《钢结构设计原理》课程设计实例
钢结构原理第二版课程设计
钢结构原理第二版课程设计一、课程设计介绍本次课程设计旨在让学生理解钢结构原理的基本知识和设计原则，通过实践操作，让学生深入了解钢结构工程实际应用。
设计项目为一座小型体育馆的钢结构框架，包括结构设计、分析、计算和绘图等过程。
二、课程设计要求1. 结构设计要求根据课程教材以及相关标准，对小型体育馆的钢结构框架进行结构设计。
结构设计应包括以下内容：•建筑方案和结构系统设计•框架设计布置和杆件型号选择•杆件设计计算（含静力和动力荷载）•基础设计计算2. 结构分析要求根据设计要求和需求，进行结构分析。
结构分析应包括以下内容：•框架地震响应分析（包括弹性响应和塑性响应）•框架非地震荷载分析（包括静力和动力荷载）•框架塑性铰位分析3. 结构计算要求根据设计和分析结果进行结构计算。
结构计算应包括以下内容：•杆件设计校核•结构稳定性校核•基础承载力校核4. 结构绘图要求根据设计和计算结果进行结构绘图。
结构绘图应包括以下内容：•框架结构总布置和各杆件的尺寸和定位•杆件连接方式•冠梁、混凝土墙板和钢板网的尺寸设计三、课程设计流程本次课程设计流程如下：1.阅读相关教材和标准，对小型体育馆的钢结构框架进行结构设计。
2.根据设计结果进行结构分析，包括框架地震响应分析、框架非地震荷载分析和框架塑性铰位分析。
3.根据分析结果进行结构计算，包括杆件设计校核、结构稳定性校核和基础承载力校核。
4.根据计算结果进行结构绘图，包括框架结构总布置和各杆件的尺寸和定位、杆件连接方式、冠梁、混凝土墙板和钢板网的尺寸设计。
5.对设计、分析、计算和绘图结果进行检查和调整，确保设计方案的合理性和技术可行性。
6.输出课程设计报告，包括设计和分析计算结果、项目说明和结构绘图。
四、课程设计时间安排本次课程设计时间安排如下：1.第1-2周：阅读相关教材和标准，进行小型体育馆的钢结构框架结构设计。
2.第3-4周：进行框架地震响应分析、框架非地震荷载分析和框架塑性铰位分析。
钢结构课程设计 实例
目录第一部分设计资料设计资料 (1)第二部分设计计算书一、屋架支撑系统的设置 (2)二、杆件内力的计算……………………………………………………32.1 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 (17)4.1 下弦节点c设计 (17)4.2 上弦节点f设计 (19)4.3屋脊节点I设计 (21)4.4跨中下弦拼接点i设计 (22)4.5支座节点a设计 (23)第三部分附录（程序计算）一、全跨各节点受单位力计算 (26)1.1 输入数据 (26)1.2 输出数据 (28)二、左半跨各节点受单位力计算 (30)2.1 输入数据 (30)2.2 输出数据 (32)三、右半跨各节点受单位力计算 (34)3.1 输入数据 (34)3.2 输出数据 (36)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）永久荷载三毡四油（上铺绿豆沙）防水层 0.4KN/m2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预应力混凝土大型屋面板 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（单位: 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。
钢结构课程设计指导与设计范例
设计钢结构课程的具体指导和设计范例可以根据不同的教育机构、课程设置和教学目标而有所不同。
以下是一般性的设计指导和设计范例的概述，以供参考：设计指导：⚫确定课程目标：明确课程的学习目标和教学目标，确定学生应该掌握的知识、技能和能力。
⚫确定课程内容：根据课程目标，确定课程内容和学习重点。
包括钢结构的基本原理、设计方法和规范要求等方面的知识。
⚫设计教学活动：结合课程内容，设计适合的教学活动和学习任务，如案例分析、实践项目、小组讨论、实验室实践等，以促进学生的实际操作和问题解决能力。
⚫选择教材和资源：选择适合的教材和学习资源，如教科书、参考书籍、学术论文、在线资源等，以支持学生的学习和研究。
⚫考核评估方法：确定合适的考核评估方法，如考试、作业、项目报告、实验报告等，以评估学生对课程内容的理解和应用能力。
设计范例：以下是一个可能的钢结构课程设计范例的大纲：⚫课程介绍和目标设定：介绍钢结构的基本概念和应用领域，明确课程目标和学习成果。
⚫钢结构基本原理：介绍钢结构的力学原理、材料特性和行为，包括静力学、动力学、应力分析等。
⚫钢结构设计规范：学习并了解国内外相关的钢结构设计规范和标准，如建筑结构设计规范、钢结构设计规范等。
⚫钢结构设计方法：介绍常用的钢结构设计方法和工程实践，包括承载力设计、稳定性分析、连接设计等。
⚫钢结构应用案例：通过实际案例分析和讨论，深入了解不同类型的钢结构应用，如建筑物、桥梁、塔吊等。
⚫钢结构计算软件应用：介绍并培训使用钢结构设计软件，如AutoCAD、STAAD.Pro等，以提高学生的设计和分析能力。
⚫实践项目和报告：安排实践项目，要求学生设计和分析一个真实的钢结构项目，并提交相应的设计报告。
⚫考核评估：通过考试、作业、实践项目和报告等方式，对学生的学习成果进行评估。
