钢结构课程设计1PPT课件
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《钢结构设计》课件
受力状态
主要包括受压、受拉、弯曲、 扭转、剪切、腰筋和固定支承 等状态。
设计处理方法
包括材料选择、构造设计、加 固和防护设计等处理方法。
应用广泛
钢结构设计在地震、风灾和火 灾等自然灾害中具有较好的抗 震、抗风和防火性，受到广泛 应用。
节点设计和连接方式
节点设计和连接方式是钢结构设计中的重要一环。设计应充分考虑各种复杂 实际情况，如材料、结构体系等因素，并通过合理的设计和施工来实现节点 的可靠连接。
防腐处理和防火处理
钢结构的防腐和防火处理是确保其使用寿命的重要措施。在材料选择、施工工艺和材料使用等方面，进 行全面考虑和处理。
施工的注意事项和安全措施
在施工钢结构设计时，应严格按照施工图纸规定的要求进行操作，安全措施 必须到位，例如安全网、安全防护设施和检测监测系统等。
未来发展趋势
随着建筑和城市化的快速发展，钢结构设计越来越多地应用于各种项目和领 域。在未来，随着科技和材料的不断更新，钢结构设计将在更大程度上发挥 其功能。
与传统建筑的对比
美观性
钢结构建筑通常拥有先进的外 观设计，典雅大方，风格独特。
施工速度
模块化结构和钢材加工工艺的 发展使钢结构建筑的施工速度 大大加快。
施工噪音
相对于传统建筑，钢结构建筑 的施工过程噪音更小，对周边 环境影响更小。
能源节约
使用节能材料和高效绝缘材料， 大大提高建筑的节能效率。
钢材的物理特性
1 应力计算
包括弯矩应力、剪切应力、腰筋应力和轴向应力等，进行场地分析和 材料选择。
2 构件设计
构件设计包括预应力设计、腕式和针对性细节设计等。
3 桥梁计算
主要进行静力学和动力学的计算，确定钢桥梁的质量和安全性。
钢结构全套PPT教学课件
防腐防火处理效果评价
厚度检测
使用涂层测厚仪检测防腐防火 涂层的厚度，确保满足设计要 求。
耐腐蚀性测试
通过盐雾试验、湿热试验等模 拟环境测试方法，评估防腐处 理效果。
外观检查
观察防腐防火处理后的钢结构 表面是否平整、无气泡、无裂 纹等缺陷。
附着力测试
采用划格法或拉开法等测试方 法，检测防腐防火涂层与钢结 构基材的附着力。
结构分析与计算方法
结构分析方法
弹性力学方法、塑性力学方法、有限 元方法等。
计算内容
计算软件
SAP2000、ANSYS、ABAQUS等通 用有限元软件，以及专用钢结构分析 软件如Midas/Gen、3D3S等。
内力分析、变形计算、稳定性验算、 疲劳分析等。
构造措施与节点设计
01
02
03
构造措施
保证结构整体性和稳定性 的措施，如设置支撑、加 强刚度等。
认真阅读图纸，了解钢结构的构 造、节点形式和安装要求，掌握 相关技术标准和验收规范。
制定施工方案
根据工程特点和现场条件，制定 切实可行的施工方案，包括安装 顺序、吊装方法、安全措施等。
材料和设备准备
按照图纸要求，准备好所需的钢 材、连接件、紧固件等材料，以 及吊装设备、焊接设备、测量工 具等。
现场拼装和吊装技术
前景展望
随着城市化进程的加快和建筑业的持续发展，钢结构将在未来建筑领域中发挥更 加重要的作用。同时，随着新材料和新技术的不断涌现，钢结构的应用范围将进 一步扩大，市场前景广阔。
02 钢结构设计原理 与方法
设计基本原则与规范要求
设计基本原则
确保结构安全、适用、经济、美观；符合现行国家规范和行 业标准；考虑施工便利性和可持续性。
钢结构设计ppt课件
1.2.1、“高钢规程”的规定
1、适用高度
“高钢规定”对非抗震设防和设防烈度为6度至 9度的乙类和丙类高层建筑，按照所采用的结 构类型和结构体系，规定了下表适用高度。
精选课件
6
2、建筑高宽比限值
精选课件
7
1.2.2、“抗震规范”（GB 50011－ 2001）的规定
1、适用高度
高层民用建筑钢结构各种类型的最大适用高度 应符合规范规定。对平面和竖向不规则或建造 于Ⅳ类场地的钢结构，其高度应适当降低。
6～8度时 120235fay
9度时
100235fay
精选课件
50
5.3.2、梁的板件宽厚比限制
