中南大学_钢结构课程设计
中南大学钢结构课设
一、设计资料1. 某单层单跨工业厂房，跨度18 m，长度102 m。
2. 厂房柱距6 m，钢筋混凝土柱，混凝土强度等级C20，上柱截面尺寸400*400，钢屋架支承在柱顶。
3. 吊车一台150 T，一台30 T，吊车平台标高12.000 m4. 荷载标准值(1)永久荷载：屋面材料自重： 0.6kN/m2屋架及支撑自重：q=0.12+0.011L=0.12+0.011×18=0.318kN/m2 (2)可变荷载：屋面活荷载标准值：0.5kN/m2雪荷载标准值：0.6kN/m2积灰荷载标准值：0.4kN/m2 (3)风荷载：B 类地区，βz=1.0，基本风压：3.0kN/m25. 屋架计算跨度，几何尺寸及屋面坡度：屋架几何尺寸图图1-1 屋架几何尺寸图6.钢材Q235 号钢、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、运输和安装条件：在金属结构厂制造，运往工地安装，最大运输长度16 m，运输高度3.85 m，工地有足够的起重安装条件。
8.屋架几何尺寸及屋架全跨上弦节点单位荷载作用下构件内力系数：02.279图1-2 屋架全跨单位荷载作用下各杆件内力值Aacege'c'a'+2.5370.000-4.371-5.636-4.551-3.357-1.8500.00-4.754-1.862+0.615+1.170+1.344+1.581+3.158+0.540-1.632-1.305-1.520-1.748-1.0-1.0+0.4060.000.00-0.5+5.325+5.312+3.967+2.637+0.933BC DE FG F 'E 'D 'C 'B 'A '0.51.0 1.0 1.01.0 1.01.0图1-3 屋架半跨单位荷载作用下各杆件内力值二、设计计算1.屋架支撑系统的布置为提高结构整体刚度、发挥结构的空间作用；保证结构的几何稳定性及受压构件的侧向稳定；防止构件在动力荷载作用下产生较大的震动；承担和传递房屋所受水平荷载以及保障安装时的稳定和安全，在屋架中设置横向支撑、纵向支撑、垂直支撑和系杆。
钢结构加劲肋版
中南大学土木建筑学院土木工程专业（本科）《钢结构设计原理》课程设计任务书题目：钢框架工作平台设计姓名：班级：学号：建筑工程系一、设计规范及参考书籍1、规范（1）中华人民共和国建设部. 建筑结构制图标准（GB/T50105－2001）（2）中华人民共和国建设部. 房屋建筑制图统一标准（GB/T50001－2010）（3）中华人民共和国建设部. 建筑结构荷载规范（GB5009－2001）（4）中华人民共和国建设部. 钢结构设计规范（GB50017－2003）（5）中华人民共和国建设部. .钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）2、参考书籍（1）沈祖炎等. 钢结构基本原理，中国建筑工业出版社，2006 （2）毛德培. 钢结构，中国铁道出版社，1999（3）陈绍藩. 钢结构，中国建筑工业出版社，2003（4）李星荣等. 钢结构连接节点设计手册（第二版），中国建筑工业出版社，2005（5）包头钢铁设计研究院中国钢结构协会房屋建筑钢结构协. 钢结构设计与计算（第二版），机械工业出版社，2006二、设计资料某厂一操作平台，平台尺寸16.000×18.000m，标高2.50m （第一组），平台布置图如图1所示。
该平台位于室内，楼面板采用压花钢板，平台活载按4.0kN/m2考虑。
设计中仅考虑竖向荷载和活载作用。
三、设计内容要求（1）板的设计（板的选择、强度验算、挠度验算）（2）选一跨次梁设计（截面设计、强度验算、刚度验算）（3）选一跨主梁设计（截面设计、强度验算、刚度验算）（4）柱的设计（截面设计、整体稳定性验算）（5）节点设计（主梁与柱的连接、主次梁的连接）（6）计算说明书，包括（1）～（5）部分内容（7）绘制平台梁柱平面布置图、柱与主次梁截面图、2个主梁与柱连接节点详图（边柱和中柱）、2个次梁与主梁连接节点详图（边梁、中间梁）、设计说明。
(A2图纸一张)四、设计过程1.板的设计（1）板的选择选用8mm厚的压纹钢板，钢材牌号为Q235，其自重为66.8kg/m2。
钢结构课程设计 (2)
钢结构课程设计介绍钢结构课程设计是指在学习钢结构相关知识的基础上，进行钢结构设计的实践活动。
钢结构作为一种常用的结构形式，具有高强度、轻质、可塑性好等优点，广泛应用于建筑、桥梁、塔楼等工程领域。
钢结构课程设计是学生综合运用所学知识和技能，设计实际工程项目的重要环节。
设计目标钢结构课程设计的主要目标是培养学生的设计能力和创造力。
通过设计实际的钢结构项目，学生将学到的理论知识与实际问题相结合，并深入了解钢结构的设计原理和施工流程。
设计过程中，学生需要考虑结构的强度、稳定性、刚度等方面，合理选择材料和构件，满足设计要求。
同时，还需要考虑经济性、安全性和可持续性等因素，将设计方案与实际情况相匹配。
设计内容钢结构课程设计内容一般包括以下几个方面：1. 结构形式选择根据设计要求和使用功能，选择适合的钢结构形式。
常见的钢结构形式包括钢框架结构、钢柱-钢梁结构、钢桥梁结构等。
2. 材料选择根据结构要求和使用环境，选择适合的钢材料。
