国家级精品课程—钢结构设计
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国家级精品课程—钢结构设计第23讲重型单层工业厂房支撑体系
屋盖支撑
屋盖支撑：上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、 下弦纵向水平支撑、竖向支撑、系杆。
屋架下弦系杆
垂 直 支 撑
上弦横向 水平支撑
下弦纵向水平支撑
下弦横向水平支撑
国家级精品课程—钢结构设计
第23讲 重型单层工业厂房支撑体系（1）
屋盖支撑
不设屋盖支撑时： 上弦有可能向同一方向以半波形式发生平面外失稳， 当侧向无联系时，会引起下弦较大的水平振动和变位， 仅靠端部屋架的弦杆来承受和传递端墙传来的风荷载是不够的。
和中央的垂直支撑则与屋架竖杆组成竖向桁架，都有一定的侧向抗弯 刚度。
国家级精品课程—钢结构设计
第23讲 重型单层工业厂房支撑体系（1）
屋盖支撑 3）为弦杆提供适当的侧向支撑点。
减少受压弦杆的计算长度，限制受拉弦杆的过度振动。
4）承受和传递屋盖的纵向水平荷载。
作用于山墙的风荷载、悬挂吊车的纵向刹车力及纵向地震荷载 通过屋盖的支撑传给厂房的下部支承结构。
温度区段的长度L1
支撑间距L0
国家级精品课程—钢结构设计
第23讲 重型单层工业厂房支撑体系（1）
屋盖支撑 2. 屋盖支撑的布置
下弦横向水平支撑布置： 屋架跨度大于等于18m； 屋架下弦设有悬挂吊车，厂房内 有吨位较大的桥式吊车或有振动设备时； 端部抗风柱支撑于屋架下弦时； 屋架下弦设有通长的纵向水平支撑时。
国家级精品课程—钢结构设计
第23讲 重型单层工业厂房支撑体系（1）
支撑体系★
在单层厂房结构中，支撑虽然不是主要的承重构件，
但却是连接主要承重结构组成整体结构的重要组成部分。
恰当地布置支撑体系，使厂房具有足够的强度、刚度和稳 定性。
1 屋盖支撑 2 柱间支撑
屋盖支撑：上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、 下弦纵向水平支撑、竖向支撑、系杆。
屋架下弦系杆
垂 直 支 撑
上弦横向 水平支撑
下弦纵向水平支撑
下弦横向水平支撑
国家级精品课程—钢结构设计
第23讲 重型单层工业厂房支撑体系（1）
屋盖支撑
不设屋盖支撑时： 上弦有可能向同一方向以半波形式发生平面外失稳， 当侧向无联系时，会引起下弦较大的水平振动和变位， 仅靠端部屋架的弦杆来承受和传递端墙传来的风荷载是不够的。
和中央的垂直支撑则与屋架竖杆组成竖向桁架，都有一定的侧向抗弯 刚度。
国家级精品课程—钢结构设计
第23讲 重型单层工业厂房支撑体系（1）
屋盖支撑 3）为弦杆提供适当的侧向支撑点。
减少受压弦杆的计算长度，限制受拉弦杆的过度振动。
4）承受和传递屋盖的纵向水平荷载。
作用于山墙的风荷载、悬挂吊车的纵向刹车力及纵向地震荷载 通过屋盖的支撑传给厂房的下部支承结构。
温度区段的长度L1
支撑间距L0
国家级精品课程—钢结构设计
第23讲 重型单层工业厂房支撑体系（1）
屋盖支撑 2. 屋盖支撑的布置
下弦横向水平支撑布置： 屋架跨度大于等于18m； 屋架下弦设有悬挂吊车，厂房内 有吨位较大的桥式吊车或有振动设备时； 端部抗风柱支撑于屋架下弦时； 屋架下弦设有通长的纵向水平支撑时。
国家级精品课程—钢结构设计
第23讲 重型单层工业厂房支撑体系（1）
支撑体系★
在单层厂房结构中，支撑虽然不是主要的承重构件，
但却是连接主要承重结构组成整体结构的重要组成部分。
恰当地布置支撑体系，使厂房具有足够的强度、刚度和稳 定性。
1 屋盖支撑 2 柱间支撑
国家级课程—钢结构设计_2023年学习资料
国家级精品课程一钢结物设计-第28讲一普通钢屋杂设计2-◆支座斜腹杆及竖杆：-loy=lox-又=天或元y=1.35~1.5ix-iy=0.75~0.9ix
国家级精品课程一钢结物设计-第28讲一普通钢屋杂设计2-◆其他腹杆：-a-Lox=0.81-loy =l1=1.258-几=入，-iy=1.35~1.5ix-1ox=0.8l-c
国家级精品课程一钢结构设计-第28讲一普通钢屋杂设计（2-受压构件的容许长细比-表3-5-项次-构件名称、桁架和天窗架中的杆件-柱的缀条、吊车梁或吊车桁架以下的柱间支-150-撑-支撑（吊车梁或吊车桁架以下的柱 支撑除-外-200-用以减小受压构件长细比的杆件-注：
国家级精品课程一钢结构设计-第28讲一普通钢屋杂设计2-受拉构件的容许长细比表3-6-承受静力荷载或间接承 受动力荷载的结构-直接承受动-项次-构件名称-有重级工作-一般建筑-制吊车的厂-房-1-桁架的杆件-350 250-吊车梁或吊车桁架-300-200-以下的柱间支撑-其它拉杆、支撑、-系杆等（张紧的圆-400-钢除 -注：
国家级精品课程一钢结物设计-第28讲一普通钢屋杂设计2-2容许长细比-钢屋架的杆件截面较小，长细比较大，在 重作用下-会产生挠度，在运输和安装过程中容易因刚度不足而-产生弯曲，在动力荷载作用下振幅较大，这些问题都利于杆件的工作，故钢结构设计规范对压杆和拉杆-都规定了容许长细比。
国家级精品课程一钢结构设计-第28讲一普通钢屋杂设计（2-2容许长细比-对于双角钢组成的T形截面杆件：-L y-≤[2]-i-式中，ix、i,一T形截面绕x、y轴的回转半径。-对于单角钢杆件和双角钢组成的十字形截面 件：-Yo-min-im截面最小回转半径y轴。
国家级精品课程一钢结构设计-第28讲普通钢屋杂设计2-3.屋架杆件设计-●弦杆和单系腹杆的计算长度：-理想 接桁架：-x-1ox=0.81-实际桁架：-c-杆端约束来自刚性连接的其它杆件。-圆管桁架
