钢结构设计实例
钢结构设计实例【含计算过程】
N 470.78 10 3 2 2 ＝2190 mm ＝21.9cm f 215
2
选用 2L140×90×10（短边相连） ：A＝42.4cm ， i x ＝2.56cm， i y ＝6.77cm。 验算：在节点设计时，将位于下弦杆连接支撑的螺栓孔包在点板内，且使栓孔中心到节 点板近端边缘距离不小于 100cm，故截面验算中不考虑栓孔对截面的削弱，按毛截面验算 （[λ]＝350）
16
41
40
39
30
38
31
5
37
32
36
6 33
35
34
27
28
26
25 18
1
2
10 a Ra b
9 c
8 d
7 e
42
29
23
3
4
43
44
45
Rb
六、杆件截面选择
1、上弦 FG、GH 整个上弦不变截面，取上弦最大设计杆力计算。N＝-479.04kN，l0x＝1508mm，l0y＝l1 ＝3016mm（按大型屋面板与屋架保证三点焊接考虑，取 l1 为两块屋面板宽） 。根据腹杆最 大设计杆力 NaB＝-300.87kN，取中间节点板厚度 t＝10mm，支座节点板厚 t＝12mm。 先由非对称轴选择截面，假设λ＝60，由附表 4-2 查得 ＝0.807（由双角钢组成的 T 形和十字形截面均属 b 类） ，需要的截面面积： As＝
第 2 页 共 13 页
P活 ＝1.19×1.5×6＝10.71 kN 施工阶段“屋架及支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载” 。这时只有屋架及支 撑自重是分布于全跨的恒荷载，而屋面板自重及施工荷载（取屋面活荷载数值）即可能出 现在左半跨，也可能出现在右半跨，取决于屋面板的安装顺序。当从屋架两端对称安装屋
福州钢结构建筑物的实例
福州钢结构建筑物的实例1. 简介福州作为中国东南沿海地区的重要城市，拥有众多现代化的建筑物。
其中，钢结构建筑物在福州的发展中起到了重要的作用。
本文将介绍福州市内几个代表性的钢结构建筑物，并对其设计、功能和影响进行详细阐述。
2. 福州国际金融中心福州国际金融中心是福州市标志性的高层建筑，也是福建省内最高的建筑之一。
该建筑采用了钢结构框架体系，具有较强的抗震性能和承载力。
它由塔楼和裙房组成，总高度达到了400多米。
该建筑物不仅是商业办公楼，还包含了酒店、会议中心和观光设施等多个功能。
它成为了福州市现代化城市形象的重要代表之一，也为当地经济发展提供了强大支持。
3. 福州奥体中心福州奥体中心是一个集体育竞技、文化演艺和商业展览于一体的综合性建筑群。
其中，奥体中心体育馆是采用钢结构悬索屋盖设计的重要组成部分。
它的屋盖由大跨度的钢结构桁架支撑，整个结构稳定且美观。
奥体中心不仅承办了众多国内外重要赛事，还成为了福州市民健身锻炼和文化娱乐的热门场所。
钢结构的运用使得该建筑物具备了优异的空间灵活性和观众视线无遮挡的特点。
4. 福州火车站福州火车站是福建省内最重要、最繁忙的铁路枢纽之一。
该建筑物历经多次改造和扩建，其中最新一次改造中引入了大量钢结构材料。
新福州火车站采用了现代化的设计理念，以钢结构为主体，使得整个站房更加宽敞明亮。
同时，钢结构还赋予了火车站更好的抗震能力和安全性能，提升了旅客出行的舒适度和便利程度。
5. 福州海峡奥特莱斯福州海峡奥特莱斯是一座大型购物中心，也是福建省内最大的奥特莱斯之一。
该建筑物采用了钢结构框架体系，使得整个建筑物充满了现代感和时尚氛围。
钢结构的运用使得该建筑物拥有较大的空间跨度和灵活性，方便了商家的展示和顾客的购物体验。
同时，它还成为了福州市民休闲娱乐的重要场所之一。
6. 影响与展望福州市内众多钢结构建筑物的兴起，不仅改善了城市的空间布局和功能性，还提升了城市形象和发展潜力。
这些现代化、高效率的建筑物为福州经济社会发展注入了新动力。
钢结构设计范例
钢结构设计范例钢结构作为一种常用的建筑结构形式，在现代建筑中得到了广泛应用。
钢材具有高强度、轻质、可塑性好等优点，使得钢结构在大跨度建筑、高层建筑以及特殊环境下的建筑中具有独特的优势。
本文将以一个钢结构设计范例为例，介绍钢结构设计的基本原理和方法。
一、设计需求分析本次设计的项目是一座位于城市中心的高层办公楼。
楼体高度为100米，总层数为30层。
设计要求包括满足建筑结构的安全性、稳定性和经济性，并考虑到建筑的使用功能和美观性。
二、结构选型与布局钢结构的选型应综合考虑材料的性能、成本和施工工艺等因素。
根据本次设计的需求，我们选择采用焊接H型钢作为主要结构材料。
该材料具有良好的强度和刚度，适用于承受大跨度和重载的建筑结构。
在结构布局方面，我们将采用框架结构形式。
主体结构由纵向和横向的钢框架组成，以承担建筑的重力和水平荷载。
为了增加结构的稳定性，我们将在楼体四周设置剪力墙，并在楼层之间设置钢筋混凝土楼板以增加整体刚度。
三、荷载计算与结构分析在进行结构设计之前，需要对建筑所承受的荷载进行计算和分析。
常见的荷载包括自重、活载、风荷载和地震荷载等。
根据相关规范和经验数据，我们计算出了各种荷载的作用效果，并进行了结构的强度和稳定性分析。
四、结构设计与优化在进行结构设计时，需要根据计算结果和设计要求，确定钢材的规格、截面形状和连接方式等。
同时，还需要进行结构的优化设计，以提高结构的经济性和施工性。
在本次设计中，我们选择了适当的钢材规格和截面形状，以满足结构的强度和刚度要求。
同时，通过合理的连接方式和节点设计，提高了结构的整体稳定性和抗震性能。
五、施工方案与施工监控在完成结构设计后，需要制定详细的施工方案，并对施工过程进行监控和管理。
钢结构的施工需要严格控制材料的质量和焊接工艺的合规性，以确保结构的安全性和可靠性。
六、结构验收与使用阶段在完成钢结构的施工后，需要进行结构的验收工作。
验收包括对结构的质量、尺寸和连接等进行检查和测试，以确保结构符合设计要求和相关规范。
钢结构设计与施工实例分析
钢结构设计与施工实例分析钢结构是一种重要的建筑结构形式，其具有高强度、高耐久性和轻量化等优势。
在建筑领域中，钢结构广泛应用于高楼大厦、桥梁、体育场馆等工程项目中。
本文将通过分析几个钢结构设计与施工的实例，探讨其设计原理和施工过程。
一、钢结构设计实例分析1. 高楼大厦钢结构在高楼大厦中的应用越来越多。
一个典型的实例是上海中心大厦。
这座632米高的超高层建筑采用钢结构框架系统，设计采用了核心筒+框架结构，提高了结构的抗震性能。
同时，大厦内部采用了悬臂式拱桥设计，增加了空间的连续性和舒适度。
2. 桥梁工程钢结构桥梁具有较大的跨度和较小的自重，可以有效地满足现代交通需求。
例如，苏通大桥是世界上最长的公路与铁路两用钢结构斜拉桥。
这座桥梁由苏州和通州两地连接，全桥主跨长1088米，采用了大跨度钢箱梁结构，提高了桥梁的承载能力和抗风能力。
二、钢结构施工实例分析1. 预制钢结构施工预制钢结构施工是在工厂中进行生产和装配，然后再进行现场安装。
这种施工方式可以降低施工周期，提高施工质量。
例如，广州塔是预制钢结构项目的典型例子。
该工程采用了空中钢结构加固技术，将主体框架部分预制，并在现场进行组装。
这种施工方式大大提高了工程进度和安全性。
2. 拼装钢结构施工拼装钢结构施工是将预制钢构件在现场进行拼装和安装。
这种施工方式适用于较小规模和简单结构的项目。
例如，北京体育馆采用了拼装钢结构施工技术。
该工程通过现场拼装建设体育馆主体结构，大大减少了施工时间和空间限制，并且实现了高质量的工程成果。
三、钢结构合理设计与施工注意事项1. 结构安全性钢结构设计和施工过程中，结构的安全性是首要考虑的因素。
需要根据工程的使用要求和环境条件，合理确定结构的荷载、强度和钢材的选用。
同时，在施工过程中，要进行严格的质量控制和安全监测，确保结构的稳定性和安全性。
2. 施工精度钢结构施工的精度对于结构的性能和外观质量至关重要。
在施工过程中，要严格控制构件的尺寸、拼装精度和焊接质量等指标。
钢结构课程设计 实例
