钢结构课程设计

钢结构课程设计单层单跨钢结构厂房设计一时间安排：2011年6月18日～6月29日内完成，6.28上午考试；6月29日下午答辩上午：8：30－11：30下午：14：00－17：00二设计指导老师：孙潮、黄冀卓、王志滨三考核方式：评阅计算书和图纸、考试、答辩和点名以及进度检查相结合的考核方式第一节概述四设计目的及要求本课程设计的目的在于通过课程设计，巩固已修课程基本知识和基本理论。培养独立完成单跨单层钢厂房结构的设计能力，为设计更复杂的钢结构打下基础。在课程设计中要求学生做到：1、熟悉钢屋盖的组成和布置；2、掌握选择屋架形式的原则和确定屋架的主要尺寸；3、了解屋盖支撑的作用和分类，正确进行支撑布置；4、进行屋架杆件内力计算的组合；5、正确确定屋架杆件的计算长度；6、进行杆件的截面设计及屋架节点设计；7、进行柱身、柱头及柱脚的设计。五设计资料：1、车间网柱布置(见附图)：长度：88.5m跨度：24m(屋架标志跨度)檐高：6m2、屋架及支承：采用跨度24米10节间或12节间三角形屋架(见附图)，屋架铰支于钢柱上；3、材料供应无特别限制，角钢最大长度为15米；4、构件运输单元长度不得超过15米，高度不限；15×5700=885005、屋面材料：(1)彩色压型钢板：YX35—125—750，板厚0.6mm，尺寸如下图。彩色压型钢板长度不限，檩条最大间距1900mm(2)槽钢檩条(自行设计);6、墙面材料：(1)单层彩色压型钢板(同上)；(2)槽钢墙梁—这里假设墙梁与檩条取相同截面，不另行设计。7、基础砼等级C20，地基情况良好；8、荷载：见计算书六设计内容步骤及进度安排1、6.18上午布置任务2、布置屋架支撑(在计算书上画出支撑布置简图)(6.18下午)3、檩条设计(6.19上午)4、屋架设计：荷载计算、内力计算(6.19下午)最不利内力组合(6.20上午)杆件设计(6.20下午，6.21上午)节点设计(6.21下午，6.22一天)——6.21上午检查进度5、柱子柱身设计计算(6.23-6.24两天)6、柱头柱脚设计(6.25一天)——6.25上午检查进度7、绘制一张1

图幅钢屋架施工图(6.26～6.27两天)8、绘制一张2

图幅施工图(包括结构及支撑布置图、柱身、柱头及柱脚施工图)(6.28一天，6.29上午半天)9、完成计算书一份(利用业余时间抄正，在答辩前完成)10、答辩(6.29下午半天)计算书用福州大学统一的计算书用纸，使用钢笔(包括数字及图)按下列统一规格书写:……的设计一设计资料二钢材和焊条的选用三屋架形式和几何尺寸四屋架支撑布置五檩条设计计算六屋架设计：荷载计算内力计算最不利内力组合杆件设计节点设计七柱子设计计算柱身设计柱头柱脚设计扼要摘要如：荷载组合考虑的情况等13525七参考资料：1.本规范编写组，《建筑结构荷载规范》GB50009—2001，中国计划出版社，2001。2.本规范编写组，《建筑结构制图标准》GB/T50105—2001,中国计划出版社，2001。3.本规范编写组，《钢结构设计规范》GB50017—2003，中国建筑工业出版社，2003。4.本规范编写组，《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018－2002，中国计划出版社，2002。5.本书编写组，《建筑结构静力计算手册》，中国建筑工业出版社，1998.9。6.本书编委会，《钢结构设计手册》（上册），中国建筑工业出版社，2004.1。7.喻立安，《建筑结构设计施工图集—钢结构》，中国建筑工业出版社，1995.88.李和华，《钢结构连接节点设计手册（第二版）》，中国建筑工业出版社，2005.4。9.王安麟，钢结构详图设计实例图集，中国建筑工业出版社，1996.810.本书编写组，《轻型钢结构设计手册》，中国建筑工业出版社，2002.2一支撑布置1、上弦横向支撑2、下弦横向支撑3、下弦纵向支撑4、垂直支撑5、系杆第二节设计内容和步骤横向水平支撑：第一柱间，间距≤60m刚性系杆：屋脊和两端柔性系杆：上弦其他节点，下弦1-2个节点（有垂直支撑处）纵向支撑：三角形在上弦，梯形在下弦垂直支撑：和横向支撑同一柱间，跨度L≤18m（三角，只设一道，否则两道），跨度L≤30m（梯形，设三道，否则四道）二檩条设计（见课本P317例题）(一)檩条的截面形式——本设计采用槽钢檩条qqxqyxxyy