需要注意的是，具体的钢结构课程设计范例应根据教育机构的要求、师资力量和学生背景进行调整和定制。
建议参考相关的教育机构或课程教材，以获取更具体和详细的设计指导和范例。
钢结构课程设计
《钢结构设计原理》课程设计计算书姓名：××学号：U2009158××专业班级:土木工程0905班指导老师：张卉完成时间：2012年2月18日第一部分钢结构课程设计任务书一、设计资料及依据根据学号U1及次序14得已知条件：某车间跨度为24m，厂房总长度102m，柱距6m，车间内设有两台50/10t中级工作制软钩桥式吊车，地区计算温度高于-20℃，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为18m；采用×6 m 预应力钢筋混凝土大型屋面板，Ⅱ级防水，卷材屋面，桁架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为450×450mm，混凝土强度等级为C25，屋架采用的钢材为Q235B钢，焊条为E43型。
屋架计算跨度：03002400030023700mmL L=-=-=屋架端部高度：01900mmH=跨度：01 10i=计算跨度处高度: 19001200150120001915mmH=+⨯÷=屋架跨中高度:1 1900120003100mm10h=+⨯=表1 荷载标准值二、屋架尺寸及支撑布置屋架形式及尺寸如图1：屋盖的支撑布置如图2：层架上弦（下弦）支撑布置图垂直支撑1-1垂直支撑2-2图2 桁架支撑布置符号说明：GWJ—钢屋架；SC—上线支撑；XC—下弦支撑；CC—垂直支撑；GC—刚性系杆；LG—柔性系杆三、 荷载计算屋面活载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活载大于雪荷载，故取屋面活载计算。
沿屋面斜面分布的永久荷载乘以1/cos /10 1.005α==换算为沿水平投影面分布的荷载。
标准永久荷载：22222220.4kN/m 0.402kN/m 201:2.50.4kN/m 0.402kN/m 1500.9kN/m 0.905kN/m kN/m 1.⨯=⨯=⨯=⨯=改性沥青防水层 1.005厚水泥砂浆找平层 1.005厚加气混凝土保温层 1.005预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.005 1.42222407kN/mkN/m 0.386kN/m kN/m ⨯=屋架和支撑自重 1.0050.384悬挂管道 + 0.000123.537kN/m ⨯共 1.352kN/m 共 4.775标准可变荷载：22220.7kN/m 0.98kN/m 0.7kN/m 0.98kN/m⨯=⨯=不上人屋面活载 1.4积灰荷载 + 1.421.96kN/m 共 设计桁架时应考虑一下三种荷载组合：1、全跨永久荷载+全跨可变荷载屋架上弦节点荷载：(4.775 1.96) 1.5660.615kN F =+⨯⨯= 2、全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：1 4.775 1.5642.975kN F =⨯⨯= 半跨节点可变荷载：2 1.96 1.5617.64kN F =⨯⨯=3、全跨桁架包括支撑+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载全跨节点桁架自重：3 1.350.386 1.56 4.690kN F =⨯⨯⨯=半跨节点屋面板自重及活载：4(1.2 1.40.98) 1.5623.94kN F =⨯+⨯⨯= 其中，1、2为使用阶段荷载情况，3为施工阶段荷载情况。
钢结构课程设计实例讲解 V2.0
图 2.3 屋盖支撑作用示意图 1 屋架；2 天窗架；3 上弦横向水平支撑；4 垂直支撑；5 天窗架上弦横向水平支撑；6 天窗架垂直
支撑；7 系杆（f 应采用刚性系杆）
3. 上弦和下弦横向水平支撑在组成空间桁架结构的相邻两榀屋架的上弦和下弦平面内沿
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北京交通大学海滨学院 钢结构讲义 课程设计
屋架的跨度全场设置。为了提高屋盖结构刚度和缩短系杆传力途径，一般在房屋或每个 温度区段的两端各设置一道，区段较长时还应在中间增设一道或几道使其净距不超过 60m. 4. 从受力考虑，端部横向支撑最好设在端部第一开间，这样房屋端部抗风柱顶风荷载传给 横向水平支撑更为直接；但当区段较长中间也设横向支撑、且端部第一开间比其它开间 缩进 0.5m 时，横向支撑（上、下弦水平支撑和垂直支撑）将有正常开间和缩小开间两 种规格尺寸。这种情况下，为了把横向支撑规格统一为正常开间，常将端部横向支撑移 到端部第二开间（如图 2.3）。当屋盖有天窗时，由于常从区段第二开间开始（第一开间 不设天窗以便消防灭火时屋面通行），横向支撑也常设在端部第二开间，以便屋盖和天 窗横向支撑都集中在同一开间内得到重点加强。 5. 横向水平支撑桁架的节间划分应与屋架节间相配合，一般为 4.5～6m（如图 2.2），个别 可小至 3m. 因其杆件较长而受力较小，通常采用交叉斜腹杆体系：交叉斜腹杆常采用单 角钢柔性杆（即按只能受拉设计，受压时失稳退出工作，不参与受力），横腹杆采用双 角钢组成的十字形截面刚性杆（即按既能受压又能受拉设计）。 6. 屋架的竖向支撑（垂直支撑）应与上、下弦横向水平支撑设置在同一柱间，每隔 4～5 个开间布置一道。布置原则，对于无天窗，跨度小于 30m，布置在屋架两端和跨中，如 图 2.4a 所示；无天窗，跨度大于 30m，布置在屋架两端和跨度 处，如图 2.4b 所示。 屋架竖向支撑的空间布置如图 2.5 所示。
