钢结构课程设计
钢结构课程设计报告
钢结构课程设计报告一、课程设计目的本次课程设计旨在通过钢结构设计与实施的实践体验，培养学生对于钢结构工程的设计、制造、安装及验收等方面的实践能力，提升学生对于实际工程问题的分析和解决能力，使学生在理论知识的基础上更加深入地了解钢结构工程的实践应用。
二、设计过程1.确定设计要求本次课程设计要求设计一座三层的办公楼钢结构。
对于楼房的设计要求包括承重能力、安全性、舒适度等。
2.建立模型基于设计要求，我们采用SAP2000软件对于楼房的结构和载荷进行了建模及计算，具体效果如下：（图片略）3.计算结果及分析根据建立的模型，我们对于钢结构的承重能力、安全性、舒适度进行了计算，得出结果如下：3.1 钢材选型在本次设计中，我们采用了Q345B低碳钢作为骨架的主要材料，具有良好的可加工性、低导热系数和良好的韧性，可以满足建筑物的承重要求。
3.2 承重能力通过SAP2000计算分析，该建筑最大承重1200KN，最大变形不超过10mm，使建筑物在承重方面得到保证。
3.3 安全性采用SAP2000软件进行各种工况的计算分析，得出建筑物在顺向荷载、侧向荷载和地震作用下均能够满足安全要求，具有良好的抗震性能。
3.4 舒适度为提高建筑物的舒适度，我们在设计中采用了防水、保温材料和新风系统等措施，为建筑物提供良好的保温和通风条件。
三、结论通过本次课程设计，我们培养并提高了自身对于钢结构工程的实践能力和实际工程问题的分析和解决能力，同时也认识到钢结构工程设计与实施中的重要性和复杂性。
本次课程设计中的实践操作为我们今后的实际工作和学习提供了重要的指导和支持。
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。
21跨度钢结构课程设计
21跨度钢结构课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解21跨度钢结构的定义、分类及在建筑中的应用；2. 掌握21跨度钢结构的基本原理、受力特点及计算方法；3. 了解钢结构材料的选择、连接方式及施工技术。
技能目标：1. 培养学生运用力学原理对21跨度钢结构进行受力分析的能力；2. 提高学生根据实际情况选择合适材料、连接方式及施工工艺的能力；3. 培养学生运用专业软件进行21跨度钢结构设计和计算的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对钢结构工程建设的兴趣，激发学生的学习热情；2. 增强学生的团队合作意识，培养学生在工程设计中严谨、负责的态度；3. 引导学生关注钢结构工程在环保、可持续发展方面的优势，培养学生的社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，旨在培养学生的实际操作能力和工程意识。
学生特点：高中生具备一定的力学基础和空间想象力，对实际工程有较高的兴趣。
教学要求：结合学生特点，注重理论联系实际，提高学生的动手能力和创新能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，并为后续相关课程的学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 钢结构基本概念：介绍钢结构定义、分类及在建筑中的应用，参照教材第二章第一、二节内容。
- 钢结构材料特性- 钢结构连接方式2. 21跨度钢结构受力分析：- 钢结构基本受力原理，参照教材第二章第三节；- 21跨度钢结构的受力特点及计算方法，参照教材第三章第一、二节。
3. 钢结构材料与连接：- 钢材种类及性能要求，参照教材第四章第一节；- 钢结构连接方式及施工技术，参照教材第四章第二节。
4. 21跨度钢结构设计：- 设计原理及步骤，参照教材第五章第一节；- 结构稳定性分析，参照教材第五章第二节；- 设计软件应用，结合教材第五章第三节及实际操作。
5. 实践环节：- 案例分析，结合教材及相关实例，分析21跨度钢结构在实际工程中的应用；- 设计练习，要求学生运用所学知识进行21跨度钢结构的设计计算。
钢结构课程设计计算说明书(2024版)
一、荷载计算永久荷载（设计值）：预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2×1.35=1.96kN/m2三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.40kN/m2×1.35=0.54kN/m2水泥砂浆找平层0.40kN/m2×1.35=0.54kN/m2保温层0.70kN/m2×1.35=0.95kN/m2一毡二油隔气层0.05kN/m2×1.35=0.07kN/m2水泥砂浆找平层0.30kN/m2×1.35=0.41kN/m2屋架和支撑自重（0.12+0.011×16）×1.35=0.40kN/m2管道荷载0.10kN/m2×1.35=0.135kN/m2合计 5.005kN/m2可变荷载：施工荷载和雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值。
屋面活荷载0.70kN/m2×1.4=0.98kN/m2积灰荷载0.70kN/m2×1.4=0.98kN/m2合计 1.96kN/m2屋面坡度不大，对荷载影响小，未予考虑。
风荷载对屋面为吸力，重屋盖可不考虑。
二、荷载组合本设计按全跨荷载的永久效应组合：5.005+0.7×0.98+0.9×0.98=6.573kN/m2本设计为16m跨度，取5等分，即每单跨3.2m，根据结构布置，存在两种形式的节点荷载，即6m×3.2m和6m×1.6m，分别计算其大小。
F d=6.573×6×3.2=126.20 kNF d=6.573×6×1.6=63.10 kN内力计算kN 利用ansys软件，计算出各节点的杆件内力，得出最大拉力杆件值为596.10；最大压力在杆件值为606.87。
kN 三、杆件截面设计根据腹杆最大内力值,由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板厚度取14mm ；其余节点板与垫板厚度取12mm 。
钢结构课程设计附录