➢ 不超过12层钢框架的梁板件的宽厚比限值
抗震设防烈度
7度
8度
9度
工字形截面和箱形
11
10
9
截面翼缘外伸部分
箱形截面翼缘在两
36
32
30
腹板间的部分
工字形截面和箱形 截面腹板
Nb Af0.3785~12N0b Af80~11N0b Af70~10N0b Af
对于多层框架结构可忽略柱轴向变形产生的层 间位移。对高层框架虽不能忽略此变形，但由 梁柱构件变形产生的层间位移是主要的，它构 成的水平变形曲线属剪切型。 由于柱脚处无水平位移，且底部作用剪力最大， 最大的层间位移常位于底层或下部几层，顶部 较小。
精选课件
25
精选课件
26
在水平荷载作用下，框架节点因腹板较薄，节点域将产生 较大的剪切变形（图1-17），从而使框架侧移增大10%至20% （“高钢规程”规定，应计入其影响）；对内力的影响在10% 以内（可不计其影响）。
精选课件
4
1、适用高度
“高钢规定”对非抗震设防和设防烈度为6度至 9度的乙类和丙类高层建筑，按照所采用的结 构类型和结构体系，规定了下表适用高度。
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6
2、建筑高宽比限值
精选课件
7
1.2.2、“抗震规范”（GB 50011－ 2001）的规定
1、适用高度
高层民用建筑钢结构各种类型的最大适用高度 应符合规范规定。对平面和竖向不规则或建造 于Ⅳ类场地的钢结构，其高度应适当降低。
6～8度时 120235fay
9度时
100235fay
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50
5.3.2、梁的板件宽厚比限制
➢ 不超过12层钢框架的梁板件的宽厚比限值
抗震设防烈度
7度
8度
9度
工字形截面和箱形
11
10
9
截面翼缘外伸部分
箱形截面翼缘在两
36
32
30
腹板间的部分
工字形截面和箱形 截面腹板
Nb Af0.3785~12N0b Af80~11N0b Af70~10N0b Af
对于多层框架结构可忽略柱轴向变形产生的层 间位移。对高层框架虽不能忽略此变形，但由 梁柱构件变形产生的层间位移是主要的，它构 成的水平变形曲线属剪切型。 由于柱脚处无水平位移，且底部作用剪力最大， 最大的层间位移常位于底层或下部几层，顶部 较小。
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25
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在水平荷载作用下，框架节点因腹板较薄，节点域将产生 较大的剪切变形（图1-17），从而使框架侧移增大10%至20% （“高钢规程”规定，应计入其影响）；对内力的影响在10% 以内（可不计其影响）。
精选课件
4
《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ppt课件.ppt
二、钢结构的应用
1、重型结构及大跨度建筑结构。
二、钢结构的应用
2、多层、高层及超高层建筑结构。
二、钢结构的应用
3、塔桅等高耸结构。
二、钢结构的应用
4、钢－混凝土组合结构。
第二节 钢结构的设计方法
经济、安全、适用、耐久
颠覆 强度破坏
承载能力极 限状态 疲劳破坏
丧失稳定
极限状态设计法
变为可变体系
n
5、普通螺栓群偏心受剪承载力计算
Ni
N iF
F n
(NiTx )2
(NiF
NiTy )2
Nb v,min
NiT
T ri ri2
NiTx
T yi xi2 yi2
NiTy
T xi xi2 yi2
例题3、一厚度为12mm的钢板与H型钢柱的翼缘板（厚14mm） 通过8个C级普通螺栓连接，钢板均为Q345，螺栓直径为20mm， 孔径为21.5mm，F=200KN，e=100mm，螺栓水平间距为 120mm，竖向间距为80mm，验算螺栓强度。
3、按受力特点分：对接焊缝、角焊缝
三、高强度螺栓连接（摩擦型、承压型）
四、对接焊缝的计算
1、轴向受力的对接焊缝
N lwt