(二)檩条拉条设置设置檩条拉条的目的：为了减小檩条沿屋面方向的弯曲变形，减小My以及增加抗扭刚度，设置檩条拉条以减小该方向的檩条跨度。

设置要求：檩条跨度L=4～6m时，至少跨中设一道拉条;L>6m时，设两道;屋面有天窗时，天窗两侧檩条间布置斜拉条和直撑杆。

(三)檩条截面验算1强度验算见P38表1－42整体稳定验算(如设置拉条，可不验算)沿屋面设置拉条时，由于拉条起侧向支承作用，不必验算檩条的整体稳定。3刚度验算按弹性方法计算，用标准荷载v[v]三屋架设计（见课本P345例题）(一)屋架杆件设计1杆件内力计算(1)求节点荷载将荷载按集中荷载面积分配到节点上(2)按内力系数表节点荷载作用下屋架各杆件的内力(3)计算上弦节间荷载产生的局部弯矩M0－将上弦节间视为简支梁所得跨中弯矩上弦杆可按压弯构件设计(4)内力组合

组合原则－寻求每一根杆件可能的最不利受力情况屋架内力系数组合表（见课本P349）三种组合：两种使用阶段+一种施工阶段2杆件计算长度(见课本P332)(1)弦杆和单系腹杆的计算长度(a)分析原则：屋架杆件两端并非铰接，而有一定刚性，即有一定的弹性嵌固，拉杆受拉力使杆件变直而不弯曲，而压杆使杆件变短且压力降低杆件抗弯刚度。(b)桁架平面内lox(c)桁架平面外l0y对于腹杆发生屋架外的变形，节点板抗弯刚度很小，相当于板铰(d)单角钢或双角钢组成十字形截面(2)交叉腹杆的计算长度3容许长细比[

](课本3334杆件的截面选型P334(1)选型要求(2)截面型式及选择用等肢双角钢截面或不等肢双角钢截面短肢相并用等肢双角钢截面或不等肢双角钢截面长肢相并(b)下弦杆：用等肢双角钢截面或不等肢双角钢截面短肢相并(c)腹杆用不等肢双角钢截面长肢相并或等肢双角钢截面采用等肢双角钢截面连接垂直支撑得竖杆受力较小的腹杆考虑连接方便，安装屋架方便，采用十字布置双角钢截面。用单角钢截面，有偏心，设计强度折减5屋架杆件构造的一般原则(P336)(1)在一榀屋架中，所用角钢规格不宜超过5～6种(2)普通钢屋架：角钢厚度4mm，最小角钢规格454、56364，轻钢、薄钢屋架不在此限，钢板厚度5mm梯形屋架、平行弦屋架的节点把腹杆内力传给弦杆，节点板厚度由腹杆最大内力(一般在支座处)决定，三角形屋架支座处的节点板要传递端节间弦杆的内力，因此节点板厚度由上弦端节间内力决定。通常根据上述内力确定支座节点板厚度，考虑中间节点板受力较小，比支座节点板厚度减2mm。整榀屋架中间节点板厚度相同。(3)节点板厚度：由杆件轴力，材料强度根据经验确定P336(4)填板(P335)作用：由两个角钢组成的T形或十字形截面的杆间，为了保证两个角钢共同工作，两角钢需有一定的连系而加设缀板(垫板)(5)屋架跨度L>24m时，弦杆可根据内力改变一次截面，保持角钢厚度，改变肢宽，以便于连接，T字钢可改变腹板高度。填板布置：在杆件的两侧向支承点之间，缀板不少于两块，且每节间不少于两块，若杆件太短无法放置时，至少放一块，压、拉杆相同。6屋架杆件截面选择及验算(P354)通常列表计算，选出截面再作一次调整，以使角钢规格不超过5～6种，对于有节间荷载的弦杆，在表外计算。内力小的腹杆及支撑杆件，由[]选择截面，对于一些腹杆可能受拉，亦可能受压时，[]应按压杆取值。(二)桁架的节点设计(见例题P353)设计具体内容：确定节点构造，计算焊缝、确定节点板形状和尺寸。1节点构造要求(1)桁架杆件重心线与杆件轴线重合，各杆轴线汇交形成节点中心(2)杆端截断处宜直切，若需斜切，只能切肢尖，不允许切肢背(3)节点板形状：简单、传力合理、节点构造紧凑(a)力求规整，一般至少有两对边平行；(b)传力均匀，避免凹角，以免形成应力集中；(c)使连接焊缝尽可能中心受力；(d)板边与腹杆交角150(5)各杆端净距a15～20mm(直接承受动力荷载a50mm)，以不使焊缝过于密集而使节点板变脆。(6)避免构造上的偏心2节点设计的程序画出各杆轴线画出各杆外形投影线重心线与轴线重合确定杆端位置根据腹杆轴力计算其与节点板连接焊缝的尺寸在腹杆外形投影线上标出角钢肢背/肢尖焊缝长度(位置)根据杆端净距a15mm，直接受动力荷载为50mm预先列表计算，