 85.2365.165.04.145.12.14=???+?=
112
n
G GK Q Q K Qi ci Qik i S S S S γγγψ==++∑1
n
G GK Qi ci Qik
i S S S γγψ==+∑
表3.1
杆件名称
内力系数第一种组合第二种组合第三种组合
计算杆件
内力全跨1 左半跨2 右半跨3
上弦
2 0 0 0 0 0 0 0 0 0
6 -9.8 -7.
7 -4.7 -555.219 -525.877
8 -470.6898 -220.7968 -149.2468 -555.21
9 8 -9.8 -7.7 -4.7 -555.219 -525.8778 -470.6898 -220.7968 -149.2468 -555.219 11 -15.1 -11.3 -7.9 -855.4905 -799.9005 -737.3541 -326.7491 -245.6591 -855.4905
16 -15.9 -12 -8.1 -900.8145 -844.1433 -772.3989 -346.4769 -253.4619 -900.8145
17 -15.9 -12 -8.1 -900.8145 -844.1433 -772.3989 -346.4769 -253.4619 -900.8145 21 -15.9 -10.1 -10.1 -900.8145 -809.1909 -809.1909 -301.1619 -301.1619 -900.8145 24 -15.9 -10.1 -10.1 -900.8145 -809.1909 -809.1909 -301.1619 -301.1619 -900.8145 27 -15.9 -8.1 -12 -900.8145 -772.3989 -844.1433 -253.4619 -346.4769 -900.8145 29 -15.9 -8.1 -12 -900.8145 -772.3989 -844.1433 -253.4619 -346.4769 -900.8145 34 -15.1 -7.9 -11.3 -855.4905 -737.3541 -799.9005 -245.6591 -326.7491 -855.4905 38 -9.8 -4.7 -7.7 -555.219 -470.6898 -525.8778 -149.2468 -220.7968 -555.219 40 -9.8 -4.7 -7.7 -555.219 -470.6898 -525.8778 -149.2468 -220.7968 -555.219 44 0 0 0 0 0 0 0 0 0
下弦
4 5.3 4.2 2.4 300.271
5 285.0603 251.9475 120.2623 77.3323 300.2715 10 12.9 9.9 6.4 730.8495 687.8907 623.5047 285.0189 201.5439 730.8495 20 16.3 11.1 9.5 923.4765 843.2697 813.8361 326.5283 288.3683 923.4765 32 16.3 9.5 11.1 923.4765 813.8361 843.2697 288.3683 326.5283 923.4765 37 12.9 6.4 9.9 730.8495 623.5047 687.8907 201.5439 285.0189 730.8495 42 5.3 2.4 4.2 300.2715 251.9475 285.0603 77.3323 120.2623 300.2715
斜腹杆
3 -10.3 -8.3 -4.7 -583.5465 -556.5189 -490.2933 -237.0023 -151.1423 -583.5465 5 7.9 6.1 3.9 447.5745 421.9509 381.4797 175.4339 122.9639 447.5745 9 -6.1 -4.3 -3.
4 -345.595
5 -318.2655 -301.7091 -125.6801 -104.2151 -345.5955 12 3.9 2.4 2.7 220.9545 197.0577 202.5765 72.0249 79.1799 220.9545 14 0.9 0.9 0.2 50.9895 51.8427 38.9655 24.8769 8.1819 51.8427
18 -0.7 1.2 -2.1 -39.6585 -5.3697 -66.0765 25.9663 -52.7387 -66.0765
19 -1.7 0.2 -2.3 -96.3135 -62.9727 -108.9627 -1.6747 -61.2997 -108.9627 22 -0.9 -2.2 1.1 -50.9895 -75.7575 -15.0507 -55.8819 22.8231 -75.7575
25 -0.9 1.1 -2.2 -50.9895 -15.0507 -75.7575 22.8231 -55.8819 -75.7575
26 -0.7 -2.1 1.2 -39.6585 -66.0765 -5.3697 -52.7387 25.9663 -66.0765
30 0.9 0.2 0.9 50.9895 38.9655 51.8427 8.1819 24.8769 51.8427
31 -1.7 -2.3 0.2 -96.3135 -108.9627 -62.9727 -61.2997 -1.6747 -108.9627
35 3.9 2.7 2.4 220.9545 202.5765 197.0577 79.1799 72.0249 220.9545
36 -6.1 -3.4 -4.3 -345.5955 -301.7091 -318.2655 -104.2151 -125.6801 -345.5955
附表3.1
四、杆件截面设计
腹杆最大内力，N= kN 55.583-，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 。 1.上弦杆
整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，N=kN 8145.900-（压杆） 计算长度： 屋架平面内取节间轴线长度 Ox l =1507 mm 屋架平面外根据支撑 Oy
l =4500 mm
因为3Ox
l ≈
Oy
l ，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，如下图
杆件名称 内力系数 第一种组合
第二种组合
第三种组合
计算杆件内力 全跨1 左半跨2 右半跨3
41 7.9 3.9
6.1
447.5745 381.4797 421.9509 122.9639 175.4339 447.5745 43 -10.3 -4.7 -8.3 -583.5465 -490.2933 -556.5189 -151.1423 -237.0023 -583.5465 竖
杆
1 -0.7 -0.7 -0.1 -39.6585 -40.3221 -29.2845 -19.3487 -5.0387 -40.3221 7 -1.
2 -1.2 -0.2
-67.986
-69.1236 -50.7276 -33.1692 -9.3192 -69.1236 13 -1.9 -1.9 -0.4 -107.6445 -109.4457 -81.8517 -52.5179 -16.7429 -109.4457 15 -1.1 -1.1
-0.1 -62.3205 -63.3633 -44.9673 -30.4051 -6.5551 -63.3633 23 1.9 1.3 1.3 107.6445 98.4081 98.4081 38.2079 38.2079 107.6445 28 -1.1 -0.1 -1.1
-62.3205
-44.9673 -63.3633 -6.5551 -30.4051 -63.3633 33 -1.9 -0.4 -1.9 -107.6445 -81.8517 -109.4457 -16.7429 -52.5179 -109.4457 39 -1.2 -0.2 -1.2 -67.986 -50.7276 -69.1236 -9.3192 -33.1692 -69.1236 45 -0.7 -0.1
-0.7
-39.6585
-29.2845
-40.3221
-5.0387
-19.3487
-40.3221
图4.1 上弦截面
设λ=80，查b 类截面轴心受压构件的稳定系数表，?=0.5756
需要截面积23
39.5048310
5756.0108145.900mm f N A =??==? 需要回转半径*x i =80
15070=λx l =18.84mm *x i =
mm l y 25.568045000==λ 根据计算需要的A 、*x i 、*
y i 查角钢型钢表不等边角钢组，初选 2 L 140?90?12，A=52802mm ， x i =25.4mm ，y i
=68.9mm 。
按所选角钢进行验算
[]1503.594.251507=<===
λλx ox x i l []15031.659
.684500
=<==
=
λλy
oy y i l 由于
18140
4500
56.056.067.1112140101=?=<==b l t b y 只需求出694.0min ==y ??，
2233103.2475280
694.0108145.900mm N mm N N A N f y <=??==? 所选截面合适。 2.下弦杆
整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=923.48kN （拉杆） 计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度
Ox
l =4500mm
屋架平面外根据支撑布置取
Oy
l =6000mm
计算需要净截面面积 23*
97.2978310
1048.923mm N
f N A =?==
选用 2 L125?80?8 且短肢相并，如下图
A=32002mm ， x i =22.8mm ，y i
=61.5mm 。
图4.2 下弦截面 按所选角钢进行截面验算，取A A =n
22331059.2883200
1048.923mm N mm N N A N n <=?= []3501.1998
.224500
=<===
λλx ox x i l []3502.735
.616000
=<==
=
λλy
oy y i l 所选截面满足要求。 3. 端斜杆（3）
已知N ＝—583.5456kN ，Ox
l ＝Oy
l ＝2573mm
因为
Ox
l ＝
Oy
l ，故采用等肢角钢
设λ=100，查b 类截面轴心受压构件的稳定系数表，?=0.4308
需要截面积.23*
6.4369310
4308.0105456.583mm N f N A =??==?