f
t
w或f
w c
2、对接焊缝承受弯矩和剪力共同作用
1、 max
Mymax Ix
ft
w或f
w c
2、
max
VSx I xt
f
w v
3、 2 3 2 1.1 ftw
第三节 角焊缝连接设计
一、角焊缝形式
侧面角焊缝 斜角焊缝
正面角焊缝
直角角焊缝
二、角焊缝截面形状
钢结构ppt课件
控制环境湿度和腐蚀性介质
通过合理的建筑设计，控制室内湿度和腐蚀性介质的含量 ，如设置除湿设备、避免潮湿环境等，以降低钢结构腐蚀 的风险。
定期检查和修复
建立定期检查制度，对钢结构进行定期的外观检查和涂层 厚度测量，及时发现并修复腐蚀问题，确保钢结构的安全 性和稳定性。
防火设计和实施建议
01
选用不燃或难燃材料
100%
螺栓连接
利用螺栓将钢构件紧固在一起， 分为普通螺栓连接和高强度螺栓 连接，适用于承受动力荷载的结 构。
80%
铆钉连接
通过铆钉将钢构件铆接在一起， 适用于承受较大剪力或拉力的结 构。
构造要求及规范
01
02
03
04
连接设计
连接应具有足够的强度、刚度 和稳定性，满足结构整体性能
要求。
焊缝质量
焊缝应符合相关标准规范，无 裂纹、夹渣、未焊透等缺陷。
测、预警和维护，保障结构安全。
THANK YOU
感谢聆听
钢结构ppt课件
目
CONTENCT
录
• 钢结构基本概念与特点 • 钢材性能与选用原则 • 连接方法与构造要求 • 稳定性分析与设计原理 • 制作、安装与验收规范 • 防腐、防火与维护保养措施 • 总结回顾与展望未来发展趋势
01
钢结构基本概念与特点
钢结构定义及分类
定义
钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑 结构类型之一。结构主要由型钢和钢板等制成的 钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，并采用硅烷化 、纯锰磷化、水洗烘干、镀锌等除锈防锈工艺。
设计方法
包括整体稳定设计、局部稳定设计和连接设计。整体稳定设计需考虑结构整体刚 度、稳定性验算和抗震设计等；局部稳定设计需关注板件宽厚比、加劲肋设置等 细节；连接设计则涉及节点类型选择、焊缝质量和紧固件要求等。
通过合理的建筑设计，控制室内湿度和腐蚀性介质的含量 ，如设置除湿设备、避免潮湿环境等，以降低钢结构腐蚀 的风险。
定期检查和修复
建立定期检查制度，对钢结构进行定期的外观检查和涂层 厚度测量，及时发现并修复腐蚀问题，确保钢结构的安全 性和稳定性。
防火设计和实施建议
01
选用不燃或难燃材料
100%
螺栓连接
利用螺栓将钢构件紧固在一起， 分为普通螺栓连接和高强度螺栓 连接，适用于承受动力荷载的结 构。
80%
铆钉连接
通过铆钉将钢构件铆接在一起， 适用于承受较大剪力或拉力的结 构。
构造要求及规范
01
02
03
04
连接设计
连接应具有足够的强度、刚度 和稳定性，满足结构整体性能
要求。
焊缝质量
焊缝应符合相关标准规范，无 裂纹、夹渣、未焊透等缺陷。
测、预警和维护，保障结构安全。
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目
CONTENCT
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• 钢结构基本概念与特点 • 钢材性能与选用原则 • 连接方法与构造要求 • 稳定性分析与设计原理 • 制作、安装与验收规范 • 防腐、防火与维护保养措施 • 总结回顾与展望未来发展趋势
01
钢结构基本概念与特点
钢结构定义及分类
定义
钢结构是由钢制材料组成的结构，是主要的建筑 结构类型之一。结构主要由型钢和钢板等制成的 钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，并采用硅烷化 、纯锰磷化、水洗烘干、镀锌等除锈防锈工艺。
设计方法
包括整体稳定设计、局部稳定设计和连接设计。整体稳定设计需考虑结构整体刚 度、稳定性验算和抗震设计等；局部稳定设计需关注板件宽厚比、加劲肋设置等 细节；连接设计则涉及节点类型选择、焊缝质量和紧固件要求等。