钢结构课程设计附录一、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，培养学生的实践能力和创新精神。
具体目标如下：1.知识目标：了解钢结构的材料性质、受力特点、设计原理和施工技术，熟悉相关规范和标准。
2.技能目标：能够运用所学知识进行钢结构的分析和设计，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和热情，提高学生的工程责任感和职业道德。
二、教学内容1.钢结构的材料性质：主要包括钢材的力学性能、工艺性能和耐久性能。
2.钢结构的受力分析：主要包括受力特点、内力计算和稳定性分析。
3.钢结构的设计原理：主要包括结构体系、连接节点和构件设计。
4.钢结构的施工技术：主要包括施工准备、焊接技术和质量控制。
5.相关规范和标准：主要包括国家现行钢结构相关规范和标准。
三、教学方法1.讲授法：通过讲解钢结构的基本理论和设计方法，使学生掌握基本概念和原理。
2.讨论法：通过分组讨论和课堂讨论，培养学生的思考能力和团队协作精神。
3.案例分析法：通过分析实际工程案例，使学生了解钢结构的实际应用和施工技术。
4.实验法：通过实验室测试和现场实习，培养学生的实践能力和动手能力。
四、教学资源1.教材：选用权威、实用的钢结构教材，如《钢结构设计原理》、《钢结构施工技术》等。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，如《钢结构设计规范》、《钢结构施工规范》等。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、动画和视频，直观展示钢结构的设计和施工过程。
4.实验设备：配备齐全的实验室设备，如拉伸试验机、焊接设备等，为学生提供实践操作机会。
5.现场实习：学生参观钢结构工程现场，了解实际施工情况和工程应用。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程采用多种评估方式，包括平时表现、作业、考试等。
具体评估方法如下：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，评估学生的学习态度和思考能力。
2.作业：布置适量的作业，评估学生的理解和应用能力。
钢结构课程设计
钢结构课程设计
钢结构课程设计是一门涉及钢结构设计和分析的课程，旨
在培养学生掌握钢结构设计的基本原理和方法，并能运用
相关软件进行结构计算与分析。
以下是一个钢结构课程设
计的大致内容和步骤：
1. 钢结构基础知识：学习钢结构的概念、组成和特点，了
解常见的钢材及其性能。
2. 荷载分析与选择：学习荷载的种类和计算方法，包括活载、恒载、风载等，根据设计需求选择合适的荷载标准。
3. 钢结构的构造形式：学习常见的钢结构形式，包括框架
结构、空间结构、悬挂结构等，并了解其特点和适用范围。
4. 钢结构的设计原理：学习根据材料力学和结构力学原理
进行结构设计，包括截面计算、稳定性分析、抗震设计等。
5. 钢结构的连接设计：学习钢结构的连接方式及其设计原理，包括焊接、螺栓连接等。
6. 结构设计软件：学习常用的钢结构设计软件，如
SAP2000、ETABS等，掌握其使用方法和分析结果的解读。
7. 综合设计项目：根据课程要求或实际工程需求，选择一
个钢结构设计项目进行综合设计，包括结构设计、计算、
分析和绘图等环节。
8. 结果评估和修改：对设计结果进行评估和修改，确保设
计的合理性和安全性。
9. 结果展示和报告：撰写设计报告，总结设计过程和结果，以及分析设计的优缺点和应用前景。
以上只是钢结构课程设计的一些基本内容和步骤，具体的
设计项目和要求可能会根据不同的课程和学校而有所不同。
在进行课程设计时，建议学生进行充分的资料搜集和实践
操作，结合理论知识与实际工程背景进行设计。
q345钢结构课程设计
q345钢结构课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握Q345钢结构的的基本知识，包括其性质、用途和设计方法。
在知识目标方面，学生应了解Q345钢的化学成分、机械性能以及焊接、切割等加工工艺。
技能目标方面，学生应能运用Q345钢结构的知识进行简单的结构设计和计算。
情感态度价值观目标方面，通过本课程的学习，学生应培养对钢结构的兴趣，增强工程安全意识，提高创新能力和团队合作精神。
二、教学内容教学内容主要包括Q345钢的性质、用途、加工工艺以及设计方法。
具体包括以下几个方面：1. Q345钢的化学成分、机械性能及其与国家标准的对应关系；2.Q345钢在工程中的应用领域，如建筑、桥梁等；3. Q345钢的加工工艺，包括焊接、切割、弯曲等；4. Q345钢结构的设计方法，包括强度计算、稳定性计算等。
三、教学方法为了提高教学效果，将采用多种教学方法相结合的方式进行授课。
包括：1. 讲授法：用于讲解Q345钢的基本概念、性质和设计方法；2. 案例分析法：通过分析实际工程案例，使学生更好地理解和掌握Q345钢的应用；3. 实验法：学生进行钢结构的实验，加深对钢性质和加工工艺的理解；4. 讨论法：鼓励学生在课堂上提问、发表见解，提高学生的主动性和参与度。
四、教学资源教学资源包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
教材方面，选用《Q345钢结构设计与应用》作为主教材，辅助以《钢结构工艺手册》等参考书。
多媒体资料包括PPT课件、视频动画等，用于直观展示Q345钢的性质和加工工艺。
实验设备方面，准备钢材样品、焊接设备、切割工具等，以便进行实地操作和观察。
五、教学评估教学评估将采用多元化的评价方式，包括平时表现、作业、考试等，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。
平时表现主要评估学生的课堂参与度、提问与讨论、团队合作等，占总评的30%。
作业包括练习题、小设计等，主要评估学生对Q345钢结构知识的理解和应用能力，占总评的40%。
完整钢结构课程设计
1.设计资料： ......................................................................................................... 错误!未定义书签。