需要回转半径mm l i ox
x 73.25100
2573
*
==
=
λ
*y i = 根据计算需要的*
A 、*x i 、*
y i 查角钢型钢表等边角钢组，初选 2 L 110?12，
A=50402
mm ， x i =33.5mm ，y i =50.3mm 。
图4.3 端斜杆（3）截面
按所选角钢进行验算
x λ=x
ox i l =5
.332537=75.7＜[λ]=150 y λ=y
oy i l =3
.502537=50.44＜[λ]=150
由于4.13110
2537
58.058
.017.912
110
1
=?=<==b
l t
b oy
182.54122573110475.014.50)475.01(224224
=???? ?
???+?=+=＝t l b oy y yz λλ 由于 x y z y
λλλ>>，只需求出min x ??=，查轴心受力稳定系数表，x ?＝0.61 22331082.1895040
61.0105465.583mm N mm N N A N f y <=??==? 所选截面合适。 垫板放置个数的确定：
1340405.12682
2537=<==x a i l
所以放置垫板的个数为2个. 4.腹杆（18）和（19）
杆件18：
最大拉力：kN N 9663.251=
最大压力：kN N 08.662-= 杆件19：
最大拉力：kN N 01= 最大压力：kN N 96.1082-=
（2）计算长度
屋架平面内：mm l l ox 8.166420818.08.00=?== 屋架平面外：oy l =1l （0.75+0.25
21
N N ）=4162?（0.75+0.2596
.10808.66?）=3752.5mm （3）截面选择
设λ=100，查b 类截面轴心受压构件的稳定系数表，?=0.4308
需要截面积23*
89.815310
4308.01096.108mm N
f N A =??==?
需要回转半径mm l i ox
x 65.16100
8.1664*
==
=
λ
mm l i oy y 53.371005.3752*===λ
选用2┗70×6，（A=16322mm ，mm i mm i y x 4.33,5.21==） （4）截面验算
x λ=x
ox i l =5
.218.1664=77.4＜[λ]=150 y λ=y
oy i l =4
.335.3752=112.35<[]150=λ
由于1.3170
5
.375258.058
.067.116
701
=?=<==b
l t b oy
9.11465.375270475.0135.112)475.01(224224=???
?
????+?=+=t l b oy y yz λλ 查轴心受力稳定系数表3482.0min ==yz ??
则：222
33107.19116323482.01096.108mm N mm N mm
N A N f y <=??==?
2233109.151632
109663.25mm N mm N N A N n <=?=
故所选截面合适 垫板放置个数的确定：
860404.8325
4162=<==x a i l
所以放置垫板的个数为4个. 5.竖杆（13）
（1）杆件内力：kN N 45.109-=， Q345钢f=310N/mm 2；压杆[λ]=150； （2）上弦杆计算长度：mm l 25850= 屋架平面内：mm 206825858.08.00=?==l l ox 屋架平面外：oy l =0l =2585mm
（3）截面选择
因杆件内力较小，取100=λ，查轴心受力稳定系数表，?＝0.4308
则：23
56.819310
4308.01045.109mm f N A =??==
?
mm l i ox x 68.201002068*
===λ
mm l i oy
y 85.25100
2585
*==
=
λ
根据需要（A 、x i 、y i ），选用2┗70×6，（A=16322mm ，mm i mm i y x 4.33,5.21==） （4）截面验算
[]1502.965
.212068
=<===
λλx ox x i l ，[]1504.774.332585=<===λλy oy y i l 由于42.21/58.067.11/=<=b l t b oy
1.81475.0124=???
?
??+=t l b
oy y yz
λλ
由于 x y z y
λλλ>>，只需求出min x ??=，查轴心受力稳定系数表，455.0=x ? 223
x N/mm 103/4.1471632
455.01045.109<=??=?=mm N A N ?σ ，所选截面合适。
6.中竖杆（23）
已知N ＝107.64 mm l 30350= 屋架平面内：mm 242830358.08.00=?==l l ox 屋架平面外：oy l =0l =3035mm
23*
23.347310
1064.107mm N f N A =?==
中间竖杆选用2 L70?6的角钢，并采用十字形截面，如下图：
图4.4 中竖杆23截面 A=16322mm ,mm i mm i y x 4.33,5.21== []3509.1125
.212428
=<===
λλx ox x i l []35087.904.333035=<===λλy oy y i l 取A A =n
223
3109.631632
1031.104mm N mm N A N n <=?=
所选截面满足求.
表4.1各杆件计算长度
五、节点设计
用E50型焊条进行节点焊接时，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值
2/200mm N f w f =。
杆件名称 计算长度 杆件名称
计算长度
上弦杆 1507 4500 9 2288 2860 下弦杆 4500 6000 12 2288 2860 1 2000 2000 14 1508.8 1886 5 2058.4 2573 15 1034.4 1293 7 1828
2285
22
2601.6
3252
杆件 名称 内力设计值N （KN ） 选用截面
截面积
A/2
mm 回转半径/mm
max λ [λ]
min ?
计算应力N/2
mm 填
板 x i
y
i
上弦 -900.815 ┓┏2L140×90×12 5280 25.4 68.9 65.3 150 0.694 238.2 2 下弦 923.48 ┓┏2L125×80×8 3200 22.8 61.5 197.4
350 ----- 279.59 2 3 -583.547 ┓┏2L110×12 5040 33.5 50.3 75.7 150 0.61 182.82 2 5 447.57 ┓┏2L110×12 5040 33.5 50.3
76.8
350 ----- 88.8 2 9 -345.6 ┓┏2L110×12 5040 33.5 50.3 85.37 150 0.533 128.65 2 12 220.95 ┓┏2L110×12 5040 33.5 50.3 85.37 350 ----- 43.84 2 1 -40.32 ┓┏2L70×6 1632 21.5 33.4 93.02 150 0.538 45.9 2 7 69.12 ┓┏2L70×6 1632 21.5 33.4 85.02 150 0.536 79.02 2 13 -109.45 ┓┏2L70×6 1632 21.5 33.4 96.2 150 0.455 1437.4 3 14 54.84 ┓┏2L70×6 1632 21.5 33.4 70.2 350 ----- 31.76 2 15 -63.36 ┓┏2L70×6 1632 21.5 33.4 48.1 150 0.817 47.52 2 18.19 -108.96 ┓┏2L70×6 1632 21.5 33.4 114.9 150 0.3482
191.7 2 22 -75.76 ┓┏2L70×6 1632 21.5 33.4
121
150 0.32 145.1 2 23
107.64
┓┏2L70×6
1632
21.5 33.4 112.9
350
-----
65.96
2
ox l oy l ox l oy
l
最小焊缝长度不应小于f h 8。 1 .下弦节点4如图
下弦节点4
（1） 斜杆5与节点的连接焊缝计算： N=447.57kN
设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为10mm 和8mm 。所需焊缝长度为：
肢背：mm l w 9.131********.021057.4477.03
=+?????=，取w l ＝150mm
肢尖：mm l w 9.7516200
87.021057.4473.03=+?????=，取`
w
l ＝90mm （2） 斜杆9与节点的连接焊缝计算： N=345.6kN
设肢背与肢尖的焊角尺寸分别为10mm 和8mm 。所需焊缝长度为
肢背：mm l w 4.10620200107.02106.3457.03
=+?????=
，取w l ＝120mm 肢尖：mm l w 3.6216200
87.02106.3453.03=+?????=，取`
w l ＝80mm
（3）竖杆7与节点板连接焊缝计算：N = 69.12kN
因其内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸f h =8mm 焊缝长度w l ≥48mm ，取w l =80mm
（4）下弦杆与节点板连接焊缝计算：焊缝受力为左右下弦杆的内力差
kN N 58.43027.30085.730=-=?