钢结构设计格构式柱的等效惯性矩
第25讲 重型单层工业厂房横向框架的计算和厂房 柱设计（1） 厂房柱设计
柱的形式和构造
国家级精品课程—钢结构设计
1.厂房柱形式
实腹式柱：构造简单，
适用于柱高度≤10m,吊 车额定起重量≤20t；
阶形柱：根据吊车层
数分为单阶柱和双阶柱， 吊车梁支承在截面改变 处，偏心小，构造合理， 应用广泛； (a)等截面柱；(b)实腹单阶柱；(c)格构单阶柱；
用于边列柱 用于中列柱
国家级精品课程—钢结构设计
格构柱：
阶形柱的下柱（h＞1m) 柱的截面宽度不宜小于 0.4m。
第25讲 重型单层工业厂房横向框架的计算和厂房 柱设计（1）
2.柱身构造
• • • • 横向加劲肋 腹板采用纵向加劲肋， 腹板的高厚比≥80时， 其间距约为（2.5~3）hw 当有水平力作用时，应设置横向加劲肋。 纵向加劲肋 由于制造很费工，只用于截面高度很大 的柱中。 横隔 横隔的间距约为4~6m， 横隔的形式如图， 在受有较大水平力处和柱运输单元的端 部也应设置横隔。
国家级精品课程—钢结构设计
掌握作用在横向框架上的荷载计算方法
了解横向框架模型简化方法
掌握框架和屋架最不利内力组合
第25讲 重型单层工业厂房横向框架的计算和厂房 柱设计（1）
厂房柱设计 1 柱的截面形式和构造 2 柱的截面验算 3 阶形柱变截面处的构造 4 柱脚构造和计算
国家级精品课程—钢结构设计
（1）框架柱最不利内力组合 控制截面：柱顶、上段柱下端、下段柱上端及柱脚 还应组合柱脚锚栓的计算内力。 ① +Mmax及相应的N、V； ② -Mmax及相应的N、V； ③ Nmax及相应的M、V； ④ Nmin及相应的M、V；
钢结构设计格构式柱的等效惯性矩
第国家2级5精讲品课重程—型钢结单构层设计工业厂房横向框架的计算和厂房 柱设计（1）
2内力分析
空间整体分析：复杂，软件（STS,3D3S,MST) 平面框架：简单，方便,手算。
横向框架
合理模型
计算模型
计算跨度取上段柱轴线间距离， 计算高度取柱脚底面至屋架下弦轴线间的距离，（屋架为上升式） 柱脚底面至屋架端部高度形心处的距离。（屋架为下降式）。
国家级精品课程—钢结构设计
第25讲 重型单层工业厂房横向框架的计算和厂房 柱设计（1）
课程主要内容：
1、荷载 2、内力分析 3、内力组合
第国家2级5精讲品课重程—型钢结单构层设计工业厂房横向框架的计算和厂房 柱设计（1）
厂房横向框架的计算
1荷载
恒载：结构自重、屋盖及墙面等重量 活载：屋面活荷载、风、雪、
第国家2级5精讲品课重程—型钢结单构层设计工业厂房横向框架的计算和厂房
厂房柱设计
柱设计（1）
柱的形式和构造
1.厂房柱形式
实腹式柱：构造简单，
适用于柱高度≤10m,吊 车额定起重量≤20t；
阶形柱：根据吊车层
数分为单阶柱和双阶柱， 吊车梁支承在截面改变 处，偏心小，构造合理， 应用广泛；
(a)等截面柱；(b)实腹单阶柱；(c)格构单阶柱；
第国家2级5精讲品课重程—型钢结单构层设计工业厂房横向框架的计算和厂房 柱设计（1）
屋架的等效惯性矩：
I0 ( A1 y12 A2 y22 )
式中，A1、A2-屋架跨中上弦杆和下弦杆的截面积； y1、y2-屋架跨中上弦杆和下弦杆的截面形 心至屋架中和轴的距离
-考虑屋架高度变化和腹杆变形的修正系数，
屋架端弯矩对屋架杆件的最不利作用组合：
《钢结构设计》课件
特殊环境下的钢结构设计需要考虑环境因素对结构的影响。
特殊环境如海洋环境、极寒地区等，对钢结构的设计提出了更高的要求。在这些环境下，需要考虑环境因素如腐蚀、温差等对结构的影响，并采取相应的防护措施。同时，还需要考虑结构的施工方法、材料选择等因素，以确保结构的安全性和稳定性。
总结词
详细描述
THANKS
轻型钢结构设计需要考虑的因素包括结构体系、支撑形式、节点构造、防腐防锈等，以确保结构的稳定性和安全性。
轻型钢结构设计需要遵循相关的规范和标准，如《轻型钢结构设计规范》等，同时需要进行详细的结构分析和计算。
轻型钢结构设计是指采用轻型钢材组成的结构物的设计，通常用于小型工业厂房、仓库、民用住宅等建筑。
04
CHAPTER
钢结构设计软件与技术
03
Revit
建筑信息模型（BIM）软件，适用于多专业协同设计和钢结构详图绘制。
01
AutoCAD
用于二维绘图和基本三维设计，广泛应用于钢结构设计中的绘图和建模。
02
Tekla Structures
专业钢结构详图设计软件，支持3D模型构建、材料统计和碰撞检测等功能。
详细描述
总结词
大跨度桥梁钢结构设计需要注重结构跨度、稳定性、耐久性和景观设计。
详细描述
大跨度桥梁如悬索桥、斜拉桥等，其钢结构设计需要充分考虑结构的跨度、稳定性、耐久性和景观设计等因素。在设计中，需要采用先进的计算和分析方法，确保结构的承载能力和稳定性。同时，还需要考虑桥梁的耐久性和景观设计，以满足桥梁长期使用和美观的需求。
总结词
高层建筑钢结构设计需要注重结构体系、抗震性能和施工方法的选择。
总结词
高层建筑由于楼层高度较高，对结构的强度、刚度和稳定性要求更高。在钢结构设计中，需要选择合理的结构体系，如框架-核心筒结构、筒中筒结构等，以提高结构的承载能力和抗震性能。同时，还需要考虑施工方法的选择，如预制装配式施工、高空拼装施工等，以确保施工的可行性和安全性。
《钢结构设计》课程设计
《钢结构设计》课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握钢结构设计的基本原理，理解钢结构在建筑中的应用优势。