目录之巴公井开创作第一部份设计资料设计资料 (1)第二部份设计计算书一、屋架支撑系统的设置 (2)二、杆件内力的计算 (3)2.1 荷载的计算 (4)2.2 荷载的组合 (4)2.3 内力的计算 (6)三、杆件截面设计 (8)3.1 节点板厚选择 (8)3.2 上弦杆计算 (8)3.3 下弦杆计算 (10)3.4 腹杆（斜腹杆、竖腹杆计算） (11)四、节点设计…………………………………………………………174.1 下弦节点c设计 (17)4.2 上弦节点f设计..................................................................................... 19.. (21)跨中下弦拼接点i设计 (22) (23)第三部份附录（法式计算）一、全跨各节点受单元力计算 (26)1.1 输入数据 (26)1.2 输出数据 (28)二、左半跨各节点受单元力计算 (30)2.1 输入数据 (30)2.2 输出数据 (32)三、右半跨各节点受单元力计算 (34)3.1 输入数据 (34)3.2 输出数据 (36)第一部份设计资料梯形钢屋架设计资料1.某单层单跨工业厂房, 跨度24m, 长度102m.2.厂房柱距6m, 钢筋混凝土柱, 混凝土强度C20, 上柱截面尺寸400x400mm,钢屋架支承在柱顶.3.吊车一台50T, 一台20T, 中级工作制桥式吊车（软钩）, 吊车平台标高12.000m.4.荷载标准值（1）永久荷载2水泥砂浆找平层 0.3 KN/m2保温层 0.6 KN/m2一毡二油隔气层 0.05 KN/m2预应力混凝土年夜型屋面板 1.4 KN/m2屋架（包括支撑）自重 0.12+0.011L=0.384 KN/m2（2）可变荷载屋面活载标准值 0.7 KN/m2雪荷载标准值 0.35 KN/m2积灰荷载标准值 0.3 KN/m25.屋架结构形式、计算跨度及几何尺寸见图1(屋面坡度为1:10).图1 梯形屋架示意图（单元: mm）6.钢材选用Q235钢, 角钢, 钢板各种规格齐全, 有各种类型的焊条和C级螺栓可供选用.7.钢屋架的制造、运输和装置条件：在金属结构厂制造, 运往工地装置, 最年夜运输长度16m, 运输高度3.85m, 工地有足够的起重装置设备.第二部份设计计算书一、屋架支撑系统的设置屋架支撑（为了坚持平面屋架的几何不变性而设置）的种类有横向支撑、纵向支撑、垂直支撑和系杆.在本设计中, 屋架支撑系统设计如下：1.1 厂房柱距6m,屋架间距取为6米.1.2 在房屋两端第一个柱间各设置一道上弦平面横向支撑和下弦平面横向支撑.房屋长度较年夜, 为102m, 其两端横向支撑间距超越了60m, 为增加屋盖的刚性, 在长度方向正中间的柱间加设一道横向支撑.1.3 房屋是厂房, 且厂房内有吊车, 高度较高, 对房屋整体刚度的要求较高, 设置纵向支撑, 对梯形屋架, 纵向支撑设置在屋架的下弦平面.1.4 在屋架中和两端各安插一道垂直支撑.垂直支撑的形式根据高度与柱距的比值确定.在此屋架结构中, h/l=3085/6000=0.51, 故取如下图垂直支撑形式：垂直支撑图样1.5 在屋架上弦平面, 屋架跨中和两端各安插一道通长的刚性系杆, 其他结点设通长的柔性系杆；下弦平面, 仅在跨中和两端安插通长的柔性系杆.屋架支撑系统设置如图2所示.梯形屋架支撑安插图1—垂直支撑；2—系杆；3—上弦横向支撑；4—下弦横向支撑；5—下弦纵向支撑二、杆件内力的计算:先定出屋架所有杆件的尺寸, 画出屋架示意图如图3：屋架几何尺寸图2.1 荷载计算⨯⨯荷载标准值.同时按屋面活载及雪荷载两者中取年夜值的原则, 算出可变荷载的设计值.计算可列表1进行：序号荷载名称标准值（KN/㎡）设计值（KN/㎡）备注恒载1 三毡四油（上铺绿豆沙）防水层2 水泥砂浆找平层3 保温层4 一毡二油隔气层5 预应力混凝土年夜型屋面板6 屋架（包括支撑）自重×L（L=24m）永久荷载总重g活载7 屋面活载屋面均布可变荷8 雪荷载载和雪荷载, 只取其较年夜者9 积灰荷载可变荷载总重p 取7、8中较年夜的值2.2 荷载组合内力组合的目的是求取各种分歧荷载组合下屋架杆件的最“晦气”内力设计值.对梯形屋架, 满跨荷载时可使弦杆的内力最年夜, 而跨度中间的部份腹杆却是半跨受荷载时使其内力最年夜, 因而在梯形屋架的内力组合时通常应考虑三种组合：使用阶段a.全跨永久荷载+全跨可变荷载23.7608 1.400 5.1608/q KN m=+=∑结点荷载设计值：() 5.16086 1.546.4472P q l b KN=⋅⋅=⨯⨯=∑a种荷载组合屋架受力图b.全跨永久荷载+半跨可变荷载节点荷载设计值：全跨永久荷载13.76086 1.533.8472p=⨯⨯=半跨可变荷载21.40006 1.512.6p KN =⨯⨯=11246.4472P p p=+=2133.8472P p ==b 种荷载组合屋架受力图其中风荷载不介入组合, 因为屋架的屋面坡度α通常都小于030, 此时屋面的风荷载一般为吸力. 施工阶段c.全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板+半跨活载 节点荷载设计值：1P 6 1.531.8672kN =⨯⨯=（0.4608+1.68+1.4）2P 0.46086 1.5 4.1472kN=⨯⨯=P1/2P1P1P1P1P1P1P1P1/2+P2/2P2P2P2P2P2P2P2P2c 种荷载组合屋架受力图2.3 内力计算本设计采纳清华年夜学力学求解软件计算杆件在单元节点力作用下各杆件的内力系数, 见下表（全跨和左半跨计算相关数据见附录）.由表内三种组合可见：组合一, 对杆件计算主要起控制作用；组合二和组合三, 可能引起跨中几根斜腹杆发生内力变号.如果施工过程中, 在屋架两侧对称均与铺设面板, 则可防止内力变号而不用组合三. 杆件及节点编号：节点编号示意图屋架节点编号, 如下图所示：节点编号图示根据电算所得各荷载组合下杆件内力系数, 即可求得其对应控制内力, 结果见下表：三、杆件截面设计根据最新钢结构规范GB50017—2003可知, 对板厚mm t 40<的轴心受压构件, 当为轧制角钢时为b 类截面, 从而可以进行下面的查表计算处置.对单系腹杆（即无中间节点的腹杆）, 其上端与受压弦杆相连, 对其转动约束影响不年夜, 而其下端则与刚度较年夜的受拉弦杆相连, 对其转动约束的影响较年夜.根据理论分析, 对其取l l ox 8.0=.在桁架平面外, 弦杆的计算长度取其侧向支撑点的距离.侧向支承点必需是桁架横向支撑或垂直支撑的节点及与其用系杆相连的各个节点.规范中还规定所有腹杆在平面外的计算长度都即是其各自的几何长度, 即l l oy =.3.1、节点板厚选择支座斜杆最年夜内力设计值N=-418.025KN, 查《钢结构原理与设计》课本表9.1（P412）：选取中间节点板厚t=10mm, 支座结点板厚t=12mm. 3.2、上弦杆（压弯构件）整榀屋架上弦杆采纳同一截面, 免去分歧截面杆件间的拼接.截面按受力最年夜的部位F-G-H 节间选用, 最年夜内力为：max 735.399N KN =- 由屋面坡度1：10得屋面倾角：1arctan 5.7110α== 计算长度：弯矩作用平面内 1507.48ox l mm =弯矩平面外（侧向无支撑） 21507.483014.96oy l mm =⨯=虽那时2oy ox l l =宜选用长边外伸的两不等边角钢, 但压弯构件又希望加年夜角钢的竖边尺寸, 因而仍选用两个等边角钢.设75x y λλλ===, 查附表1.20（b 类截面轴心受压构件的稳定系数）得, 0.72ϕ=, 则需要截面特性为：322735.399104750.647.510.72215N A mm cm f ϕ⨯====⨯150.7482.0175oxx xl i cm λ=== 301.4964.0275oyy yl i cm λ=== 因为F-G-H 节间不是端部, 故节点板厚度为10mm,由此查附表2.1得：选用2∠125×10等边角钢（见下图）.截面特性为： 2224.37348.746A cm =⨯=3.85x i cm = 5.52y i cm =则：[]0150.74839.21503.85x x x l cm i λλ===<= []0301.49654.61505.52y y yl i λλ===<= 由54.6y λ=cm 查附表1.20得, 0.833ϕ=故2243/215/1.18110746.48833.010399.735mm N f mm N A N =<=⨯⨯⨯==-ϕσ 3.3 下弦杆（轴心受拉构件）整榀屋架下弦杆采纳等截面.