课程设计计算说明书
钢屋架设计计算
一、设计资料
1、车间基本参数
某公司因生产需要，拟在济南郊区建设一座单层单跨机加工车间（设计使用寿命50年），车间建筑平面、剖面见下图。
图1 车间建筑平面图
图2 车间建筑剖面示意图
车间采用排架结构，下部为现浇钢筋混凝土柱及独立基础，上部采用钢屋架结构，屋架与排架柱铰接。车间内设有一台A4工作制的软钩梁式吊车，屋架下弦距离牛腿顶面1.8m，轨道高度130mm。混凝土排架柱采用实腹矩形柱;吊车梁可以采用T形或矩形钢筋混凝土吊车梁，也可以采用H形截面钢吊车梁(二选一)，抗风柱为矩形截面钢筋混凝土柱。
车间屋面采用75mm厚彩色夹芯钢板，屋面檩条为卷边C型钢（C180×70×20×2.5），檩条间距约1.5m;车间四周围护墙采用240mm厚砖墙，内外各抹灰20mm厚，表面刷涂料;纵墙塑钢窗洞高为1.8m、宽为2.4m，共上下两层。
2、车间荷载、材料自重、抗震设防等级
①屋面活荷载标准值:0.5kN/m2(不上人屋面，无积灰荷载)；
②基本风压：0.45kN/m2；
③基本雪压：0.30kN/m2；
④屋面75mm厚夹芯钢板及檩条自重标准值:0.25kN/m2（按投影面积）；
⑤钢屋架及屋面支撑自重标准值（估算）：0.35kN/m2（按投影面积）；
⑥钢筋混凝土自重25 kN/m3；砖及抹灰自重20 kN/m3；回填土自重20 kN/m3；
⑦抗震设防等级：6度。
3、荷载组合
①钢屋架
为简化计算，屋面暂不考虑风荷载作用。首先计算一榀典型简支屋架的内力系数，然后分别计算下述三种荷载标准值作用下的杆件内力：全跨永久荷载、全跨屋面活荷载、半跨屋面活荷载。最后列表进行下述两种荷载组合：
；
1.2×全跨永久荷载+1.4×（屋面活荷载，雪荷载）
max
1.2×全跨永久荷载+1.4×（半跨屋面活荷载，半跨雪荷载）
。
max
②排架柱
为简化计算，不考虑车间的空间作用，将钢屋架简化成刚度无穷大的水平横梁，两端与排架柱铰接连接。屋面永久荷载及活荷载标准值分别等效作用到横梁上。
首先分别计算下述八种荷载标准值作用下一榀典型排架的内力：永久荷载、屋面
活荷载、左（或右）墙面风荷载、吊车左（或右）刹车力、吊车靠近左(或右)时的竖向荷载；然后列表进行排架柱的内力组合。组合情况考虑以下六种：
；
1.2×永久荷载+1.4×（屋面活荷载，雪荷载）
max
1.2×永久荷载+1.4×墙面风荷载；
1.2×永久荷载+1.4×吊车竖向荷载；
1.2×永久荷载+0.9×1.4×（屋面活荷载，雪荷载）
+0.9×1.4×墙面风荷载；
max
+0.9×1.4×吊车竖向荷载；
1.2×永久荷载+0.9×1.4×（屋面活荷载，雪荷载）
max
1.2×永久荷载+0.9×1.4×（屋面活荷载，雪荷载）
+0.9×1.4×墙面风荷载+0.9
max
×1.4×吊车竖向荷载+0.9×1.4×吊车水平荷载。
4、地质情况
经勘测，地表土为人工填土，1.2m厚，不宜作为天然地基土，建议全部挖除；其下为粘土，地基承载力特征值kpa
=，适宜作为地基持力
Es10
=，压缩模量mpa
fak200
层。场地地下水静止水位埋深为10.5米，可不考虑水质对基础混凝土的侵蚀。最大冻土深度可按0.5m考虑。
5、主要构件材料
①钢筋：纵向受力钢筋采用HRB335级钢筋，箍筋采用HPB235级钢筋；
②混凝土：C20~ C30；
③钢材：Q235-B或Q345-B。
6、吊车参数
起重量Q=5t，跨度为22.5m，车宽3.5m，轮距3m。kN
10
,=。
Pk5.