2.结构形式与布置 ................................................................................................. 错误!未定义书签。
3.荷载计算 ............................................................................................................. 错误!未定义书签。
4.内力计算 ............................................................................................................. 错误!未定义书签。
附件：设计资料1、设计题目：单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计2、设计任务及参数：第五组：某地一机械加工车间,长84m,跨度24m,柱距6m,车间内设有两台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;采用梯形钢屋架,封闭结合,×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板m2,上铺100mm厚泡沫混凝土保温层容重为1KN/m3,三毡四油上铺绿豆砂防水层m2,找平层2cm厚m2,卷材屋面,屋面坡度i=1/10,屋架简支于钢筋混凝土柱上,混凝土强度等级C20,上柱截面400×400mm;钢材选用Q235B,焊条采用E43型;屋面活荷载标准值m2,积灰荷载标准值m2,3、设计任务分解学生按照下表分派的条件,完成梯形钢屋架设计的全部相关计算和验算及构造设计内容;表-34、设计成果要求在教师指导下,能根据设计任务书的要求,搜集有关资料,熟悉并应用有关规范、标准和图集,独立完成课程设计任务书指导书规定的全部内容;1需提交完整的设计计算书和梯形钢屋架施工图;2梯形钢屋架设计要求：经济合理,技术先进,施工方便;3设计计算书要求：计算依据充分、文理通顺、计算结果正确、书写工整、数字准确、图文并茂,统一用A4纸书写打印;A、按步骤设计计算,各设计计算步骤应表达清楚,写出计算表达式及必要的计算过程,对数据的选取应写明判断依据;B、计算过程中,必须配以相应的计算简图;C、对计算结果进行复核后,为保证施工质量且方便施工,应按规范要求对计算结果进行调整并写明依据;4梯形钢屋架施工图共两张,图纸绘制的要求：布图合理,版面整齐,图线清晰,标注规范,符合规范/图集要求;单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计1.设计资料：1某地一机械加工车间,长84m,跨度24m,柱距6m,车间内设有两台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;采用梯形钢屋架,封闭结合,×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板m 2,上铺100mm 厚泡沫混凝土保温层容重为1KN/m 3,三毡四油上铺绿豆砂防水层m 2,找平层2cm 厚m 2,卷材屋面,屋面坡度i=1/10,屋架简支于钢筋混凝土柱上,混凝土强度等级C20,上柱截面400×400mm;钢材选用Q235B,焊条采用E43型;屋面活荷载标准值m 2,积灰荷载标准值m 2,雪荷载及风荷载见下表;2屋架计算跨度)(7.233.0240m l =-=3跨中及端部高度：设计为无檩屋盖方案,采用平坡梯形屋架,端部高度mmh 19000=中部高度mm h 3100=为6.7/0l ,屋架跨中起拱500/l 考虑,取48m. 2.结构形式与布置屋架形式及几何尺寸如图所示：图1.梯形钢屋架形式和几何尺寸根据厂房长度102m>60m、跨度及荷载情况,设置三道上、下弦横向水平支撑;因柱网采用封闭结合,厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间,该水平支撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同;在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆,以保证安装时上弦杆的稳定,在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆,以传递山墙风荷载;在设置横向水平支撑的柱间,于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑;梯形钢屋架支撑布置如图下图所示：屋架上弦支撑布置图屋架下弦支撑布置图3.荷载计算屋面和荷载与雪荷载不会同时出现,计算时,取较大的荷载标准值进行计算;故取屋面活荷载2m 进行计算;屋面风荷载迎风面 m KN /88.51235.00.1)0.1(4.11-=⨯⨯⨯-⨯=ω 背风面 m KN /82.31235.00.165.0(4.11-=⨯⨯⨯-⨯=ω由于屋面坡度较小,对荷载影响小,未予考虑;风荷载对屋面为吸力,重屋架不考虑;表 1 荷 载 计 算 表设计屋架时,应考虑以下三种荷载组合： .全跨永久荷载 + 全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载：KN F 991.4865.1)82.16234.3(=⨯⨯+=.全跨永久荷载 + 半跨可变荷载全跨节点永久荷载：611.3265.16234.31=⨯⨯=F半跨节点可变荷载：KN F 38.1665.182.12=⨯⨯=.全跨屋架包括支撑自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载:全跨节点屋架自重：KN F 67.465.15184.03=⨯⨯=半跨节点屋面板自重及活荷载：KN F 31.2365.1)7.089.1(4=⨯⨯+=1、2为使用节点荷载情况,3为施工阶段荷载情况; 4.