设肢尖与肢背的焊脚尺寸为10mm ，所需焊缝长度为：
肢背：mm l w 3.135********.021058.43075.03
=+?????=，取w l ＝150mm
肢尖：mm l w 4.5820200
107.021058.43025.03
=+?????=，取w l ＝80mm
（5）节点板尺寸：根据以上求得的焊缝长度，并考虑杆件之间应有的间隙和制作装配等误差，按比列作出构造详图，从而定出节点尺寸。
2 .上弦节点3
图5.2上弦节点3
（1）斜5与节点板连接焊缝计算，与下弦节点4中（5）杆计算相同。
肢背：w l ＝150mm 肢尖：`
w l ＝90mm
（2）斜杆3与节点板连接焊缝计算，N=583.545kN 。
设肢背与与肢尖的焊脚尺寸分别为10mm 和8mm 。所需焊缝长度为
肢背：mm l w 9.16520200107.0210545.5837.03=+?????=，取w l ＝180mm
肢尖：mm l w 2.9416200
87.0210545.5833.03=+?????=，取`
w
l ＝110mm
（3）上弦杆与节点板连接焊缝计算：上弦节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm 。用槽焊缝将上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝可按两条焊缝计算，计算时可略去屋架上弦坡度的影响，而假定集中荷载P 与上弦垂直。
假定集中荷载P 由槽焊缝承受，P=56.67kN ，焊脚尺寸为8mm 所需槽焊缝长度为:
w
f f w f h P
l ???=
7.02+16=20087.021067.563????+16=41.3mm ,取w l =80mm 上弦杆尖焊缝受力为左右上弦杆的内力差 △N ＝555.22kN =90—22=68mm
设肢尖焊脚尺寸8mm ，设需焊缝长度为480mm ，则
()
22320084.1061648087.021022.5552mm N f mm N l h N w f w e f =<=-????==∑△τ ()
222
320094.931648087.02681022.55566mm N f mm N W M w f F f =<=-??????==σ 2222
22
2007.13184.10622.194.9322.1mm N f mm N w f f f =<=+??? ??=+???? ??τσ 3 .屋脊节点13
图5.3屋脊节点13
（1） 弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：弦杆一般用与上弦杆同号角钢进行拼接，为使
M N e =??''e
拼接角钢与弦杆之间能够密合，并便于施焊，需将拼接角钢进行切肢、切棱。拼接角钢的这部分削弱可以靠节点板来补偿。拼接一侧的焊缝长度可按弦杆内力计算。 N=900.81KN ，设肢尖、肢背焊脚尺寸为10mm ，则需焊缝长度为
=+???=207.04w
f f w f h N l mm 8.180********.041081.9003
＝+????，取w l =200mm 拼接角钢长度取2?(200+2?10)+50＝490mm （2）中竖杆与节点板的连接焊缝计算：
此杆内力很小，焊缝尺寸可按构造确定，取焊脚尺寸f h =8mm 焊缝长度w l ≥64mm ，取w l =80mm
4 .下弦跨中节点12
图5.4下弦跨中节点12
（1）弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：拼接角钢与下弦杆截面相同，传递内力N=923.48kN 设肢尖、肢背焊脚尺寸为10mm ，则需焊缝长度为
mm f h N l w f f w 9.18420200
107.041048.923207.043=+????=+???=，取w
l =200mm
拼接角钢长度不小于2?(200+2?10)+50=490mm
（2）弦杆与节点板连接焊缝计算：按下弦杆内力的15%计算。
kN N 522.138%1548.923=?=
设肢背、肢尖焊脚尺寸为8mm ，弦杆一侧需焊缝长度为
肢背：mm l w 4.621620087.0210522.13875.03
=+?????=
，取w l =80mm 肢尖：mm l w 46.3116200
87.0210522.13825.03=+?????=，取`
w l =70mm
（3）斜杆与节点板连接焊缝计算：
设肢背、肢尖焊脚尺寸为8mm ，焊缝长度w l ≥64mm ，取w l =80mm
（4） 中竖杆与节点板连接焊缝计算： 同前取w l =80mm 5 .端部支座节点
图5.5端部支座节点1
（1）为便于施焊，下弦角钢水平肢的底面与支座底板的距离一般不小于下弦伸出肢的宽度，故可取为160mm 。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板的高度相同，厚度同端部节点板为14mm 。 支座底板计算：支座反力
[]kN R 93.3392/655.5625.011655.56=??+?=
取加劲肋的宽度为100mm ，考虑底板上开孔，按构造要求取底板尺寸为280mm ?400mm ，偏安全地取有加劲肋部份的底板承受支座反力，则承压面积为
c A mm =??+=2280(210014)59920
验算柱顶混凝土的抗压强度：
222
33.147.5599201093.339mm N mm N mm
N A R n <=?==σ (满足) 底板的厚度按支座反力作用下的弯矩计算,节点板和加劲肋将底板分为四块，每块板为两边支承而另两块相邻边自由的板，每块板的单位宽度的最大弯矩为
2
1
M βσα=
式中σ--------底板下的平均应力， σ=5.4N/2mm
中南大学 《钢结构基本原理》 课程设计 设计名称：钢框架主次梁设计 专业班级：土木1112班 姓名：周世超 学号： 指导老师：龚永智 设计任务书 （一）、设计题目 某钢平台结构（布置及）设计。 （二）、设计规范及参考书籍 1、规范 （1）中华人民共和国建设部. 建筑结构制图标准[S]（GB/T50105－2001） （2）中华人民共和国建设部. 房屋建筑制图统一标准[S]（GB/T50001－2001） （3）中华人民共和国建设部. 建筑结构荷载规范[S]（GB5009－2001）（4）中华人民共和国建设部. 钢结构设计规范[S]（GB50017－2003）（5）中华人民共和国建设部. 钢结构工程施工质量验收规范[S]（GB50205-2001） 2、参考书籍
（1）沈祖炎等. 钢结构基本原理[M]. 中国建筑工业出版社，2006 （2）毛德培. 钢结构[M]. 中国铁道出版社，1999 （3）陈绍藩. 钢结构[M]. 中国建筑工业出版社，2003 （4）李星荣等. 钢结构连接节点设计手册（第二版）[M]. 中国建筑工业出版社，2005 （5）包头钢铁设计研究院?中国钢结构协会房屋建筑钢结构协. 钢结构设计与计算（第二版）[M]. 机械工业出版社，2006 （三）、设计内容 某多层图书馆二楼书库楼面结构布置示意图如图一所示，结构采用横向框架承重，楼面板为120mm厚的单向实心钢筋混凝土板。荷载的传力途径为：楼面板—次梁—主梁—柱—基础，设计中仅考虑竖向荷载与动荷载的作用。框架按照连续梁计算，次梁按照简支梁计算。其中框架柱为焊接H型钢，截面尺寸为H600X300X12X18，楼层层高取3.9米 采用的钢材为Q345，焊条为E50 柱网尺寸9 ×9，永久荷载5，活荷载10 活荷载分项系数为1.4 恒荷载分项系数为1.2 （四）、设计内容要求 1)验算焊接H型钢框架柱的承载能力，如不满足请自行调整 2)设计次梁截面CL-1（热轧H型钢）。 3)设计框架主梁截面KL-1（焊接工字钢）。 4)设计框架主梁短梁段与框架柱连接节点，要求采用焊缝连接，短