min
,=,kN
Pk42
max
7、钢屋架形式为梯形钢屋架，牛腿柱顶标高为5.1m。
二、结构选型及结构布置
1.采用梯形钢屋架
2.采暖地区非采暖房屋m
m
66<
=，无需设置温度缝。
l180
3.按构造设置横向上弦水平支撑，下弦横向水平支撑，垂直支撑，柱间支撑，具体布置见下图。
三、钢屋架计算
1．设计资料
取屋檐口高为2.0m ，屋面坡度为1/12。
2．屋架布置及几何尺寸
屋架几何尺寸图
屋架计算跨度=24000-300=23700mm。
屋架端部高度H
=2012.5mm。
3.荷载组合
设计屋架时，考虑以下两种荷载组合：
（1）全跨永久荷载+全跨可变荷载
（2）全跨永久荷载+半跨可变荷载
恒载设计值
0.25+0.35=0.6 kN/m2
活载控制分项系数取1.2, q1=1.2×0.6=0.72 kN/m2，
恒载控制分项系数取1.35，q1=1.35×0.6=0.81 kN/m2
活载计算：
{}5.0
活荷载标准值，雪荷载 kN/m2
标准值
m ax=
分项系数1.4， q2=１.4×0.5=0.7 kN/m2
永久荷载控制的组合：0.81+0.7×0.7=1.30 kN/m2
可变荷载控制的组合：0.72+0.7=1.42 kN/m2
取可变荷载控制的组合，计算节点荷载
恒载载设计值p1=0.72×1.5×6=6.48kN
活载设计值p2=0.7×1.5×6=6.30kN
4.内力计算
按力学求解器计算杆件内力，然后乘以实际的节点荷载，屋架要上述第一种荷载组合作用下，屋架的弦杆、竖杆和靠近两端的斜腹杆内力均达到最大值，在第二和第三种荷载作用下，靠跨中的斜腹杆的内力可能达到最大或发生变号，因此，在全跨荷载作用
0.50
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
0.50
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
123456789
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
下所有杆件的内力均应计算，而在半跨荷载作用下，仅需计算近跨中的斜腹杆内力，取其中不利内力（正、负最大值）作为屋架的依据。具体计算见图屋架各杆内力组合见表。
全跨荷载布置图
全跨荷载内力图
左半跨荷载布置图
左半跨荷载内力
内力计算表 杆 件 名 称
杆内力系数
全跨永久荷载+全跨可变荷载 全跨永久荷载+半跨可变荷载 计算内力 KN
P=1
0.50
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
1.00
0.50
A B C D E F G H I
J
K
L
M
N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
@
在左半跨在右
半跨
全跨
P=12.78kN
N=P×③
P1=6.48kN
P2=6.30kN
N左=P1×③+P2×①
N右=P1×③+P2×②
①②③
上弦杆JK 0 0 0 0 0 0 0 KL -6.35 -2.51 -8.86 -113.23 -97.42 -73.23 -113.23 LM -6.35 -2.51 -8.86 -113.23 -97.42 -73.23 -113.23 MN -9.35 -4.64 -14.00 -178.92 -149.63 -119.95 -178.92 NO -9.35 -4.64 -14.00 -178.92 -149.63 -119.95 -178.92 OP -9.62 -6.39 -16.01 -204.61 -164.35 -144.00 -204.61 PQ -9.62 -6.39 -16.01 -204.61 -164.35 -144.00 -204.61 QR -7.84 -7.84 -15.68 -200.39 -151.00 -151.00 -200.39
下弦杆AB 3.51 1.26 4.76 60.83 52.96 38.78 60.83 BC 8.22 3.62 11.84 151.32 128.51 99.53 151.32 CD 9.75 5.54 15.29 195.41 160.50 133.98 195.41 DE 8.92 7.12 16.04 204.99 160.14 148.80 204.99
斜腹杆AK -6.54 -2.54 -8.89 -113.61 -98.81 -73.61 -113.61 KB 4.89 2.17 7.06 90.23 76.56 59.42 90.23 BM -3.54 -2.09 -5.63 -71.95 -57.78 -49.65 -71.95 MC 2.06 1.88 3.95 50.48 38.57 37.44 50.48 CO -0.86 -1.83 -2.69 -34.38 -22.85 -28.96 -34.38 OD -0.32 1.67 1.35 17.25 6.73 18.83 18.83 DQ 1.44 -1.63 -0.19 -2.43 7.84 -11.50 -11.50 QE -2.40 1.50 -0.90 -11.50 -20.95 -3.62 -20.95
竖杆AJ -0.50 0 -0.50 -6.39 -6.39 -3.24 -6.39 BL -1.00 0 -1.00 -12.78 -12.78 -6.48 -12.78 CN -1.00 0 -1.00 -12.78 -12.78 -6.48 -12.78 PD -1.00 0 -1.00 -12.78 -12.78 -6.48 -12.78 RE 0.80 0.80 1.60 20.45 15.41 10.37 20.45
5.杆件截面设计
（1）上弦杆截面计算
整个上弦杆按最大内力计算N = -204.61kN （压力），采用同一截面，查《钢结构设计手册》，节点板厚度选用8mm ，支座节点板厚度选用10mm 。 计算长度
屋架平面内计算长度 取节间轴线长度cm l x 5.1500=
屋架平面外计算长度 屋架上弦水平支撑间距6000mm ，取cm l y 0.6025.15040=?= 因为y x l l 004=，根据等稳定性原则，截面选用两个不等肢角钢，且短肢相并。如图1所示。
图1上弦截面
设90=λ，查轴心受压构件的稳定系数表621.0=? 需要截面积
23
49.1532215
621.01061.204mm f N A =??==?
需要回转半径
cm l i x
x 67.190
5
.1500==
=
λ
cm l i y y 69.6900.6020==
=λ 根据需要的A 、 i x 、i y ，查角钢型钢表，选用2∟1090140??，A = 44.6 c ㎡ , i x = 2.56
cm , i y =6.69 cm 。 按所选角钢进行验算
5956.25.1500===x x x i l λ＜150][=λ 9069.60.6020===y y y i l λ＜150][=λ 满足长细比要求。
由于y x λλ<只需求出y ??=m in ，查轴心受压构件的稳定系数表，y ?621.0=
=
σ223
/215/88.734460621.01061.204mm N f mm N A N y =<=??=? 所选截面满足要求。 （2）下弦杆截面计算
整个杆件按最大内力计算，采用同一截面，N =204.99kN （拉力）
y
y
x
x
8
计算长度
屋架平面内计算长度 取节间轴线长度cm l x 3000=
屋架平面外计算长度 屋架下弦支撑间距6000mm ，取cm l y 6000= 计算需要净截面面积
23
44.953215
1099.204mm f N A n =?==
选用2∟80×50×5（短肢相并），见图2所示，A =12.74 c ㎡ , i x =1.42 cm , i y =3.95cm 按所选角钢进行截面验算，取A A n =。
图2 下弦截面
350][21142
.13000=<===
λλx x i l 350][15295
.3600
0=<==
=
λλy
y i l =σ223
/215/90.16012741099.204mm N f mm N A N =<=?=
所选截面满足要求。 （3）斜杆和竖杆截面计算 ① 斜杆AK 和斜杆BM 合并
N = -113.61kN (压力)， l 0x max ,=251.6cm , l 0y max , = l =280.9cm 计算需要净截面面积
23
42.528215
1061.113mm f N A n =?==
选用2∟63×6，见图3所示，A =1458mm 2 , i x =1.93cm , i y = 2.84cm
8
x
x
y y
图3斜杆BM 截面
150][13093
.16
.2510=<===
λλx x x i l 属于b 类截面 150][9984
.29.2800=<===λλy y
y i l 属于b 类截面
满足长细比要求。
由于y x λλ>只需求出x ??=min ，查轴心受压构件的稳定系数表，387.0=x ?