内力计算屋架在上述三种荷载组合作用下的计算简图如图所示：屋架计算简图由图解法或数解法解得F＝1的屋架各杆件的内力系数F＝1作用于全跨、左半跨和右半跨;然后求出各种荷载情况下的内力进行组合,计算结果见表2屋架构件内力组合表竖杆AaCb、EcGdHRIe 0 00 0 0 0 0 0 05.杆件设计1上弦杆整个上弦采用等截面,按GH,HI杆件的最大内力设计,即KNN89.797-=上弦杆计算长度：在屋架平面内,为节间轴线长度,即在屋架平面外,本屋架为无檩体系,并且认为大型屋面板只起到刚性系杆作用,根据支持布置和内力变化情况,取oyl为支撑点间的距离,即mmloy6000=根据屋架平面外上弦杆的计算长度,上弦杆截面选用两个不等肢角钢,短肢相并;如下图所示;腹杆最大内力KNN06.440-=,由屋架节点板厚度参考可知：中间节点板与垫板厚度取10mm,支座节点板刚度取12mm;设70=λ,查Q235钢的稳定系数表,可得751.0=ϕ由双角钢组成的T形和十字形截面均属于b类,则需要的截面积为236.4941215751.01089.797mmfNA=⨯⨯==ϕmmlloox1508==需要回转半径：mm l i oxx 5.21701508===λ , mm l i oy y 7.85706000===λ根据需要A,x i ,y i 查角钢规格表,选用101101802⨯⨯L ,肢背间距a=10mm,则：25680mm A =,mm i x 3.31=,mm i y 3.86=按所选角钢进行验算：52.693.866000===yoy y i l λ<λ=150, 758.0=y ϕb 类 双角钢T 型截面绕对称轴y 轴应按扭曲计算长细比yz λ,6.331160056.056.0110.1110=⨯=<==b l t b y 则yz λ=y λ=,754.0=ϕ,MPa MPa A N 3.1865680754.01089.7973=⨯⨯=ϕ＜MPa 215故所选截面满足要求;填板每个节间放一块满足1l 范围内不少于两块,尺寸取60mmx130mmx10mm 则 间距cm x i cm l d 2.12513.340404.7528.150==<==,取80cm; 2下弦杆整个下弦杆采用同一截面,按最大内力所在的杆计算;K N 86.741=Nmm l ox 3000= ,mm l oy 118502/23700==因跨中有通长系杆,所需截面积为：235.34502151086.741mm f N A =⨯==选用101101802⨯⨯L ,因oy l ≥ox l ,故用不等肢角钢,短肢相并,如下图;25680mm A =,mm i x 3.31=,mm i y 3.86=8.953.313000===x ox x i l λ＜350,31.1373.8611850===y oy y i l λ＜35018.483.311508===x ox x i l λMPa MPa A N 21561.13056801086.7413<=⨯==σ故所选截面满足要求;填板每个节间放一块,尺寸取60mm ×130mm ×10mm,则 间距cm i cm l d 4.25013.380801502300=⨯=<==,取150cm; 3斜腹杆 ①端斜杆aB ：杆件轴力 KN N 06.440-= 计算长度 =ox l mm l oy 2448=因=ox l oy l ,故采用不等肢角钢,长肢相并,使≈x i y i ;选用8801252⨯⨯L ,肢背间距a=10mm,则： 23200mm A =,mm i x 1.40=,mm i y 7.32= 按所选角钢进行验算：86.747.322448===yoy y i l λ<λ=150 双角钢T 型截面绕对称轴y 轴应按扭曲计算长细比yz λ,7.1788.24458.058.0108.08202=⨯=<==b l t b y 则yz λ=y λ1+2204209.1tl b y =×1+y λ>=⨯⨯58.81)8.08.244809.1224故由58.81max ==yz λλ,b 类,678.0=ϕ,MPa MPa A N 8.2023200678.01006.4403=⨯⨯=ϕ＜MPa 215 故所选截面满足要求;填板放两块,尺寸取60mm ×145mm ×10mm,则 间距cm i cm l d 8.13027.340406.8138.244=⨯=<==,取90cm; ②杆件dR-RI此杆在R 节点处不断开,采用通长杆件;05.611.402448===x ox x i l λ最大拉力：KN N dR 60.65= ,KN N RI 33.103= 最大压力：KN N dR 63.34-= ,KN N RI 03.31-=再分式桁架中的斜腹杆,在桁架平面内的计算长度取节点中心间距mm l ox 2157=,在桁架平面外的计算长度：mm N N l l oy 5.6399)63.3403.3125.075.0(4314)125.075.0(21=⨯+⨯=⨯+⨯= 选用4632⨯L ,查角钢规格表得2996mm A =,mm i x 6.19=,mm i y 4.29=1507.996.192157<===x ox x i l λ因x λ＜y λ,只需求y ϕ;查表得3486.0=y ϕ,则MPa A N y 7.999963486.034630=⨯==ϕσ＜MPa 215 拉应力： MPa MPa A N 2157.10399610333<===σ 所选截面满足要求;填板放两块,尺寸取60mm ×83mm ×10mm,则 间距cm i cm l d 4.7896.140409.7137.215=⨯=<==,取75cm; ③ 杆件Bb杆件轴力 KN N 58.339=计算长度 =ox l ×2534=, mm l oy 2534= 选用8752⨯L ,查角钢规格表得22300mm A =,mm i x 8.22=,mm i y 0.35=3509.882.2027<===xoxx i l λ 3504.720.352534<===yoy y i l λ 所选截面满足要求;15067.2174.295.6399<===yoy y i l λ填板放两块,尺寸取60mm ×95mm ×10mm,则 间距cm i cm l d 4.18228.280804.6334.253=⨯=<==,取80cm; ④杆件bD杆件轴力 