2. 使学生了解并掌握钢结构材料的力学性能、连接方式及构造要求。
3. 帮助学生了解钢结构设计的相关规范和标准，熟悉设计流程。
技能目标：1. 培养学生运用专业知识进行钢结构设计计算和分析的能力。
2. 提高学生运用CAD等软件绘制钢结构施工图的能力。
3. 培养学生解决实际工程中钢结构问题的能力，提高创新意识和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对钢结构设计学科的兴趣，激发学习热情。
2. 引导学生关注钢结构在建筑行业中的发展，提高环保意识和责任感。
3. 培养学生严谨、认真、负责的工作态度，树立正确的价值观。
课程性质：本课程为专业核心课程，旨在培养学生的钢结构设计能力，提高学生在实际工程中的应用水平。
学生特点：学生具备一定的力学基础和建筑结构知识，对钢结构设计有一定了解，但缺乏实际操作经验。
教学要求：结合理论教学与实践操作，注重培养学生的动手能力和解决实际问题的能力。
通过课程学习，使学生能够独立完成钢结构设计任务，具备一定的创新意识和团队协作能力。
教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，确保每位学生都能达到课程目标。
二、教学内容1. 钢结构基本概念：包括钢结构的特点、分类及在建筑中的应用。
教材章节：第一章 钢结构概述2. 钢结构材料：介绍常用钢材的力学性能、化学成分及加工工艺。
教材章节：第二章 钢结构材料3. 钢结构连接：讲解钢结构连接方式、构造要求及计算方法。
教材章节：第三章 钢结构连接4. 钢结构设计原理：阐述钢结构设计的基本原则、设计流程及规范要求。
教材章节：第四章 钢结构设计原理5. 钢结构构件计算：分析梁、柱、桁架等常见钢结构构件的计算方法。
教材章节：第五章 钢结构构件计算6. 钢结构施工图绘制：教授CAD等软件在钢结构施工图绘制中的应用。
教材章节：第六章 钢结构施工图7. 钢结构工程实例分析：通过实际工程案例，培养学生解决实际问题的能力。
《钢结构课程设计》课件
螺栓连接
使用螺栓将构件连接在一起，方 便组装与拆卸。
锚固连接
使用锚栓将钢结构固定在混凝土 或其他基础物体上，增加稳定性。
钢结构的防腐措施
1 防腐的必要性
介绍钢结构受到腐蚀的原因，并探讨防腐的重要性。
2 防腐的方法
详细介绍防腐涂料、防腐喷涂等常用的防腐方式，保证钢结构构的相关知
识点
理解钢结构计算方法和连 接方式，以及钢结构的防 腐、施工与维护，从多个 维度全面认识钢结构。
钢结构的发展历程
1
19世纪末
钢结构开始在桥梁和大型建筑中应用。
2
20世纪中叶
钢结构技术快速发展，应用范围逐渐扩大。
3
2 1 世纪
钢结构成为现代建筑的重要组成部分，在高层建筑等领域大放异彩。
钢结构计算方法
内力计算
通过力学原理计算钢结构中 各构件的内力分布情况。
稳定性分析
确定钢结构在各种荷载情况 下的稳定性，并采取相应的 措施加固。
应力、变形和疲劳分析
计算钢结构在工作状态下的 应力和变形情况，并评估疲 劳寿命。
钢结构连接方式
焊接连接
通过焊接的方式将不同构件连接 在一起，形成稳固的整体结构。
从设计图纸到材料采购、构件制作、施工现场搭建 等全过程的施工与安装。
安全与质量控制
讲解施工过程中的安全注意事项和质量控制措施， 确保施工质量和工地安全。
钢结构的维护与保养
1. 维护的必要性：解释钢结构维护的重要性，包括延长使用寿命和保证 结构的稳定性。
2. 维护的方法：介绍定期检查、涂漆修复等维护措施，确保钢结构长期 保持良好状态。
《钢结构课程设计》PPT 课件
为了分享关于钢结构的知识，本课程设计了一份PPT课件，旨在提供全面且易 于理解的内容。通过各种布局和图像，使本课程设计与众不同。
《钢结构课程设计》教学大纲(正式版)
《钢结构课程设计》教学大纲课程英文名称: Steel Structure Design Course课程编码：课程要求：必修课课程类别：专业课适用专业：土木工程、港口航道及海岸工程学时数：一周学分：教学大纲说明(一) 课程的性质、教学目的与任务《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1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）课程教学的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1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）本课程与相关课程的关系本课程设计是建立在《建筑材料》、《材料力学》、《结构力学》、《房屋建筑学》及认识实习、生产实习基础上的一门相对独立的专业课程设计，该课程设计还是土木工程专业毕业设计必须具备的先修课。
《钢结构课程设计》教学大纲(正式版)
《钢结构课程设计》教学大纲课程英文名称: Steel Structure Design Course课程编码：课程要求：必修课课程类别：专业课适用专业：土木工程、港口航道及海岸工程学时数：一周学分：教学大纲说明(一) 课程的性质、教学目的与任务《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1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）课程教学的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1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）本课程与相关课程的关系本课程设计是建立在《建筑材料》、《材料力学》、《结构力学》、《房屋建筑学》及认识实习、生产实习基础上的一门相对独立的专业课程设计，该课程设计还是土木工程专业毕业设计必须具备的先修课。