钢结构课程设计ppt课件
钢构造课程设计辅导
1、钢构造课程设计义务(钢平台〕 2、设计内容 3、几点本卷须知 4、课程设计答疑时间安排
1、钢构造课程设计义务(钢平台〕
面 板
次梁 主梁
柱
支撑
2、设计内容
按照相关要求仔细完成设计： (计算书一份,图纸两张，手绘〕 计算书主要包括： 1、对钢平台进展构造布置 2、对平台板进展设计〔钢铺板〕 3、次梁设计〔型钢梁〕 4、主梁设计〔焊接工字型截面；加劲肋设计〕 5、平台柱设计 6、平台节点设计〔主次梁节点、梁柱节点和柱脚节点〕 施工图两张〔A2〕： 1、构造布置图；2、节点详图
3、几点本卷须知
C、节点的选择〔平安、经济和合理〕 例如：柱脚刚接
3、几点本卷须知
C、节点的选择〔平安、经济和合理〕 例如：主次梁铰接
次梁与主梁衔接节点参见图集03SG519-1
柱脚节点设计参见图集01SG519
参见03SG519-1图集
引荐！
参见03SG519-1图集
引荐！
面 板
3、几点本卷须知
A、计算书书写工整，格式符合要求，绘图表达完好； 例如：钢铺板设计配图问题
3、几点本卷须知
B、图纸绘图明晰，表达完好，尤其节点详图表达〔重灾区〕 例如：节点详图表达不清问题，需多个图配合表达
3、几点本卷须知
C、节点的选择〔平安、经济和合理〕 例如：梁柱铰接
3、几点本卷须知
C、节点的选择〔平安、经济和合理〕 例如：柱脚铰接
次梁 主梁
柱
支撑
荷载： 梁支承加劲肋Biblioteka 柱翼缘。 调整定位后，用螺栓固定。
图 梁与柱的铰接衔接〔a〕
荷载： 突缘加劲肋 焊缝2 短肋 焊缝1和承压 腹板
N/2
1、钢构造课程设计义务(钢平台〕 2、设计内容 3、几点本卷须知 4、课程设计答疑时间安排
1、钢构造课程设计义务(钢平台〕
面 板
次梁 主梁
柱
支撑
2、设计内容
按照相关要求仔细完成设计： (计算书一份,图纸两张，手绘〕 计算书主要包括： 1、对钢平台进展构造布置 2、对平台板进展设计〔钢铺板〕 3、次梁设计〔型钢梁〕 4、主梁设计〔焊接工字型截面；加劲肋设计〕 5、平台柱设计 6、平台节点设计〔主次梁节点、梁柱节点和柱脚节点〕 施工图两张〔A2〕： 1、构造布置图；2、节点详图
3、几点本卷须知
C、节点的选择〔平安、经济和合理〕 例如：柱脚刚接
3、几点本卷须知
C、节点的选择〔平安、经济和合理〕 例如：主次梁铰接
次梁与主梁衔接节点参见图集03SG519-1
柱脚节点设计参见图集01SG519
参见03SG519-1图集
引荐！
参见03SG519-1图集
引荐！
面 板
3、几点本卷须知
A、计算书书写工整，格式符合要求，绘图表达完好； 例如：钢铺板设计配图问题
3、几点本卷须知
B、图纸绘图明晰，表达完好，尤其节点详图表达〔重灾区〕 例如：节点详图表达不清问题，需多个图配合表达
3、几点本卷须知
C、节点的选择〔平安、经济和合理〕 例如：梁柱铰接
3、几点本卷须知
C、节点的选择〔平安、经济和合理〕 例如：柱脚铰接
次梁 主梁
柱
支撑
荷载： 梁支承加劲肋Biblioteka 柱翼缘。 调整定位后，用螺栓固定。
图 梁与柱的铰接衔接〔a〕
荷载： 突缘加劲肋 焊缝2 短肋 焊缝1和承压 腹板
N/2
钢结构课程设计 ppt课件
C) 采用型钢，故自重大，用钢量多，跨度 太大、太小时都不经济，一般适用跨度 为18M～36M。
2019/10/29
ppt课件
40
钢管屋架
采用无缝或有缝钢管制成，由于钢管截 面刚度大，抗扭性能、抗压性能好，相 对角钢更加合理，与之相比可省钢20% 以上。另外，表面积小，易于防腐。耐 久性好，只是过去焊接工艺、加工工艺 有问题，阻碍了使用。目前已有自动切 管机，管与管的搭接可以直接贯接，不 用节点板。
2019/10/29
ppt课件
46
2019/10/29
ppt课件
47
三角形：一般用于陡坡情况，有檩屋盖。 缺点：弦杆内力不均匀，支座内力大，跨中很
小。 梯形屋架： 优点：外形与弯矩图相近，因而弦杆内力沿跨
度内分布较均匀，用料经济。 按腹杆布置可分为人字式和再分式，原则是 使上弦杆不受节间荷载，在跨度较大的时候必 须这样做。