KN N 24.267-=计算长度 =ox l ×2798=, mm l oy 2798= 选用8752⨯L ,查角钢规格表得22300mm A =,mm i x 8.22=,mm i y 0.35=1502.988.224.2238<===x ox x i l λ,1508.812.342798<===y oy y i l λ x λ>y λ,567.0=x ϕ,MPa MPa A N x 2159.2042300567.0267240<=⨯==ϕσ 所选截面满足要求;填板放三块,尺寸取60mm ×95mm ×10mm,则 间距cm i cm l d 2.9128.240400.7048.279=⨯=<==,取70cm; ⑤杆件Dc杆件轴力 KN N 33.180=计算长度 =ox l ×2778=, mm l oy 2778= 选用8752⨯L ,查角钢规格表得22300mm A =,mm i x 8.22=,mm i y 0.35=3505.978.224.2222<===x ox x i l λ,35037.790.352778<===y oy y i l λ MPa MPa A N 2154.782300180330<===σ 所选截面满足要求;填板放两块,尺寸取60mm ×95mm ×10mm,则 间距cm i cm l d 4.18228.280806.9238.277=⨯=<==,取100cm; ⑥杆件cF杆件轴力 KN N 64.118-=计算长度 =ox l ×3055=2444m, mm l oy 3055=选用8752⨯L ,查角钢规格表得22300mm A =,mm i x 8.22=,mm i y 0.35=1502.1078.222444<===x ox x i l λ,1503.890.353035<===y oy y i l λx λ>y λ,449.0=x ϕ, MPa MPa A N x 2159.1142300449.0118640<=⨯==ϕσ 所选截面满足要求;填板放三块,尺寸取60mm ×95mm ×10mm,则 间距cm i cm l d 2.9128.240404.7645.305=⨯=<==,取cm 80; ⑦杆件Fd杆件轴力 KN N 49.52=计算长度 =ox l ×3035=2444m, mm l oy 3035= 选用4632⨯L ,查角钢规格表得2996mm A =,mm i x 6.19=,mm i y 4.29=3509.1236.192428<===x ox x i l λ,3505.1004.293035<===y oy y i l λMPa MPa A N 2157.5299652490<===σ 所选截面满足要求填板放两块,尺寸取60mm ×83mm ×10mm,则 间距cm i cm l d 8.15696.180802.10135.303=⨯=<==,取110cm; ⑧杆件RG杆件轴力 KN N 13.34=计算长度 =ox l ×1952=, mm l oy 1952= 选用4632⨯L ,查角钢规格表得2996mm A =,mm i x 6.19=,mm i y 4.29=3507.796.196.1561<===x ox x i l λ,3506.644.291952<===y oy y i l λx λ>y λ,688.0=x ϕ,MPa A N x 8.49996688.034130=⨯==ϕσ＜MPa 215 所选截面满足要求填板放两块,尺寸取60mm ×83mm ×10mm,则 间距cm i cm l d 8.15696.180801.6532.195=⨯=<==,取70cm; 4竖杆 ①杆件Aa杆件轴力 KN N 50.24-=计算长度 =ox l ×1900=1520m, mm l oy 1900=由于杆件内力较小,按150][==λλ选择,需要回转半径为mm i x 13.10=,mm i y 67.12=选用4562⨯L ,查角钢规格表得2878mm A =,mm i x 3.17=,mm i y 7.26=15086.873.171520<===x ox x i l λ,15034.697.261900<===y oy y i l λx λ>y λ,636.0=x ϕ,MPa A N x 87.43878636.024500=⨯==ϕσ＜MPa 215 所选截面满足要求;填板放两块,尺寸取60mm ×76mm ×12mm,则 间距cm i cm l d 2.6973.140403.633.190=⨯=<==,取65cm; ②杆件HR杆件轴力 KN N 99.48-=计算长度 =ox l ×1406=, mm l oy 1406= 选用4562⨯L ,查角钢规格表得2878mm A =,mm i x 3.17=,mm i y 7.26=15002.653.178.1124<===x ox x i l λ,1503.517.261406<===y oy y i l λx λ>y λ,78.0=x ϕ,MPa A N x 53.7187878.0448990=⨯==ϕσ＜MPa 215 所选截面满足要求;填板放三块,尺寸取60mm ×76mm ×10mm,则 间距cm i cm l d 2.6973.140408.4636.140=⨯=<==,取50cm; ③杆件Cb杆件轴力 KN N 92.48-=计算长度 =ox l ×2200=1760m, mm l oy 2200= 选用4562⨯L ,查角钢规格表得2878mm A =,mm i x 3.17=,mm i y 7.26=1507.1013.171760<===x ox x i l λ,1503.807.262200<===y oy y i l λx λ>y λ,483.0=x ϕ,MPa A N x 5.115878483.0448920=⨯==ϕσ＜MPa 215 所选截面满足要求;填板放三块,尺寸取60mm ×76mm ×10mm,则 间距,2.6973.14040554220cm i cm l d =⨯=<==取60cm; ④杆件Ec杆件轴力 KN N 92.48-=计算长度 =ox l ×2500=2000m, mm l oy 2500= 选用4562⨯L ,查角钢规格表得2878mm A =,mm i x 