钢结构设计原理第三版课程设计
钢结构设计原理第三版课程设计一、课程简介本课程设计基于《钢结构设计原理（第三版）》的知识要点，通过实际案例的综合设计和计算，提高学生对钢结构设计原理的理解和应用能力。
本课程设计重点包含以下主题：钢结构应力分析、钢结构构件设计、钢结构节点设计等方面。
二、课程设计要求1.理解和掌握钢结构设计的基本原理和方法，能够进行框架结构中最常见的柱、梁、板、节点的设计和计算；2.通过计算实例，掌握简单钢结构节点的设计、校核与分析方法，掌握常规构造下构件受力情况及构造形式的影响；3.能够使用专业的软件进行钢结构设计，掌握钢结构计算分析的基本流程；4.对钢结构设计有最基本的审查能力，能够识别和纠正常见的错误。
三、课程设计内容本课程设计主要包含以下内容：1. 钢结构应力分析1.1. 钢结构的力学基础介绍钢结构所需的一些基本力学知识，如工程应力、变形与应变，以及节点转换等话题。
1.2. 钢结构各行业相关规范列举目前在国内常用的钢结构设计规范，介绍各规范的适用范围、强制性条款等方面的知识。
2. 钢结构构件设计2.1. 钢结构构件基础设计通过展开和截面设计等方法，基于极限状态下的需求设计目标，确定设计参数及截面尺寸。
2.2. 暴露钢结构构件的设计介绍钢结构构件在暴露环境下的设计，包括防锈厚度规范、锚杆制作、环境参数等方面的知识。
3. 钢结构节点设计3.1. 节点的类别与形式对钢结构的节点进行分类和定义，掌握各类节点的设计和分析方法。
3.2. 节点设计与计算通过实际的设计案例，介绍节点设计的最优化原理和方法，以及节点计算的步骤和过程。
四、课程设计计划1. 教学方式采用学生自学、指导教师辅助和网络课堂互动的教学方式。
2. 课程内容安排章节主要内容学时第一章钢结构的力学基础和规范 3第二章钢结构构件设计 6第三章钢结构节点设计93. 完成时间设计周期共计10周，第1-2周为整理钢结构设计的基本知识，第3-5周为完成构件设计，第6-10周为完成节点设计。
钢结构课程原理课设1
钢结构课程原理课设1第⼀章设计题⽬某机床加⼯车间钢结构操作平台设计。
第⼆章设计条件1.某机床加⼯车间，⼚房跨度21m没或24m，长度96m。
室内钢结构操作平台建筑标⾼为4.500m，柱⽹布置如图2-1所⽰。
房屋安全等级为⼆级，设计使⽤年限50年，耐⽕等级⼆级。
图2-1 柱⽹布置图2.楼⾯活荷载根据⼯艺要求为2.0～7.0kN⁄m2，详见下表，准永久值系数ψq=0.8。
3.连接⽅式平台板与梁采⽤焊接（⾓焊接）；次梁与主梁采⽤⾼强度螺栓连接；主梁与柱采⽤焊接或⾼强度螺栓连接，定位螺栓采⽤粗制螺栓。
4.材料型钢、钢板采⽤Q235-A.F；焊条采⽤E43XX型；粗制螺栓采⽤Q235钢材。
5.平台做法设计对象为⼚房内的钢操作平台，钢平台楼⾯做法：（1）采⽤花纹钢板或防滑钢板。
（2）钢筋混凝⼟预制板。
（3）柱⽹尺⼨和可变荷载标准值按⽼师分配的数值计算。
第三章设计内容1.钢平台结构⽀撑系统(⽀撑布置及选型，在计算书上应绘制⽀撑布置图)。
2.楼板设计(包括楼板和加劲肋的设计或者楼板配置及合理布置)。
3.次梁设计（采⽤型钢）。
4.主梁设计(采⽤焊接组合梁)。
5.钢柱设计（采⽤焊接组合柱或型钢柱）。
6.次梁与主梁、主梁与柱上端、柱脚设计。
7.平台楼梯和栏杆的选择与设计。
8.钢平台的设计施⼯图。
第四章结构布置1.梁格布置采⽤单向板布置⽅案，柱⽹尺⼨为9.0m×6.0m；主梁沿纵向布置，跨度为9m；次梁沿横向布置，跨度为6.0m。
间距为1.5m；单块铺板的平⾯尺⼨为1.5m×6.0m。
平台结构平⾯布置如图4-1所⽰。
图4-1 钢平台平⾯布置图2、连接⽅案次梁与主梁采⽤⾼强螺栓侧⾯铰接连接，次梁与主梁的上翼缘平齐；主梁与柱采⽤侧向铰接连接；柱与基础采⽤铰接连接；平台板与主（次）梁采⽤焊接（⾓焊缝）连接。
3.⽀撑布置钢平台柱的两端均采⽤铰接连接，并设置柱间⽀撑，以保证结构⼏何不变。
在轴线②和轴线B 处分别布置纵、横向⽀撑，采⽤双⾓钢，如图4-2所⽰。
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。
钢结构课程设计范例
钢结构课程设计范例目录1.设计资料：................................................................32.结构形式与布置：................................................................33.荷载计算................................................................73.1.全跨永久荷载+全跨可变荷载............................................73.2.全跨永久荷载+半跨可变荷载............................................73.3.