第二章钢结构的材料 一、选择题 1、《钢结构设计规范》中推荐使用的承重结构钢材是下列哪一组？( B ) A．Q235，Q275，Q345，Q420 B．Q235，Q345，Q390、Q420 C．Q235，Q295，Q345，Q420 D．Q235，Q275，Q295、Q390 2、在构件发生断裂破坏前，有明显先兆的情况是（B）的典型特征。 A. 脆性破坏 B. 塑性破坏 C. 强度破坏 D. 失稳破坏 3、钢材塑性破坏的特点是（ D ） A.变形小 B.破坏经历时间非常短 C.无变形 D.变形大 4、钢材的设计强度是根据（C ）确定的。 A. 比例极限 B. 弹性极限 C. 屈服点 D. 极限强度 5、根据钢材的一次拉伸试验，可得到如下四个力学性能指标，其中( B )被作为钢材的强度标准值。 A.抗拉强度f u B.屈服点f y C.伸长率δ D.弹性模量E 6、钢材屈服点fy的高低反应材料（D） A.受静荷时的最大承载能力 B.受静荷时的最大变形能力 C.受动荷时的最大承载能力 D.受静荷时发生塑性变形前的承载能力 7、钢材的抗拉强度fu与屈服点fy之比fu/fy反映的是钢材的( A ) A.强度储备 B.弹塑性阶段的承载能力 C.塑性变形能力 D.强化阶段的承载能力 8、钢结构设计中钢材的设计强度为（D）。 A. 强度标准值 B. 钢材屈服点 C. 强度极限值 D. 钢材的强度标准值除以抗力分项系数 9、已知某钢材的屈服强度标准值为250N／mm2，抗拉强度最小值为390N／mm2，材料分项系数为1.087，则钢材的强度设计值应为（D） A．360N／mm2 B．270N／mm2 C．250N／mm2 D．230N／mm2 10、钢材是理想的（C）体。 A. 弹性 B. 塑性 C. 弹塑性 D. 非弹性 11、钢结构中使用钢材的塑性指标，目前最主要用（D）表示。 A. 流幅 B. 冲击韧性 C. 可焊性 D. 伸长率 12、钢材的伸长率 用来反映材料的（C）。 A. 承载能力 B. 弹性变形能力 C. 塑性变形能力 D. 抗冲击荷载能力 13、同一结构钢材的伸长率( A)。 A.δ5>δ10 B.δ5=δ10 C.δ5<δ10 D.不能确定 14、建筑钢材的伸长率与（D）标准拉伸试件标距间长度的伸长值有关。
模拟试题一： 一、填空题（每空 1 分，共计 32） 1．钢结构防火常采用 的方法有 _________________ 答：涂防火漆、混凝土包裹 2．建筑钢材的主要性能指标有伸长率、屈服强度、抗拉强度、冷弯性能、 冲击韧性、Z 向收缩率，其中伸长率是衡量钢材 _______________________ 能力的指标； __________ 是衡量钢材抗层状撕裂能力的指标。 [ 点击查看答案 ] 答：塑性变形、 Z 向收缩率 3.高强度低合金钢的焊接性能可以通过 ______________________ 值来衡量。 [ 点击查看答案 ] 答：碳当量（ CE ） 4．钢材受三向同号拉应力 作用时， 即使三向应力绝对值很大， 甚至大大 超 过屈服点， 但两两应力 差值不大时， 材料不易进入 _____________________ 状态， 此时 发 生的破坏为 ____________ 破坏。 [ 点击查看答案 ] 答：塑性、脆性 5.在温度250 C 左右时，钢材的性能与在常温时相比较，强度更 _______________________ 、 塑性更 _________ 。 [ 点击查看答案 ] 答：高（好） 、差（坏） 6．Q235A 级 钢不 能用于主要焊接结 构， 原因 在于不 能保 证 _________________ o [ 点击查看答案 ]
[ 点击查看答案] 答：含碳量 7 、采用手工电弧焊，材料为Q345 的钢构件相焊接时，应选择型 焊条；材料为Q235 和Q345 的构件相焊接时，应选择____________________ 型焊条。 [ 点击查看答案] 答：E50、E43 8、板厚为t 宽度为b 的板采用对接焊缝连接，施焊时未设引弧板，则计算长度取为 _______________________ 。 [ 点击查看答案] 答：b-2t 9 、两钢板厚度分别为10mm 和16mm，采用双面T 型连接，手工焊，其最小焊脚尺寸可取__________ m m 。 [ 点击查看答案] 答：6 10 、承压型高强螺栓依靠_____________ 和____________ 共同传力，以 ___________ 为承载力的极限状态。 [ 点击查看答案] 答：摩擦阻力、栓杆、栓杆被剪断或板件被挤压破坏 11、普通螺栓连接受剪时的四种破坏形式为螺栓受剪破坏、___________________ 破坏、板件被冲剪破坏、板件被拉断破坏，其中板件被冲剪破坏是由于不满足构造要求而引起的。 [ 点击查看答案] 答：板件被挤压、端距（端距<2d0）
《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： 03002400030023700mm L L =-=-= 屋架端部高度： 01900mm H=跨度： 01 10 i=计算跨度处高度: 19001200150120001915mm H=+?÷= 屋架跨中高度: 1 1900120003100mm 10 h=+?= 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： 2222222 0.4kN/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 1.42 222 407kN/m kN/m 0.386kN/m kN/m ?=屋架和支撑自重 1.0050.384悬挂管道 + 0.0001 23.537kN/m ?共 1.35 2 kN/m 共 4.775 标准可变荷载： 222 2 0.7kN/m 0.98kN/m 0.7kN/m 0.98kN/m ?=?=不上人屋面活载 1.4积灰荷载 + 1.4 21.96kN/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 =??=
课程设计任务书 题目：梯形钢屋架 ——某工业厂房 适用专业：土木工程2010级 指导教师：雷宏刚、李海旺、闫亚杰、焦晋峰 太原理工大学建筑与土木工程学院 2013年12月
一、设计题目：梯形钢屋架 二、设计资料 某工业厂房，屋盖拟采用钢结构有檩体系，屋面板采用100mm厚彩钢复合板（外侧基板厚度0.5mm，内侧基板厚度0.4mm，夹芯材料选用玻璃丝棉，屋面板自重标准值按0.20 kN/m2计算），檩条采用冷弯薄壁C型钢。屋面排水坡度见表1，有组织排水。屋架支承在钢筋混凝土柱上，柱顶标高9.0m，柱截面尺寸为400×400mm。不考虑积灰荷载。 注：屋架、檩条、拉条及支撑自重标准值可按下列数值考虑： 0.30kN/m2（6.0m） 0.40kN/m2（7.5m） 三、设计内容及要求 要求在2周内（2013.12.23～2014.1.3）完成钢结构课程设计内容，提交设计图纸及计算书一套。 1. 设计内容 （1）进行屋盖结构布置并选取计算简图； （2）屋架内力计算及内力组合； （3）屋架杆件设计； （4）屋架节点设计； （5）屋架施工图。 2. 设计要求 （1）整理设计计算书一份 ○1设计条件 ○2结构布置 ○3计算简图 ○4荷载选取 ○5内力计算 ○6内力组合 ○7构件设计 ○8节点设计 ○9挠度验算 （2）绘制施工图 ○1屋盖布置图（图纸编号01）：屋架平面布置图+上、下弦支撑平面布置图+垂直支撑布置图； ○2屋架施工图（图纸编号02）：屋架几何尺寸、内力简图+屋架施工详图+节点、异形零件详图+设计说明+材料表等。
表1 梯形钢屋架课程设计任务表 坡度1:10 1:20 长度（m）60（柱距6m）75（柱距7.5m）72（柱距6m）90（柱距 题号跨度 21 24 27 30 21 24 27 30 21 24 27 30 21 24 地点 北京市 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 上海市17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 乌鲁木齐33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 4546 成都市49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 南京市65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 哈尔滨81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 太原市97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 运城市113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 长治市129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 吕梁市145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 四、参考资料 （1）钢结构设计基本原理，雷宏刚，科学出版社 （2）钢结构设计，黄呈伟、李海旺等，科学出版社 （3）建筑结构荷载规范，GB 50009-2012 （4）钢结构设计手册（上册）第三版，中国建筑工业出版社 （5）轻型屋面梯形钢屋架，中国建筑标准设计研究院 （6）钢结构设计规范，GB 50017-2003 （7）土木工程专业—钢结构课程设计指南，周俐俐等，中国水利水电出版社