=
σ223
/215/35.2011458387.01061.113mm N f mm N A N x =<=??=? 所选截面满足要求。 ② 斜杆KB 和斜杆ＭＣ合并
N = 90.23kN （拉力），l 0x max , = 0.8l = 224.72c m , l 0y max ,= l =280.9 c m 计算需要净截面面积
2367.419215
1023.90mm f N A n =?==
选用2∟45×5，见图4所示，A =8.58 c ㎡ , i x = 1.37 cm , i y = 2.11 cm
图 4斜杆MC 截面
验算：
350][16437.172.2240=<===
λλx x x i l 350][13311
.29.2800=<===λλy y y i l x
x
y
y
6
x
x
y
y
6
=σ223
/215/16.1058581023.90mm N f mm N A N =<=?=
所选截面满足要求。 ○
3 斜杆CO 和斜杆QE 合并 N =-34.38kN (压力)，l 0x max ,=0.8 l =2594.4mm l 0y max , = l =3243mm 选用2∟63×6，见图5所示，A =14.58mm 2 , i x =1.93cm , i y = 2.84cm
图5斜杆QE 截面
150][13493
.144.2590=<===
λλx x x i l 属于b 类截面 150][11484
.23
.3240=<==
=
λλy
y y i l 属于b 类截面 满足长细比要求。
由于y x λλ>只需求出x ??=min ，查轴心受压构件的稳定系数表，370.0=x ?
=
σ223
/215/73.631458370.01038.34mm N f mm N A N x =<=??=? 所选截面满足要求。 ○
4斜杆OD .N =18.83kN （拉力），l 0x = 0.8l = 241.84cm , l 0y = l =302.3 cm 计算需要净截面面积
2358.87215
1083.18mm f N A n =?==
选用2∟45×5，见图6所示，A =8.58 c ㎡ , i x =1.37 cm , i y =2.11 cm
x
x
y y
6
图 6 斜杆OD 截面
验算：
350][17737.184.2410=<===λλx x x i l 350
][14311.23
.3020=<===λλy y y i l 满足长细比要求。
=σ223
/215/95.218581083.18mm N f mm N A N =<=?=
所选截面满足要求。
○
5 斜杆DQ 和竖杆AJ 、竖杆BL 、竖杆CN 、竖杆PD 合并 N =-12.78kN (压力)，l 0x max ,=0.8 l =259.44cm l 0y max , = l =324.3cm 选用2∟63×6，见图7所示，A =14.58c ㎡ , i x = 1.93cm , i y = 2.84cm
图7 斜杆DQ 截面
150][13493
.144.2590=<===
λλx x x i l 属于b 类截面 150][11484
.23
.3240=<==
=
λλy
y y i l 属于b 类截面 满足长细比要求。
由于y x λλ>只需求出x ??=min ，查轴心受压构件的稳定系数表，370.0=x ?
x
x
y
y
6
x
x
y
y
6
=
σ223
/215/69.231458370.01078.12mm N f mm N A N x =<=??=? 所选截面满足要求。 ⑥竖杆RE
N =20.45kN (拉力)， l 0x = 0.8l= 2400mm l 0y =3000mm 计算需要净截面面积
23
12.95215
1045.20mm f N A n =?==
选用2∟63×6， A =14.58 c ㎡ , i x = 2.43cm , i y = 1.24cm
350][9943
.22400=<===
λλx x x i l 350][24224
.13000=<===
λλy y y i l 满足长细比要求。
=σ223
/215/03.141458
1045.20mm N f mm N A N =<=?=
所选截面满足要求。
y 0
y 0
x 0
x 0
图８中竖杆RE 截面图
屋架杆件一览表
杆件杆内力
kN
计算长度
截面形式
及角钢规
格
截面积
（m㎡）
回转半径长细比
容许
长细
比
σ
(N/m㎡)
l ox l oy i x(mm)i y(mm)λ
max
上弦-204.61 1505 6020
┛┗短肢相并
2L140×90×10
4460 25.6 66.9 90 150 73.88
下弦204.99 3000 6000 ┛┗短肢相并
2L80×50×5
1274 14.2 39.5 211 350 160.90
斜腹杆AK -113.61 2516 2516 ┛┗2L63×6 1458 19.3 28.4 130 150 201.35 BM -71.95 2247 2809 ┛┗2L63×6 1458 19.3 28.4 116 150 107.75 KB 90.23 2081 2601 ┛┗2L45×5 858 13.7 21.1 152 350 105.16 MC 50.48 2247 2809 ┛┗2L45×5 858 13.7 21.1 164 350 58.83 CO -34.38 2418 3023 ┛┗2L63×6 1458 19.3 28.4 125 150 57.37 QE -20.95 2594 3243 ┛┗2L63×6 1458 19.3 28.4 134 150 38.84 OD 18.83 2418 3023 ┛┗2L45×5 858 13.7 21.1 176 350 21.95 DQ -11.50 2594 3243 ┛┗2L63×6 1458 19.3 28.4 134 150 21.32
竖杆RE 20.45 2400 3000 十字形2L63×6 1458 24.3 12.4 242 350 14.03 AJ -6.39 2013 2013 ┛┗2L63×6 1458 19.3 28.4 104 150 8.28 BL -12.78 1800 2250 ┛┗2L63×6 1458 19.3 28.4 93 150 14.58 CN -12.78 2000 2500 ┛┗2L63×6 1458 19.3 28.4 104 150 16.57 PD -12.78 2200 2750 ┛┗2L63×6 1458 19.3 28.4 114 150 18.65
