钢结构课程设计指导书

1、钢结构课程设计指导书一、题目某工业厂房总长90m，柱距6m，采用梯形钢屋架、预应力混凝土大型屋面板，跨度根据不同的学号拟定，屋架支撑于钢筋混凝土柱顶。柱截面为400×400，混凝土强度等级为C20，屋面坡度为。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，抗震设防烈度为8度，屋架下弦标高为18m。二、设计内容1.作屋盖结构及支撑的布置图；2.选择钢材及焊接材料，并明确提出对保证项目的要求；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.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，满足构造要求。三、设计步骤1

2、材料选择根据不同地区的计算温度和荷载性质，钢材采用Q235，焊条采用E43型，手工焊。2屋架形式及屋架几何尺寸的确定 确定屋架的计算跨度、端部高度、跨中高度、起拱高度。配合屋面板1.5m的宽度，为使屋架上弦只受节点荷载，腹杆体系采用节间为3m的人字形式，仅在跨中考虑到腹杆的适宜倾角，可能采用再分式杆。3. 屋盖结构及荷载永久荷载： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.4 KN/m2 保温层 KN/m2(按附表取) 一毡二油隔气层 0.05 KN/m2 水泥砂浆找平层 0.3 KN/m2预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/m2屋架及支撑自重：按经验公式计算：

3、KN/m2可变荷载：屋面活荷载标准值： 雪荷载标准值： 0.35KN/m2积灰荷载标准值： KN/m2 (按附表取)保温层及积灰荷载取值见附表。 4荷载和内力计算荷载汇集：永久荷载包括屋架和支撑自重、大型屋面板自重、保温层、防水层、找平层等自重；可变荷载包括屋面活荷、雪荷载，取两者之间的大值，积灰荷载见附表。荷载组合：使用阶段：全跨永久荷载全跨可变荷载 全跨永久荷载半跨可变荷载施工阶段：全跨屋架和支撑自重半跨屋面板重半跨屋面活荷内力计算不考虑起拱： 本设计采用图解法计算内力。应用图解法求得单位荷载作用于全跨及半跨各节点的各杆内力，即内力系数，然后可求出当荷载作用于全跨及半跨各节点时的杆件内力，

4、并求出荷载组合下的杆件内力，取其中不利内力正、负最大值作为设计屋架的依据。具体计算如表1。 表一杆件名称杆内力系数全跨永久荷载+全跨可变荷载N=P×全跨永久荷载+半跨可变荷载N=×+×或全跨屋架和支撑自重半跨屋面板重半跨屋面活荷N=×+×或计算内力P=1在左半跨在右半跨全跨上弦杆1a下弦杆1b斜腹杆1m竖杆1n5杆件截面设计： 上弦：整个上弦不改变截面，是受压杆件，按最大内力即最大压力设计，选用两不等边角钢短肢相并。主要计算公式：=150 =150 下弦：整个下弦不改变截面，是受拉杆件，按最大内力即最大拉力设计，选用两不等边角钢短肢相并。主要计

5、算公式： =350 =350 端斜杆：选用两不等边角钢长肢相并，验算要求同上弦杆。 斜腹杆：选用两等边角钢相并，设计内力有拉力压力时，按拉杆和压杆分别验算。 竖杆：若杆力很小，可按容许长细比选择截面，再验算。一般选用两等边角钢相并。 屋脊处竖杆：选用两等边角钢组成的十字形截面，一般受力较小，按容许长细比选择截面。 6节点设计： 下弦节点： 这类节点的设计步骤是：先根据腹杆的内力计算腹杆与节点板连接焊缝的尺寸，即和，然后根据的大小按比例绘出节点板的形状和大小，最后验算下弦杆与节点板的连接焊缝。主要计算公式： 上弦节点；设计步骤同下弦节点，但上弦节点受节点荷载作用。主要计算公式： 屋脊节点（拼接上

6、弦节点）弦杆一般采用同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合且便于施焊，需切肢削棱，切肢长度为t+5mm拼接角钢与上弦连接焊缝长度 拼接角钢长 下弦拼接节点：拼接角钢计算同屋脊节点，下弦杆与节点板焊缝传递15%的下弦设计杆力，按侧焊缝分别计算肢尖、肢背长度 支座节点 支座节点计算包括底板计算、加劲肋及其焊缝计算与底板焊缝计算三部分，计算原理与轴压柱柱脚相同。 7书写结构计算书四、设计要求1.计算书须用钢笔或圆珠笔书写，插图应用铅笔按一定比例绘制，做到眉目清晰，文图配合；2.图纸应符合房屋建筑制图统一标准（GB/T 500012001）和建筑结构制图标准（GB/T 501052001）的

7、要求；3.屋架跨度、保温层及积灰荷载取值见附表所示。请将自己的取值填入设计任务书中。附表 钢屋架跨度、保温层及积灰荷载的取值组 号1组前5人2组前5人3组前5人4组前5人5组前5+1人跨 度1821241821保温层0.40.450.50.550.6积灰荷载0.70.80.91.01.1组 号1组后5人2组后5人3组后5人4组后5人5组后5+2人跨 度1821241821保温层0.70.60.40.450.5积灰荷载1.31.31.21.21.0组 号6组前5人7组前5人8组前5人9组前5+1人跨 度24181821保温层0.60.550.450.4积灰荷载0.91.01.11.2组 号6组后5人7组后5人8组后5人9组后5+1人跨 度24181821保温层0.450.40.550.6积灰荷载1.21.11.00.9附 图 a . 18米跨屋架几何尺寸b . 18米跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的内力值 c . 18米跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值 d . 21米跨屋架几何尺寸e