一、设计题目 18m跨三角形钢桁架 二、设计资料 1、某单层轻型工业厂房，平面尺寸18m×90m，柱距6m，柱高6m，采用三角形钢屋架，跨度18m，屋面坡度i=1/3,屋面防水材料为波形彩钢瓦+50厚玻纤棉+钢丝网铝箔，冷弯薄壁C型钢檩条，檩条斜距1.555m，支撑布置自行设计，无吊车。采用钢筋混凝土柱，混凝土强度等级为C20，钢屋架与柱铰接，柱截面尺寸400×600mm；使用温度-5摄氏度以上，地震烈度7度，连接方法及荷载性质，按设计规范要求。屋架轴线图及杆件内力图见图。 2、荷载标准值如下： （1）、永久荷载（沿屋面分布） 屋面防水结构+檩条 0.2KN/m2 钢屋架及支撑等自重 0.35KN/m2 （2）、可变荷载 屋面活荷载（按水平投影）0.50KN/m2 基本风压（地面粗糙度为B类）0.80KN/m2 三、要求设计内容 1、屋盖结构布置 2、屋架杆件内力计算和组合 3、选择杆件截面型号，设计节点 4、绘制施工图 四、课题设计正文 （一）屋盖结构布置： 上弦节间长度为两个檩距，有节间荷载。上弦横向水平支撑设置在房屋两端及伸缩缝处的第一开间内，并在相应开间屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间屋架下弦跨中设置一道通长的水平系杆。上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连。上弦杆在屋架平面外的计算长度等于其节间几何长度；下弦杆在屋架平面外的计算长度为屋架跨度的1/2。具体支撑布置如下图：
屋架支撑布置 1-1剖面图 （二）、屋架杆件内力计算和组合 1、荷载组合：恒载+活荷载；恒载+半跨活荷载 2、上弦的集中荷载及节点荷载如下图： 上弦集中荷载
上弦节点荷载 上弦集中荷载及节点荷载表 3、上弦节点风荷载设计值如图所示。 （1）按照规范可知风荷载体形系数：背风面-0.5；迎风面-0.5 （2）上弦节点风荷载为： 上弦节点风荷载 W=1.4×（-0.5）×0.8×1.556×6=-5.228KN 4、内力计算 （1）杆件内力及内力组合如下表： （2）上弦杆弯矩计算。 端节间跨中正弯矩为 M1=0.8M0=0.8×P丿l=0.8（1/4×12.04kNm×3/√10×1.555m） =3.553kNm 中间节间跨中正弯矩和中间节点负弯矩为
课程设计 课程名称：钢结构设计 设计题目：昆明地区某工厂金工车间钢屋架设计学院：土木工程学院 专业：土木工程 年级：大学三年级 姓名：郭锐 学号：19 指导教师：王鹏 日期：2016年12月
课程设计任务书 土木工程学院学院土木工程专业 3 年级姓名：郭锐学号：13325 课程设计题目：昆明地区某工厂金工车间钢屋架设计 课程设计主要内容： （一）设计资料 昆明地区某工厂金工车间，长度90m，柱距6m，车间内设有两台30/5t中级工作制桥式吊车，屋面采用1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板。20mm厚水泥砂浆找平层，三毡四油防水层，屋面坡度1/10~1/12。屋架两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400m m，混凝土C20，屋面活荷载0.50 kN/m2，屋面积灰荷载0.75 kN/m2，屋架跨度、屋架计算跨度、屋面做法和屋架端高按指定的数据进行计算。 1、屋架跨度（1）21m（2）24m 2、屋面计算跨度（1）L0＝L （2）L0＝L-300mm 3、屋面做法（1）有保温层（2）无保温层 4、屋架端高（1）h0=1.8m （2）h0=1.9m （3）h0=2.0m h=2.1m （4）0 （二）设计要求 1、由结构重要性，荷载特征（静荷），连接方法（焊接）及工作温度选用钢材及焊条。 2、合理布置支撑体系，主要考虑 （1）上弦横向水平支撑 （2）下弦横向水平支撑 （3）垂直支撑 （4）系杆（刚性或柔性） 并在计算书上画出屋盖支撑布置图，并对各榀屋架进行编号 3、荷载及内力计算
（1）屋面恒载计算。 （2）屋面活荷载与屋面雪荷载不同时考虑。 （3）屋面积灰荷载属于可变荷载。 （4）利用结构的对称性，仅计算屋架左半跨杆件内力。 （5）计算屋架杆力时，应考虑三种荷载组合。 （6）将屋面分布荷载转化为屋架节点荷载，利用左半跨单位节点荷载内力图计算杆力。 （7）确定各杆最不利内力（最大拉力或最大压力） 4、杆件截面选择 （1）屋架杆件常采用双角钢组合组成的T形截面或十字形截面，要根据λx=λy的等稳条件选择合理的截面形式。 （2）正确确定杆件的长细比，由轴心受力杆件确定杆件截面及填板数量。 （3）设计小组内每位同学所计算的上弦杆，下弦杆，斜杆截面选择过程要在计算书内详细说明，其余杆件截面选择可按同组内其他同学计算成果统一列表取用。 （4）杆件截面规格不宜过多，与垂直支撑相连的竖杆截面则不宜小于2L63×5。 5、节点设计 （1）熟知节点设计的基本要求及一般步骤。 （2）要在计算书内写出一般上下弦节点，下弦跨中节点，下弦支座节点及屋脊节点设计过程。 6、屋架施工图 （1）用铅笔绘制1#施工图 （2）施工图应包括 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，以及起拱度。 ②屋架正面图，上、下弦平面图（轴线比例1：20，杆件、节点比例1：10）。 ③侧面图，剖面图及零件详图。 ④注明全部零件的编号，规格及尺寸（包括加工尺寸和定位尺寸）孔洞位置，孔洞及螺 栓直径，焊缝尺寸以及对工厂加工和工地施工的要求。 ⑤材料表（一榀屋架的材料用量）。 ⑥说明（钢号、焊条型号、起拱要求、图中未注明的焊缝尺寸和油漆要求等）。 指导教师（签字）：
. . XX 工程学院 建筑钢结构 课程设计 班级： 学号： ：
目录 前言 (2) 某车间刚屋架设计 1.设计资料 (3) 2.荷载计算 (5) 3.荷载组合 (5) 4.内力计算 (6) 5.杆件设计 (7) 6.节点设计 (11) 参考文献 (19)
前言 本书意在完成钢结构设计课的作业，以及对自己两学期来钢结构设计课所学知识的一次检验。本书主要对一个单层厂房的屋盖进行设计验算，。编撰过程由于疏忽或个人知识面的局限性，难免会产生一些失误以及错误，望各位老师批评改正。
某车间钢屋架设计 1. 设计资料 １.１屋面类型 无檩屋面，屋面采用1.5X6m 的预应力钢筋混凝土大型屋面板。 １.２杆件及连接 杆件采用Q235钢，钢材强度设计值f =215N/mm 2。角焊缝强度设计值 为 2/160mm kN f w f １.３屋架主要尺寸 Ⅰ.跨度30ｍ Ⅱ.屋架上弦坡度１/１０ Ⅲ.架端架高度1990ｍｍ Ⅳ.屋架跨中高度3340ｍｍ １.４其他设计资料 Ⅰ.厂房长度２４０ｍ Ⅱ.屋架支撑于钢筋混凝土柱顶 Ⅲ.柱距６ｍ Ⅳ.柱网布置如图
Ⅴ.架几何尺寸 Ⅵ.屋架支撑布置
2.荷载计算 预应力混凝土大型屋面板 1.0?1.4 kN/m2=1.4 kN/m2 屋架自重0.12+0.011?30=0.45 KN/m2 永久荷载 2.2 KN/m2 共 4.05 kN/m2屋面活载 1.0 kN/m2 3. 荷载组合 由永久荷载控制的荷载组合值为 q=1.35×4.05＋1.4×0.7×1.0=6.45KN／㎡ 由可变荷载控制的荷载组合值为 q=1.2×4.05+1.4×1.0=6.26KN／㎡ 故永久荷载控制的组合起控制作用。 Ⅰ.全垮永久荷载加全垮可变荷载 F=6.45×1.5×6=58.05KN Ⅱ.全垮永久荷载加半跨可变荷载