钢结构设计格构式柱的等效惯性矩
用于边列柱 用于中列柱
国家级精品课程—钢结构设计
格构柱：
阶形柱的下柱（h＞1m) 柱的截面宽度不宜小于 0.4m。
第25讲 重型单层工业厂房横向框架的计算和厂房 柱设计（1）
2.柱身构造
• • • • 横向加劲肋 腹板采用纵向加劲肋， 腹板的高厚比≥80时， 其间距约为（2.5~3）hw 当有水平力作用时，应设置横向加劲肋。 纵向加劲肋 由于制造很费工，只用于截面高度很大 的柱中。 横隔 横隔的间距约为4~6m， 横隔的形式如图， 在受有较大水平力处和柱运输单元的端 部也应设置横隔。
①使屋架下弦产生最大压力，如图 3-22(a)所示； ②使屋架上弦产生最大压力，如图 3-22(b)所示； ③使腹杆产生最大拉力，如图3-22(c)所示； ④使腹杆产生最大压力，如图3-22(d)所示；
国家级精品课程—钢结构设计
第25讲 重型单层工业厂房横向框架的计算和厂房 柱设计（1）
厂房横向框架的计算--小结
屋架上弦坡度 1/8 0.65 1/10 0.7 1/12 0.75 1/15 0.8 0 0.9
国家级精品课程 —钢结构设计 第 25讲 重型单层工业厂房横向框架的计算和厂房 柱设计（1）
格构式柱的等效惯性矩：
2 I0 0.9( A1x12 A2 x2 )
式中，A1、A2—分肢1和分肢2的截面面积； x1、x2—分肢1的重心线和分肢2的重心线至中和轴的距离， 初选截面时屋架的惯性矩I0可先近似地按简支屋架计算:
I0
M maxh 2f
式中：Mmax—简支屋架跨中的最大弯矩； h—屋架跨中上下弦杆轴线间的距离； f—钢材的强度设计值。
第25讲 重型单层工业厂房横向框架的计算和厂房 柱设计（1）
国家级精品课程—钢结构设计
格构柱：
阶形柱的下柱（h＞1m) 柱的截面宽度不宜小于 0.4m。
第25讲 重型单层工业厂房横向框架的计算和厂房 柱设计（1）
2.柱身构造
• • • • 横向加劲肋 腹板采用纵向加劲肋， 腹板的高厚比≥80时， 其间距约为（2.5~3）hw 当有水平力作用时，应设置横向加劲肋。 纵向加劲肋 由于制造很费工，只用于截面高度很大 的柱中。 横隔 横隔的间距约为4~6m， 横隔的形式如图， 在受有较大水平力处和柱运输单元的端 部也应设置横隔。
①使屋架下弦产生最大压力，如图 3-22(a)所示； ②使屋架上弦产生最大压力，如图 3-22(b)所示； ③使腹杆产生最大拉力，如图3-22(c)所示； ④使腹杆产生最大压力，如图3-22(d)所示；
国家级精品课程—钢结构设计
第25讲 重型单层工业厂房横向框架的计算和厂房 柱设计（1）
厂房横向框架的计算--小结
屋架上弦坡度 1/8 0.65 1/10 0.7 1/12 0.75 1/15 0.8 0 0.9
国家级精品课程 —钢结构设计 第 25讲 重型单层工业厂房横向框架的计算和厂房 柱设计（1）
格构式柱的等效惯性矩：
2 I0 0.9( A1x12 A2 x2 )
式中，A1、A2—分肢1和分肢2的截面面积； x1、x2—分肢1的重心线和分肢2的重心线至中和轴的距离， 初选截面时屋架的惯性矩I0可先近似地按简支屋架计算:
I0
M maxh 2f
式中：Mmax—简支屋架跨中的最大弯矩； h—屋架跨中上下弦杆轴线间的距离； f—钢材的强度设计值。
第25讲 重型单层工业厂房横向框架的计算和厂房 柱设计（1）
国家级精品课程—钢结构设计时
5）简支支座节点（平板式支座）
组成
节点板 加劲肋 底板 锚栓
加劲肋作用： 保证支座节点的侧向刚度； 使支座底板受力均匀； 减少底板弯矩。
锚拴处理:
锚拴孔为圆型或豁孔，直径φ=（2～2.5）d, 垫板孔径φ=d+(1～2mm)
第29讲—普通钢屋架设计（3）
支座节点力的传递路径：
屋架杆件合力R
节点板与 底板焊缝
f
w f
lw 2lw1 2hf 10，且 600
计算上弦与节点板的连接焊缝时，假定节点荷载P
由上弦角钢肢背处的槽焊缝承受，按下式计算。
f
2
P 1.22 0.7hf 1lw1
≤
0.8
f
w f
上弦角钢肢尖与节点板的连接焊缝按上弦内力的15%计算，
并考虑偏心弯矩 M=0.15N×e。
第29讲—普通钢屋架设计（3）
第29讲—普通钢屋架设计（3）
（2）节点的计算与构造: 1）上弦节点：
腹杆与节点板的连接角焊缝计算长度：
肢背焊缝：
lw1
K1N 2 0.7hf 1
f
w f
肢尖焊缝：
lw2
K2N 2 0.7hf 2
f
w f
第29讲—普通钢屋架设计（3）
计算方法1： 集中荷载P及上弦节点相邻节间的内力差（N1-N2）由 角钢肢背、肢尖焊缝承受。
下弦节点受力：
弦杆内力差：N1-N2 悬挂荷载：P
N1
N2
下弦肢背与节点板连接角焊缝：
P
[ K1 ( N1
N2 )]2 (P (2 1.22))2 2 0.7hf 1lw1
≤ 0.8
f
w f
下弦肢尖与节点板连接角焊缝：
钢结构设计
钢结构设计适应土木工程专业学生学习。
课程简介
该课程共4章内容，第一章介绍了工程图片资料；第二章介绍轻型门式刚架结构组成，屋面支撑及压型钢板设 计，屋面檩条设计，墙梁设计，门式刚架结构形式及布置等；第三章讲解重型单层工业厂房结构组成和结构布置， 支撑体系，厂房横向框架及厂房柱设计等知识；第四章介绍多高层房屋结构的组成及其受力特征，结构布置，楼 盖布置原则和方案，压型钢板组合楼盖的设计，框架柱设计、梁柱连接，竖向支撑设计等施工技术。