2019/10/29
ppt课件
10
§2 厂房结构的整体布置
2019/10/29
ppt课件
11
一、 柱网布置
主要取决于工艺要求，另外：
从结构考虑：应将柱子设在同一轴线上，
形成框架，保证横向刚度。
从经济考虑：增大柱距，吊车梁跨度增大
，需增设托架，费钢，但柱
基础减少，通过比较确定。
从统一化、标准化考虑：跨度以3M为模数，
柱距以6M为模数。
2019/10/29
ppt课件
12
2019/10/29
ppt课件
13
二、 温度缝
按规范要求横向、纵向均应设缝。 可以设单柱，也可以设双柱来实现温度缝
构造。
2019/10/29
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钢管屋架
采用无缝或有缝钢管制成，由于钢管截 面刚度大，抗扭性能、抗压性能好，相 对角钢更加合理，与之相比可省钢20% 以上。另外，表面积小，易于防腐。耐 久性好，只是过去焊接工艺、加工工艺 有问题，阻碍了使用。目前已有自动切 管机，管与管的搭接可以直接贯接，不 用节点板。
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三角形：一般用于陡坡情况，有檩屋盖。 缺点：弦杆内力不均匀，支座内力大，跨中很
小。 梯形屋架： 优点：外形与弯矩图相近，因而弦杆内力沿跨
度内分布较均匀，用料经济。 按腹杆布置可分为人字式和再分式，原则是 使上弦杆不受节间荷载，在跨度较大的时候必 须这样做。
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§2 厂房结构的整体布置
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一、 柱网布置
主要取决于工艺要求，另外：
从结构考虑：应将柱子设在同一轴线上，
形成框架，保证横向刚度。
从经济考虑：增大柱距，吊车梁跨度增大
，需增设托架，费钢，但柱
基础减少，通过比较确定。
从统一化、标准化考虑：跨度以3M为模数，
柱距以6M为模数。
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二、 温度缝
按规范要求横向、纵向均应设缝。 可以设单柱，也可以设双柱来实现温度缝
构造。
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• 第二是半跨荷载：梯形屋架、人字形屋架、平行弦屋 架等的少数斜腹秆(一般为跨中每侧各两根斜腹杆)可 能在半跨荷载作用下产生最大内力或引起内力变号。 所以对这些屋架还应根据使用时的荷载分布情况考虑 半跨荷载的作用，按下列半跨荷载组合计算；全跨永 久荷载十半跨屋面活荷载或半跨雪荷载(取两者的较大 值)十半跨积灰荷载十悬挂吊车荷载。
• 节点均视为铰接。对实际节点中因杆件端部和节 点板焊接而具有的刚度以及引起的次应力，在一 般情况下可不考虑。
• 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 点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。
轴心压力两组内力并列；受压杆件的长细比限制较严、 且需进行杆件的整体稳定计算，故最大压力虽小于最 大拉力也应并列为最不利内力。对于兼受弯矩的杆件， 还应考虑最大正或负弯矩的不利情况。
设计内容
屋盖支撑体系布置设计； 屋架尺寸的确定，腹杆的布置； 荷载及内力计算； 杆件截面的设计； 节点设计； 编写结构设计计算书一份； 绘制1号屋架施工图一张。
每个同学的设计任务具体内容 由附表1、 2、3确定
附1 屋架外形代码
端高 坡度
1.6m
1.7m
1.8m
1/9
1
2
3
1/10
6
7
8
1/11
11
12
13
1/12
16
17
18
1.9m
4 9 14 19
2.0m
5 10 15 20
附2 一班设计任务分布表
厂房跨度
屋架外形代码
