钢结构课程设计

土建专业

钢结构

课程设计

钢结构课程设计

一、课程设计的性质和任务

《钢结构》是土木工程专业的重要专业课，为了加强学生对基本理论的理解和《钢结构》设计规范条文的应用，培养学生独立分析问题和解决问题的能力，必须在讲完有关课程内容后，安排2周的课程设计，以提高学生的综合运用能力。课程设计又是知识深化、拓宽的重要过程，也是对学生综合素质与工程实践能力的全面锻炼，是实现本科培养目标的重要阶段。通过课程设计，着重培养学生综合分析和解决问题的能力以及严谨、扎实的工作作风。为学生将来走上工作岗位，顺利完成设计任务奠定基础。

课程设计的任务是，通过进一步的设计训练，使学生熟悉钢结构基本构件的设计和构造设计的基本原理和方法，具备一般钢结构设计的基本技能；能够根据不同情况，合理地选择结构、构造方案，熟练地进行结构设计计算，并学会利用各种设计资料。

二、课程设计基本要求

课程设计是综合性很强的专业训练过程，对学生综合素质的提高起着重要的作用。基本要求如下：

1、时间要求。一般不少于2周；

2、任务要求。在教师指导下，独立完成一项给定的设计任务，编写出符合要求的设计说明（计算）书，并绘制必要的施工图。

3、知识和能力要求。在课程设计工作中，能综合应用各学科的理论知识与技能，去分析和解决工程实际问题，使理论深化，知识拓宽，专业技能得到进一步延伸。通过毕业设计，使学生学会依据设计任务进行资料收集、和整理，能正确运用工具书，掌握钢结构设计程序、方法和技术规范，提高工程设计计算、理论分析、技术文件编写的能力，提高计算机的应用能力。

三、课程设计的内容

《钢结构》课程设计的选题要符合教学基本要求，设计内容要有足够的深度，使学生达到本专业基本能力的训练。对学习好、能力强的学生，可适当加深加宽。

题目：钢屋架设计

采用平面钢屋架作为设计题目。设计内容包括：屋架内力计算、屋架杆件设计；节点设计；施工图绘制以及材料用量计算等。

完成的设计成果包括：结构设计计算书一份，施工图1~3张（2号）。

普通钢屋架设计

案例及设计指导

参考题目：

一、题目：普通梯形钢屋架设计

（一）设计资料

郑州某工业厂房，长度102m，屋架间距6m，车间内设有两台20/5t中级工作工作制桥式吊车，屋面采用1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板。水混珍珠岩制品保温层10cm，20mm厚水混砂浆找平层，三毡四油防水层，屋面坡度1/10。屋架两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土C30，屋架跨度和屋面积灰荷载按指定的数据进行计算。

1、屋架跨度（1）24m （2）27m

2、屋面积灰荷载标准值（1）0.3kN/m2（2）1.0kN/m2

3、屋面活荷载标准值0.5kN/m2

4、屋面雪荷载标准值0.4kN/m2

已知各类屋架几何尺寸及半跨单位荷载作用下内力图，按下列要求进行屋架设计，并绘制屋架施工图。

（二）设计要求

1、由结构重要性，荷载特征（静荷），连接方法（焊接）及工作温度选用钢材及焊条。

2、合理布置支撑体系，主要考虑

（1）上弦横向水平支撑

（2）下弦横向水平支撑

（3）垂直支撑

（4）系杆（刚性或柔性）

并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、荷载及内力计算

（1）屋面恒载计算可参考教科书P285表7.6，其中水泥珍珠岩预制块自重为4kN/m2。（2）屋面活荷载与屋面雪荷载不同时考虑。

（3）屋面积灰荷载按指定值计算，积灰荷载属于可变荷载。

（4）利用结构的对称性，仅计算屋架左半跨杆件内力。

（5）计算屋架杆力时，应考虑三种荷载组合。

（6）将屋面分布荷载转化为屋架节点荷载，利用左半跨单位节点荷载内力图计算杆力。（7）确定各杆最不利内力（最大拉力或最大压力）

4、杆件截面选择

（1）屋架杆件常采用双角钢组合组成的T形截面或十字形截面，要根据λx=λy的等稳

条件选择合理的截面形式。

（2）正确确定杆件的长细比，由轴心受力杆确定杆件截面及垫板数量。

（3）上弦杆，下弦杆，主斜杆截面选择过程要在计算书内详细说明，其余杆件截面选择可列表进行（参见教科书P291，表7.8）。

（4）杆件截面规格不宜过多，与垂直支撑相连的竖杆截面则不宜小于2L63×5。 5、节点设计

（1）熟知节点设计的基本要求及一般步骤。 （2）节点设计与施工图绘制往往是同步进行的。

（3）要在计算书内写出一般上下弦节点，下弦跨中节点，下弦支座节点及屋脊节点设计过程。

6、屋架施工图

（1）用铅笔绘制1#施工图 （2）施工图应包括

①屋架简图（比例1∶100），左半跨标明杆件长度，右半跨注明杆件最不利内力，以及超拱度。

②屋架正面图，上、下弦平面图（有二个比例）。 ③侧面图，剖面图及零件详图。

④注明全部零件的编号，规格及尺寸（包括加工尺寸和定位尺寸）孔洞位置，孔洞及螺栓直径，焊缝尺寸以及对工厂加工和工地施工的要求。

⑤材料表。 ⑥说明。

（三）按时完成设计任务，设计成果包括计算书和施工图二部分。

二、题目：普通轻型钢屋架设计

（一）设计资料

某厂房跨度为21m 或24m ，总长90m ，柱距6m ，采用梯形钢屋架、1.5×6.0m 预应力混凝土大型屋面板，20mm 厚水泥砂浆找平，上铺泡沫混凝土保温层，三毡四油（上铺绿豆砂）防水层，一毡二油隔气层；屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30，屋面坡度为10:1 i 。地区计算温度高于-200C ，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7度，屋架下弦标高为18m ；厂房内桥式吊车为2台150/30t （中级工作制），锻锤为2台5t 。

其中保温层荷载、积灰荷载、屋架跨度和钢材种类可以有多种不同的组合。