2.培养学生建筑钢结构设计的思维方式和方法，从而达到强化学生的设计能力、工程实践能力以及具有一定 的创新能力之目的。
3.使学生在掌握钢结构基本原理的基础上，学习工业和民用建筑中常用钢结构房屋的特点、基本设计方法、 计算简图与内力分析、并能按有关专业规范或规程进行钢结构的整体设计、截面验算和构造处理。
该课程包括4个章节，主要从轻型门式刚架设计、重型单层工业厂房钢结构设计及多、高层房屋钢结构设计三 个方面讲述钢结构设计。
课程性质
课程背景
适应专业
1.中国可持续发展战略持续推进，钢结构建筑发展迅速、应用广泛； 2.络时代学习模式发生变化，土木工程教学需与时俱进； 3.建开放式的钢结构设计课程，走“互联+教学”新型教学之路。
教师简介
王燕，博士，青岛理工大学教授，博士生导师，国家级教学名师。 李军，博士，青岛理工大学副教授，硕士生导师。 刁延松，博士，青岛理工大学教授，硕士生导师，国家一级注册结构工程师。 郁有升，博士，青岛理工大学副教授，硕士生导师。 刘芸，博士，青岛理工大学副教授，硕士生导师。 刘秀丽，博士，青岛理工大学副教授。 毛辉，博士，青岛理工大学讲师。
考核标准
平时成绩40分 平时成绩=学习进度分（40.0分）+学习行为分（0.0分）。 章测试成绩20分 期末考试成绩40分 期末考试得分=期末考试实际得分/期末考试总分权值。 采用线上期末考试形式作为期末考试成绩。 试卷：教程考试。
国家级精品课程—钢结构设计
lz 40i
lz 80i
数量：不小于2个。
i-单个角钢对a-a轴的回转半径(T形截面）， 在十字形截面中为一个角钢的最小回转半径（ b-b）。
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
国家级精品课程—钢结构设计
第28讲—普通钢屋架设计（2）
2）截面选择 同一榀屋架中，角钢的规格不超过5～6种； 最小角钢 L45×4 ，L56×36×4； 跨度L<18m 的小角钢屋架不受此限。 屋架杆件截面改变：一般采用等截面，但对跨度大于 30m的梯形屋架和跨度大于24m的三角形屋架，可根据材 料长度和运输条件在节点处或节点附近设置接头，并按内 力变化改变弦杆截面，但在半跨内只能改变一次。更改截 面的方法是变更角钢的肢宽而不改变壁厚，以便于弦杆拼 接的构造处理。
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
桁架平面内计算长度： 无论另一杆为拉杆或压杆，两杆互为支承点。
l0 x 0.5l
桁非受力较小且不断开，否则不起侧向支承点的作用。
当
b2 t ≤ 0.48l0 y b2
4 1.09b2 yz y (1 2 2 ) l0 y t
时，
当
b2 t 0.48 l0 y b2 时，
b2 yz 5.1 (1 ) 4 t 17.4b2
2 2 l0 t y
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
对短肢相并的不等边双角钢截面： 当
350
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250
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3
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国家级精品课程—钢结构设计靴梁的计算
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第26讲 重型单层工业厂房柱设计（2）
国家级精品课程—钢结构设计
第26讲 重型单层工业厂房柱设计（2）
• 单阶柱：
上段柱H01=μ1H1
下段柱H02=μ2H2； μ1，μ2分别为上，下段柱计算长度系数， μ1=μ2/η1， μ2--上端自由（梁柱铰接）或可移动但不转动（梁柱刚
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第26讲 重型单层工业厂房柱设计（2）
8.设有人孔柱段计算 人孔将实腹柱分为两个肢，人孔柱截面的计算内力弯矩M、 轴力N、剪力V在肢顶或肢底中产生的内力为：
N1
N M 2 c
Vh 4
M1
算出Ｎ１和Ｍ１后，按压弯构件验算，而其计算长度一般取人孔的净 空高度，框架柱的人孔构造及计算简图如图所示。
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第26讲 重型单层工业厂房柱设计（2）
框架平面外的计算长度
取阻止框架平面外位移的支承点（柱的支座、吊车梁、 托架、支撑和纵梁固定节点等）之间的距离。
l1
l2
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第26讲 重型单层工业厂房柱设计（2）
3.局部弯矩作用
•当吊车梁的支承结构不能保证沿柱轴线传递支座压力时， 由两侧吊车梁支座压力差值△R=R1-R2所引起的垂直于框架平 面的弯矩为：
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第26讲 重型单层工业厂房柱设计（2）
单腹壁式肩梁：
•组成： 腹板a 平台板b 加劲肋c 下横隔板d •肩梁高度可取（0.4～ 0.7）h2, •肩梁腹板厚由剪切强 度确定，但不宜小于 12mm