18m
21m
24m
1
1
2
3
2
4
5
6
3
7
8
9
4
10
11
12
5
13
14
15
6
16
17
18
7
19
20
21
8
22
23
24
9
25
26
27
10
28
29
30
附3 二班设计任务分布表
• 已知屋架的端高h0、坡度i、跨度L，确定屋架的尺寸。
• 端高——屋架端部上下弦轴线之间的距离；
• 中高——屋架端部上下弦轴线之间的距离， h h0 Li / 2 • 跨度分标志跨度L 、计算跨度 L0 L 300
腹杆的布置
厂房构件的再认识
支撑布置设计（参考教材181页）
支撑的作用 支撑的布置 只需进行支撑布置设计
荷载计算表
荷载名称 预应力混凝土大型屋面板
三毡四油防水层 20mm厚找平层 80mm厚泡沫混凝土保温层 屋架和支撑自重
管道荷载 永久荷载总和 屋面活荷载
积灰荷载 可变荷载总和
标 准 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ（kN/m2） 设 计 值（kN/m2）
恒荷载分项系数一般取1.2，活荷载分项系数一般取1.4。
节点荷载汇集简图
计算屋架杆件内力时采用如下假定：
杆件内力计算
• 杆件内力计算工程采用电算和手算，手 算采用图解法较方便直观。
• 电算可以结构力学求解器。 • 求解时注意：应采用单位荷载进行求解，
以便后面的进行荷载组合
梯形屋架杆件的内力组合
• 第一是全跨菏载：所有屋架都应进行全跨满载时的内 力计算。即全跨永久荷载十全跨屋面活荷载或雪荷载 (取两者的较大值)十全跨积灰荷载十悬挂吊车荷载。
屋面坡度分别为i=1/9、1/10、1/11、1/12 屋架端高分别为1.6m、1.7m、1.8m、1.9m、2.0m
设计任务
屋面做法
厂房屋面做法： 三毡四油绿豆砂防水层 20厚1：3水泥砂浆找平层 80厚泡沫混凝土保温层 1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板
设计任务
• 屋面活荷载标准值0.5kN/m2， • 雪荷载标准值0.5kN/m2， • 积灰荷载标准值0.5kN/m2。 • 由于屋面坡度小、重型屋面，不考虑风荷载。
• 采用大型混凝土屋面板的屋架，尚应考虑安装时可能 的半跨荷载：屋架及天窗架(包括支撑)自重十半跨屋 面板重十半跨屋面活荷载。
屋架杆件内力组合表
杆件名称
内力系数（F=1） 第一种
全跨 左半跨 右半跨 组合
①②
③
F×①
第二种组合
F1×①+ F1×①+ F2×② F2×③
上
弦 杆
第二种组合
F3×①+ F3×①+ F4×② F4×③
厂房跨度
屋架外形代码
18m
21m
24m
11
31
32
33
12
34
35
36
13
37
38
39
14
40
41
42
15
43
44
45
16
46
47
48
17
49
50
51
18
52
53
54
19
55
56
57
20
58
59
60
设计进度安排
• 第一天：布置设计任务，借阅相关设计参考资料， 熟悉设计任务；
• 第二天：屋架形式、尺寸、材料选择和支撑布置； • 第三天：荷载和杆件内力计算，荷载组合； • 第四天：杆件截面选择及验算； • 第五天：节点设计及计算； • 第六天：整理设计计算书； • 第七～九天：绘制屋架施工图； • 第十天：答辩、上交设计成果。
屋架与柱的铰接
屋架与柱的刚接
荷载计算
• 作用于屋架上的荷载有： • 永久荷载： • 屋架(包括文撑)自重； g 0.12 0.011L(kN m2 ) • 屋面恒荷载(屋面板、屋面上的保温层、防水层、水
泥砂浆找平层等屋面做法的重量)； • 可变荷载： • 屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载。
荷载计算
杆件计 算内力 （kN）
下
弦 杆
斜 腹 杆
竖 杆
桁架杆件的内力组合
• 桁架的不同荷载情况，即恒荷载和各种活荷载的不同 组合情况，将对各杆件引起不同的内力。设计时应考 虑各种可能的荷载组合，并对每根杆件分别比较考虑 哪一种荷载组合引起的内力最为不利，取其一组或几 组作为该杆的设计内力。