6.节点设计
重点设计“Ａ”、“Ｂ”、“Ｋ”、“Ｒ” “Ｅ”五个典型节点，其余节点设计类同。 （1）下弦Ｂ节点
选用E43焊条，角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值f w t ＝160N/m ㎡，实际所需的焊脚尺寸可构造确定。
① KB 杆的内力N=90.23KN ，采用三面围焊，肢背和肢尖焊缝h f =5mm ，所需要的焊缝长度为：mm l w 453=
N f l h N w f f w f 6148816022.124557.07.033=?????=∑=β
因为33
2541381023.903.022N N N k <=???=，所以按两面侧焊缝计算。
肢背mm h f h N l f w
f f w 6610160
57.021023.907.027.027.03
=+?????=+?=,取70mm 肢尖mm l w 3410160
57.021023.903.03
=+?????=
，取50mm ② BM 杆的内力N=-71.95KN ，采用三面围焊，肢背与肢尖的焊缝h f =5mm ，所需要的焊缝长度为：mm l w 633=
N f l h N w f f w f 2.8608316022.126357.07.033=?????=∑=β
因为33
2
431701095.713.022N N N k <=???=，所以按两面侧焊缝计算。 肢背mm h f h N l f w f f w 5510160
57.021095.717.027.027.03=+?????=+?=,取60mm
肢尖mm l w 2910160
57.021095.713.03
=+?????=
，取50mm ③ 竖杆BL 杆的内力N=-12.78KN ，采用三面围焊，焊缝尺寸可按构造确定取h f =5mm 。
所需要的焊缝长度为：mm l w 633=
N f l h N w f f w f 2.8608316022.126357.07.033=?????=∑=β
因为33276681078.123.022N N N k <=???=，所以按两面侧焊缝计算。
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
一、设计资料 温州地区某一单跨厂房总长度60m，纵向柱距6m，跨度18m。建筑平面图如图1所示。 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=1/10； L为屋架跨度。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，屋架下弦标高为18m； 厂房内桥式吊车为1台30t（中级工作制）。 2. 屋架形式及材料: 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2所示。屋架采用的钢材为Q235钢，并具有机械性能：抗拉强度、伸长率、屈服点、180℃冷弯试验和碳、硫、磷含量的保证；焊条为E43型，手工焊。 3. 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 0.5 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.5 KN/m2 保温层0.55 KN/m2 一毡二油隔气层 0.05 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2 预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m2 屋架及支撑自重：按经验公式0.120.011 q L =+计算： 0.318 KN/m2 悬挂管道： 0.15 KN/m2 ②可变荷载： 屋面活荷载标准值：2 7.0m kN / 雪荷载标准值： 0.35KN/m2 积灰荷载标准值： 1.2 KN/m2 厂房平面图
.51507.5 9 内力系数图 二、屋盖支撑布置 1、上弦横向水平支撑 上弦横向水平支撑布置在房屋两端的第二开间，沿屋架上弦平面在跨度方向全长布置。考虑到上弦横向水平支撑的间距大于60m,应在中间柱间增设横向水 平支撑。 2、下弦横向水平支撑 屋架跨度为18m,应在上弦横向水平支撑同一开间设置下弦横向水平支撑，
工业厂房课程设计 计算书 一、设计资料 １．车间基本参数 某公司因生产需要，拟在济南郊区建设一座单层单跨机加工车间（设计使用寿命50年），车间建筑平面、剖面见下图。 车间采用排架结构，下 部为现浇钢筋混凝土柱及独 立基础，上部采用钢屋架结 构，屋架与排架柱铰接。车 间内设有一台A4工作制的 软钩梁式吊车，屋架下弦距 离牛腿顶面1.8m，轨道高度 130mm。混凝土排架柱采用 实腹矩形柱;吊车梁可以采 用T形或矩形钢筋混凝土吊 车梁，也可以采用H形截面 钢吊车梁(二选一)，抗风柱 为矩形截面钢筋混凝土柱。 车间屋面采用75mm厚 彩色夹芯钢板，屋面檩条为 卷边C型钢（C180×70×20 ×2.5），檩条间距约 1.5m; 车间四周围护墙采用240mm厚砖墙，内外各抹灰20mm厚，表面刷涂料;纵墙塑钢窗洞高为1.8m、宽为2.4m，共上下两层。 2、车间荷载、材料自重、抗震设防等级 ①屋面活荷载标准值:0.5kN/m2(不上人屋面，无积灰荷载)； ②基本风压：0.45kN/m2； ③基本雪压：0.30kN/m2； ④屋面75mm厚夹芯钢板及檩条自重标准值:0.25kN/m2（按投影面积）； ⑤钢屋架及屋面支撑自重标准值（估算）：0.35kN/m2（按投影面积）； ⑥钢筋混凝土自重25 kN/m3；砖及抹灰自重20 kN/m3；回填土自重20 kN/m3； ⑦抗震设防等级：6度。 3、荷载组合 ①钢屋架 为简化计算，屋面暂不考虑风荷载作用。首先计算一榀典型简支屋架的内力系数，然后分别计算下述三种荷载标准值作用下的杆件内力：全跨永久荷载、全跨屋面活荷载、半跨屋面活荷载。最后列表进行下述两种荷载组合： 1.2×全跨永久荷载+1.4×（屋面活荷载，雪荷载）max； 1.2×全跨永久荷载+1.4×（半跨屋面活荷载，半跨雪荷载）max。 ②排架柱 为简化计算，不考虑车间的空间作用，将钢屋架简化成刚度无穷大的水平横梁，两端与排架柱铰接连接。屋面永久荷载及活荷载标准值分别等效作用到横梁上。