图3-29 单腹壁式肩梁的连接构造
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第26讲 重型单层工业厂房柱设计（2）
《钢结构设计》课件
轻钢结构厂房的构件形式
刚架：梁柱合一。实腹式和结构式。实腹式的钢 架的横截面一般为工字形：结构式的横截面为矩形 或三角形。
檩条：主要有实腹式、空腹式和绗架式等。一般 应优先选用冷弯薄壁型钢檩条。按部位区分为墙面 檩条和屋面檩条。 支撑：采用张紧的十字交叉圆钢组成，用特制的 连接件与梁柱腹板连接。连接用不同的夹角。
7.1.2 厂房结构设计步骤
结构方案→静力计算 →构件及连接计算→绘制施工图 尽可能的采用标准图集
7.1.3 厂房结构柱网及伸缩缝的布置
7.1.3.1 柱网布置
原则：（1）满足工艺要求； （2）满足结构要求：横向刚架或排架； （3）符合经济合理要求； （4）符合结构规定要求（标准化要求）：一
般为6m，12m，也可“抽柱”处理。
梁柱刚接：（刚架）具有良好的横向刚度，但对 支座不均匀沉降及温度作用比较敏感，需采取防 止不均匀沉降的措施。
适合：厂房高，吊车大， 刚度要求高（整体变形小）， 单跨厂房常用刚接。
刚架
多跨
排架
轻钢厂房：采用的门式刚架属于横梁与柱刚接，而 且由于结构自重与传统单层厂房钢结构相比大为减轻， 沉降问题不甚严重，因而是一种较好的结构形式。
掌握横向排架及其梁柱截面的确定；理解横向排 架的计算原理、柱间支撑的布置。
了解吊车梁的内力计算及构造设计。 了解墙架的内力计算及构造设计。
7.1 厂房结构的形式和布置
7.1.1 厂房结构的组成
厂房结构一般是由屋盖结构、柱、吊车梁及制动体系、 支撑系统及墙架等构件组成的空间体系。 （1）横向排架：柱与横梁或屋架组成 （2）屋盖结构：屋架、屋架支撑系统以及横向框架横梁、 托架、中间屋架、天窗架、檩条及屋面材料等。 （3）支撑系统：屋架支撑和柱间支撑，保证厂房结构必 需的刚度和整体稳定性 （4）吊车梁及制动体系 （5）墙架 （6）其他：抗风柱、摇摆柱及工艺要求的操作平台。
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等强设计： 压杆对截面两主轴具有相等或接近的稳定性。
x y (yz )
yz--单轴对称截面绕对称轴屈曲时考虑
扭转效应的换算长细比。
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
受压弦杆：
l0 y 2l0 x
x y
l0 x x ix
y
l0 y iy
i y 2ix
注：……
项次
容许长细比
150
2
200
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
受拉构件的容许长细比 表3-6 承受静力荷载或间接承 受动力荷载的结构 项次
构件名称
一般建筑 结构
有重级工作 制吊车的厂 房
直接承受动 力荷载的结 构
1
2
桁架的杆件
吊车梁或吊车桁架 以下的柱间支撑 其它拉杆、支撑、 系杆等（张紧的圆 钢除外）
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
GB50017规范中交叉腹杆中压杆的平面外计算长度计算公式： •相交另一杆受压，两杆截面相同并在交 叉点不中断：
N0
N
N0
N0 loy l (1 ) 2 N
N
•相交另一杆受压，此另一杆在交叉点中 断但以节点板搭接。
loy l 1
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
（2）容许长细比
对于双角钢组成的T形截面杆件：
l0 x x ≤ [ ] ix
y x x y
y
l0 y iy
≤ [ ]
式中，ix、iy—T形截面绕x、y轴的回转半径。 对于单角钢杆件和双角钢组成的十字形截面杆件：
y0
l0 imin
N
N0
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
•当此拉杆连续而压杆在交叉点中断但以节点板搭接。 若N0＞N 或拉杆在桁架平面外的抗弯刚度:
3 N 0l 2 N EI y ( 1) 2 4 N0
l0 y 0.5l
式中，l 为节点之间的距离，N 为所计算杆内力， N0 为相 交另一杆内力，取绝对值。
350
300
250
200
250
--
3
400
350
--
注：……
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
（3）杆件设计★ 1）截面形式 杆件截面选取的原则： ①承载能力高， ②抗弯强度大， ③便于连接，用料经济
截面扩展 壁厚较薄 外表平整
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
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第28讲 普通钢屋架设计（2）
3.屋架杆件设计 弦杆和单系腹杆的计算长度： 理想铰接桁架：
实际桁架：
杆端约束来自刚性连接的其它杆件。
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
影响钢屋架杆端约束大小的因素：
① 杆件轴力性质
拉力使杆拉直，约束作用较大， 压力使杆件弯曲，约束作用微不足道。 ② 杆件线刚度大小 线刚度(EI/L)越大，约束作用越大，
≤ [ ]
x
y
imin--截面最小回转半径(y0轴）。