3.17=,mm i y 7.26=1506.1153.172000<===x ox x i l λ,15024.917.262200<===y oy y i l λx λ>y λ,460.0=x ϕ,MPa A N x 1.121878460.0448920=⨯==ϕσ＜MPa 215 所选截面满足要求;填板放三块,尺寸取60mm ×76mm ×10mm,则间距,2.6973.140405.624250cm i cm l d =⨯=<==取65cm; ⑤杆件Gd杆件轴力 KN N 47.73-=计算长度 =ox l ×2800=2240m, mm l oy 2800= 选用4632⨯L ,查角钢规格表得2996mm A =,mm i x 6.19=,mm i y 4.29=1503.1146.192240<===x ox x i l λ,1507.924.292800<===y oy y i l λ x λ>y λ,468.0=x ϕ,MPa A N x 6.157996468.073470=⨯==ϕσ＜MPa 215 所选截面满足要求;填板放三块,尺寸取60mm ×83mm ×10mm,则 间距,4.7896.14040704280cm i cm l d =⨯=<==取70cm表 3 屋 架 杆 件 截 面 选 择 表1.下弦设计 1下弦节点b已知采用用E43型焊条,角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值160wf f Mpa ;设“Bb ”杆的肢背和肢尖焊缝mm mm h f 68和=,则所需的焊缝长度为按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算：肢背： mm l w 2.1648216087.02339580321=⨯+⨯⨯⨯⨯=,取180mm ;肢尖： mm l w 4.956216067.02339580312=⨯+⨯⨯⨯⨯=,取100mm ;设“bD ”杆的肢背和肢尖焊缝mm mm h f 68和=,则所需的焊缝长度为： 肢背： mm l w 9.1518216087.02267240321=⨯+⨯⨯⨯⨯=,取120mm ;肢尖： mm l w 6.776216067.02267240312=⨯+⨯⨯⨯⨯=,取90mm ;“Cb ”杆的内力很小,焊缝尺寸可按构造确定,取mm h f 5=;根据上面求得的焊缝长度,并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差,按比例绘出节点详图,从而确定节点板尺寸为300mm ×340mm;下弦节点“b ”下弦与节点板连接的焊缝长度为,mm h f 6=;焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差kN 27.32618.42245.685==∆—N ,受力较大的肢背处的焊缝应力为MPa f MPa w f 1603.971234060.7226270332＝）—（<=⨯⨯⨯⨯=τ,焊缝强度满足要求;2下弦节点c已知采用用E43型焊条,角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值160wf f Mpa ;设“cD ”杆的肢背和肢尖焊缝mm mm h f 68和=,则所需的焊缝长度为按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算：肢背： mm l w 4.838216087.02180330321=⨯+⨯⨯⨯⨯=,取100mm ;肢尖： mm l w 3.566216067.02180330312=⨯+⨯⨯⨯⨯=,取60mm ;设“cF ”杆的肢背和肢尖焊缝mm mm h f 68和=,则所需的焊缝长度为： 肢背： mm l w 4.608216087.02186401321=⨯+⨯⨯⨯⨯=,取80mm ;肢尖： mm l w 3.416216067.02118640312=⨯+⨯⨯⨯⨯=,取60mm ;“cE ”杆的内力很小,焊缝尺寸可按构造确定,取mm h f 5=;根据上面求得的焊缝长度,并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差,按比例下弦节点“c ”绘出节点详图,从而确定节点板尺寸为260mm ×300mm;下弦与节点板连接的焊缝长度为,mm h f 6=;焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差kN 41.15545.86586.741=-=∆N ,受力较大的肢背处的焊缝应力为MPa f MPa w f 16079.371234060.7215541032＝）—（<=⨯⨯⨯⨯=τ,焊缝强度满足要求;3下旋节点d已知采用用E43型焊条,角焊缝的抗拉、抗压和抗剪强度设计值160wf f Mpa ;设“Fd 的肢背和肢尖焊缝mm mm h f 68和=,则所需的焊缝长度为按等肢角钢连接的角焊缝内力分配系数计算：肢背： mm l w 6.358216087.0252490321=⨯+⨯⨯⨯⨯=,取80mm.肢尖： mm l w 8.246216067.0252490312=⨯+⨯⨯⨯⨯=,取60mm.设“dR 的肢背和肢尖焊缝mm mm h f 68和=,则所需的焊缝长度为： 肢背： mm l w 5.408216087.0265600321=⨯+⨯⨯⨯⨯=,取80mm.肢尖： mm l w 1.286216067.0265600312=⨯+⨯⨯⨯⨯=,取60mm .