截面按受力最年夜的部位g-i 节间选用, 最年夜内力为：729.9642N KN =计算长度：3000ox l mm =, 3000oy l mm =（因下弦有纵向支撑和系杆）截面选择：322729.9642103395.233.95215N A mm cm f ⨯====∠100×80×10不等边角钢, 且短肢相连.（见下图）截面特性为:2334.34167.172cm A =⨯=cm i x 35.2=cm i y 35.2= 截面验算： 刚度验算：[]300127.66<3502.35ox x x l i λλ==== []30062.76<3504.78oy y yl i λλ==== 强度验算： 3224729.9410212.6/215/34.33410N N mm N mm A σ-⨯===<⨯故下弦杆满足要求. 3.4 腹杆（轴心受力构件） 3.4.1 斜腹杆 (1) 端斜杆aB计算内力：N=-418.025KN （压杆） 计算长度：2442.1ox oy l l cm ==设75x y λλλ===, 查附表1.20得, 0.72ϕ=则需要截面积：326418.0251027.00()0.7221510N A cm f ϕ⨯===⨯⨯估 截面选择：选取等边角钢2∠110×7（端部节点板厚度为12mm ）截面特性：215.196230.392 3.41 4.93x y A cm i cm i cm =⨯===，， 截面验算：[]244.2171.6<1503.41ox x x l i λλ==== []244.2149.51504.93oy y yl i λλ===<= 查附表1.20得：0.741x ϕ=3224418.02510213.6/215/0.74130.39210x N N mm N mm A σϕ-⨯===<⨯⨯稳定性验算 故端斜杆aB 符合要求. (2) 斜腹杆Bc计算内力：N=322.576KN （拉杆）计算长度：0.8252.81202.25ox l cm =⨯=252.81oy l cm=截面选择： 需要截面积22322.574150015.0215N A mm cm f ==== 选取2∠80×5截面特性：215.824 2.48 3.63x y A cm i cm i cm ===，， 截面验算： 刚度验算： []202.2581.6<3502.48ox x x l i λλ==== []252.8169.6<3503.63oy y yl i λλ==== 强度验算： 224322.576203.9/215/15.82410N N mm N mm A σ-===<⨯ (3) 斜腹杆cD计算内力：N=-253.42KN （压杆）计算长度：0.82775.32220.24222.0ox l mm cm =⨯==277.5oy l cm =截面选择：设75x y λλλ===, 查附表1.20得, 0.72φ=.则需要截面积：326253.421016.37()0.7221510N A cm f ϕ⨯===⨯⨯估 选取2∠80×8截面特性：2212.30324.606 2.44 3.69x y A cm i cm i cm =⨯===，，截面验算： 刚度验算：[]222.091.0<1502.44ox x x l i λλ==== []277.575.2<1503.69oy y yl i λλ==== 由91.0x λ=查附表1.20得：0.614x ϕ=稳定性验算：3224253.4210167.74/215/0.61424.60610x N N mm N mmA σϕ-⨯===<⨯⨯(4) 斜腹杆eF计算内力：N=-112.03KN （压杆） 计算长度：242.56ox l cm =303.2oy l cm =截面选择：设75x y λλλ===, 查附表1.20得, 0.72ϕ= 则需要截面积：326112.03107.24()0.7221510N A cm f ϕ⨯===⨯⨯估算 选取2∠56×8截面特性：228.36716.734 1.68 2.75x y A cm i cm i cm =⨯===，，截面验算：[]242.56144.4<1501.68ox x x l i λλ==== []303.2110.25<1502.75oy y yl i λλ==== 由144.4x λ=查附表1.20得：0.328x ϕ=3224112.0310204.11/215/0.32816.73410N N mm N mm A σϕ-⨯===<⨯⨯3.4.2 竖腹杆 竖腹杆Ii计算内力：N=94.701KN （拉杆）计算长度：0.830852468246.8ox l mm cm =⨯==308.5oy l cm=截面选择：需要截面积32294.70110440.5 4.41215N A mm cm f ⨯====选取2∠45×3截面特性：22.6592 5.318 1.40 2.22x y A cm i cm i cm =⨯===，， 截面验算：[]246.8176.3<3501.40ox x x l i λλ==== []308.5139.0<3502.22oy y yl i λλ==== 322494.70110178.1/215/5.31810N N mm N mm A σ-⨯===<⨯ 其它几根竖向腹杆的截面选择可根据同样的方法求算出来. 3.5 杆件截面选择列表上弦杆和下弦杆采纳等截面通长杆, 腹杆截面形式有多种截面形式.各杆件截面选择表汇总如下表：四、节点设计选取下弦端节点及其下弦相邻节点、跨中上弦与下弦节点、上弦典范受力位置节点（屋脊节点）5个节点作为主要节点进行设计, 采纳E43焊条, 角焊缝的抗拉、抗压和剪切强度设计值wff=160N/mm2,最小焊缝长度不应小于8fh和40mm, 其余节点类同.其5个节点位置见下图：4.1 下弦节点c图4.1 下弦节点c先计算腹杆焊缝长度, 然后定出节点板的形状和尺寸, 最后计算下弦杆与节点板之间的连接焊缝.(1) 斜杆Bc 与节点板的连接焊缝计算KN N 576.322=角焊缝强度设计值2160/w f f N mm =, 设焊缝 6f h mm =, 则焊缝所需长度： 角钢背——计算长度：mm h mm f h N l f w f e w 3606016816067.0210576.3227.027.03=<=⨯⨯⨯⨯⨯==实际长度：mm 18062168=⨯+, 取1180l mm = 角钢趾——计算长度：mm h mm f h N l f wf e w 4880.7216067.0210576.3223.023.03=>=⨯⨯⨯⨯⨯== 可 实际长度：mm 846272=⨯+, 取290l mm = 6. 竖杆Cc 与节点板的连接焊缝计算N 46.4472kN =-角焊缝强度设计值2160/w f f N mm =, 设焊缝6f h mm =, 则焊缝所需长度： 角钢背——计算长度：30.70.746.44721024.19848220.76160w f we f N l mm h mm h f ⨯⨯===<=⨯⨯⨯ 据构造要求取为48mm实际长度：mm 606248=⨯+, 取160l mm = 角钢趾——计算长度：30.30.346.44721010.37848220.76160w f we f N l mm h mm h f ⨯⨯===<=⨯⨯⨯ 据构造要求取为48mm实际长度：mm 606248=⨯+, 取160l mm = (3) 斜杆cD 与节点板的连接焊缝计算cD 杆焊缝计算KN N 416.253-=角焊缝强度设计值2160/w f f N mm =, 设焊缝 6f h mm =, 则焊缝所需长度： 角钢背——计算长度:mm h mm f h N l f w f e w 3606099.13116067.0210416.2537.027.03=<=⨯⨯⨯⨯⨯==实际长度：mm 14462132=⨯+, 取1150l mm = 角钢趾——计算长度：mm h mm f h l f wf e w 48857.5616067.022=>=⨯⨯⨯== 实际长度：mm 696257=⨯+, 取170l mm = (4) 下弦杆焊缝验算下弦杆与节点板连接焊缝接受两相邻内力之差： △根据节点放样, 得节点板尺寸为400×300mm. 