常用的钢材包括碳素钢、低合金钢、高强度钢等。
根据设计要求和材料性能，选择适当的构件尺寸和连接方式。
3. 结构布置和计算根据使用功能和空间要求，确定结构布置。
使用相关设计规范和计算方法，对结构进行力学计算和稳定性分析，确定荷载、设计参数和结构尺寸。
4. 构件设计根据结构形式和计算结果，设计各个构件的尺寸和连接方式。
考虑构件的强度、刚度和稳定性等要素，进行构件的选择和细节设计。
5. 施工图设计根据设计要求和施工技术，绘制钢结构施工图纸。
包括工程平面图、剖面图、节点细部图等。
保证施工图的准确性和清晰度，方便施工人员进行施工。
设计步骤钢结构课程设计一般包括以下几个步骤：1.确定设计任务和要求，了解设计范围和使用功能。
2.进行结构形式选择，确定适合的钢结构形式。
3.选择材料，根据结构要求和使用环境，选择合适的钢材。
4.进行结构布置和计算，确定结构尺寸和参数。
5.进行构件设计，根据结构形式和计算结果，设计各个构件的尺寸和连接方式。
中南大学 钢结构 课程设计
钢结构课程设计计算说明书一、设计资料1.设计条件某厂一操作平台，平台尺寸16.000×12.000m，标高4.00m，平台梁柱布置图如图1所示。
该平台位于室内，楼面板采用压花钢板，平台活载按2.0kN/m2考虑。
设计中仅考虑竖向荷载和活载作用。
2.设计要求(1)板的设计（板的选择、强度验算、挠度验算）(2)选一跨次梁设计（截面设计、强度验算、刚度验算）(3)选一跨主梁设计（截面设计、强度验算、刚度验算）(4)柱的设计（截面设计、整体稳定性验算）(5)节点设计（主梁与柱的连接、主次梁的连接）(6)计算说明书，包括（1）～（5）部分内容(7)绘制平台梁柱平面布置图、柱与主次梁截面图、2个主梁与柱连接节点详（边柱和中柱）、2个次梁与主梁连接节点详图（边梁、中间梁）、设计说明。
(2#图纸一张),二、设计方案1、板的设计（1）确定铺板尺寸使用压花钢板，厚度取15mm ，密度为37.85/kg m（2）验算板的强度和挠度①铺板承受的荷载恒载标准值：37.859.815101 1.154/k g kN m -=⨯⨯⨯⨯=活载标准值： 3.01 3.0/k p kN m =⨯=荷载总标准值： 1.154 3.0 4.154/k k k q g p kN m =+=+=恒载设计值： 1.154 1.2 1.385/g kN m =⨯=活载设计值： 3.0 1.2 4.2/p kN m =⨯=荷载总设计值： 1.385 4.2 5.585/q kN m =+= 根据规范，6000421500b a ==>，1230.1250,0.0375,0.095,0.1422a a a β==== 因为1213,a a a a >>所以22max 10.1250 5.585 1.5 1.571x M M a qa kN m ===⨯⨯=②验算强度及挠度强度验算：322max max2266 1.5711034.91/215/1.215x M N mm N mm t σγ⨯⨯===<⨯ 满足设计要求挠度验算：[]434max 3334.15410150060000.1422 4.3014020610151500k q a v mm v mm Et β-⨯⨯==⨯=<==⨯⨯ 满足设计要求2、平台次梁设计（1）确定次梁截面假设平台次梁与平台主梁铰接，承受着铺板传递的均布荷载，位于中间的次梁承受着两侧铺板传递的荷载，所以选取中间的次梁进行计算，次梁受力如图所示恒载标准值： 1.154 1.5/20.866/k g kN m =⨯=活载标准值： 3.0 1.5/2 2.25/k p kN m =⨯=恒载设计值：0.866 1.2 1.039/g kN m =⨯=活载设计值： 2.25 1.4 3.15/p kN m =⨯= 次梁跨中最大弯矩：22max 112(1.039 3.15)637.70188M ql kN m ==⨯⨯+⨯= 次梁所需最小截面抵抗矩63max /37.70110/205183907x W M f mm ==⨯=根据规范次梁选用18I 热轧型工字型截面，经验算挠度不满足设计要求，故选用20a I 热轧型工字钢 截面特性：235.55A cm =42369x I cm =，3236.8x W cm =，3S 136.1x cm =，7w t mm =，单位重量27.91/kg m（2）验算强度及刚度①强度验算：32max 1[1.2(0.866227.919.810) 1.4 2.252]639.188M kN m -=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯=⋅ 6max max339.1810157.582151.05236.810x x M MPa f MPa W σγ⨯===<=⨯⨯ 3max 1[1.2(0.866227.919.810) 1.4 2.252]626.1222ql V kN -==⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯= 3max max max26.1210136.121.441252369107v x w V S MPa f MPa I t τ⨯⨯===<=⨯⨯ 强度满足设计要求②刚度验算：434max 5455(0.866227.919.810 2.252)600022.5384384 2.0610236910k x q l v mm EI -⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯===⨯⨯⨯⨯ max 6000[]2422.5250250l v mm v mm ===>= 因此，采用20I a 次梁的刚度符合要求，其截面形式见下图：3、平台主梁设计由简化力学模型可知，忽略掉连续梁对框架梁的荷载影响，可以简化为简支梁进行设计验算，而次梁的荷载又分为横载和活载两部分，故要考虑荷载的最不利布置情况。
