钢结构课程设计(2)

钢结构课程设计任务指导书一目的和任务：钢结构是工业与民用建筑专业四大结构之一。

建筑是反映国民经济水平的一大标志，随着改革开放的深入和国民经济的发展、国家经济综合实力的稳步提高，钢结构在建筑中的应用越来越多了，该课程在该专业中原本的重要性也越来越加强了。

本课程设计旨在在给出的已知条件下，综合运用所学知识，作出正确的计算、绘出相应的施工图。

二设计内容：本设计主要是设计一钢屋架，其应涵盖以下内容：（一）钢材和焊条型号选择根据地区温度、荷载特征、连接方法等选择（二）屋架形式及几何尺寸1、屋架按其外形一般可分为三角形和梯形，三角形屋架一般用于中、小跨度（l=18~24 m）的轻屋面结构，腹杆多采用芬克式。

梯形屋架在全钢结构厂房中运用较为广泛。

2、屋架的主要尺寸1）跨度计算跨度=标志跨度一（300~400mm）。

2）高度三角形屋架高度主要取决于屋面坡度，当i=1/2~1/3时，h=（1/4~1/6）l0。

梯形屋架的中部高度主要由经济高度决定，一般取h=（1/6~1/10）l。

（三）支撑布置支撑分为上、下弦横向水平支撑，纵向水平支撑，垂直支撑和系杆等五种，应结合屋架形式，房屋的跨度、高度和长度，荷载情况及柱网布置等条件设置。

（四）檩条布置与计算（五）屋架内力计1、屋架的荷载和荷载组合永久荷载一一包括屋面材料和檩条、屋架、天窗架、支撑以及天棚等结构的自重；可变荷载一一包括屋面活荷载、雪荷载、风荷载、积灰荷载以及悬挂吊车和重物等荷载；可能遇到的最不利组合一般应考虑以下三种：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3）、全跨屋架、天窗架和支撑自重+半跨屋面板重+半跨屋面活荷载在多数情况，用第一种荷载组合计算的屋架杆件内力即为最不利内力。

但在第二和第三种荷载组合下，梯形屋架跨中附近的斜腹杆可能由拉杆转为压杆或内力增大，应予考虑。

组合时屋面活载和雪载不会同时出现，取两者中的较大值计算。

对风荷载，当屋面倾角a< 30°时为产生卸载作用的风吸力，故一般不予考虑。

但对瓦楞铁等轻型屋面和风荷载大于490N/m2时，则应进行风吸力有可能使拉杆变压杆的计算。

屋架和支撑自重g o可按下面经验公式取值：g°=B l（kN/m2,水平投影面）式中B ------- 系数，当屋面荷载Q w 1kN/m2时，B =0.01;当屋面荷载Q=1~2.5kN/m2时，B =0.012;当Q>2.5kN/m2时，B =0.12/1+0.011;l ――屋架的标志跨度（柱网间轴线距离）。

2、杆件内力计算计算假定：1）、节点均视为铰接；2）、各杆件轴线均在同一平面内且相交于节点中心。

屋架杆件的计算内力均按荷载作用于屋架的上、下弦节点进行计算。

对有节间荷载作用的屋架，可先将节间荷载分配在相邻的两个节点上，按只有节间荷载作用的屋架求出各杆件内力，然后再计算直接承受节间荷载杆件的局部弯矩。

作用于上弦节点的荷载Q可按各均布荷载对节点汇集进行计算：Q=E 丫（G、Q）qhksa+X 丫G（q sk/cos a ）sa式中丫（G、Q）--------------- 荷载分项系数。

永久荷载为1.2，可变荷载取1.4;q hk ――按屋面水平投影面分布的荷载标准值（雪荷载、活荷载、屋架自重等）；q sk――按屋面坡向分布的永久荷载标准值（屋面材料等）；s――屋架的间距；a――上弦节间的水平投影长度；a——屋面倾角。