x y0 y
国Hale Waihona Puke 级精品课程—钢结构设计第28讲—普通钢屋架设计（2）
受压构件的容许长细比 表3-5 构件名称 柱、桁架和天窗架中的杆件 1 柱的缀条、吊车梁或吊车桁架以下的柱间支 撑 支撑（吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑除 外） 用以减小受压构件长细比的杆件
第28讲—普通钢屋架设计（2）
单角钢腹杆和双角钢十字形腹杆：loy=0.9l
绕最小主轴弯曲时杆轴处于斜平面内，其端 部所受约束介于屋架平面内外两种情况之间。
y0 y0
y0 y0
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
变内力压杆的计算长度： 平面内计算长度：
N1
N2
l0 x 0.5l1
N0 N
交叉腹杆中拉杆的平 面外计算长度：l0y=l
N N0
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
（2）容许长细比 钢屋架的杆件截面较小，长细比较大，在自重作用下 会产生挠度，在运输和安装过程中容易因刚度不足而 产生弯曲，在动力荷载作用下振幅较大，这些问题都 不利于杆件的工作，故钢结构设计规范对压杆和拉杆 都规定了容许长细比。
有节间荷载时
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
受拉弦杆：
l0 y l0 x
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
支座斜腹杆及竖杆：
屋架平面外计算长度loy 弦杆: loy=l1 （侧向支撑点间距离）；
有檩屋盖：取水平支撑节点间长度； 取檩条间距（檩条与横向水平支撑节点用板连牢时） 无檩屋盖：两块大型屋面板的间距；
腹杆: loy=l （节间长度）
节点板对于发生屋架平面外的变形来说 抗弯刚度很小；
檩条在支撑 斜杆处连接
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反之，约束作用越小。
③ 与所分析杆直接刚性相连的杆件作用大， 较远的杆件作用小。
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屋架平面内计算长度l0x
弦杆
支座斜杆 支座竖杆 中间腹杆
l0 x l (节间长度）
l0 x 0.8l
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
N2
平面外计算长度：
N1
l0 y l1 (0.75 0.25 N2 N1 )
考虑受力较小的杆件对受力大的杆件的“援助”作用。
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
交叉腹杆中压杆的计算长度： 交叉腹杆中交叉点处构造：
①两杆不断开。
②一杆不断开，另一杆断开用节点板拼接。
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
桁架平面内计算长度： 无论另一杆为拉杆或压杆，两杆互为支承点。
l0 x 0.5l
桁架平面外计算长度： 拉杆可作为压杆的平面外支承点； 压杆除非受力较小且不断开，否则不起侧向支承点的作用。
2 N0
12N
N
N0
N
N0
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•相交另一杆受拉，两杆截面相同并在交叉点不中断。
N0 N
3N 0 1 loy l (1 ) 0.5l 2 4N
N
N0
•相交另一杆受拉，此拉杆在交叉点中断但以节点板搭接。
N0 N
3N 0 loy l 1 0.5l 4N
x y (yz )
yz--单轴对称截面绕对称轴屈曲时考虑
扭转效应的换算长细比。
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受压弦杆：
l0 y 2l0 x
x y
l0 x x ix
y
l0 y iy
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注：……
项次
容许长细比
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受拉构件的容许长细比 表3-6 承受静力荷载或间接承 受动力荷载的结构 项次
构件名称
一般建筑 结构
有重级工作 制吊车的厂 房
直接承受动 力荷载的结 构
1
2
桁架的杆件
吊车梁或吊车桁架 以下的柱间支撑 其它拉杆、支撑、 系杆等（张紧的圆 钢除外）
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GB50017规范中交叉腹杆中压杆的平面外计算长度计算公式： •相交另一杆受压，两杆截面相同并在交 叉点不中断：
N0
N
N0
N0 loy l (1 ) 2 N
N
•相交另一杆受压，此另一杆在交叉点中 断但以节点板搭接。
loy l 1
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（2）容许长细比
对于双角钢组成的T形截面杆件：
l0 x x ≤ [ ] ix
y x x y
y
l0 y iy
≤ [ ]
式中，ix、iy—T形截面绕x、y轴的回转半径。 对于单角钢杆件和双角钢组成的十字形截面杆件：
y0
l0 imin
N
N0