2009年7月14日星期二 高层建筑钢结构 高层建筑钢结构 学时：36 学分：2.0 考核方法：笔试主讲教师：张文元 哈尔滨工业大学土木工程学院 College of Civil Engineering, HIT 2009年7月14日星期二 高层建筑钢结构 1、概论 2、结构用钢 3、结构体系和布置 4、荷载和作用效应 5、结构分析 6、构件设计 7、节点设计 8、非结构构件设计9、防灾 10、案例与实践 主要内容： 2009年7月14日星期二 高层建筑钢结构1、陈富生等，高层建筑钢结构设计，中国建筑工业出版 社，2004 2、刘大海等，高楼钢结构设计，中国建筑工业出版社， 2003 2、行业标准，高层民用建筑钢结构技术规程，JGJ99-98，中国建筑工业出版社，1998 3、Bungale S. Taranth, Steel, Conctete, &Composite Design of Tall Buildings, McGraw-Hill, 1998(已有中文译本)4、李国强，多高层建筑钢结构设计，中国建筑工业出版 社，2004 5、F. 哈特等，钢结构建筑资料集，中国建筑工业出版 社，2000 主要参考书： 2009年7月14日星期二 高层建筑钢结构 城市化进程加速、人口集中、低价飞 涨，节约用地成为关键； 缩短道路和管线设施长度，节约城市基础设施总投资； 改善城市面貌，体现经济实力和技术水平，成为地标性建筑。 1.1 高层建筑的发展背景 1 概论 2009年7月14日星期二 高层建筑钢结构 1）高层建筑的定义 联合国教科文组织世界高层委员会1972年将9层及9层 以上的建筑定义为高层建筑，并分成4类：第一类9～16层（最高50m 俗称小高层）第二类17～25层（最高75m 俗称中高层）第三类26～40层（最高100m 俗称高层） 第四类40层以上（高度100m 以上，称超高层）1.2 钢结构在高层建筑中的地位 高层建筑 我国《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95规定： ≥10层的居住建筑 ≥24m 且2层以上的民用建筑 2009年7月14日星期二 高层建筑钢结构 我国《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》 JGJ3-91规定≥8层为高层。 主要考虑目前登高消防车的供水高度仅为24m
1.设计资料： ................................................................ 错误！未定义书签。 2.结构形式与布置 ............................................................ 错误！未定义书签。 3.荷载计算 .................................................................. 错误！未定义书签。 4.内力计算 .................................................................. 错误！未定义书签。 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： 第五组： 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 预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m 2 ），上铺100mm 厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m 3 ），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m 2 ），找平层2cm 厚（0.3KN/m 2 ），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/m 2 ，积灰荷载标准值0.6KN/m 2 ，雪荷载及风荷载见下表，7位同学依次按序号进行选取。 活载KN/m 2 1 2 3 4 5 6 7 基本雪压 0.30 0.75 0.10 0.20 0.45 0.50 0.35 基本风压 0.35 0.60 0.25 0.55 0.30 0.50 0.45 3、设计任务分解 学生按照下表分派的条件，完成梯形钢屋架设计的全部相关计算和验算及构造设计内容。 表-3 4、设计成果要求 在教师指导下，能根据设计任务书的要求，搜集有关资料，熟悉并应用有关规范、标准和图集，独立完成课程设计任务书（指导书）规定的全部内容。 1）需提交完整的设计计算书和梯形钢屋架施工图。 2）梯形钢屋架设计要求：经济合理，技术先进，施工方便。 3）设计计算书要求：计算依据充分、文理通顺、计算结果正确、书写工整、数字准确、图文并茂，统一用A4纸书写（打印）。 A 、按步骤设计计算，各设计计算步骤应表达清楚，写出计算表达式及必要的计算过程，对数据的选取应写明判断依据。 B 、计算过程中，必须配以相应的计算简图。 C 、对计算结果进行复核后，为保证施工质量且方便施工，应按规范要求对计算结果进行调整并写明依据。 4）梯形钢屋架施工图共两张，图纸绘制的要求：布图合理，版面整齐，图线清晰，标注规范，符合规范/图集要求。 单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计 1.设计资料：（1）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 预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m 2 ），上铺100mm 厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m 3 ），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m 2 ），找平层2cm 厚（0.3KN/m 2 ），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/m 2 ，积灰荷载标准值0.6KN/m 2 ，雪荷载及风荷载见下表。 活载KN/m 2 1 2 3 4 5 6 7 基本雪压 0.30 0.75 0.10 0.20 0.45 0.50 0.35 基本风压 0.35 0.60 0.25 0.55 0.30 0.50 0.45 （2）屋架计算跨度 )(7.233.0240 m l =-= （3）跨中及端部高度：设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，端部高度 mm h 19000=中部高度
第二章 1．钢结构和其他材料的结构相比具有哪些特点？ 答（1）强度高，塑性和韧性好（2）钢结构的重量轻（3）材质均匀，和力学计算的假定比较符合（4）钢结构制作简便，施工工期短（5）钢结构密闭性较好（6）钢结构耐腐蚀性差（7）钢材耐热但不耐火（8）钢结构在低温和其他条件下，可能发生脆性断裂，还有厚板的层状撕裂，应引起设计者的特别注意。 2.《钢结构设计规范》（GB500l7—2003）（以下简称《规范》）采用什么设计方法？ 答：《规范》除疲劳计算外，均采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行计算。 3.什么是极限状态？钢结构的极限状态可分为哪两种？各包括哪些内容？ 答：当结构或其组成部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时，此特定状态就称为该功能的极限状态。 4.钢结构的极限状态可分为：承载能力极限状态与正常使用极限状态。 （1)承载能力极限状态：包括构件和连接的强度破坏、疲劳破坏和因过度变形而不适于继续承载，结构和构件丧失稳定，结构转变为机动体系和结构倾覆。 （2)正常使用极限状态：包括影响结构、构件和非结构构件正常使用或外观的变形，影响正常使用的振动，影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括混凝土裂缝）。 5.结构的可靠性与结构的安全性有何区别? 建筑结构的可靠性包括安全性、适用性和耐久性三项要求。结构可靠度是结构可靠性的概率度量，其定义是：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率，称为结构可靠度 6.钢结构设计的基准期是多少?当结构使用超过基淮期后是否可继续使用? 规定时间：一般指结构设计基准期，一般结构的设计基准期为 50年，桥梁工程的设计基准期为100年。