钢结构课程设计

《钢结构课程设计》任务书和指导书

------ 钢屋架

一、设计目的

《建筑钢结构课程设计》是土木工程专业的一门专业拓展实践类课程，它是为配合《钢结构》课程而开设的一门专项课程设计，具有较强的实践性。本课程设计主要完成钢屋架结构设计，使学生初步了解结构设计的程序和方法；掌握设计计算的原理和手段；熟悉使用与结构设计相关的规范、规程、标准图和设计计算手册。通过本课程设计，能够促使学生理论联系实际，培养学生的实践能力和动手能力，学会编写结构计算书、绘制结构施工图，为学生将来的设计或施工管理等工作奠定基础。

二、设计基础

1、先修课程

（1）《土木工程制图及计算机制图》 ； （2）《房屋建筑学》 ； （3）《钢结构》 ；

2、基本要求

要求学生在进行本课程设计之前，通过以上专业及专业基础课的学习，能够掌握钢屋架的受力特点；了解屋盖结构的平面布置；了解各种支撑的作用及布置方式；了解屋盖结构平面、立面的关键尺寸；掌握屋盖结构的荷载类型及其计算；掌握钢屋架构件和节点的选型、设计计算以及构造；掌握钢屋架结构施工图的绘制方法。

三、设计任务

（一）课程名称

人字形钢屋架设计

（二）设计资料

1、工程规模：单层单跨封闭式工业厂房，长度96m，屋架铰支于钢筋混凝土柱上；屋架跨度为32m，屋面离地面高度约20m，屋架间距12m。

2、屋面做法：屋面材料为压型钢板；屋面坡度为1/10，轧制H型钢檩条的水平间距为5.3m（端节点5.25m），无天窗

3、自然条件：基本风压0.5KN/m2，基本雪压0.20KN/m2。地面粗糙类别为B类，也可根据具体情况选取。 4、材料选用：

（1）屋架钢材采用《碳素结构钢》GB/T700-1988规定的Q235B级镇静钢或沸腾钢。当工作温度等于或低于-200C时，应采用Q235B级镇静钢。

（2）焊条采用《碳钢焊条》GB/T5117-1988中规定的E43型焊条。 （3）普通螺栓应采用性能等级为4.6级C级螺栓。锚栓采用《碳素结构钢》GB/T700-1988规定的Q235级钢制成。

（4）角钢型号按《热轧等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T9787-1988和《热轧不等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差》GB/T9788-1988选用。 （5）混凝土为C25。

5、结构及各组成构件形式： （1）钢屋架：人字形钢屋架。

（2）屋面板：可按图集《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造》01J925-1选用。 （3）檩条及屋盖支撑：可从相关标准图集中选用。

（三）设计内容及要求

1、选定屋架的形式、跨度、间距以及屋面做法等（可根据任务书的要求）。依据选材原则选用钢材及焊条。 2、合理布置屋盖支撑体系。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、荷载计算：计算书要涵盖所有可能荷载的计算过程。

4、确定计算简图，进行内力计算：采用图解法、解析法或电算法。

5、内力组合：确定最不利荷载组合，进行内力组合，得到所有杆件的最不利内力。 6、杆件设计：选择杆件的截面形式及尺寸，并满足强度条件、刚度条件、稳定条件等。 7、节点设计：选择一般的上下弦节点，下弦跨中节点，下弦支座节点及屋脊节点进行设计。要在计算书内写出节点设计的过程。 8、绘制结构施工图，提交设计计算书一份。

重点：屋架的内力计算与组合，杆件和节点的设计及计算 ，施工图绘制。 难点：内力组合，标准图的选用。

（四）设计步骤

1、 屋架形式的选定和结构平面布置

选定屋架的形式、跨度、间距等。由结构重要性，荷载特征，连接方法（焊接）及工作温度选用钢材及焊条。合理布置支撑体系，主要考虑上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、垂直支撑、系杆（刚性或柔性）。画出屋盖支撑布置图，并对各榀屋架进行编号。了解支撑的作用，了解变形缝的设置方法。

2、 构件选型

查阅相关标准图集，完成屋盖结构相关构件的选型（包括屋面板、檩条以及支撑等），根据荷载传递，利用图集找到适合自己设计条件的构件代号和有关尺寸、重量等设计参数。

3 、荷载计算

计算屋面活荷载，永久荷载，风荷载，雪荷载，积灰荷载、其他荷载。 4、 单项荷载作用下的结构内力分析

确定计算简图，采用图解法、解析法或电算法对钢屋架进行内力计算：完成屋面恒载、活载、风荷载等各种单项荷载在结构中产生的内力。

5 、最不利内力组合 按照《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）和《建筑抗震设计规范》（ GB50011-2001）对于荷载组合方式的要求，通过内力组合，求解各杆件的最不利内力。

6 、构件截面设计

包括在最不利内力作用下，上弦杆件、下弦杆件、竖杆及斜杆的截面设计，满足强度条件、刚度条件、稳定条件等要求。注意构造要求，节间荷载引起的局部弯矩，节点刚性引起的次应力，杆件的内力变号等问题。

7、 节点设计

选择一般的上下弦节点，下弦跨中节点，下弦支座节点，屋脊节点以及杆件拼接节点进行设计。

8 、结构施工图绘制：

要求图名、图幅、图例、符号、文字及尺寸的标注符合《房屋建筑制图统一标准》（ GB／T50001-2001）及《建筑结构制图标准》（GB/T50105-2001）的基本要求；内容充实，安排合理。内容应包括：

（1）屋架简图，左半跨标明杆件长度，右半跨注明杆件最不利内力。 （2）屋架正面图，上、下弦平面图。 （3）侧面图，剖面图 （4）零件详图。 （5）材料表。 （6）说明。

（五） 设计时间安排

本课程设计总时间为一周，设计进度安排详见表 1 所示。

（六）参考资料

1、钢结构设计规范（GB50017-2003）； 2、建筑结构荷载规范（GB50009-2001）； 3、建筑结构制图标准（GB/T 50105-2001）； 4、房屋建筑制图统一标准 GB／T50001-2001 5、钢结构工程施工质量验收规范 GB50205-2001 6、建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2002

7、其他有关规范、标准、图集、设计手册及教材。如图集《1.5m×6m预应力混凝土屋面板》04G410-1～2。图集《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造》01J925-1等。

四、考核

（一） 能力培养要求

本课程设计主要锻炼学生的动手能力，即综合运用已有专业知识基础，分析和解决土木工程实际问题。学生完成本课程设计后，应该对相关的结构设计规范和标准图集的框架和内容有所了解和掌握，能够熟练运用已学的专业知识，借助结构设计规范和标准图集，独立完成钢屋架的结构设计和计算，并绘制规范、明晰的结构施工图，结构施工图的内容能够清晰表达自己的设计思路和设计意图。

（二） 设计说明书的要求

3

按照前面所述的设计步骤，完成一份完整的钢屋架结构设计说明书，所要包含的主要内容有：

1、设计资料

2、结构及构件选型 （1）钢屋架的选型。

（2）屋面板的型号及自重。 （3）檩条型号及自重。 （4）屋盖支撑及自重。 3、 荷载计算 （1）永久荷载

屋面永久荷载，屋盖支撑重，屋架自重，檩条自重； （2）屋面可变荷载 ① 屋面均布活荷载。 ② 雪荷载：由于降雪时一般不会上屋面进行施工或维修，因此设计时雪载和屋面均布活荷载不必同时考虑，仅选用两者中的较大者。

③ 屋面积灰荷载。 （3）风荷载

（4）其他荷 …… 此处隐藏：2282字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……