钢结构课程设计 学生姓名： 学号： 所在学院：机电工程学院 专业班级： 指导教师： 2013年7月
《钢结构设计》课程设计任务书 1. 课程设计题目普通钢屋架设计 2. 课程设计的目的和要求 课程设计的目的是加深学生对钢结构课程理论基础的认识和理解，并学习运用这些理论知识来指导具体的工程实践，通过综合运用本课程所学知识完成普通钢屋架这一完整结构的设计计算和施工图的绘制等工作，帮助学生熟悉设计的基本步骤，掌握主要设计过程的设计内容和计算方法，培养学生一定的看图能力和工程图纸绘制的基本技能，提高学生分析和解决工程实际问题的能力。 3. 课程设计内容和基本参数（各人所取参数应有不同） （1）结构参数：屋架跨度18m，屋架间距6m, 屋面坡度1／10 （2）屋面荷载标准值（kN/m2） （3）荷载组合1）全跨永久荷载＋全跨可变荷载 2）全跨永久荷载＋半跨可变荷载 （4）材料钢材Q235B.F，焊条E43型。
屋面材料采用1.5m×6.0m太空轻质大型屋面板。 4. 设计参考资料（包括课程设计指导书、设计手册、应用软件等） （1）曹平周，钢结构，科学文献出版社。 （2）陈绍蕃，钢结构（下）房屋建筑钢结构设计，中国建筑工业出版社。 5. 课程设计任务 完成普通钢屋架的设计计算及施工图纸绘制，提交完整规范的设计技术文档。 5.1设计说明书（或报告） （1）课程设计计算说明书记录了全部的设计计算过程，应完整、清楚、正确。 （2）课程设计计算说明书应包括屋架结构的腹杆布置，屋架的内力计算，杆件的设计计算、节点的设计计算等内容。 5.2技术附件（图纸、源程序、测量记录、硬件制作） （1）施工图纸应包括杆件的布置图、节点构造图，材料明细表等内容。 （2）图面布置要求合理，线条清楚，表达正确。 5.3图样、字数要求 （1）课程设计计算说明书应装订成一册，包括封面、目录、课程设计计算说明书正文、参考文献等部分内容。 （2）课程设计计算说明书可以采用手写。 （3）施工图纸要求采用AutoCAD绘制或者手工绘制。 6. 工作进度计划（19周～20周）
一由设计任务书可知： 厂房总长为120m，柱距6m，跨度为24m，屋架端部高度为2m，车间内设有两台中级工作制吊车，该地区冬季最低温度为-22℃。暂不考虑地震设防。 屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。卷材防水层面（上铺120mm 泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层）。屋面活荷载标准值为0.7KN/㎡，雪荷载标准值为0.4KN/㎡，积灰荷载标准值为0.5KN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，钢屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20. 二选材： 根据该地区温度及荷载性质，钢材采用Q235-C。其设计强度为215KN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接，构件采用钢板及热轧钢筋，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度L。=24000-2×150=23700，端部高度：h=2000mm(轴线处)，h=2150(计算跨度处)。 三结构形式与布置： 屋架形式及几何尺寸见图1所示： 图1 屋架支撑布置见图2所示：
图2 四荷载与内力计算： 1．荷载计算： 活荷载于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： 防水层（三毡四油上铺小石子）0.35KN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40 KN/㎡保温层（40mm厚泡沫混凝土0.25 KN/㎡预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/㎡钢屋架和支撑自重0.12+0.011×24=0.384 KN/㎡ 总计：2.784 KN/㎡可变荷载标准值： 雪荷载＜屋面活荷载（取两者较大值）0.7KN/㎡积灰荷载0.5KN/㎡风载为吸力，起卸载作用，一般不予考虑。 总计：1.2 KN/㎡永久荷载设计值 1.2×2.784 KN/㎡=3.3408KN/㎡可变荷载设计值 1.4×1.2KN/㎡=1.68KN/㎡2．荷载组合： 设计屋架时应考虑以下三种组合： 组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦荷载P=(3.3408KN/㎡+1.68KN/㎡) ×1.5×6=45.1872KN 组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦荷载P1=3.3408KN/㎡×1.5×6=30.07KN P2=1.68KN/㎡×1.5×6=15.12KN 组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板自重+半跨屋面活荷载
目录 一．设计说明 1.本设计为某车间工作平台 2.结构平面布置图如下，间距4m，5跨，共20m，跨度3m，4跨，共12m 3.梁上铺100mm厚的钢筋混凝土预制板和30mm素混凝土面层。 永久荷载为：5KN/mm2，可变荷载为：10KN/m2 荷载分项系数：永久荷载，可变荷载 二．计算书正文 第一节平台铺板设计 依题意并综合分析比较，平台钢结构平面布置如上图，主梁计算跨度为 6m，次梁计算跨度为3m，次梁与主梁采用平接方式连接。 铺板自重为：*20+*24=m2 铺板承受的荷载标准值为：q k=+10=m2 铺板承受荷载设计值：q=*+10*=m2 第二节平台次梁计算 跨中截面选择 查《荷载规范》钢筋混凝土自重按25KN/mm3，素混凝土按24KN/mm3，则 因此取：r q=，r G=; 次梁承受恒荷载包括铺板自重标准值为（暂不考虑次梁自重）：1p=*=m 活荷载标准值：p2=10*=12KN/m 次梁跨中最大弯矩设计值：M ax M=ql2/8=*5*5/8=·m