钢结构课程设计设计摘要
钢结构课程设计设计摘要一、教学目标本课程旨在让学生掌握钢结构的基本理论、设计方法和施工技术，培养学生的实际工程能力。
具体目标如下：1.知识目标：了解钢结构的材料特性、受力分析、设计原理和施工工艺，掌握相关规范和标准。
2.技能目标：能够运用所学知识进行钢结构的分析和设计，熟练使用相关软件，具备一定的工程实践能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对钢结构的兴趣，树立正确的工程观念，注重团队合作，提高创新意识和综合素质。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括以下几个方面：1.钢结构材料：介绍钢材料的性能、选用和检验方法。
2.钢结构受力分析：讲解钢结构的基本受力构件、连接节点和稳定性问题。
3.钢结构设计：涵盖梁、柱、框架等常见钢结构的设计方法和步骤。
4.钢结构施工：介绍施工工艺、施工和质量控制等内容。
5.相关规范和标准：使学生熟悉国家及行业相关规范和标准。
三、教学方法为提高教学效果，将采用以下多种教学方法：1.讲授法：系统讲解钢结构的基本理论和知识。
2.案例分析法：分析实际工程案例，使学生更好地理解钢结构设计及施工。
3.实验法：学生进行钢结构的实验，提高学生的实践操作能力。
4.讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，培养团队合作和创新意识。
四、教学资源为实现教学目标，将充分利用以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：推荐相关参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作精美的课件，提高课堂趣味性和直观性。
4.实验设备：保证实验教学的需求，提高学生的实践能力。
五、教学评估为全面、公正地评估学生的学习成果，将采取以下评估方式：1.平时表现：关注学生在课堂上的参与度、提问和讨论，记录在案，作为评估依据。
2.作业：布置适量作业，检查学生对知识的掌握和运用能力。
3.考试：设置期中、期末考试，评估学生的理论知识和实践能力。
4.课程设计：学生进行钢结构课程设计，检验其综合运用能力。
中南大学钢结构 第六章受弯
第六章 受弯构件的计算原理
§6.3 梁的扭转
6.3.1 自由扭转
当作用在梁上的剪力没有通过剪力中心时梁不仅产生弯曲变形，还 将绕剪力中心发生扭转。 如果梁中的各纤维沿纵向伸长 或缩短不受约束，则为自由扭转。
z
y
A M
C
x M
B D
z
图6.3.1 工字形截面构件自由扭转
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
fy Mx f xWx R My Mx f xWnx yWny
（6.2.2）
（6.2.3）
Mx、My ——梁截面内绕x、y轴的最大弯矩设计值； Wnx、Wny ——截面对x、y轴的净截面模量； x、y ——截面对x、y轴的有限塑性发展系数，小于； f ——钢材抗弯设计强度 ；
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
第六章 受弯构件的计算原理
根据局部稳定要求，当梁受压翼缘的自由外伸宽度与 其厚度之比大于 但不超过 时，塑性
发展对翼缘局部稳定会有不利影响，应取 x ＝1.0。
对于需要计算疲劳的梁，因为有塑性区深入的截面， 塑性区钢材易发生硬化，促使疲劳断裂提前发生，宜取 x= y =1.0。
第六章 受弯构件的计算原理
常用开口薄壁截面的剪力中心S位置
钢结构设计原理
Design Principles of Steel Structure
第六章 受弯构件的计算原理
2.弯曲剪应力计算
根据材料力学知识， 实腹梁截面上的剪应 力计6.2.4） I xt
图6.2.3 工字形和槽形截面梁中的剪应力
钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure
中南大学_钢结构课程设计
中南大学_钢结构课程设计第2章设计计算书一、屋架支撑系统的设置一、拟订尺寸 (4)二、桩在承台底面的布置 (5)三、承台底面形心处的位移计算 (6)四、墩身弹性水平位移δ的计算 (10)五、桩基检算 (12)六、配筋计算 (14)第3章电算结果一、原始输入数据 (17)二、电算输出结果 (18)三、手算电算结果对照表 (21)附录1：设计说明书一份附录2：桩基础布置及桩身钢筋构造图一张第二篇设计计算一、屋架支撑系统的设置屋架支撑的种类有横向支撑、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。