全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载:........................................................................... ..64.内力计算...................................................................75.杆件设计.................................................................95.1上弦杆：................................................................95.2下弦杆：...............................................................115.3斜腹杆................................................................125.4竖杆：...............................................................166.节点设计.................................................................206.1下弦设计：........................................................................206.2上弦设计................................................................246.3屋脊节点k................................................................346.4支座节点a (36)单层工业厂房屋砌结构――梯形钢屋架设计1.设计资料：（1）第五组：某地一机械加工车间，长84m，跨度24m，柱距6m，车间内建有两台40/10t中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m，柱顶标高27m，地震设计烈度7度。
《钢结构设计原理》课程设计实例共5页文档
《钢结构设计原理》课程设计一、设计目的1、巩固、提高、充实和运用所学的《钢结构》课程有关理论知识；2、培养和锻炼独立工作能力及分析和解决实际问题的能力；3、为将来毕业设计打下基础。
二、设计要求必须符合钢结构设计规范GBJ17-88规定的有关设计公式及设计内容。
三、设计题目按照表格中所给设计任务条件，进行简支钢板梁桥的主梁设计，截面都采用焊接双轴对称工型截面。
四、设计内容包括主梁的截面选择、变截面设计、截面校核、翼缘焊缝计算、腹板加劲肋配置、支座处支承加劲肋设计等内容，并画出设计后的主梁构造图。
五、已知条件跨度：15米 钢号：16Mn 焊条号：E50 恒荷载标准值：98kN活载标准值：202kN 集中荷载个数：5个 集中荷载跨度C=2.5米六、其它说明1、恒、活荷载的分项系数分别为1.2、1.4；2、表中恒荷载标准值包括主梁上的次梁自重，且集中荷载F 是恒、活荷载通过次梁传到主梁上；3、主梁自重估计值均为m kN q /4=，且主梁钢板采用手工焊接；4、主梁允许最大挠度值[]400/1/=l v T ；5、主梁的截面建筑容许最大高度为mm 2500。
七、设计过程㈠主梁设计1主梁自重标准值m kN q GK /4=，设计值为m kN m kN q /8.4/42.1=⨯=。
则主梁最大剪力（支座处）为 最大弯矩（跨中）为采用焊接工字形组合截面梁，估计翼缘板厚度mm t f 16≥，故抗弯强度设计值2/295mm N f =。
计算需要的截面模量为 3336101497829505.1105.4639mm mm f M W x x x ⨯=⨯⨯==γ2、试选截面⑴确定腹板高度0h①建筑允许最大高度 mm h 2500max = ②按刚度条件，梁的最小高度为③经济梁高，按经验公式 取梁的腹板高度为 mm h 14000= ⑵确定腹板厚度w t①按抗剪要求腹板厚度为 mm mm f h V t v w 2.517014*********.12.130max =⨯⨯⨯=≥②按经验公式 ()cm cm h t w 1.111/14011/0==≥取腹板厚度 mm t w 12=⑶确定翼缘尺寸每个翼缘所需截面积为 翼缘宽度为h/5b =～1400/5h/3=～2801400/3mm =～467mm 取320mm b =翼缘厚度为 mm mm b 7.24320/7899/A t f === 取26mm t = 3、截面验算⑴梁的截面几何参数 ⑵强度验算①验算抗弯强度②验算抗剪强度③主梁的支承处以及支承次梁处均配置支承加劲肋，故不验算局部承压强度（即0c =σ）。
钢结构课程设计参考示例
参考实例：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。
钢结构设计原理课程设计任务书-仁爱
《钢结构设计原理》课程设计任务书一．设计资料天津某工业厂房，平面尺寸24m×60m，采用钢筋混凝土柱（400×400）支承钢屋架的结构体系，柱距6m，屋面排水坡度i=1/10，钢屋架构件采用双角钢截面，节点板连接。