肢背焊缝验算, 设6f h mm =,3220.70.7328.391070.53/160/20.720.76(40012)w f f f w N N mm f N mm h l τ∆⨯⨯===<=⨯⨯⨯⨯-4.2 上弦节点F图4.2 上弦节点F(1) Fe 杆焊缝计算KN N 031.112-=,角焊缝强度设计值2160/w f f N mm =, 设焊缝 6f h mm =, 则焊缝所需长度： 角钢背——计算长度:mm h mm f h l f wf e w 48835.5816067.022=<=⨯⨯⨯== 实际长度：mm 35.706235.58=⨯+, 取180l mm = 角钢趾——计算长度：mm h mm f h N l f wf e w 48801.2516067.0210031.1123.023.03=<=⨯⨯⨯⨯⨯== 据构造要求取为48mm实际长度：mm 606248=⨯+, 取160l mm =（2）Fg 杆焊缝计算KN N 58.55=,角焊缝强度设计值2160/w f f N mm =, 设焊缝 6f h mm =, 则焊缝所需长度： 角钢背——计算长度: mm h mm f h N l f wf e w 48894.2816067.021058.557.027.03=<=⨯⨯⨯⨯⨯== 据构造要求取为48mm实际长度：48×2+6=60, 取160l mm = 角钢趾——计算长度：30.30.355.5741012.40848220.76160w f we f N l mm h mm h f ⨯⨯===<=⨯⨯⨯ 据构造要求取为48mm实际长度：mm 606248=⨯+, 取160l mm = (3) 上弦杆焊缝验算上弦杆与节点板连接焊缝接受两相邻内力之差：△根据节点放样, 得节点板尺寸为260×230mm.考虑搁置屋面板的需要, 节点板缩进上弦肢背10mm, 用槽焊缝连接, 槽焊缝按两条角焊缝计算, 取'/25f h t mm ==.焊缝设计强度应乘以折减系数0.8,假定集中荷载P 与上弦杆垂直, 忽略屋架上弦坡度的影响. 肢背焊缝验算：120.70.380.30846.447K K N KN P KN==∆==22322``221'/1281608.08.0/9.3310)10260(57.02)22.12447.46()308.807.0(7.02)]22.12/([)(m m N f m m N l h P N K w f w f f =⨯=<=⨯-⨯⨯⨯⨯+⨯=⨯⨯+∆=-τ肢尖焊缝验算：22322````222''/160/5.1710)10260(57.02)22.12447.46()308.803.0(7.02)]22.12/([)(m m N f m m N l h P N K w f w f f =<=⨯-⨯⨯⨯⨯+⨯=⨯⨯+∆=-τ4.3 屋脊节点(1) 拼接角钢与弦杆的连接计算及拼接角钢总长度简直定拼接角钢与受压弦杆的连接可按弦杆中的实际压力设计值N 进行计算, 每边共有4条焊缝平均接受此力, 因而得焊缝长度为mm f h N l wf f w 9.26316067.0410249.7097.043=⨯⨯⨯⨯=⨯=由此可得拼接角钢总长度为：2(2)s w f l l h =++⨯⨯弦杆杆端空隙=2（263.9+26）+20=571.7mm 取 s l =600mm(2) 弦杆与节点板的连接焊缝计算由于屋脊节点的节点板宽度相对较年夜且焊缝连接需抵当的力一般不年夜, 故上弦杆与节点板之间槽焊强度足够, 不需计算.考虑焊缝必需有一需要的最小承载力, 需对此进行弥补验算.上弦杆角钢趾部与节点板之间连接焊逢, 按上弦杆内力15%计算设8f h mm =, 节点板尺寸取为400×200mm, 节点一侧焊缝：40020101702w l mm =--= 焊缝应力验算：22222222323/160/5.124)22.17.135()9.55()22.1()(/7.13517087.0268.6810249.70915.07.02615.09.26316067.0410249.7097.04m m N f m m N m m N l h e N m mf h N l w f M Nn ff w f M fw f f w =<=+=+==⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==⨯⨯⨯⨯=⨯=σττσ4.4 跨中下弦拼接点i(1) 下弦杆拼接及长度计算（设焊缝h f =8mm ）下弦杆双角钢截面选用同样年夜小的角钢作为拼接件, 为使拼接角钢与原来的角钢相紧贴, 对拼接角钢顶部截去棱角, 宽度为r （r 为角钢内圆弧半径）, 对其竖直边应割去：mm t h f 2351085=++=++=∆拼接接头一侧的连接焊缝长度按下弦杆强度计算, 每条焊缝所需长度为：mm f h f A l wff w 96.20516087.042154.34337.042=⨯⨯⨯⨯=⋅⨯=由连接焊缝的强度条件可求出拼接拼接角钢的总长度为：2(2)(10~20)2(205.9628)20463.92s w f l l h mm mm=++=⨯+⨯+=取拼接角钢长度L ＝600mm, 节点板尺寸为450×350mm. (2) 下弦节点与节点板连接角焊缝节点一侧的连接焊缝按下弦杆内力的15%验算, 焊缝长度按构造决定, 因此不再计算. 4.5 支座节点a(1) 支座底板计算支座反力：KN R R 58.3714472.4688=⨯==所需底板净面积：32371.581038706.259.6n c R A mm f ⨯===设底板尺寸为250×250mm, 底板锚栓孔径为50mm 底板平面净面积：22585734502250250)2)(2(cm b a A n =⨯⨯-⨯=-=π锚栓孔缺口面积底板下平均应力：32371.5810 6.34/58573n R N mm A σ⨯===底板为两相邻边支撑板, 单元宽度弯矩为：21a q M ⋅⋅=β1111122125017728920.50.0580.058 6.3417711520.30a mm a b mm b a M q a N mmββ=⨯======⋅⋅⨯⨯=⋅由，查表得所需底板厚度：mm t mm f M t 2093.1721530.1152066==⨯==，取 (2) 加劲肋与节点板的连接焊缝计算设一个加劲肋接受四分之一屋架支座反力, 即R 371.58N=92.895kN 44==焊缝内力为:1V=N =92.895kN31M=N 92.8951068.86391.176N m e ⋅=⨯⨯=⋅设焊缝h f =6mm, 焊缝计算长度：w l =420-15-10=395mm 焊缝应力验算：2236.86/160/f N mm f N mm τ===<=(3) 底板与节点板、加劲肋板底真个角焊缝连接计算 公式：0.7w f f f f wRf h l σβ=≤⨯⨯∑其中：12(22)4(2)w f f l a h b c h =⨯-+⨯--∑切角宽度,1.22f β=设底板焊缝传递全部支座反力, 底板焊缝总长度为：2(25012)4(1201512)848wlmm =⨯-+⨯--=∑设焊缝hf=6mm, 底板焊缝验算:322371.5810104.33/ 1.22195.2/0.70.76848w f f f w R N mm f N mm h l σ⨯===<=⨯⨯⨯⨯∑。
4高层钢结构设计实例分析
• 在现有的工程应用实例中，结构高度从 100米至330米。反应出钢结构抗侧刚度 的局限性。（这里不讨论混合结构）
• 抗侧力构件的型式
• 抗侧力的构件主要有：钢支撑，钢板墙， 边框柱和钢板组成的筒体。
三、高层钢结构的规范依据
• 1、《钢结构设计规范》GB50017-2003 • 2、《建筑抗震设计规范》GB50011-2010 • 3、《高层民用建筑钢结构技术规程》 JGJ99-98（新标准JGJ99-2010正在报批）
重要提示 • 所有抗侧力构件均应在安装 阶段消除自重传来的内力！ 以避免构件过早屈曲。
八、工程实例介绍 广州合景大厦
特点： 38层办公楼 高度178米 钢管砼—钢支撑组合结构 — 最大钢管D1300X35 钢管中砼标号C80 用钢量104kg/m2 结构结算造价1280元/m2
标准层结构平面图
高层钢结构设计实例分析
RBS
广州容柏生建筑结构设计事务所 RBS Structure Engineering Design Associates 魏 捷 2011年5月
一、前言