屋架杆件内力可根据屋架计算简图采用图解法或数解法计算。

但对一般常用形式的屋架，各种建筑结构设计手册中均有单位节点荷载作用下的杆件内力系数，可查表应用。

上弦杆承受节间荷载时的局部弯矩，一般简化为按简支梁弯矩M0乘以调整系数计算：对端节间正弯矩取M=0.8M。

；对其它节间正弯矩和节点负弯矩取M=± 0.6M0；当仅有一个节间荷载作用在节间中点时，M 0=Qa/4。

3、屋架杆件的计算长度1）、屋架平面内计算长度l ox 对弦杆、支座斜杆和支座竖杆，其计算长度取构件的几何长度；对其它中间腹杆，其计算长度取几何长度的0.8倍。

2）、屋架平面外的计算长度l oy见书3）、斜平面的计算长度见书。

（六）、杆件截面选择1、截面形式截面宜宽肢薄壁，对压杆应尽量使两主轴方向长细比接近，以达到等稳定性。

1）、上弦杆：在一般支撑布置情况下，其计算长度常为l oy=2l ox,故为满足2、，需要勺=22,因此宜采用两个不等边角钢短肢相并的T形截面。

当上弦有节间荷载时，为了提高杆件在屋架平面内的抗弯能力，宜采用两个等边角钢或两个不等边角钢长肢相并的T 形截面；2）、下弦杆：为受拉杆件，一般由强度条件确定截面，但还须满足拉杆长细 比的要求。

下弦杆的loy 通常都很大，且可能受有振动，故应优先考虑两个不 等边角钢短肢相并的T 形截面，以增加杆件的侧向刚度。

3） 、端斜杆：其在平面内和平面外的计算长度相等，故宜采用两个不等边角长 肢相并的T 形截面；4） 、一般腹杆：宜米用两个等边角钢相并的截面，受力很小的腹杆，也可米用 单角钢截面。

连接垂直支撑的竖杆，为了与支撑连接时不致产生偏心和在吊装时两 端可以互换位置，宜采用两个等边角钢十字相连的十字形截面。

为保证两角钢共同工作设缀板2、选择原则1） 、应优先选用肢宽薄壁角钢，增加回转半径。

角钢规格不宜小于 L45M 或 L56X 36>4，有螺栓孔时，角钢最小肢宽须满足设置要求。

放置屋面板时，上弦角 钢水平肢宽不宜小于80mm 。

2） 、同一屋架的角钢规格应尽量统一，一般宜调整到超过 5~6种，且不应使 用肢宽相同而厚度相差不大的规格，以方便配料和避免制造时混料。

3） 、对跨度大于24m 的屋架，弦杆可根据内力变化，从适当的节点部位处改 变截面，但半跨内只宜改变一次，且只改变肢宽而保持厚度不变，以方便拼接的 构造处理。

3、截面计算屋架杆件一般均为轴心受力构件，当弦杆还受有节间荷载时，为拉弯或压弯构 件，可参照有关章节进行。

对因构造要求而设置的杆件或内力很小的杆件， 可按刚 度条件根据容许长细比计算截面需要的回转半径。

当采用单角钢作腹杆且单面连接在节点板上时， 为偏心受力的压弯或拉弯构件，为 取节点中心距离。

当 入<0时，取2=20 2）在计算强度和连接时 Y =0.85（七）节点设计1、 节点板厚度 节点板受力复杂，不予计算，按表选取;2、 节点构造和计算参考课本。

（八）绘制屋架施工图 三、设计资料：1~12号同学：1）某单跨厂房，跨度24米，长90米，柱距6米。

屋架支撑在钢筋混凝土柱上，上 柱截面400mmX400m 混凝土强度等级C30厂房内有一台起重量 Q=30t 的中级工作 制桥式吊车。

简化计算，仍将其按轴心受力构件， Y ，以考虑偏心的不利影响。

1）计算稳定性时等边角钢短肢相连的不等边角钢长肢相连的不等边角钢 式中Z=l 0/i y0-----对最小刚度轴的长细比但须将钢材和焊缝的强度设计值乘以折减系数 Y =0.6+0.0015入,但不大于 1.0 Y =0.5+0.0025入,但不大于 1.0 Y =0.70 i yo 为角钢最小回转半径，l o 为计算长度,屋面材料采用波形石棉瓦，木丝板保温层。