试进行屋盖支撑体系布置并设计24m跨梯形钢屋架。
二．设计条件1. 屋面做法：二毡三油上铺小石子防水层20厚水泥砂浆找平层150厚加气混凝土保温层1.5m×6m钢筋混凝土大型屋面板（1.4 kN/m2）2. 钢材种类：Q235B三．设计内容1. 屋盖支撑体系布置；2. 24m跨梯形钢屋架设计；3. 24m跨梯形钢屋架施工图绘制：1#图，手绘；四．注意事项1. 比例：轴线1：20；节点.构件1：102. 构件长度取5mm及10mm的倍数;3. 构件截面根据受力取5~6种；4. 应绘制构件材料表《钢结构设计原理》课程设计一、课程设计任务布置：见任务书二、屋盖支撑体系1、支撑体系的作用a)增大结构纵向刚度，承担纵向水平荷载；b)增大结构横向刚度，协调横向框架受力；c)减小屋架弦杆/框架柱的平面外计算长度；d)维持托架及中间屋架的稳定性；e)保证安装过程中结构稳定性，防止倾倒；f)增大结构的抗扭刚度。
2、屋盖支撑种类及布置原则屋盖支撑包括上弦横向支撑、下弦横向支撑、下弦纵向支撑、竖向支撑（垂直支撑）、系杆及天窗支撑等。
屋盖支撑布置的原则为：厂房两端布置上下弦横向支撑和竖向支撑；屋架两边布置下弦纵向支撑，形成封闭体系；横向及竖向支撑间距不应超过60m，否则应加设支撑；竖向支撑一般布置屋架跨中和端竖杆平面，S>30m时，在跨中1/3处加设两道；布置系杆增强屋架侧向稳定，减小弦杆计算长度，传递水平荷载。
3、屋盖支撑布置：绘图说明三、普通梯形钢屋架设计1．钢屋架的形式和尺寸形式：梯形钢屋架、人字型腹杆布置尺寸：跨度-24m；高度-跨中（1/10~1/6）L，端部1.6~2.2m/1.8~2.4m；上弦节间尺寸根据屋面做法确定-无檩体系,大型屋面板1.5~1.8m；有檩体系檩条间距0.8~3.0m2、普通钢屋架的计算分析1）计算假定钢屋架的节点为铰接；所有杆件的轴线在同一平面内，汇交于节点中心；荷载作用在屋架节点上，且在屋架平面内2）普通钢屋架的荷载荷载类型：永久荷载结构及屋面自重；可变荷载屋面活荷/积灰/雪荷/风荷/吊车荷载组合：永久荷载+可变荷载；永久荷载+半跨可变荷载；钢结构自重+半跨屋面板+半跨屋面活荷3）内力分析按平面桁架计算杆件轴向力：静定结构；数解法（节点法，截面法）/图解法。
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。
钢结构设计原理课程组织设计
钢结构设计原理课程组织设计方案概况：课程理论教学64学时,课程设计周组织方式：1按课程班进行分组,每小组10人左右,其中选择组长1名,负责小组的联系及组织工作;2考勤：按小组考勤和布置作业,以小组作为交流的基本单元3课程目标：转变学生角色,调动学生积极性,发挥学生的主动性,提高教学质量人类采用钢结构的历史和炼铁、炼钢的发展有密切的关系;对于一个国家来说,还和本国的钢铁产量有关;在古代,我们中华民族在冶炼技术方面是处于遥遥领先的地位的;从江苏六合和湖南长沙等地春秋时期的墓葬和遗址中,发现人工冶炼的铁块、铁条、铁销、铁锛等,说明中国在春秋时期已使用人工制铁;中国发现的最早生铁制品,比外国最先使用生铁的时间早一千八百多年;我国也是最早用铁建造承重结构的国家;在公元前二百多年秦始皇时代就已经用铁建造桥墩;在公元前六七十年间,就成功地用熟铁建造铁链桥;以后建造的铁链桥不下数十座之多,其中以云南的沅江桥四百多年前,贵州的盘江桥三百年前及四川泸定大渡河桥建于1696年为最大;大渡河铁链桥净跨长达100米,桥宽米,可并列两辆马车,由九根桥面铁链和四根桥栏铁链构成;铁链是由生铁铸成,每根铁链重达一吨半,锚固在直径为20厘米,长4米的锚桩上;该桥比英国用铸铁建造的欧洲第一座跨长31米的拱桥早八十三年,比美洲第一座跨度为米的铁链桥早一百多年;此外我国还建造了不少铁塔,如湖北荆州玉泉寺铁塔,山东济宁寺铁塔和镇江甘露寺铁塔等;这些建筑物都表明了我国古代建筑和冶金技术方面的高度水平;我国古代在金属结构方面虽有卓越成绩,但由于长期封建制度的束缚,特别是1840年鸦片战争以后,沦为半殖民地和半封建的国家,倍受帝国主义、封建主义和官僚资本主义的压迫和剥削,钢结构的发展比较缓慢;解放前一些为数不多的钢结构,象铁路和公路桥梁一级高层建筑等,几乎全是外商承揽设计和施工的;;新中国成立后,在中国共产党的领导下,中国人民推翻了长期压在头上的三座大山,成为国家的主人,开始了大规模的经济建设,钢结构科学技术和工业建设有了很大的发展;第一个五年计划期间,我国很快地出现了自己的钢铁冶金企业、重型机器制造业、汽车制造工业、动力设备制造工业以及一些轻化工业等,在这伟大的建设事业中,很多厂房,都采用了规模巨大的钢结构;其中主要的有：恢复和扩建了鞍山钢铁公司、武汉钢铁公司和大连船厂等；新建的有太原、富拉尔基重型机器制造厂、长春汽车制造厂、哈尔滨和四川的三大动力厂、洛阳拖拉机厂以及一些飞机制造厂等;钢结构的发展有赖于钢产量的提高,我国冶金工业建国后虽有了很大的发展,但产量还不高,使钢结构在我国的采用受到了客观条件的限制,只在必需采用钢结构的重要建筑物中才得到应用;公用和民用建筑中,主要的有首都人民大会堂60米跨度的钢屋架,北京工人体育馆94米直径的悬索结构、首都体育馆99米跨度的平板网架结构,上海体育馆110米直径的圆形平板网架结构、西安秦始皇陵兵马俑陈列馆70米跨度的三铰拱钢结构;在高耸结构中,先后建成200米高的广州电视塔、210米高的上海电视塔,325米高的背景环境气象桅杆等;此外,预应力钢结构、薄壁钢结构、钢管混凝土结构、高强度螺栓等都得到了不同程度的发展;随着我国经济建设的迅速发展,钢产量的提高,钢结构在我国建设事业中将得到更加广泛的应用;钢结构的发展史1660 