钢结构是一种质量较轻、刚度较大的结构体 系。 多遇地震作用下，地震力与质量有近似的 线性关系，即质量越大，地震力越大。因此，在 满足相同刚度的条件下，钢结构的地震力一般小 于钢筋混凝土结构。最为重要的是钢结构的延性 远远优于钢筋混凝土结构，具有优越的防倒塌能 力。 因此，在地震作用较大或地震作用为结构控制 工况时，钢结构应该成为结构选型考虑的主要型 式之一。
含加劲肋的钢板墙
简化计算方法
• 等效支撑的截面积Ab
Ab = KH E sin θ sin 2θ
顶梁 柱 支撑 支撑
• 等效支撑屈服应力fy’
sin 2θ fy = fy sin 2α
钢结构案例分析
案例一：美国亚特兰大体育馆（佐治亚穹顶）索穹顶结构索穹顶结构是20世纪80年代美国工程师盖格（Geiger）发展和推广富勒（Fuller）拉整体结构思想后实现的一种新型大跨结构，是一种结构效率极高的力集成体系或全力体系。
它采用高强钢索作为主要受力构件，配合使用轴心受压杆件，通过施加预应力，巧妙地拉成穹顶结构。
该结构由径向拉索、环索、压杆、拉环和外压环组成，其平面可建成圆形、椭圆形或其他形状。
整个结构除少数几根压杆外都处于力状态，可充分发挥钢索的强度，这种结构重量极轻，安装方便，经济合理，具有新颖的造型，被成功地应用于一些大跨度和超大跨度的结构。
1992年，美国工程师维（M.P.Levy）和T.F.Jing对盖格设计的索穹顶结构中索网平面刚度不足和易失稳的特点进行了改进，将辐射状脊索改为联方型，消除了结构部存在的机构，并取消起稳定作用的谷索，成功设计了佐治亚穹顶（Georgia Dome）（1992年建成，椭圆形平面，240.79m*192.02m），成为1996年亚特兰大奥运会的主体育馆屋盖，用钢量不到30kg/m²。
佐治亚穹顶体育馆位于亚特兰大的中心地带，1992年作为美国橄榄球联盟亚特兰大大猎鹰队的主场开放。
该馆因成为1996年奥运会主体育场馆，是世界上最大的电缆支撑穹顶形体育馆。
佐治亚穹顶，是目前世界上最大的索穹顶结构，双曲抛物面型拉整体索穹顶结构，由美国工程师列维等设计，是1996年亚特兰大奥运会主赛馆的屋盖结构，其长轴为240米，短轴为193米，为钻石形状，曾被评为全美最佳设计。
整个结构由联方型索网、三根环索、不连续撑杆及中央桁架组成。
佐治亚体育馆的结构是一个空间桁架，其底部弦杆由环形索代替。
这个屋顶为240m*193m的椭圆形，是同类索膜结构中世界上最大的。
它由涂有聚四氟乙烯的玻璃纤维膜覆盖。
屋面呈钻石状，看上去象水晶一般。
整个屋顶由7.9m宽、1.5m厚的混凝土受压环固定，共52根支柱支撑着700m周长的混凝土受压环，钢焊接件被预埋进受压环，以提供26个屋顶连接点。
钢结构课程设计实例1
1 工程概况(设计资料)1.1 结构形式1）某厂房跨度为21m，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）该车间所属地区南京。
5）采用梯形钢屋架。
1.2屋架形式及选材屋架跨度为21m，屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。
屋架采用的钢材及焊条为：设计方案采用345钢，焊条为E50型。
1.3荷载标准值（水平投影面计）考虑静载：①预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）1400N/m2②二毡三油防水层400N/m2③20mm厚水泥砂浆找平400N/m2④支撑重量70N/m2考虑活载：屋面活荷载与雪荷载不能同时出现，由于本屋架地处南京地区，雪荷载为0.65N/m2小于活载，故取活载为700N/m22 支撑布置2.1桁架形式及几何尺寸布置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L0＝24000－300＝23700mm；端部高度取H=1990mm，中部高度取H=3190mm（为L0/7.4）。
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2.2 桁架支撑布置桁架支撑布置图符号说明：SC 上——上弦支撑；XC ——下弦支撑；CC ——垂直支撑;GG ——刚性系杆；LG ——柔性系杆桁架及桁架上弦支撑布置桁架及桁架下弦支撑布置垂直支撑 1-1垂直支撑 2-23 荷载计算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(南京地区为0.65kN/m2 <0.7kN/m2 ),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。
钢结构制作方案实例
钢结构制作方案实例一、梁柱构件的加工流程因受钢材型号种类、大小的限制，钢结构中存在大量型材、板材等组合焊接而成的箱形、H 形、十字形截面的梁柱组件，其制作流程比较典型。
1.箱形柱的加工流程箱形柱（图8-29）是由四块钢板组成的承重构件，与梁连接部位还设有加劲隔板，每节柱子顶部要求平整。
箱形柱加工流程如图8-29所示。
2.变截面梁的加工流程钢结构中常遇到一些变截面的梁（图8-30），这些梁的翼、腹板均采用变截面形式，板厚度也不同，其加工流程如图8-31所示。
图8-29 箱形柱加工流程图8-30 变截面梁示意图8-31 变截面梁加工流程二、桁架构件的加工桁架是常用的焊接钢结构之一，如图8-32所示，多用在桥梁、起重机、输电塔架、房屋建筑等结构中，在建筑房屋中使用尤为广泛。
桁架节点间距d 一般为1.5～3m，桁架高度与跨度之比h/L＝1/10～1/14。
其结构特点是：为平面结构或者由几个平面桁架组成空间架构；杆件、焊缝多且短，难以采用自动焊；整体来看对称于长度中心；在受力平面有较大的刚度，在受力平面外刚度小，易变形，特别容易扭曲。
桁架生产中的主要工艺问题及流程如下。
图8-32 大跨距桁架示意图（a），（b）建筑屋架；（c）起重机桁架1.装配方案的选择在工厂生产中，桁架的装配工时占全部制造工时的比例很大，采用合适的装配工艺对于提高劳动生产率意义很大。
工厂装配方法及适用范围如下：（1）放样装配法：在平台上画出各杆件的位置线，之后安放弦杆节点板、竖杆及腹杆等，点固并焊接。
这种方法一般适用于单件小批量生产，生产效率低。
（2）定位器装配法：在各元件（型钢、节点板等）直角边处设置定位器及压夹器，按定位器安放各元件，点固并焊接。
应注意定位器的安置应保证桁架取出方便。
这种方法不仅适用于成批生产，且降低了工人技术水平的要求，生产率较高。
（3）模架装配法：首先采用放样装配法制造出一片桁架，将其翻转180°作为模架（相当于胎具），之后将所要装配的各元件按照模架的位置安放并点焊，接着可将点焊好的桁架取出，在另一工作位置进行焊接，而模架工作位置上可继续进行装配。
钢结构18m梯形屋架设计实例
钢结构课程设计任务书一、题目某厂房总长度90m，跨度为18m，屋盖体系为无檩屋盖。
纵向柱距6m。
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=L/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。
2.屋架形式及荷载：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）如附图所示。
屋架采用的钢材、焊条为：Q345钢，焊条为E50型。
3.屋盖结构及荷载（1）无檩体系：采用1.5×6.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）荷载：①屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自重，以kN/m2为单位；②屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.7kN/m2，雪荷载的=0.35kN/m2，施工活荷载与雪荷基本雪压标准值为S载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载为0.7kN/m2③屋面各构造层的荷载标准值：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.45kN/m2水泥砂浆找平层 0.7kN/m2保温层 0.4 kN/m2(按附表取)预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2附图(a) 18米跨屋架(b)18米跨屋架全跨单位荷载几何尺寸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二、设计内容1.屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置上、下弦横向水平支撑、垂直支撑和系杆，见下图。