屋面活荷载（水平投影面上）：0.50 kN/m，基本风压：0.35kN/m,基本雪压：0.40kN/m。

根据上述设计资料设计一钢屋架。

13~24号同学2）某单跨厂房车间柱网布置：长度90m,柱距6m，跨度18m，屋面材料：预应力大型屋面板1.5m X 6m静载：屋架及支撑自重0.4kN/m2;屋面防水层0.4kN/m 2; 找平层0.4kN/m2;大型屋面板自重（包括灌缝）1.4kN/m2。

活载（水平投影面上）：屋面雪荷载0.3kN/m;屋面检修荷载0.5kN/m2。

基本风压：0.40kN/m2,柱截面为400mr X400mm混凝土标号为C25其他同学：3）某金工车间，采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。

跨度为27m柱距6m厂房高度为15.7m,长度为156m车间内设有两台200/50kN中级工作制吊车，计算温度高于-20 C。

采用三毡四油，上铺小石子防水屋面，水泥砂浆找平层0.5 kN/m2，厚泡沫混凝土保温层0.1 kN/ m2，1.5m X 6m预应力混凝土大型屋面板1.4kN/m2。

屋面积灰荷载为0.4kN/ m，屋面活荷载为0.4kN/ m，雪荷载为0.4kN/ m，风荷载为0.45 kN/ mJ屋架铰支在钢筋混凝土柱上，柱截面为400mr X 400mm混凝土标号为C2O根据上述设计资料设计一钢屋架。

四、必须提交的成果1、手写计算书一份。

要求有详细计算过程及相关图示必须有节点设计及节点图；2、手绘二号施工图一张。

要求图面整洁、规范并附材料表及有关说明，所有直线均用尺子比画。

五、参考书图书馆查找荷载规范、钢结构类书籍爱人者，人恒爱之；敬人者，人恒敬之；宽以济猛，猛以济宽，政是以和。

将军额上能跑马，宰相肚里能撑船。

最高贵的复仇是宽容。

有时宽容引起的道德震动比惩罚更强烈。

君子贤而能容罢，知而能容愚，博而能容浅，粹而能容杂。

宽容就是忘却，人人都有痛苦，都有伤疤，动辄去揭，便添新创，旧痕新伤难愈合，忘记昨日的是非，忘记别人先前对自己的指责和谩骂，时间是良好的止痛剂，学会忘却，生活才有阳光，才有欢乐。

世界上没有不争吵的感情，只有不肯包容的心灵；生活中没有不会生气的人，只有不知原谅的心。

感情不是游戏，谁也伤不起；人心不是钢铁，谁也疼不起。

好缘分，凭的就是真心真意；真感情，要的就是不离不弃。

爱你的人，舍不得伤你；伤你的人，并不爱你。

你在别人心里重不重要，自己可以感觉到。

所谓华丽的转身，都有旁人看不懂的情深。

人在旅途，肯陪你一程的人很多，能陪你一生的人却很少。

谁在默默的等待，谁又从未走远，谁能为你一直都在？这世上，别指望人人都对你好，对你好的人一辈子也不会遇到几个。

人心只有一颗，能放在心上的人毕竟不多；感情就那么一块，心里一直装着你其实是难得。

动了真情，情才会最难割；付出真心，心才会最难舍。

你在谁面前最蠢，就是最爱谁。

其实恋爱就这么简单，会让你智商下降，完全变了性格，越来越不果断。

所以啊，不管你有多聪明，多有手段，多富有攻击性，真的爱上人时，就一点也用不上。

这件事情告诉我们。

谁在你面前很聪明，很有手段，谁就真的不爱你呀。

遇到你之前，我以为爱是惊天动地，爱是轰轰烈烈抵死缠绵；我以为爱是荡气回肠，爱是热血沸腾幸福满满。

我以为爱是窒息疯狂，爱是炙热的火炭。

婚姻生活牵手走过酸甜苦辣温馨与艰难，我开始懂得爱是经得起平淡。

爱人者，人恒爱之；敬人者，人恒敬之；宽以济猛，猛以济宽，政是以和。

将军额上能跑马，宰相肚里能撑船。

最高贵的复仇是宽容。