设计基准期（design reference period）：为了确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数。※设计使用期与设计使用寿命的关系：当结构的设计使用年限超过设计基准期时，表明它的失效概率可能会增大，但并不等于结构丧失所要求的功能甚至报废。规定条件：指正常设计、正常施工、正常使用条件，不考虑人为或过失因素 8.简述建筑钢结构对钢材的要求、指标，规范推荐使用的钢材有哪些？ 1.较高的强度。 2.足够的变形能力。 3.良好的加工性能。 此外，根据结构的具体工作条件，在必须是还应该具有适合低温、有害介质侵蚀（包括大气锈蚀）以及重复荷载作用等的性能。《钢结构设计规范》（GB 50017-2003)推荐的普通碳素结构钢Q235钢和低合金高强度结构钢Q345、Q390及Q420是符合上述要求的。 9.衡量材料力学性能的好坏，常用那些指标？它们的作用如何？ 1.强度性能： 2.塑性性能 3.冷弯性能 4.冲击韧性 10.哪些因素可使钢材变脆，从设计角度防止构件脆断的措施有哪些？ 从理论角度来讲影响钢材脆性的主要因素是钢材中硫和磷的含量问题；如果你的工艺路线不经过热处理那么这个因素影响就小一些；如果工艺路线走热处理这一步（含锻打，铸造）那么这个影响就相当的明显；就必须采取必要的措施；1；设计选材上尽量避开对热影响区和淬火区敏感的材料；2不得已而用之的话那么就要在工艺上采取预防措施；建议你再仔细查阅一下金属材料学；3设计过程中采取防脆断措施如工艺圆角；加强筋；拔模等；有很多；建议你查阅机械设计手册中的工艺预防措施和手段； 11.碳、硫、磷对钢材的性能有哪些影响？、碳(C)：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。4、磷(P)：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变
一、填空题：(每空1分，共22分) 1、《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ－2002）推荐使用碳当量(或C E) 来衡量 低合金钢的焊接性能。 2、硫、磷、氮、氧和氢均为有害元素，其中磷和氮易引起 钢材的 低温冷脆。 3、影响结构疲劳寿命的最主要因素是构造状态、循环荷载和循环次 数。 4、钢材的机械性能指标为屈服强度、抗拉强度、伸长率、冷弯性 能、 Z向收缩率和冲击韧性。 5、主要焊接结构不能采用Q235 A 级钢，因含碳量不作交货条件，无法 保证含 碳量。 6、将一块Q235B级钢板与Q345B级钢板通过焊接进行连接时，宜选择 E43 型焊条。 7、?钢结构设计规范?（GB50017－2003）规定：质量属于三级的焊缝， 焊缝的 抗拉设计强度等于母材抗拉设计强度的0.85 倍。 8、单轴对称的T形截面轴心受压构件，绕对称轴失稳时易发生弯扭失 稳， 绕非对称轴时易发生弯曲失稳。 9、轴心受压构件失稳时可能绕两主轴屈曲，设计时应遵循等稳定原则，如进 行梯形钢屋架设计时屋架端斜杆应采用不等边角钢长肢相连的截面型式。 10、在轴心受压构件中，确定箱形截面板件满足局部稳定的宽（高）厚比限值 的
原则是构件应力达到屈服前其板件不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不低于屈服应力，或不先于屈服），确定工字形截面确定板件宽（高）厚比限 值的原则是构件整体屈曲前其板件不发生局部屈曲（或局部屈曲临界应力不 低于整体屈曲临界应力或等稳定或不先于整体失稳）。 11、荷载作用点的位置对梁的整体稳定有影响，相对于荷载作用于工字形截面简 支梁受拉翼缘，当荷载作用于梁的受压翼缘时，其梁的整体稳定性将降低。 12、某梯形钢屋架，下弦支座处应设置刚性系杆，该系杆需要按受压杆 设计。 13、某工字形组合截面简支梁，若腹板的高厚比为100，应设置横向加 劲肋， 若腹板高厚比为210，应设置纵向加劲肋。 二、单项选择题(每题2分，共14分) 1、最易产生脆性破坏的应力状态是B 。 (A) 单向压应力状态 (B) 三向拉应力状态 (C) 单向拉应力状态 (D) 二向拉一向压的应力状态 2、采用摩擦型高强螺栓连接的两块 所受的力为 B 。 (A) N (B) 0.875N (C) 0.75N (D) 0.5N 3、如图所示，两块钢板焊接，根据手工焊构造要求，焊角高度h f应满足 A
土建专业 钢结构 课程设计 钢结构课程设计 一、课程设计的性质和任务 《钢结构》是土木工程专业的重要专业课，为了加强学生对基本理论的理解和《钢结构》设计规范条文的应用，培养学生独立分析问题和解决问题的能力，必须在讲完有关课程内容后，安排2周的课程设计，以提高学生的综合运用能力。课程设计又是知识深化、拓宽的重要过程，也是对学生综合素质与工程实践能力的全面锻炼，是实现本科培养目标的重要阶段。通过课程设计，着重培养学生综合分析和解决问题的能力以及严谨、扎实的工作作风。为学生将来走上工作岗位，顺利完成设计任务奠定基础。 课程设计的任务是，通过进一步的设计训练，使学生熟悉钢结构基本构件的设计和构造设计的基本原理和方法，具备一般钢结构设计的基本技能；能够根据不同情况，合理地选择结构、构造方案，熟练地进行结构设计计算，并学会利用各种设计资料。 二、课程设计基本要求 课程设计是综合性很强的专业训练过程，对学生综合素质的提高起着重要的作用。基本要求如下： 1、时间要求。一般不少于2周； 2、任务要求。在教师指导下，独立完成一项给定的设计任务，编写出符合要求的设计说明（计算）书，并绘制必要的施工图。 3、知识和能力要求。在课程设计工作中，能综合应用各学科的理论知识与技能，去分
析和解决工程实际问题，使理论深化，知识拓宽，专业技能得到进一步延伸。通过毕业设计，使学生学会依据设计任务进行资料收集、和整理，能正确运用工具书，掌握钢结构设计程序、方法和技术规范，提高工程设计计算、理论分析、技术文件编写的能力，提高计算机的应用能力。 三、课程设计的内容 《钢结构》课程设计的选题要符合教学基本要求，设计内容要有足够的深度，使学生达到本专业基本能力的训练。对学习好、能力强的学生，可适当加深加宽。 题目：钢屋架设计 采用平面钢屋架作为设计题目。设计内容包括：屋架内力计算、屋架杆件设计；节点设计；施工图绘制以及材料用量计算等。 完成的设计成果包括：结构设计计算书一份，施工图1~3张（2号）。 普通钢屋架设计 案例及设计指导 参考题目： 一、题目：普通梯形钢屋架设计 （一）设计资料 郑州某工业厂房，长度102m，屋架间距6m，车间内设有两台20/5t中级工作工作制桥式吊车，屋面采用×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板。水混珍珠岩制品保温层10cm，20mm 厚水混砂浆找平层，三毡四油防水层，屋面坡度1/10。屋架两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土C30，屋架跨度和屋面积灰荷载按指定的数据进行计算。 1、屋架跨度（1）24m （2）27m 2、屋面积灰荷载标准值（1）m2（2）m2
哈工大2008 年 春 季学期 钢结构基本原理及设计 试 题 一、 填空题：(每空1分，共20分) 1、 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时，应采用荷载的 设计值；计算疲劳时，应采用荷载的 标准 值。 2、 钢材Q235B 中，235代表 屈服点 ，按脱氧方法该钢材属于 镇静 钢。 3、 对于普通碳素钢，随含碳量的增加，钢材的屈服点和抗拉强度 增高 ， 塑性和韧性 下降 ，焊接性能 变差 。 4、当采用三级质量受拉斜对接焊缝连接的板件，承受轴心力作用，当焊缝轴 线与轴心力方向间夹角满足 tan 1.5θ≤ ，焊缝强度可不计算 。 5、钢材的选用应根据结构的重要性 荷载特征、连接方法、工作环境、应力状态、钢材厚度 等因素综合考虑，选用合适的钢材。 6、钢材受三向同号拉应力作用，数值接近，即使单项应力值很大时，也不易 进入 塑性 状态，发生的破坏为 脆性 破坏。 7、 某梯形钢屋架，屋脊处应设 刚性 性系杆，该系杆按 受压 杆设计。 8、 轴心受压柱的柱脚底板厚度是按底板的 受弯 受力工作确定的。 9、 如下图突缘式支座加劲肋，应按承受支座反力的轴心受压构件计算梁平面外 （绕Z 轴）稳定，钢材Q235钢， 此受压构件截面面积值为 2960mm 2 ， 其长细比为 21.07 10、 格构式轴心受压构件绕虚轴的稳定计算采用换算长细比是考虑剪切变形 的影响。 11、实腹式单向偏心受压构件的整体稳定，分为弯矩 作用平面内 的稳定和 弯矩 作用平面外 的稳定。 二、 单项选择题(每题2分，共16分) 1、对于Q235钢板，其厚度越大 D 。 1 1 10