虎克发现材料变形与受力大小的比例关系虎克定律1744 欧拉Euler推导出压秆稳定极限荷载公式,沿用至今;1779 第一座铸铁拱桥,英格兰Coalbrookdale大桥建造完成;建在塞文河上;1786 法国建造巴黎法兰西剧院,铁+玻璃顶;1820 美国费城建造第一栋铸铁建筑;1828 维也纳建造第一座钢桥;1851年,伦敦花匠帕克斯顿设计的“水晶宫”展览馆,为玻璃铁架结构,完全表现了工业生产的机械本能;“水晶宫”开创了建筑形式的新纪元;1856 美国开始产钢1874 第一座大跨钢桁桥Eads Bridge在圣路易St. Louis建成1876 法国巴黎建造艾菲尔铁塔Eiffel Tower1881 电弧焊工艺问世1883 布鲁克林Brooklyn吊桥完工.始建于1869年1889年,法国世博会上设计的“埃菲尔铁塔”和“机械馆”,“埃菲尔铁塔”为高架铁结构,塔高328M;“机械馆”是空前未有的大跨度结构,刷新了世界建筑的新纪录,长420M,跨度达115M,结构方法首次运用了三铰拱的原理;1889 CHICAGO的The Rand Mcnally Building图中4号楼建成,成为第一栋全钢结构的大厦,10层;1890 3月苏格兰福斯桥Firth of Forth Bridge完成,用钢55,000吨,57条生命;8百万铆钉运回家;1907 美国设立伯力恒钢厂Bethlehem Steel1908 伯力恒Bethlehem Steel开始生产热轧型钢1909年,德意志制造联盟的彼得;贝伦斯设计了“柏林通用电气公司透平机车间”,以钢结构为骨架与大玻璃窗为特点,被称为是第一座真正的现代建筑;1909 美国麻州采用热轧型钢用于建筑结构1914 匈牙利Kazinczy证实梁具有塑性铰极限行为;1921 美国钢结构学会AISC成立1923 AISC年發行第一版钢结构设计规范AISC-ASD容许应力法1930 耐候钢问世1931 纽约帝国大厦完工,102层,高381米;1944 柱研究学会Column Research Council, CRC成立后改名稳定学会1940 Lehigh University开始研究结构及构件的极限强度1947 高强度螺栓规范出版1950 中国东北制定钢结构设计内部规定1953 建成世界第一个悬索屋面,美国北卡罗里那州的雷里体育馆RALEIGH大剧院,现代悬索结构的开始;1954 中国颁布第一本钢结构设计规范结规4-54容许应力设计法;1955 苏联颁布НйТУ 121-55规范; 日本中之岛制钢所开始生产轻量型钢;1956 12月中国采用苏联颁布НйТУ 121-55规范为参考规范;1957 第一次将塑性设计法用于建筑1960 日本积水SEKISUI HOUSE公司推出A型钢结构住宅;1961 建成北京工人体育馆;中国现代悬索结构的开始;1962 日本大和公司推出A型钢结构住宅;1965 日本松下住宅推出R2N型钢结构住宅;1970 当时世界最高大厦纽约世界贸易大厦建成,高410米1973 当时最高的芝加哥西尔斯大厦Sears Tower完工,110层,高442米; 1974 中国颁布TJ 17-44 半概率,半经验的设计法1976 在加拿大的西安大略大学进行的风洞实验室研究;这一研究对MBMA、SBC和世界其他一些国家的规范中风荷载的规定做出贡献,广泛用于低层金属结构系统;同年,法国USINOR发展可耐900℃的耐火钢; 1980 日本钢管公司NKK发展OLAC钢板工艺TMCP钢板 1983 美国钢结构学会AISC颁布第一本AISC-LRFD,极限设计法 1988 中国颁布钢结构设计规范GBJ 17-88 概率极限设计法 1994 日本公布JIS G3106 SN钢材标准 1995 阪神地震钢结构抗震性能展现 1999 中国成为世界第一大产钢国;产钢量过亿吨; 台湾容许应力设计法,极限设计法于1月1日颁布施行;9月21日地震,震后钢结构使用范围大增; 2002 世界各国钢材生产全面过剩;贸易战开始;钢结构将全面应用;。
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《钢结构设计原理》课程设计一、设计目的1、巩固、提高、充实和运用所学的《钢结构》课程有关理论知识；2、培养和锻炼独立工作能力及分析和解决实际问题的能力；3、为将来毕业设计打下基础。
二、设计要求必须符合钢结构设计规范GBJ17-88规定的有关设计公式及设计内容。
三、设计题目按照表格中所给设计任务条件，进行简支钢板梁桥的主梁设计，截面都采用焊接双轴对称工型截面。
四、设计内容包括主梁的截面选择、变截面设计、截面校核、翼缘焊缝计算、腹板加劲肋配置、支座处支承加劲肋设计等内容，并画出设计后的主梁构造图。
五、已知条件跨度：15米钢号：16Mn 焊条号：E50 恒荷载标准值：98kN活载标准值：202kN 集中荷载个数：5个集中荷载跨度C=2.5米六、其它说明1、恒、活荷载的分项系数分别为1.2、1.4；2、表中恒荷载标准值包括主梁上的次梁自重，且集中荷载F 是恒、活荷载通过次梁传到主梁上；3、主梁自重估计值均为m kN q /4=，且主梁钢板采用手工焊接；4、主梁允许最大挠度值[]400/1/=l v T ；5、主梁的截面建筑容许最大高度为mm 2500。