需要的净截面模量为：W=f r x max M =（*215）=225cm3 初步拟定次梁采用工字型I20a ，A=，X W =237cm2，2370x =I cm 4， cm 2.17x x =S I ，自重m 次梁的抗弯强度验算 考虑次梁自重后，跨中截面最大弯矩设计值：M ax M =8 1*[+*10]*5*5=·m nx w x r W M =4 310*237*05.110*51.69-=mm2<215N/mm2（满足） 抗剪强度验算 次梁最大剪力设计值为：5*]2.1*10*0279.0264.16[*2 12ql max +==V = w x max t I S V =τ=13.2410*17210*41.53 =N/mm2 钢结构是土木工程专业一门重要的专业课,为加强学生对钢结构基本理论的理解和对钢结构设计规范的应用,老师对我们进行为期1周左右的钢结构课程设计。通过这一实践教学活动,使我们掌握工程设计的思路方法和技术规范;提高我们工程设计计算、理论分析和图纸表达等解决实际工程问题的能力; 依据建筑工程专业教学大纲的要求结合我系培养计划，继《钢结构》课程结束后，进行为期一周的普通钢屋架课程设计。本次课程设计主要目的是提高学生的实际操作能力，使学生将其所学理论性极强的知识加以运用和理解。并通过讲解和指导使学生掌握实际设计工作的方法、步骤、内容和应注意的问题。 由钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢以及钢索为主材建造的工程结构，如房屋、桥梁等，称为钢结构。钢结构是土木工程的主要结构形式之一。 钢结构与钢筋混凝土结构、砌体结构等都属于按材料划分的工程结构的不同分支。 这学期主要学习了，轴心受力构件—拉杆、压杆受弯构件—梁偏心受力构件—拉弯杆（偏心受拉）压弯杆（偏心受压）材料、连接、基本构件结构设计 掌握钢结构的特点和钢结构的应用范围；理解钢结构按极限状态的设计方法，掌握其设计表达式的应用；初步了解钢结构的主要结构形式；了解钢结构在我国的发展趋势；为进一步深入学习钢结构知识打下基础。 钢结构的材料关系到钢结构的计算理论，同时对钢结构的制造、安装、使用、造价、安全等均有直接联系。本章简要介绍钢材的生产过程和组织构成，重点介绍钢材的主要性能以及各种因素对钢材性能的影响；钢材的种类、规格及选择原则。 1.了解钢结构的两种破坏形式； 2.掌握结构用钢材的主要性能及其机械性能指标； 3.掌握影响钢材性能的主要因素特别是导致钢材变脆的主要因素； 4.掌握钢材疲劳的概念和疲劳计算方法； 5.了解结构用钢材的种类、牌号、规格； 6.理解钢材选择的依据，做到正确选择钢材。 了解钢结构采用的焊缝连接和螺栓连接两种常用的连接方法及其特点；理解对接焊缝及角焊缝的工作性能，掌握各种内力作用下，焊接连接的构造和计算方法；了解焊接应力和焊接变形的种类、产生原因、影响以及减小和消除的方法；理解普通螺栓和高强螺栓的工作性能和破坏形式，掌握螺栓连接在传递各种内力时连接的构造和计算方法，熟悉螺栓排列方式和构造要求。理解受弯构件的工作性能,掌握受弯构件的强度和刚度的计算方法；了解受弯构件整体定和局部稳定的基本概念，理解梁整体稳定的计算原理以及提高整体稳定性的措施；熟悉局部稳定的验算方法及有关规定。 下面谈谈我在学习过程中的一点体会。 一、学习要有明确的目标。在学习这门课之前，我就了解到，《钢结构设计原理》是多么重要的一门课，特别在毕业设计时,你现在不 . . 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 参考实例： 钢结构课程设计例题 －、设计资料 某一单层单跨工业长房。厂房总长度为120m，柱距6m，跨度为27m。车间内设有两台中级工作制桥式吊车。该地区冬季最低温度为－20℃。 屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。上铺120mm 厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。屋面活荷载标准值为0.6kN/㎡，雪荷载标准值为0.75kN/㎡，积灰荷载标准值为0.5kN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。柱头截面为400mm ×400mm，所用混凝土强度等级为C20。 根据该地区的温度及荷载性质，钢材采用Q235―A―F，其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接。构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度：Lo=27000－2×150=26700mm，端部高度：h=2000mm（轴线处），h=2015mm（计算跨度处）。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸见图1所示。 图1 屋架形式及几何尺寸 屋架支撑布置见图2所示。 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） 图2 屋架支撑布置图 三、荷载与内力计算 1.荷载计算 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 放水层（三毡四油上铺小石子）0.35kN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40kN/㎡保温层（120mm厚泡沫混凝土）0.12*6=0.70kN/㎡ 预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡ 钢屋架和支撑自重0.12+0.011×27=0.417kN/㎡管道设备自重0.10 kN/㎡ 总计 3.387kN/㎡可变荷载标准值 雪荷载0.75kN/㎡ 积灰荷载0.50kN/㎡ 总计 1.25kN/㎡ 永久荷载设计值 1.2×3.387=4.0644 kN/㎡（由可变荷载控制） 可变荷载设计值 1.4×1.25=1.75kN/㎡ 2.荷载组合 设计屋架时，应考虑以下三种组合： 组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦节点荷载P=(4.0644+1.75) ×1.5×6=52.3296 kN 组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦节点荷载 P=4.0644×1.5×6=36.59 kN 1 P=1.75×1.5×6=15.75 kN 2 组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载 P=0.417×1.2×1.5×6=4.5 kN 屋架上弦节点荷载 3 P=(1.4×1.2+0.75×1.4) ×1.5×6=24.57 kN 4 3.