因连接孔和连接零件上有区别，图中给出W1、W2和W3 三种编号（a）上弦横向水平支撑布置图（b）屋架、下弦水平支撑布置图1-1、2-2剖面图2.荷载计算三毡四油防水层 0.45 kN/m2水泥砂浆找平层 0.7kN/m2保温层 0.4kN/m2预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2屋架及支撑自重 0.12+0.011L=0.318kN/m2恒荷载总和 3.318kN/m2活荷载 0.7kN/m2积灰荷载 0.7kN/m2可变荷载总和 1.4kN/m2屋面坡度不大，对荷载影响小，未予以考虑。
钢结构课程设计任务书实例
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P=4.0644×1.5×6=36.59 kN屋架上弦节点荷载1P=1.75×1.5×6=15.75 kN2组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载屋架上弦节点荷载P=0.417×1.2×1.5×6=4.5 kN3P=(1.4×1.2+0.75×1.4) ×1.5×6=24.57 kN43.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。
钢结构设计实例含计算过程
钢结构设计实例含计算过程钢结构是一种广泛应用于建筑和桥梁等工程领域的结构材料，它具有高强度、轻质、可塑性好等优点。
本文将以一个钢结构设计实例为例，详细介绍钢结构设计的计算过程。
假设我们要设计一座有限高度的钢制屋顶结构，屋顶形状为一个深度为5米，宽度为10米的矩形。
屋顶的高度为2米，屋顶材料选择高强度钢。
第一步：确定荷载在进行钢结构设计之前，首先要确定各种荷载。
对于屋顶结构来说，有以下几种荷载需要考虑：1.死荷载：包括屋顶自身重量和可能的附加物重量。
假设屋顶材料厚度为0.1米，密度为7850千克/立方米，则单个屋顶板的重量为：屋顶板重量=宽度*深度*厚度*密度=10*5*0.1*7850=3925千克假设附加物重量为500千克，则总的死荷载为4425千克。
2.活荷载：考虑到可能的雪、风等荷载，我们假设活荷载为500千克。
3.风荷载：由于屋顶暴露在室外，需要考虑风的荷载。
根据当地的设计规范，假设风压为0.5千牛/平方米，则风荷载为：风荷载=风压*屋顶面积=0.5*(10*5)=25千牛第二步：确定结构类型和构件在确定了荷载之后，我们需要选择合适的结构类型和构件来满足设计要求。
考虑到屋顶的形状和荷载情况，我们选择采用钢柱和梁来支撑屋顶。
钢柱的截面形状选择为矩形，梁的截面形状选择为I型钢梁。
第三步：计算构件尺寸根据荷载和构件材料的强度等参数，我们可以计算出构件的尺寸。
假设钢材的屈服强度为300兆帕，安全系数取1.5，则钢柱和梁的截面尺寸计算如下：1.钢柱截面尺寸计算：首先计算柱子所承受的最大压力荷载。
假设柱子的高度为2米，柱子自身重量忽略不计，则柱子的面积为：柱子面积=死荷载/(钢材强度*安全系数)=4425/(300*1.5)=9.83平方米选择合适的矩形截面，假设柱子宽度为0.2米，则柱子的高度为：柱子高度=柱子面积/柱子宽度=9.83/0.2=49.15米选择合适的矩形截面尺寸，例如宽度为200毫米，高度为500毫米。
钢结构课程设计实例之 (1)
钢结构设计任务书一、设计资料工业厂房跨度为L=24m，柱距为6m，厂房总长度为90m，采用1.5×6.0m预应力钢筋混凝土大型屋面板，屋面坡度i=1/12，屋架两端简支于钢筋混凝土柱上，柱采用封闭结合，上柱截面450mm×450mm,混凝土标号为C20。
二、钢材和焊条的选用钢材选用Q235-B，焊条选用E43型，手工焊三、屋架形式、尺寸及支撑布置屋架计算跨度：L0=L-300=23700(mm)屋架端部高度取：H0=2000（mm）跨中高度：H=3000（mm）屋架高跨比：HL0=300023700=17.9屋面几何尺寸屋架支撑布置四、荷载和内力计算1）荷载计算。
屋面永久荷载： KN/m2预应力混凝土大型屋面板（含灌缝） 1.50防水卷材 0.40找平层 0.40保温层 0.50屋架和支撑自重 0.30合计 3.102）屋面活荷载：雪荷载或活荷载 0.40（由于i=1/12<i=1/8，故不需考虑风荷载的影响）合计 0.403）节点荷载：一般考虑全跨荷载，对跨中部分斜杆（一般为跨中每侧各两根斜腹杆）可考虑半跨组合，本设计在计算杆件截面时，将这些腹杆均按压杆控制长细比，不必考虑半跨荷载作用情况，只计算全跨满载时的杆件内力。
全跨荷载组合1：P=(1.2×3.1+1.4×0.4)×6×3.0=77.040KN全跨荷载组合2：P=(1.35×3.1+1.4×0.7×0.4)×6×3.0=82.386KN故，节点荷载P=82.386KN支座反力R=4P=4×82.386=329.544KN4）内力计算用图解法先求出节点荷载作用下的杆件内力系数，然后乘以实际的节点荷载。
计算结果列于下表表1 屋架杆件计算内力（KN ）五、杆件截面选择1）上弦杆。
整个上弦不改变截面，按最大内力计算，N max =-646.812KN ，l ox =301.0cm ，l oy =600.0cm ，因为oy ox l l ≈2，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并。
钢结构案例分析
L 2l 10 2 200 10 410mm
最后选定的上、下拼接板的尺寸为2—340×12×410。
5
【例3.4】图3.43（a）所示牛腿与钢柱的角焊缝连接中，钢材为Q235，焊条为 E43型，手工焊。荷载设计值N=365kN，偏心距e=350mm，焊脚尺寸hf1=8mm， hf2=6mm。图3.43(b)为焊缝有效截面。 【要求】：验算图3.43(a)所示牛腿与钢柱连接角焊缝的强度。
6
翼缘焊缝的最大应力：
M h 127 .8 10 3 f1 205 .6 8 I w 2 1.88 10 139 .8 N / mm 2 f f fw 1.22 160 19Байду номын сангаас N / mm 2
腹板焊缝中设计控制点A由于弯矩M引起的应力： 170 f 2 140 115 .8 N / mm 205 .6 由于剪力V在腹板焊缝中产生的平均剪应力：
12
(3)验算受力最大螺栓 经分析，受力最大的螺栓之一为“1”。
剪力作用下“1”号螺栓受力：
V N1 y
V 120 12.0 KN n 10
扭矩作用下“1”号螺栓受力：
xi2 10 200 2 4.0 10 5 mm 2
yi2 4 80 2 160 2 1.28 10 5 mm 2
V 365 10 3 f 127 .8 N / mm 2 (he 2lw 2 ) 2 0.7 6 340
则腹板焊缝的强度(A点为设计控制点)为：
2 f 2 115 .8 2 2 w 2 2 127 .8 159 .2 N / mm f f 160 N / mm f 1.22 f 2
钢结构课程设计实例
一由设计任务书可知：厂房总长为96m，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 C。
暂不考虑地震设防。
屋面采用1.5mX6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:15。
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0.35KN/怦，雪荷载标准值为0.3KN/怦，风标准值为0.45KN/怦，积灰荷载标准值为0.5KN/怦。