• 对于桁架的轴心受力杆件，最不利内力是指： • (1)拉杆的最大轴心拉力； • (2)压杆的最大轴心压力； • (3)受压为主可能受拉杆件的最大轴心压力， • (4)受拉为主可能受压杆件：最大轴心拉力和最大
钢结构课程设计指导
设计任务
厂房平面图
厂房的跨度分别取l8m、21m、24m，长度为102m，柱距6m。
车间内设有两台30／5吨中级工作制吊车。 采用1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板和卷材屋面。 梯形屋架支撑在混凝土柱上，上柱截面400×400mm； 混凝土标号为C25；计算温度最低－20℃。
参考文献
• 钢结构设计手册（上册） • 钢结构设计规范 • 教材 • 工民建专业课程设计指导 • 建筑荷载设计规范（GB50009—2001）
关于钢材的选择
• 教材22页、202页例题 • 钢结构设计手册（上册） • 钢结构设计规范 • 本课程设计选用钢材Q235B
屋架尺寸（参考教材178页）
• 节点均视为铰接。对实际节点中因杆件端部和节 点板焊接而具有的刚度以及引起的次应力，在一 般情况下可不考虑。
• 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 点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。
轴心压力两组内力并列；受压杆件的长细比限制较严、 且需进行杆件的整体稳定计算，故最大压力虽小于最 大拉力也应并列为最不利内力。对于兼受弯矩的杆件， 还应考虑最大正或负弯矩的不利情况。
设计内容
屋盖支撑体系布置设计； 屋架尺寸的确定，腹杆的布置； 荷载及内力计算； 杆件截面的设计； 节点设计； 编写结构设计计算书一份； 绘制1号屋架施工图一张。
每个同学的设计任务具体内容 由附表1、 2、3确定
附1 屋架外形代码
端高 坡度
1.6m
1.7m
1.8m
1/9
1
2
3
1/10
6
7
8
1/11
11
12
13
1/12
16
17
18
1.9m
4 9 14 19
2.0m
5 10 15 20
附2 一班设计任务分布表
厂房跨度
屋架外形代码
18m
21m
24m
1
1
2
3
2
4
5
6
3
7
8
9
4
10
11
12
5
13
14
15
6
16
17
18
7
19
20
21
8
22
23
24
9
25
26
27
10
28
29
30
附3 二班设计任务分布表
• 已知屋架的端高h0、坡度i、跨度L，确定屋架的尺寸。
• 端高——屋架端部上下弦轴线之间的距离；
• 中高——屋架端部上下弦轴线之间的距离， h h0 Li / 2 • 跨度分标志跨度L 、计算跨度 L0 L 300
腹杆的布置
厂房构件的再认识
支撑布置设计（参考教材181页）
支撑的作用 支撑的布置 只需进行支撑布置设计
荷载计算表
荷载名称 预应力混凝土大型屋面板
三毡四油防水层 20mm厚找平层 80mm厚泡沫混凝土保温层 屋架和支撑自重
管道荷载 永久荷载总和 屋面活荷载
积灰荷载 可变荷载总和
标 准 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ（kN/m2） 设 计 值（kN/m2）
恒荷载分项系数一般取1.2，活荷载分项系数一般取1.4。
节点荷载汇集简图
计算屋架杆件内力时采用如下假定：
杆件内力计算
• 杆件内力计算工程采用电算和手算，手 算采用图解法较方便直观。
• 电算可以结构力学求解器。 • 求解时注意：应采用单位荷载进行求解，
以便后面的进行荷载组合
梯形屋架杆件的内力组合
• 第一是全跨菏载：所有屋架都应进行全跨满载时的内 力计算。即全跨永久荷载十全跨屋面活荷载或雪荷载 (取两者的较大值)十全跨积灰荷载十悬挂吊车荷载。
屋面坡度分别为i=1/9、1/10、1/11、1/12 屋架端高分别为1.6m、1.7m、1.8m、1.9m、2.0m
设计任务
屋面做法