内力计算 本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。 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 XX 工学院 课程实训 课程名称：钢结构设计原理专业层次：土木工程（卓越） 1、设计资料 1）某厂房跨度为24m，总长90m，柱距6m，屋架下弦标高为18m。 2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30。 3）屋面采用1.5×6m的预应力钢筋混凝土大型屋面板（屋面板不考虑作为支撑用）。 4）该车间所属地区西安。 5）采用梯形钢屋架。 考虑静载：①预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）1400N/m2 ②二毡三油防水层400N/m2 ③20mm厚水泥砂浆找平400N/m2 ④支撑重量70N/m2 考虑活载：活载700N/m2 6）钢材选用Q345钢，焊条为E50型。 2、屋架形式和几何尺寸 屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。 屋面坡度 i=1/10； 屋架计算跨度L 0＝24000－300＝23700mm ； 端部高度取H=1990mm ，中部高度取H=3190mm （为L 0/7.4）。 屋架几何尺寸如图1所示： 1拱50 图1：24米跨屋架几何尺寸 三、支撑布置 由于房屋长度有6米，故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。 上弦平面支撑布置 屋架和下弦平面支撑布置 垂直支撑布置 4、设计屋架荷载 屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。由于风荷载为0.35kN/m2 小于0.49kN/m2，故不考虑风荷载的影响。沿屋面分布的永久荷载乘以1/cosα=√1+102/10=1.005换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（ P=0.12+0.011 跨度）计 w 算，跨度单位为m。 标准永久荷载： 二毡三油防水层 1 设计资料 梯形屋架，建筑跨度为18m，端部高度为1.99m，跨中高度为2.89m，屋架坡度i=1/10,屋架间距为6m，屋架两端支撑在钢筋混凝土柱上，上柱截面400mm×400mm，混凝土采用 C。屋架上、下弦布置有水平支撑和竖向支撑（如 20 图1-1所示）。 屋面采用 1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，120mm厚珍珠岩（3 r ）的保温层，三毡四油铺绿豆沙防水层，20mm厚水泥砂浆找平kg 350m / 层，屋面雪荷载为2 kN，钢材采用3号钢。 .0m 30 / 2 荷载计算 2.1 永久荷载 预应力钢筋混凝土大型屋面板： 2/68.14.12.1m kN =? 三毡四油防水层及及找平层（20mm ）： 2/912.076.02.1m kN =? 120mm 厚泡沫混凝土保温层： 2/504.042.02.1m kN =? 屋架自重和支撑自重按经验公式（跨度l=18m ） 2/32181.12.11.12.1m kg l P w ≈?+=+= 2/384.032.02.1m kN =? 2.2 可变荷载 屋面雪荷载： 2/77.055.04.1m kN =? 2.3 荷载组合 永久荷载可变荷载为主要荷载组合，屋架上弦节点荷载为： []kN F 25.3865.177.0)384.0504.0912.068.1(=??++++= 3 内力计算 桁架杆件的内力，在单位力作用下用图解法（图2-1）求得表3-1。 表3-1 4 截面选择 4.1 上弦杆截面选择 上弦杆采用相同截面，以最大轴力G-⑨杆来选择：kN N 266.348max -= 在屋架平面内的计算长度cm l ox 8.150=，屋架平面外的计算长度cm l oy 5.301=。 选用两个不等肢角钢6801002??L ，长肢水平。 截面几何特性（长肢水平双角钢组成T 形截面，节点板根据腹杆最大内力选用板厚8mm ）： 2274.21cm A = cm i cm i y x 61.4,40.2== 1508.6240 .28 .150<=== x ox x i l λ 7922.0=x ? 1504.6561 .48 .150<== = y oy y i l λ 778.0=y ? 截面验算： 22min /215/4.2104 .2127778.0348266 mm N f mm N A N =<=?= ? 大型屋面板与上弦焊牢，起纵横向水平支撑作用，上弦杆其他节间的长细比和稳定验算均未超过上述值。 4.2 下弦杆截面选择 下弦杆也采用相同截面，以最大轴力⑧-O 杆来选择：kN N 578.354max += 在屋架平面内的计算长度：cm l ox 300=，屋架平面外的计算长度：cm l oy 300=。 所需截面面积为：24.1649215 354578 mm f N A n == 选择两个不等肢角钢656902??∠，长肢水平。 截面几何特点：22494.16114.17cm cm A >= 钢结构课程设计心得 篇一：钢结构课程设计心得体会1 钢结构课程设计心得体会 两周的课程设计结束了，通过这次课程设计，我不仅巩固了以前所学到的知识，而且掌握了许多以前没有学懂的知识。在设计的过程中也遇到了不少的问题，不过经过一遍遍的思考以及和老师同学们的讨论都一一得到了解决，基本达到了再实践中检验所学知识的目的。古人有云：“过而能改，善莫大焉”。说的就是错误并不可怕，人类能不断的进化发展，靠的便是一个个错误，在错误面前不骄不躁，不断思考，不断改正，才能不断的获取新的知识。虽然改正错误的过程是冗长而艰辛的，但是在改正错误的过程中我也发现了成功的真谛，用汗水浇灌收获的果实才是最令人感觉幸福而满足的。遇到困难也需迎难而上， 披荆斩棘，诗云：“不经一番寒彻骨，那得梅花扑鼻香。”如果中途荒废，那样便永远不可能成功，以后步入社会仍然适用。课程设计是一门专业设计课，它不仅仅教会了我很多专业方面的知识，也教给了我很多运用知识的能力，曾经有一个马拉松运动员把具体很远的路程划分为一段段百米间隔，通过实现一个个小的目标，最终在不知不觉中实现了远大的目标。