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•当此拉杆连续而压杆在交叉点中断但以节点板搭接。 若N0＞N 或拉杆在桁架平面外的抗弯刚度:
3 N 0l 2 N EI y ( 1) 2 4 N0
l0 y 0.5l
式中，l 为节点之间的距离，N 为所计算杆内力， N0 为相 交另一杆内力，取绝对值。
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注：……
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（3）杆件设计★ 1）截面形式 杆件截面选取的原则： ①承载能力高， ②抗弯强度大， ③便于连接，用料经济
截面扩展 壁厚较薄 外表平整
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3.屋架杆件设计 弦杆和单系腹杆的计算长度： 理想铰接桁架：
实际桁架：
杆端约束来自刚性连接的其它杆件。
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影响钢屋架杆端约束大小的因素：
① 杆件轴力性质
拉力使杆拉直，约束作用较大， 压力使杆件弯曲，约束作用微不足道。 ② 杆件线刚度大小 线刚度(EI/L)越大，约束作用越大，
≤ [ ]
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y
imin--截面最小回转半径(y0轴）。
x y0 y
国Hale Waihona Puke 级精品课程—钢结构设计第28讲—普通钢屋架设计（2）
受压构件的容许长细比 表3-5 构件名称 柱、桁架和天窗架中的杆件 1 柱的缀条、吊车梁或吊车桁架以下的柱间支 撑 支撑（吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑除 外） 用以减小受压构件长细比的杆件
第28讲—普通钢屋架设计（2）
单角钢腹杆和双角钢十字形腹杆：loy=0.9l
绕最小主轴弯曲时杆轴处于斜平面内，其端 部所受约束介于屋架平面内外两种情况之间。
y0 y0
y0 y0
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
变内力压杆的计算长度： 平面内计算长度：
N1
N2
l0 x 0.5l1
N0 N
交叉腹杆中拉杆的平 面外计算长度：l0y=l
N N0
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（2）容许长细比 钢屋架的杆件截面较小，长细比较大，在自重作用下 会产生挠度，在运输和安装过程中容易因刚度不足而 产生弯曲，在动力荷载作用下振幅较大，这些问题都 不利于杆件的工作，故钢结构设计规范对压杆和拉杆 都规定了容许长细比。
有节间荷载时
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受拉弦杆：
l0 y l0 x
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支座斜腹杆及竖杆：
屋架平面外计算长度loy 弦杆: loy=l1 （侧向支撑点间距离）；
有檩屋盖：取水平支撑节点间长度； 取檩条间距（檩条与横向水平支撑节点用板连牢时） 无檩屋盖：两块大型屋面板的间距；
腹杆: loy=l （节间长度）
节点板对于发生屋架平面外的变形来说 抗弯刚度很小；
檩条在支撑 斜杆处连接
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反之，约束作用越小。
③ 与所分析杆直接刚性相连的杆件作用大， 较远的杆件作用小。
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屋架平面内计算长度l0x
弦杆
支座斜杆 支座竖杆 中间腹杆
l0 x l (节间长度）
l0 x 0.8l
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N2
平面外计算长度：
N1
l0 y l1 (0.75 0.25 N2 N1 )
考虑受力较小的杆件对受力大的杆件的“援助”作用。
国家级精品课程—钢结构设计
第28讲—普通钢屋架设计（2）
交叉腹杆中压杆的计算长度： 交叉腹杆中交叉点处构造：
①两杆不断开。
②一杆不断开，另一杆断开用节点板拼接。
国家级精品课程—钢结构设计
第28讲—普通钢屋架设计（2）
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
桁架平面内计算长度： 无论另一杆为拉杆或压杆，两杆互为支承点。
l0 x 0.5l
桁架平面外计算长度： 拉杆可作为压杆的平面外支承点； 压杆除非受力较小且不断开，否则不起侧向支承点的作用。
2 N0
12N
N
N0
N
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第28讲—普通钢屋架设计（2）
•相交另一杆受拉，两杆截面相同并在交叉点不中断。
N0 N
3N 0 1 loy l (1 ) 0.5l 2 4N
N
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•相交另一杆受拉，此拉杆在交叉点中断但以节点板搭接。
N0 N
3N 0 loy l 1 0.5l 4N