“Gd 的内力很小,焊缝尺寸可按构造确定,取mm h f 5=;根据上面求得的焊缝长度,并考虑杆件之间应有的间隙及制作和装配等误差,按比例绘出节点详图,从而确定节点板尺寸为260mm ×340mm;下弦节点“d ”下弦与节点板连接的焊缝长度为,mm h f 6=;焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差kN 05.181.74086.741=-=∆N ,受力较大的肢背处的焊缝应力为MPa f MPa w f 16026.01234060.72105032＝）—（<=⨯⨯⨯⨯=τ,焊缝强度满足要求;4下弦节点e1弦杆与拼接角钢连接焊缝计算：下弦与节点板连接的焊缝长度为50cm,mm h f 8=;焊缝所受的力为弦杆的内力kN 81.740=N ,则需焊缝长度为: =+⨯⨯⨯=167.04w ff w f h N l mm 222.698216087.04740810=⨯+⨯⨯⨯,取w l =250mm 拼接角钢长度不小于2⨯250+10=510mm,取540mm;为了保证施焊方便和保证连接焊缝的质量,还需将连接角钢的竖直肢切去Δ=t+mm h f 5+=10+8+5=23mm;2竖杆与节点板连接焊缝计算：按下弦杆内力的15%计算;kN N 12.111%15408107=⨯=设肢背、肢尖焊脚尺寸为6mm,弦杆一侧需焊缝长度为肢背：mm l w 39.671216067.021012.111323=+⨯⨯⨯⨯⨯=,取w l =80mm 肢尖mm l w 28.391216067.021012.111313`=+⨯⨯⨯⨯⨯=,按构造要求,取焊缝长度`w l ≥50mm, 取`w l =60mm3节点板尺寸：按比例绘出节点详图,从而确定节点板尺寸:图14.下弦节点“e ”MPa f MPa w f 16056.911650080.7274081032＝）—（<=⨯⨯⨯⨯=τ 焊缝强度满足要求;2上弦设计1上弦节点“B ”“Bb ”杆与节点板的焊缝尺寸和节点“b ”相同;已知： kN 06.440-N =aB设“aB ”杆的肢背和肢尖焊缝mm mm h f 68和=,则所需的焊缝长度为按不等肢角钢短肢连接的角焊缝内力分配系数计算：肢背： mm l w 164.538216087.024********=⨯+⨯⨯⨯⨯=,取170mm ; 肢尖： mm l w 120.056216067.024********=⨯+⨯⨯⨯⨯=,取140mm ; 为了便于在上弦上搁置屋面板,节点板的上边缘可缩进上弦肢背8mm;用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来;槽焊缝作为两条角焊缝计算,槽焊缝强度设计值乘以的折减系数;计算时可略去屋架上弦坡度的影响,而假定集中荷载P 与上弦垂直;上弦肢背槽焊缝内的应力由下面计算得到：。
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钢结构课程设计钢结构课程设计－、设计资料1、题号83的已知条件：梯形钢屋架跨度27m，长度72m，柱距6m。
屋面坡度i＝1/10。
屋面活荷载标准值为0.7 kN/m2，雪荷载标准值为0.5kN/m2，风荷载标准值0.45kN/m2。
该车间内设有两台200/50 kN中级工作制吊车，轨顶标高为8.500 m。
冬季最低温度为－20℃，地震设计烈度为7度，设计基本地震加速度为0.1g。
采用1.5m×6m 预应力混凝土大型屋面板，80mm厚泡沫混凝土保温层，卷材屋面。
屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400 mm×400 mm，混凝土标号为C25。
钢材采用Q235B级，焊条采用E43型。
2、屋架计算跨度：Lo=27000－2×150=26700mm3、跨中及端部高度：端部高度：h`=1900mm（轴线处），h=1915mm（计算跨度处）。
屋架的中间高度h=3250mm，屋架跨中起拱按Lo/500考虑，取50mm。
二、结构形式与布置屋架形式及几何尺寸见图1所示，支撑布置见图2所示。
图1 屋架形式及几何尺寸符号说明：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。
永久荷载标准值三毡四油放水层0.40kN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40kN/㎡保温层（80mm厚泡沫混凝土）0.08×6=0.48kN/㎡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=0.42kN/㎡管道设备自重0.10 kN/㎡总计 3.2kN/㎡`可变荷载标准值屋面活荷载0.70 kN/㎡屋面积灰荷载0.6kN/㎡总计 1.3kN/㎡永久荷载设计值 1.35×3.2=4.32kN/㎡可变荷载设计值 1.4×1.3=1.82kN/㎡2.荷载组合设计屋架时，应考虑以下三种组合：①全跨永久荷载+全跨可变荷载全跨节点永久荷载及可变荷载：F=(4.32+1.82) ×1.5×6=55.26kN②全跨永久荷载+半跨可变荷载全跨节点永久荷载：F1=4.32×1.5×6=38.9 kN半跨节点可变荷载：F2=1.82×1.5×6=16.38 kN③全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载全跨节点屋架及支撑自重：F3 =0.42×1.35×1.5×6=5.10kN半跨大型屋面板重及活荷载：F4=(1.4×1.35+0.7×1.4) ×1.5×6= 25.83kN3.内力计算四、杆件截面设计腹杆最大内力，N=-564.943KN ，由屋架节点板厚度参考可知：支座节点板刚度取14mm ；其余节点板与垫板厚度取12mm 。
1.上弦杆整个上弦杆采用相同一截面，按最大内力计算，N=-1124.83KN 计算长度： 屋架平面内取节间轴线长度Oxl =1507mm屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用，取上弦横向水平支撑的节间长度：Oyl =3⨯1507=4521mm根据屋架平面外上弦杆的计算长度，故截面宜选用两个不等肢角钢，且短肢相并，见图3图 3 上弦截面设λ=60，查轴心受力稳定系数表，ϕ=0.807 需要截面积*A =f N .ϕ=215*807.01124830=6483.0 2mm 需要回转半径*x i =mm l ox 1.2560507.1==λ *y i =λoy l =60521.4=75.4mm 根据需要的*A 、*x i 、*y i 查角钢型钢表，初选 2 L 180⨯110⨯12，A=67142mm ， x i =31mm ，y i =87.5mm 。