普通梯形钢屋架设计 一、设计资料 某车间跨度为m l 120=，屋架间距6m ，屋面采用m 65.1?预应力钢筋混凝土大型屋面板。20mm 厚水混砂浆找平层，三毡四油防水层，屋面坡度1/10。屋架两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土C30，屋架跨度、保温层荷载标准值和屋面积灰荷载标准值按指定的数据进行计算。 1、柱距6m,梯形钢屋架跨度m L 21= 2、屋架采用的钢材及焊条为：Q 235钢，焊条为E 43型，手工焊。 3、梯形钢屋架荷载标准值（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 20mm 厚水泥砂浆找平层 0.4 保温层 0.5 预应力混凝土大型屋面板 1.4 屋架及支撑自重：按经验公式q = 0.12 + 0.011L 计算： q = 0.12 + 0.011×21=0.3512kN/m 悬挂管道： 0.15 2kN/m 永久荷载总和：0.4×2＋1.4+0.5+0.351+0.15=3.2012kN/m （2） 可变荷载： 屋面活荷载标准值： 0.7 雪荷载标准值： 0.35 积灰荷载标准值： 0.8 由于屋面活荷载与屋面雪荷载不同时考虑，屋面活荷载比屋面雪荷载大，取 较大值，这里下面计算只要考虑屋面活荷载。
二、节点荷载计算 ①全跨屋面永久荷载作用下 2/03.285.16201.3m kN P =??= ②全跨可变荷载作用下 2/78.125.169.08.05.167.0m kN P =???+??= ③当基本组合由可变荷载效应控制时，上弦节点荷载设计值为 ()kN S p 46.525.168.09.07.04.1809.282.1=???+?+?= 当基本组合由永久荷载效应控制时，上弦节点荷载设计值为： kN S p 14.545.16)8.09.07.07.0(4.1809.2835.1=???+??+?= 由上可知，本工程屋面荷载组合由永久荷载效应控制，节点集中力设计值P=54.14kN 。 ④屋架节点荷载计算，计算屋架时应考虑下列三种荷载组合情况： 第一、全跨永久荷载+全跨可变荷载； 第二、全跨永久荷载+（左）半跨可变荷载； 第三、屋架和支撑自重+（左）半跨屋面板重+（左）半跨施工荷载 设： 1P ---由永久荷载换算得的节点集中荷载； 2P ---由可变荷载换算得的节点集中荷载； 3P ---由部分永久荷载（屋架及支撑自重）换算得的节点集中荷载； 4P ---由部分永久荷载（屋面板重）和可变荷载（屋面活荷载）换算得 的节点集中荷载。
钢结构课程设计计算书 专业：土木工程 班级：土木094 姓名：王忠涛 学号：099044411 指导教师：贾冬云 安徽工业大学 建筑工程学院 土木工程系
《钢结构设计》课程设计计算书 1.设计资料 某车间厂房总长度约为108m。车间设有两台30吨中级工作制吊车。车间无腐蚀性介质。该车间为单跨双坡封闭式厂房，屋架采用三角形桁架式钢屋架即芬克式屋架，屋架下弦标高为9m，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为400㎜×400㎜，混凝土强度等级为C20。屋面采用彩色压型钢板加保温层屋面，C型檩条，檩距为1.5m~2.2m。屋面恒荷载(包括屋面板、保温层、檩条、屋架及支撑等)水平投影标准值为0.50kN/㎡。屋面活荷载标准值为0.30kN/㎡。不考虑积灰荷载、风荷载。雪荷载0.4kN/㎡，不考虑全垮积雪不均匀分布情况。结构重要性系数为γ0=1.0。屋架采用Q235B钢，焊条采用E43型。 2.屋架形式和几何尺寸 屋架形式采用芬克式屋架屋面坡度1/3 屋架几何尺寸如下图： 屋架形式和几何尺寸 3.支撑布置 上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部，并在相应开间的屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚性细杆，下弦跨中设置一道通长的柔性细杆，上弦横向水平支撑在交叉点处与檩条相连；下弦横向水平支撑与上弦横向水平支撑设置在同一柱间内。支撑的布置见下图。 上弦支撑布置图
下弦支撑布置图 纵向支撑布置图 檩条布置图 4.荷载计算 （1）永久荷载标准值： 屋面恒荷载标准值G k=0.50 kN/m2 屋面活荷载标准值Q k=0.30 kN/m2。 屋面雪荷载标准值S k=0.4 kN/ m2。 （2）上弦的集中荷载和节点荷载永久值。 檩条支承于上弦节点，屋架坡度为a=arctg1/3=18.4o′，檩距为1.975m。 上弦节点恒荷载水平投影标准值：P1=0.5×7.2×1.975=7.11 KN； 上弦节点雪荷载水平投影标准值：P2=0.4×7.2×1.975=5.69KN。 由檩条传给屋架上弦节点的恒荷载如图
2018年度广东省科学技术奖公示表项目名称复杂空间钢结构建造关键技术创新与应用 主要完成单位单位1 中建钢构有限公司 单位2 广东省建筑设计研究院单位3 哈尔滨工业大学（深圳）单位4 华南理工大学 主要完成人（职称、完成单位、工作单位）1.陈振明（职称：教授级高工；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：全面负责项目技术研发，主要研发“复杂空间钢结构精益深化设计方法”“复杂空间钢结构数字化建造加工技术”“大跨空间钢结构高性能连接技术”研发，投入该项技术研究工作量占本人工作量80%以上。）。） 2.罗赤宇（职称：教授级高工；工作单位：广东省建筑设计研究院；完成单位：广东省建筑设计研究院；主要贡献：复杂空间结构项目设计技术负责人，主要针对创新点1开展了工程设计方案及施工建造方案的分析论证，投入该项技术研究工作量占本人工作量40%以上。） 3.廖彪（职称：高级工程师；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：主要负责“大跨空间钢结构半刚性节点连接技术”、“大跨空间钢结构多功能支承体系”研发等，投入该项技术研究工作量占本人工作量70%以上。） 4.王湛（职称：教授；工作单位：华南理工大学；完成单位：华南理工大学；主要贡献：在整个钢结构结构体系中，理清新型复杂钢结构节点本构关系，进行结构体系的分析与优化设计，充分实现钢结构体系的高性能。重点集中研究钢结构节点研究的三个主要科学问题：（1）组件分析方法修正和改进研究；（2）模型相似性问题研究；（3）节点大数据相关模型研究。研究成果对于相关科学研究领域都具有普遍的、重要的科学意义与应用前景，有明显的经济效益和社会效益。投入该项技术研究工作量占本人工作量40%以上） 5.査晓雄（职称：教授；工作单位：哈尔滨工业大学（深圳）；完成单位：哈尔滨工业大学（深圳）；主要贡献：主要参与“大跨空间钢结构半刚性节点连接技术”研究，投入该项技术研究工作量占本人工作量30%以上 6.廖选茂（职称：工程师；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：主要参与复杂空间结构绿色高效建造技术研发，投入该项技术研究工作量占本人工作量60%以上） 7.戴立先（职称：教授级高工；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：主要负责空间异型钢结构高精度测控技术、复杂空间结构绿色高效建造技术研发，投入该项技术研究工作量占本人工作量30%以上） 8.欧阳超（职称：教授级高工；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：主要参与复杂空间结构绿色高效建造技术研发，投入该项技术研究工作量占本人工作量30%以上） 9.陈韬（职称：教授级高工；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：主要参与复杂空间结构绿色高效建造技术研发，投入该项技术研究工作量占本人工作量30%以上） 10.唐齐超（职称：工程师；工作单位：中建钢构有限公司；完成单位：中建钢构有限公司；主要贡献：主要参与空间异型钢结构高精度测控技术研发，投入该项技术研究工作量占本人工作量30%以上）