七、设计过程㈠主梁设计1主梁自重标准值m kN q GK /4=，设计值为m kN m kN q /8.4/42.1=⨯=。
则主梁最大剪力（支座处）为kN kN ql F V 10372158.44.40025225max =⎪⎭⎫⎝⎛⨯+⨯=+⨯=最大弯矩（跨中）为m kN m kN F F F ql Rl M ⋅=⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯-⨯-⨯=⨯-⨯-⨯--=5.46395.74.40025.74.4008158.42152.12375.255.728222max采用焊接工字形组合截面梁，估计翼缘板厚度mm t f 16≥，故抗弯强度设计值2/295mm N f =。
计算需要的截面模量为 3336101497829505.1105.4639mm mm f M W x x x ⨯=⨯⨯==γ2、试选截面⑴确定腹板高度0h①建筑允许最大高度 mm h 2500max = ②按刚度条件，梁的最小高度为[]mm mm l v l f h T 13771500040010285.1295/10285.166min =⨯⨯⨯=⋅⨯=③经济梁高，按经验公式mm W h x ce 142630073=-⋅= 取梁的腹板高度为 mm h 14000= ⑵确定腹板厚度w t①按抗剪要求腹板厚度为 mm mm f h V t v w 2.517014*********.12.130max =⨯⨯⨯=≥②按经验公式 ()cm cm h t w 1.111/14011/0==≥取腹板厚度 mm t w 12=⑶确定翼缘尺寸每个翼缘所需截面积为2230078996140012140010149786mm mm h t h W A w x f =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯=-= 翼缘宽度为h/5b =～1400/5h/3=～2801400/3mm =～467mm 取320mm b =翼缘厚度为 mm mm b 7.24320/7899/A t f === 取26mm t =3、截面验算⑴梁的截面几何参数()mm mm t 145226214002h h 0=⨯+=⨯+= ()mm mm t h 14262/26214002/2h 01=⨯+=⨯+=mm 21t =w()[]()4433303x 11204191408.302.14532121121I cm cm h t b bh w =⨯-⨯=⨯--=33x 154332.145112041922W cm cm h I x =⨯==()()2204.3446.23221402.12A cm cm bt h t w =⨯⨯+⨯=+=⑵强度验算①验算抗弯强度22236x /295/3.286/101543305.1105.4639M mm N f mm N mm N W nx x =<=⨯⨯⨯==γσ ②验算抗剪强度()22243max /170/4.68/121011204193501270071326320101037V mm N f mm N mmN t I S v w x =<=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯==τ③主梁的支承处以及支承次梁处均配置支承加劲肋，故不验算局部承压强度（即0c =σ）。
④验算折算应力（腹板端部）()()22460max 1/290/1011204192/1400105.46392/mm N mm N I h M x =⨯⨯⨯==σ 224311/8.8/1210112041971326320102.200mm N mm N t I VS w x =⨯⨯⨯⨯⨯⨯==τ 则折算应力为222222121ZS /5.3241.1/4.290/8.832903mm N f mm N mm N =<=⨯+=+=τσσ⑶刚度验算全部永久荷载与可变荷载的标准值在梁跨中产生的最大弯矩为()kN kN R 930154300300521=⨯++⨯=m kN m kN M k ⋅=⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯-⨯⨯-⨯-⨯=5.34875.230053005.73002181542159302 []400155111011204191006.2483.115000105.34875483.15456=<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯≈l v EI l M l v T x k T 4、变截面的设计⑴变截面位置和端部截面尺寸梁的截面在半跨内通常做一次改变，可以节约钢材，一般在距支座6/l 处改变截面比较经济。
此处的弯矩 m kN M ⋅='5.2577，剪力 kN V 1025=' 变截面所需的翼缘宽度363610321.829505.1105.2577mm mm f M W x ⨯=⨯⨯='='γ()()22236213032431426/6/140012145210321.8/6/mm mm h h t h W t b w =⨯-⨯⨯=-'=' 令厚度mm t 26=不变，采用mm b 200='仍满足各项要求。