房屋长度较大，为102m，其两端横向支撑间距超过了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 在屋架中和两端各布置一道垂直支撑。
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，屋架跨中和两端各布置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，仅在跨中和两端布置通长的柔性系杆。
屋架支撑系统设置如图2所示。
梯形屋架支撑布置图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 荷载计算恒载设计值=恒载标准值⨯1.2活载设计值=活载标准值⨯1.4(1) 永久荷载设计值三毡四油（上铺绿豆沙）防水层 20.4 1.20.48/kN m ⨯=水泥砂浆找平层 20.3 1.20.36/kN m ⨯=保温层 20.6 1.20.72/kN m ⨯=一毡二油隔气层 20.05 1.20.06/kN m ⨯=预应力混凝土大型屋面板 21.4 1.2 1.68/kN m ⨯= 屋架（包括支撑）自重 20.384 1.20.4608/kN m ⨯=合计 21q 3.7608/kN m = (2) 可变荷载设计值由于积雪时人不大可能大量拥上屋面等原因，对屋面均布可变荷载和雪荷载，只取其较大者。
中南大学钢结构课程设计
中南大学土木工程学院土木工程专业（本科）《钢结构基本原理》课程设计任务书题目：钢框架主次梁设计姓名：班级：学号：一、设计规范及参考书籍1、规范（1）中华人民共和国建设部. 建筑结构制图标准（GB/T50105－2001） （2）中华人民共和国建设部. 房屋建筑制图统一标准（GB/T50001－2001） （3）中华人民共和国建设部. 建筑结构荷载规范（GB5009－2010） （4）中华人民共和国建设部. 钢结构设计规范（GB50017－2003）（5）中华人民共和国建设部. .钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001） 2、参考书籍（1）沈祖炎等. 钢结构基本原理，中国建筑工业出版社，2006 （2）毛德培. 钢结构，中国铁道出版社，1999 （3）陈绍藩. 钢结构，中国建筑工业出版社，2003（4）李星荣等. 钢结构连接节点设计手册（第二版），中国建筑工业出版社，2005（5）包头钢铁设计研究院 中国钢结构协会房屋建筑钢结构协. 钢结构设计与计算（第二版），机械工业出版社，2006二、设计构件某多层图书馆二楼书库楼面结构布置图如图，结构采用横向框架承重，楼面活荷载标准值2.02kN mm （单号）、5.02kN mm （双号），其中12班竖向梁跨度取值：学号1~10为8m 、学号11~20为10m ；学号21~为12m ；其中13班水平向梁跨度取值：学号1~10为9m 、学号11~20为11m ；学号21~为13m ；。
楼面板为120mm 厚单向实心钢筋混凝土板，荷载传力途径为：楼面板－次梁－主梁－柱－基础。
设计中仅考虑竖向荷载和活载作用，框架梁按连续梁计算，次梁按简支梁计算。
其中框架柱为焊接H 型钢，截面尺寸为H600×300×12×18，层高3.5m 。
三、设计内容要求（1）设计次梁截面CL-1（热轧H 型钢）。
（2）设计框架主梁截面KL-1（焊接工字钢）。
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第2章设计计算书
一、屋架支撑系统的设置
一、拟订尺寸 (4)
二、桩在承台底面的布置 (5)
三、承台底面形心处的位移计算 (6)
四、墩身弹性水平位移δ的计算 (10)
五、桩基检算 (12)
六、配筋计算 (14)
第3章电算结果
一、原始输入数据 (17)
二、电算输出结果 (18)
三、手算电算结果对照表 (21)
附录1：设计说明书一份
附录2：桩基础布置及桩身钢筋构造图一张
第一篇设计资料
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400×400mm，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 0.4 kN/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 0.05kN/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=0.384kN/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/m2
5.屋架结构形式、计算跨度及几何尺寸见图1(屋面坡度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。
7.钢屋架的制造、运输和安装条件：在金属结构厂制造，运往工地安装，最大运输长度16m，运输高度3.85m，工地有足够的起重安装设备。