屋架采用梯形钢屋架，钢屋架铰支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C25.二选材：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/ m2，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。
=24000-2X150=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一所示：■^670 r呼.屋架支撑布置见图二所示：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） 找平层（20mm 厚水泥砂浆） 保温层（120mm 厚泡沫混凝土） 预应力混凝土大型屋面板 钢屋架和支撑自重 管道自重0.35KN/ m 20.02 >20=0.40 KN/ m 0.12 >6=0.72 KN/ m 1.4 KN/ m0.12+0.011 >4=0.384 KN/ m 0.1 KN/ m总计：3.354 KN/ m可变荷载标准值：雪荷载v 屋面活荷载（取两者较大值） 0.35KN/ m积灰荷载0.5KN/ m风荷载：查表可知迎风坡面体形系数为-0.6，背风坡面为-0.5，即当屋面夹角（3.8 °小于 15。
时，风载为吸力，起卸载作用，一般不予考虑。
总计：0.85 KN/ m永久荷载设计值 1.2 >.354 KN/ m =4.0248KN/ m 可变荷载设计值 1.4 >.85 KN/ m =1.19KN/ m 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=（4.0248KN/ m +1.19KN/ m ） >5 >=46.9332KN全跨永久荷载+半跨可变荷载 P 1=4.0248KN/ m X 1.5 6=36.22KNP 2=1.19KN/ m X 1.5 6=10.71KN组合三 全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板自重+半跨屋面活荷载屋架上弦荷载 P 3=0.384KN/ m X 1.2 >1.5 >6=4.15KNP 4=（1.4 *2+0.35 14） *5 6=19.53KN3,内力计算:首先求出杆件内力系数，即单位荷载作用下的杆件内力，荷载布置如图3所示。
钢结构建筑设计案例分享
钢结构建筑设计案例分享钢结构建筑作为一种现代化、快捷、环保的建筑方式，越来越受到人们的关注和喜爱。
本文将分享一些钢结构建筑设计案例，展示其在不同领域的应用。
1. 钢结构体育馆设计案例钢结构体育馆是近年来兴起的一类建筑。
其采用轻量、高强度的钢材，能够实现大跨度、大空间的设计要求。
位于中国成都的"鸟巢体育馆"，就是一座兼具美感与功能性的代表作。
该体育馆采用了创新的网架结构，通过钢材的刚性连接和合理剪力设计，实现了建筑内外形体的完美统一。
同时，钢结构的运用也为观众提供了更好的视野和观赛体验。
2. 钢结构桥梁设计案例钢结构桥梁在现代交通建设中发挥着重要的作用。
德国的科隆大桥是一座具有代表性的钢结构桥梁。
这座桥梁采用了特殊的桁架结构，通过钢柱与钢梁的刚性连接，确保了桥梁的稳定性和承载能力。
同时，钢材的使用也减少了桥梁的自重，使得整座桥梁更加轻盈。
科隆大桥的成功设计，不仅解决了交通问题，还成为了当地的地标性建筑。
3. 钢结构商业建筑设计案例商业建筑常需要大面积的空间，而钢结构建筑正是满足这一需求的理想选择。
日本东京的银座塔是一座集合购物、办公、餐饮等功能于一体的商业建筑。
其采用了钢材与玻璃的组合结构，使整座建筑在满足功能需求的同时又不失美感。
钢结构的运用也使得建筑内外空间的划分更加自由灵活，给商业活动带来了更大的自由度。
4. 钢结构住宅设计案例传统的住宅建筑往往受限于墙体的承载能力和结构形式的限制。
而钢结构住宅则提供了更多的设计可能性。
位于美国洛杉矶的“EcoSteel”是一家专门设计钢结构住宅的公司。
他们的设计中，不仅采用了钢材的高强度和耐久性，还注重了建筑与自然环境的融合。
通过大面积的玻璃墙和开放式的结构设计，使得钢结构住宅与周围的自然景观融为一体，为居住者创造了宜居的环境。
总结以上只是一些钢结构建筑设计案例的简单分享。
随着科技和建筑技术的进步，钢结构建筑将在各个领域中发挥更重要的作用。
钢结构课程设计例题
一、课程设计名称梯形钢屋架设计二、课程设计资料北京地区某金工车间，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℃。
采用三毡四油，上铺小石子防水屋面，水泥砂浆找平层，厚泡沫混凝土保温层，1.5m×6m预应力混凝土大型屋面板。
屋面积灰荷载为0.4kN/㎡，屋面活荷载为0.4kN/㎡，雪荷载为0.4kN/㎡，风荷载为0.45 kN/㎡。
屋架铰支在钢筋混凝土柱上，柱截面为400mm×400mm，混凝土标号为C20。
设计荷载标准值见表1（单位：kN/㎡）。
三、钢材和焊条的选用根据北京地区的计算温度、荷载性质和连接方法，屋架刚材采用 Q235沸腾钢，要求保证屈服强度 fy、抗拉强度 fu、伸长率δ和冷弯实验四项机械性能及硫（S）、磷（P）、碳（C）三项化学成分的合格含量。
焊条采用 E43型，手工焊。
四、 屋架形式和几何尺寸屋面材料为预应力混凝土大型屋面板，采用无檩屋盖体系，平坡梯形钢屋架。
屋面坡度。
10/1=i屋架计算跨度。
mm l l 2670015022700015020=⨯-=⨯-= 屋架端部高度取：mm H 20000=。
跨中高度：mm i l H 335033351.02/2670020002H 00≈=⨯+=⋅+=。
屋架高跨比：.812670033500==l H 。
屋架跨中起拱,54500/mm l f ==取50 mm 。
为了使屋架节点受荷,配合屋面板1.5m 宽，腹杆体系大部分采用下弦节间水平尺寸为3.0m 的人字形式，上弦节间水平尺寸为 1.5m ，屋架几何尺寸如图 1 所示。
图1：27米跨屋架几何尺寸五、 屋盖支撑布置根据车间长度、跨度及荷载情况，在车间两端 5.5m 开间内布置上下弦横向水平支撑，在设置横向水平支撑的同一开间的屋架两端及跨中布置三道竖向支撑，中间各个屋架用系杆联系，在屋架两端和中央的上、下弦设三道通长系杆，其中：上弦屋脊节点处及屋架支座出的系杆为刚性系杆（图2），安装螺栓采用 C 级，螺杆直径：d=20mm，螺孔直径：d0=21.5mm。
钢结构厂房设计实例
y
吊车梁上翼缘： A上 300 12 3600mm 2
I 上y W上y
2．强度验算： ①正应力：
上翼缘正应力： 上
M max M T W1x W上y
147 10 6 7.35 10 6 64.4 40.83 105.23 N f mm 2 2282565 180000
1．牛腿根部断面验算：
I 600 250 8 12 1 I x 8 576 3 250 12 294 2 2 646017984mm 4 12 646017984 Wx 2153393mm 3 300 288 S x 8 288 250 12 294 1213776mm 3 2
T 2 rQT1 1 1.4 M T max
100 0.4 100 0.1 4.9kN 2 2
4.9 147 7.35kN m 98.01
3. 求 Vmax
291
Vmax
98.01 3.5 6 155.2kN 6
4. 求 VT max
㈠ 内力计算（单台） 1．求 M max
Fmax 11rQ Pmax 1.05 1.05 1.4 63.5 98.01kN
Mc Vc左
1 1 F l 98.01 6 147 kN m 4 4 F Vc右 49kN 2
2. 求 100 6.7 mm 15 15 ∴横向加劲肋的尺寸为： 8 100 tS
②支座加劲肋 采用 20 300
A0 20 300 6000mm 2 A A0 15t wt w 6000 15 10 10 7500mm 2
钢结构设计案例研究
钢结构设计案例研究钢结构在现代建筑领域中扮演着重要的角色。
它的高强度、耐久性和设计灵活性使其成为许多大型建筑项目的首选。
本文将通过几个钢结构设计案例，来探讨不同应用场景下的设计原理和技术要点。
一、大跨度钢结构桥梁设计案例大跨度的钢结构桥梁在现代交通基础设施中非常常见。