同时，课程设计让我感触很深。使我对以往所学的抽象的理论有了一个逐渐清晰的认识，包括整体稳定性计算，局部稳定性计算等，也发现了以前忽视的小细节，比如节点的设计要求和钢材之间的接法。 我认为这次课程设计不仅仅充实我的专业知识，更重要的是教给我很多学习的方法以及处事的道理。而这是以后最实用的。在步入社会以后，也要勇于接受社会的挑战，实践总结，再实践，再总结，在 这个循环的过程中不断的充实自 己，提高自身，实现个人的不断进步。 回顾这次课程设计，至今仍感受良多，从最初的一脸茫然，到最后的加班加点甚至通宵达旦，回忆起来，苦楚多多，不过回头看看一份洋洋洒洒的课程设计，心中仍是喜悦异常，痛并快乐着。。。。。。从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但可喜的是最终都得到了解决。 感谢在课程设计过程中老师给予的讲解和帮助以及和我讨论亦给予我很大帮助的同学们，谢谢你们的帮助和支持！ 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）： 建筑钢结构课程设计 专业班级 学号 姓名 指导老师 完成时间 1 设计基本资料 1.1设计题目：**集团轻钢结构设计 1.2建设地点：武汉市 1.3工程概况 **集团轻钢结构房屋工程的具体要求如下： 1）长度为122.4m ，跨度24m ，柱网为5.1m ，檐口高度为8m ，屋面坡度为1/12，屋面材料为单层彩板或夹芯板，墙面材料单层彩板或夹芯板，天沟为彩板天沟或钢板天沟。 2）荷载：静荷载当有吊顶时为0.45 kN/m 2；活荷载为0.3 kN/m 2（计算刚架时）、0.5 kN/m 2（计算檩条时）；基本风压0.35 kN/m 2，地面粗糙度为B 类；雪荷载为0.5 kN/m 2；地震设防烈度为6度。 1.4设计原始资料 1）材料规格 钢材：门式刚架采用Q345-B 钢，楼面梁、屋面檩条、墙架、檩条采用Q235-B 螺栓：采用扭剪型高强度螺栓10.9级,普通螺栓采用六角头螺栓（C 级）； 焊条：手工焊、自动埋弧焊和CO 2气保护焊； 基础混凝土C20，垫层混凝土 C10； 钢筋：直径12mm ?≥为Ⅱ级钢筋，直径10mm ?≤为Ⅰ级钢筋。 2）地震设防烈度6度； 1.5建设规模以及标准 建筑规模：建筑面积约212024m ?，为单层钢结构建筑。 1.6设计依据 建筑结构荷载规范（GB50009—2001） 钢结构设计规范（GB50017—2003） 《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》CECS102: 2002 冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018—2002） 建筑制图标准（GBJ104—87） 2 建筑设计 2.1建筑设计指导思想 1）设计满足生产工艺的要求，这是对设计的基本要求。 2）应创造良好的操作环境，有利于保证工人健康和提高劳动生产率。 3）应满足有关技术要求： (1) 厂房应具有必要的坚固耐久性能，使在外力、温湿度变化、化学侵蚀等各种不利因素作用下可以确保安全； (2) 厂房建筑应具有一定的灵活应变能力，在满足当前使用的基础上，适当考虑到以后设备更新和工艺改革的需要，使远近期结合，提高通用性，并为以后的厂房改造和扩建提供条件； (3) 设计厂房时应遵守国家颁布的有关技术规范与规程。 4）设计要注意提高建筑的经济、社会和环境的综合效益，三者间不可偏废。 5）工业建筑在适用、安全、经济的前提下，把建筑美与环境美列为设计的重要内容，美化室内外环境，创造良好的工作条件。 2.2建筑布置 考虑工艺、结构和经济三方面要求，按照设计规范，厂房可不设置伸缩缝。 2.3构造简要说明 1）屋面及墙面构造 屋面板和墙面板采用75mm厚岩棉夹芯彩板，在其纵横向搭接处均应设置连续密封胶条。屋面的坡度为1：12的双坡屋面，采用内天沟有组织排水。 2）地面构造 厂房的地面用素土夯实后铺80厚C10混凝土，然后用20厚1：2水泥砂浆抹面。室内地坪标高为0.000，室外地坪为-0.3m，进厂房门的室内外做成斜坡。 3）刚架防锈处理 用各色硼钡酚醛防锈漆F53-9打底，在选用各色醇酸磁漆C04-42作面漆。 3 结构设计计算书 －、设计资料 1、某工厂车间，采用梯形钢屋架无檩屋盖方案，厂房跨度取27m，长度为102m，柱距6m。采用1.5m×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板，保温层、找平层及防水层自重标准值为1.3kN/m2。屋面活荷载标准值为0.5kN/m2，雪荷载标准值0.5kN/m2，积灰荷载标准值为0.6kN/m2，轴线处屋架端高为1.90m，屋面坡度为i=1/12，屋架铰接支承在钢筋混凝土柱上，上柱截面400mm×400mm，混凝土标号为C25。钢材采用Q235B级，焊条采用E43型。 2、屋架计算跨度： Lo=27m－2×0.15m=26.7m 3、跨中及端部高度： 端部高度：h′=1900mm（端部轴线处），h=1915mm（端部计算处）。 屋架中间高度h=3025mm。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸如图一所示: 2、荷载组合 设计桁架时，应考虑以下三种组合： ①全跨永久荷载+全跨可变荷载(按永久荷载为主控制的组合) ：全跨节点荷 载设计值：F=(1.35×3.12+1.4×0.7×0.5+1.4×0.9×0.6) ×1.5×6 =49.122kN 图三桁架计算简图 本设计采用程序计算结构在单位节点力作用下各杆件的力系数，见表一。 1、上弦杆： 整个上弦杆采用相等截面，按最大设计力IJ 、JK 计算，根据表得： N= -1139.63KN ，屋架平面计算长度为节间轴线长度，即：ox l =1355mm,本屋架为无檩体系，认为大型屋面板只起刚性系杆作用，不起支撑作用，根据支撑布置和力变化情况，取屋架平面外计算长度oy l 为支撑点间的距离，即： oy l =3ox l =4065mm 。根据屋架平面外上弦杆的计算长度，上弦截面宜选用两个 不等肢角钢，且短肢相并，如图四所示： 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钢结构课程设计论文
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