⑵变截面后强度验算① 截面的几何参数()[]()[]494333031003.81400122001452200121121mm mm h t b h b I w x ⨯=⨯--⨯=-'-'='373910106.114521003.822mm mm h I W x x ⨯=⨯⨯='='()()363111071.32/1426262002/mm mm h t b S ⨯=⨯⨯='='36360011065.64140012214001071.342mm mm h t h S S w ⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯=⋅⋅+'='②变截面强度验算a.验算抗弯强度22276/295/9.221/10106.105.1105.2577mm N f mm N mm N W M xx =<=⨯⨯⨯=''='γσb.验算抗剪强度222963/170/7.70/121003.81065.6101025mm N f mm N mm N t I S V v wx =<=⨯⨯⨯⨯⨯='''='τc.验算折算应力（腹板端部）()()229601/69.224/1003.82/1400105.25772/mm N mm N I h M x=⨯⨯⨯=''='σ 2296311/46.39/121003.81071.3101025mm N mm N t I S V wx =⨯⨯⨯⨯⨯='''='τ 则折算应力为222222121/5.3241.1/9.234/46.39369.2243mm N f mm N mm N ZS =<=⨯+='+'='τσσ③变截面刚度验算跨中有5个间距（m C 5.2=）相等的集中荷载kN F k 300=,近似折算成均布荷载mm kN C F q k k /12445.23004=+=+=，变截面位置在距支座6/l 处，即6/1=α。
最大相对挠度为()[]4001415161346111003.81011204192.311011204191006.21500012438453412.31384539445333=<=⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯-⨯⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎪⎭⎫⎝⎛-'+=l v I I EI l q l v T x x Xk T αα 5、翼缘焊缝设计⑴支座处mm mm f I S V h w f x f 71.12001003.84.11071.31010374.19631max =⨯⨯⨯⨯⨯⨯=''≥⑵变截面处mm mm f I S V h w f x f 94.12001011204194.1713263201010254.1431=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯='≥'对于手工焊 mm t h f 65.7265.15.1max min =⨯=≥，采用 mm h f 10=。
㈡设计和布置其腹板加劲肋66/235807.11612/1400/0=>==y w f t h ，并且140/235170/0=<y w f t h ，应配置横向加劲肋。
按构造要求横向加劲肋的间距应为mm mm h a 70014005.05.00=⨯=≥，mm mm h a 28001400220=⨯=≤。
故在两个次梁与主梁连接处之间应增设一个横向加劲肋，加劲肋之间的间距取为mm a 2000=，加劲肋成对布置于腹板两侧，如图所示，1、计算区格腹板的局部稳定仅布置横向加劲肋，由于0=c σ，故按公式122≤⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛cr cr ττσσ进行计算。
2、临界应力计算⑴cr σ的计算：由于主梁受压翼缘扭转受到约束85.0799.023534517712/1400235177/0<=⨯==y wb f th λ 则2/295mm N f cr ==σ⑵cr τ的计算：0.14.11400/2000/0>==h a ，故 ()()8.028.12353452000/1400434.54112/1400235/434.541/2200>=⨯⨯+⨯=+=y ws f a h t h λ 则()[]()[]22/856.121/1708.028.159.018.059.01mm N mm N f v s cr =⨯-⨯-=--=λτ 3、各区格计算公式122≤⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛cr cr ττσσ （0=c σ，295=cr σ，856.121=cr τ） 4、加劲肋的设计横向加劲肋采用对称布置，其尺寸为 外伸宽度为mm mm h b s 7.864030140040300=⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+≥取mm b s 90=。