这些桥梁通常需要承受车辆负载、风力等外部力的作用，同时满足舒适性和安全性的要求。
在设计大跨度钢结构桥梁时，需要进行详细的地质勘察和风力工程分析。
结构工程师根据桥梁的功能需求，选择适当的梁型、桁架配置和连接方式，并根据实际情况确定主梁和支座的尺寸和类型。
例如，某城市规划建设了一座跨越大江的钢结构桥梁。
结构工程师通过合适的静力和动力分析，确定了桥梁的最佳跨度和荷载分布。
在设计过程中，他们还考虑了桥梁对船只通行的要求，特别是桥梁的垂直通航间隙和水下通航空间。
二、多层钢结构建筑设计案例多层钢结构建筑的设计涉及到不同楼层的结构布置、承载力计算和防火设计等方面。
在处理这些问题时，结构工程师需要考虑到建筑物的整体稳定性和强度。
例如，某公司为了提高生产效率，决定新建一座四层的钢结构厂房。
在设计中，结构工程师首先根据工厂所需的功能和布置要求，确定了楼层的平面布局和结构体系。
然后，通过强度计算和承载力分析，确定了各楼层的结构尺寸和材料选择。
在保证建筑物整体稳定性的前提下，他们优化了梁柱连接方式，并进行防火设计以确保建筑物的安全性。
三、高层钢结构建筑设计案例高层钢结构建筑是建筑领域中的典型代表，其设计需要考虑到抗震性、稳定性和舒适性等方面的要求。
例如，某城市决定建设一座30层的钢结构写字楼。
工程师们在设计中采用了一系列的技术措施来保证建筑物的抗震性。
首先，他们通过地质勘察和抗震分析，确定了合适的基础设计和设计地震力。
然后，采用了合理的结构布局和抗震构造，包括增加剪力墙、设置钢结构框架等。
此外，结构工程师还在设计中考虑到舒适性方面的因素，例如采用了减震装置来降低震动对建筑物的影响。
钢框架支撑结构设计实例(书稿例题)
钢框架-支撑结构设计实例4.10.1 工程设计概况本建筑为某公司办公楼，位于沈阳市区，共七层。
总建筑面积约59002m ，总高度30.6m ，室内外高差0.600m ；底层层高4.5m ，顶层层高4.5m ，其余层均为4.2m 。
设两部楼梯和两部电梯。
墙体采用聚氨酯PU 夹芯墙板。
屋面为不上人屋面。
结构形式为钢框架—支撑体系。
设计基准期50年，雪荷载0.502m kN ，基本风压：0.552m kN 。
抗震设防烈度为7度，设计基本加速度为0.1g ，结构抗震等级四级。
结构设计基准期50年。
地质条件：拟建场地地形平坦，地下稳定水位距地坪-9.0m 以下，冰冻深度-1.20m ，地质条件见表4-24，Ⅱ类场地。
4.10.2 方案设计1.建筑方案概述 1）设计依据《民用建筑设计通则》GB50352-2005 《办公建筑设计规范》JGJ67-2006 《建筑设计防火规范》GB50016-2006 2）设计说明（1）屋面（不上人屋面）防水层：SBS 改性沥青卷材(带保护层)； 40mm 厚1:3水泥沙浆找平层； 70mm 厚挤塑板保温层；1:6水泥炉渣找坡（最薄处30mm,坡度2%）；压型钢板混凝土组合板（结构层折算厚度100mm ）； 轻钢龙骨吊顶。
（2）楼面：20mm 厚大理石面层；20mm 厚1：3干硬性水泥沙浆找平层；压型钢板混凝土组合（结构层折算厚度100mm ）； 轻钢龙骨吊顶。
（3）门窗本工程采用实木门和塑钢玻璃窗。
（4）墙体外墙为双层聚氨酯PU 夹芯墙板300mm （内塞岩棉）；内墙为双层聚氨酯PU 夹芯墙板180mm 厚聚氨酯PU 夹芯墙板； 2. 结构方案概述 1）设计依据本设计主要依据以下现行国家规范及规程设计： 《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（2006版） 《钢结构设计规范》（GBJ50017-2003） 《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010） 《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）《钢-混凝土组合结构设计规程》（DLT5085-99） 2）结构形式及布置采用钢框架-支撑结构。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
设计资料
北京地区某金工车间。
采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。
车间跨度 21m 长度144m 柱距6m 厂房高度15.7m 。
车间内设有两台150/520kN 中级工作制吊车。
设计温度高于 -20 C 。
采用三毡四油，上铺小石子防水屋面，水泥砂浆找平层，，8cm 厚泡沫混凝土保温层， 1.5m X 6.0m 预应力混凝土大型屋面板。
屋面积灰荷载 0.6kN/m 2,屋面活荷载0.35 kN/m 2, 雪荷载为0.45kN/m 2,风荷载为0.5kN/m 2。
屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为 400mm X 400mm 混凝土标号为C2O
一、 选择钢材和焊条
根据北京地区的计算温度和荷载性质及连接方法， 钢材选用Q235-B 。
焊条采用E43型，
手工焊。
二、 屋架形式及尺寸
无檩屋盖，i 二1/10，采用平坡梯形屋架。
屋架计算跨度为L Q = L-300 = 20700mm 端部高度取H = 1990mm
中部高度取 H= H+1/2iL = 1990+0.1 X 2100/2 = 3040mm
屋架杆件几何长度见附图1所示，屋架跨中起拱42m （按L/500考虑）。
为使屋架上弦承受节点荷载，配合屋面板 1.5m 的宽度，腹杆体系大部分采用下弦间 长为3.0m 的人字式，仅在跨中考虑到腹杆的适宜倾角，采用再分式。
屋架杆件几何长度（单位：mm
三、屋盖支撑布置
根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置四道上、下弦横向水平支撑。
因柱网采用 封闭结合，为统一支撑规格，厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。
在第一柱间的上弦 平面设置刚性系杆保证安装时上弦杆的稳定，第一柱间下弦平面也设置刚性系杆以传递山 墙风荷载。
在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端共设四道垂直支撑。
在屋脊节 点及支座节点处沿厂房纵向设置通长的刚性系杆，下弦跨中节点处设置一道纵向通长的柔 性系杆，支撑布置见附图 2。
图中与横向水平支撑连接的屋架编号为 GWJ-2山墙的端屋 架编号为GWJ-3其他屋架编号均为
GWJ-1
'55000
附图2
:屋面支撑布置图（单位：mm
四、何载计算与组合
1、荷载计算
荷载计算及汇总表
项次
荷载名称
计算式
标准值 kN/m 2 设计值
kN/m 2 备注 1 防水层（三毛四油上 铺小石子）
0.4
0.48 沿屋面坡向分布 2 水泥砂浆找平层 （20mml 厚） 0.02 X 20
0.4 0.48 沿屋面坡向分布 3 泡沫混凝土保温层 （80mml 厚）
0.1
0.12 沿屋面坡向分布 4 预应力混凝土大型屋 面板（含灌缝）
1.4
1.68 沿屋面坡向分布 5
屋架和支撑自重 (0.12+0.011 X 21)
0.35 0.42 沿水平分布
恒载总和 2.65 3.18
6 屋面均布活何载
0.35 0.56 沿水平面分布，计算 7 雪荷载
0.45 0.63 中取二者中的较大值
8
积灰何载
0.6 0.56
可变何载总和
0.75
1.19
由于屋面坡度不大，对荷载的影响较小，未予考虑。
风荷载为吸力，重屋盖可不考虑。
2、荷载组合
计算屋架杆内力时，应考虑如下三种荷载组合：
使用阶段“全跨恒荷载+全跨屋面均布活荷载”和“全跨恒荷载+ 半跨屋面均布活荷载” 恒荷载和活荷载引起的节点荷载设计值 Pis 及F 活分别为： P e = 3.18 X 1.5 X 6= 28.62 kN F 活 = 1.19 X 1.5 X 6= 10.71 kN
6*5000 500
心 5500
?K 6O OC
6000 7x6000 6D0C ,団加 6000
500
呂S
'55000
施工阶段“屋架及支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载”。
这时只有屋架及支。