按所选角钢进行验算：x λ=xox i l =311507=48.61＜[λ]=150y =y i =5.87=51.36＜[λ]=150 由于 x y λλ>，只需求出y ϕ，查轴心受力稳定系数表，y ϕ＝0.847A ϕN =6714*847.01124830=197.8MPa<215MPa 所选截面合适。
2 .下弦杆整个下弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=521.17KN 计算长度：屋架平面内取节点间轴线长度Oxl =3000mm屋架平面外根据支撑布置取Oyl =26700/2=13350mm计算需要净截面面积*A =215521170=f N =2424.052mm ,选2L180⨯110⨯12，因为 Oyl >Oxl ,故用不等肢角钢，短肢相并，见图4。
图 4 下弦截面A=67422mm ， x i =31mm ，y i =87.4mm 。
x λ=xox i l 77.96313000==<[λ ]=350 y λ=7.1524.8713350==y oy i l <[λ]=350 所选截面满足要求。
3. 端斜杆B a已知N ＝-606.939kN ， Oxl ＝Oyl ＝2456mm 。
因为Oxl ＝Oyl ，故采用不等肢角钢，长肢相并，使x i ＝y i，选用角钢2 L 140⨯90⨯10A ＝4452.22mm ，x i ＝44.7mm ，y i＝87.4mm截面刚度和稳定验算：x = 94.547.44==x ox i <[λ ]=150 yλ=66.654.372456==yoy i l <[λ ]=150 因为x y λλ> 只需求y ϕ，查表得y ϕ=0.76443.1782.4452764.010939.6063=⨯⨯=A N y ϕMPa<215 MPa 所选截面满足要求。
4斜腹杆bD杆件轴力：N=- -398.799 kN=--398799N计算长度： mm l ox 4.22222778*8.0==，mm l oy 2778= 因为ox oy l l ≠，故采用不等肢角钢，长肢相并，使x i ≈y i 。
设60=λ，查Q235钢的稳定系数表，可得807.0=ϕ，则需要的截面积为245.2298215807.0398799mm f N A =⨯==ϕ 需要的回转半径：mm i x 04.37604.2222==， mm i y 3.46602778==根据需要A ，x i ，y i 查角钢规格表，选用2L100⨯7，肢背间距a=12mm,则A=27.5922cm ,x i =3.09cm,y i =4.53 cm 按所选角钢进行验算： []15092.719.304.2222=<===λλx ox x i l []15032.613.452778=<===λλy oy y i l 满足长细比要求。
由于y x λλ>，只需求x ϕ。
查表x ϕ=0.740，则MPa MPa A N x 21532.1955.2759*740.0398799<==ϕ 故所选截面合适。
5斜腹杆cF杆件轴力：N=- -154.057 kN=--154057N计算长度： mm l ox 2.24193024*8.0==，mm l oy 3024=因为ox oy l l ≠，故采用不等肢角钢，长肢相并，使x i ≈y i 。
设60=λ，查Q235钢的稳定系数表，可得807.0=ϕ，则需要的截面积为291.887215807.0154057mm f N A =⨯==ϕ 需要的回转半径：mm i x 32.40602.2419==， mm i y 4.50603024==根据需要A ，x i ，y i 查角钢规格表，选用2L90⨯6，肢背间距a=12mm,则A=21.2742cm ,x i =2.79cm,y i =4.13cm 按所选角钢进行验算：15071.869.272.2419<===x ox x i l λ 15022.733.413024<===y oy y i l λ 满足长细比要求。
由于y x λλ>，只需求x ϕ。
查表x ϕ=0.643，则MPa MPa A N y 21562.1124.2127643.0154057<=⨯=ϕ 故所选截面合适。
6受拉腹杆Dc,Bb 杆的确定试取Dc ，Bb 杆的截面分别与Cf,bD 相同，即腹杆Dc 截面为2L70⨯6，Bb 杆截面2L100⨯6，对两杆进行强度和刚度验算： ① 强度验算：Dc 杆：A=16.322cm ；MPa MPa A N 21512.18616328.303742<==；故可以。
Bb 杆：A=23.8642cm ；MPa MPa A N 2156.2054.23864.490577<==；故可以。
② 刚度验算Dc 杆：mm l ox 4.2222=；mm l oy 2778=；x i =2.15cm,y i =3.33cm15036.1035.214.2222<===x ox x i l λ15042.833.332778<===yoy y i l λ刚度足够；Bb 杆：mm l ox 8.20248.0*2531==；mm l oy 2531= x i =3.1cm,y i =4.51cm15032.65318.2024<===x ox x i l λ15012.561.452531<===yoy y i l λ 刚度足够。
7、竖杆EcN=-117.455kN=-117455Nmm l l ox 8.19808.0==,mm l l oy 2476==由于杆件内力较小，按150][==λλ选择，需要的回转半径为cm l i ox x 32.115008.198][===λ cm l i oy y 65.11506.247][===λ 查型钢表，选截面x i 和y i 较上述计算的x i 和y i 略大些。
选用2∟50×5，其几何特性为选用2∟50×5，其几何特性为 A=9.6062cm ，x i =1.53cm,y i =2.53cm1505.1293.158.1980<===x ox x i l λ 15087.973.252476<===y oy y i l λ因为y x λλ<，只需求y ϕ，查表得y ϕ=0.572MPa MPa A N x 21576.2136.960572.0117455<=⨯==ϕσ屋架杆件截面选择表11五、节点设计各杆件的内力由 查得。