厂房屋面做法： 三毡四油绿豆砂防水层 20厚1：3水泥砂浆找平层 80厚泡沫混凝土保温层 1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板
设计任务
• 屋面活荷载标准值0.5kN/m2， • 雪荷载标准值0.5kN/m2， • 积灰荷载标准值0.5kN/m2。 • 由于屋面坡度小、重型屋面，不考虑风荷载。
• 采用大型混凝土屋面板的屋架，尚应考虑安装时可能 的半跨荷载：屋架及天窗架(包括支撑)自重十半跨屋 面板重十半跨屋面活荷载。
屋架杆件内力组合表
杆件名称
内力系数（F=1） 第一种
全跨 左半跨 右半跨 组合
①②
③
F×①
第二种组合
F1×①+ F1×①+ F2×② F2×③
上
弦 杆
第二种组合
F3×①+ F3×①+ F4×② F4×③
厂房跨度
屋架外形代码
18m
21m
24m
11
31
32
33
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34
35
36
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41
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15
43
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45
16
46
47
48
17
49
50
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18
52
53
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19
55
56
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20
58
59
60
设计进度安排
• 第一天：布置设计任务，借阅相关设计参考资料， 熟悉设计任务；
• 第二天：屋架形式、尺寸、材料选择和支撑布置； • 第三天：荷载和杆件内力计算，荷载组合； • 第四天：杆件截面选择及验算； • 第五天：节点设计及计算； • 第六天：整理设计计算书； • 第七～九天：绘制屋架施工图； • 第十天：答辩、上交设计成果。
屋架与柱的铰接
屋架与柱的刚接
荷载计算
• 作用于屋架上的荷载有： • 永久荷载： • 屋架(包括文撑)自重； g 0.12 0.011L(kN m2 ) • 屋面恒荷载(屋面板、屋面上的保温层、防水层、水
泥砂浆找平层等屋面做法的重量)； • 可变荷载： • 屋面活荷载、雪荷载、积灰荷载。
荷载计算
杆件计 算内力 （kN）
下
弦 杆
斜 腹 杆
竖 杆
桁架杆件的内力组合
• 桁架的不同荷载情况，即恒荷载和各种活荷载的不同 组合情况，将对各杆件引起不同的内力。设计时应考 虑各种可能的荷载组合，并对每根杆件分别比较考虑 哪一种荷载组合引起的内力最为不利，取其一组或几 组作为该杆的设计内力。
• 对于桁架的轴心受力杆件，最不利内力是指： • (1)拉杆的最大轴心拉力； • (2)压杆的最大轴心压力； • (3)受压为主可能受拉杆件的最大轴心压力， • (4)受拉为主可能受压杆件：最大轴心拉力和最大
钢结构课程设计指导
设计任务
厂房平面图
厂房的跨度分别取l8m、21m、24m，长度为102m，柱距6m。
车间内设有两台30／5吨中级工作制吊车。 采用1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板和卷材屋面。 梯形屋架支撑在混凝土柱上，上柱截面400×400mm； 混凝土标号为C25；计算温度最低－20℃。
参考文献
• 钢结构设计手册（上册） • 钢结构设计规范 • 教材 • 工民建专业课程设计指导 • 建筑荷载设计规范（GB50009—2001）
关于钢材的选择
• 教材22页、202页例题 • 钢结构设计手册（上册） • 钢结构设计规范 • 本课程设计选用钢材Q235B
屋架尺寸（参考教材178页）