2钢结构课程设计指导书 - 图文

《钢结构课程设计》指导书

适用专业： 土木工程专业 教学周数： 1 周 编写单位： 土木工程系 编写作者： 万虹宇 编写时间： 2013年5月

《钢结构课程设计》指导书

1．课程设计的目的

钢结构课程设计，是一次综合性，实践性的教学环节。通过本设计，使学生将《钢结构原理》课程涉及的基本理论和专业技术知识进行一次比较全面的综合性应用；培养学生使用各种规范、查阅手册和资料的能力；培养学生概念设计的能力；熟悉钢屋架设计步骤和相关的设计内容；学会钢屋架的设计计算方法；培养学生图纸表达能力；培养写生语言表达能力；同时理论联系实际，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。

2．课程设计的基本要求

课程设计的成果包括课程设计计算书和设计图纸。课程设计计算书应装订成册，课程设计计算书包括封面、目录、课程设计计算书正文。

2.1设计计算书 2.1.1封面

封面采用重庆科技学院课程设计统一封面，《重庆科技学院课程设计报告》 2.1.2目录

编写目录时应注意与设计计算书相对应，尽量细致划分、重点突出。 2.1.3正文

正文为课程设计计算说明书，主要记录全部的设计计算过程，应完整、整洁、正确，要求采用A4纸手写。计算步骤要求条理清楚，应用数据要有依据，采用计算图标和计算公式应注明来源或出处，构件编号、计算结果（如构件截面尺寸、配筋等）应与图纸表达一致，以便核对。

当采用计算机计算时，应在计算书中注明采用的计算机软件名称及代号，计算机软件必须经过审定（或鉴定）才能在工程设计中推广应用，电算结果应经过分析认可。荷载简图、原始数据和电算结果应整理成册，与手算计算书统一整理，若采用自己编写的程序进行电算，需将程序附在设计计算说明书中。

选用标准图集时，应根据图集的说明，进行必要的选用计算，作为设计计算书的内容之一。 2.2图纸

图纸采用A1图纸，依据国家制图标准《房屋建筑制图统一标准》（GB/T50001-2010）和《建筑结构制图标准》（GB/T50105-2010），采用手绘方式完成，内容满足规范要求，图面布置合理，表达正确，文字规范，线条清楚，达到施工图要求。

3．课程设计内容 3.1钢屋盖体系的设计

钢结构屋盖体系包括屋面系统、屋架系统以及支撑系统三部分。 3.1.1屋面系统的设计

屋面系统包括无檩设计和有檩设计两种方案。 1）无檩设计方案

在钢屋架上直接放置预应力钢筋混凝土大型屋面板，其上铺设保温层和防水层，此方案屋盖的横向刚度大、整体性好，对结构的横向刚度要求高的厂房采用此方案。由于大型屋面板与屋架上弦杆的焊接得不到保证，只能有限考虑其空间作用，屋盖支撑不能取消。预应力混凝土屋面板的跨度通常采用6m，有条件时也采用12m。屋面板自重大导致屋盖结构自重大，其抗震性能差。本课程设计采用

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的是无檩设计方案。

2）有檩设计方案

在钢屋架上设置檩条，檩条上再铺设轻型屋面材料（如压型钢板、压型铝合金板、石棉瓦、瓦楞铁皮等），对横向刚度要求不高，中小型厂房适用。

图1 厂房结构的组成示例 （a）无檩屋盖；（b）有檩屋盖

3.1.2屋架系统的设计

１）屋架形式的确定应满足经济、适用和制造安装方便的原则 满足使用要求：

屋架外形应与屋面材料的排水要求适应。屋面采用瓦类、铁皮或钢丝网水泥槽板时，屋架上弦坡度一般取1/5~1/2；采用大型屋面板上铺卷材防水屋面，坡度一般取1/12~1/8。

满足经济要求：

屋架外形应尽量接近弯矩图，一般跨度的屋架弦杆通常设计成等截面的，腹杆的布置应使短杆受压，长杆受拉，且杆件数以少为宜。总长度要短，杆件夹角宜在30°~60°之间，尽量避免非节点荷载作用。

满足制造、安装和运输要求：

节点构造简单合理、节点数宜少，尽量避免节点处应力集中。

２）普通钢屋架形式：三角形钢屋架、梯形钢屋架、平行弦钢屋架、人字形钢屋架。 本课程设计主要涉及梯形钢屋架，以下主要介绍梯形钢屋架的适用范围及选型。

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梯形屋架适用于屋面坡度较为平缓的无檩屋盖体系，其与简支受弯构件的弯矩图比较接近，弦杆受力较为均匀。梯形屋架与柱的连接可以做成刚接和铰接两种形式。

梯形钢屋架的腹杆体系一般可分为单斜式、人字式和再分式（图2）；按照支座斜杆与弦杆组成的支承点在下弦或上弦又可分为下承式（图2（b）（d））和上承式（图2（a）（c））。一般情况下，与柱刚接的屋架宜采用下承式；与柱铰接时两种方式均可采用。下承式的优点是减小排架柱计算高度且便于在下弦设置纵向水平支撑；上承式的优点是使屋架重心降低，支座斜腹杆受拉，施工安装方便。

屋架下弦需要做天棚时，需设置吊杆（图2（b）中的虚线）或者采用单斜式腹杆（图2（a））。当上弦的节间长度大于屋面板宽度时，为避免节间荷载，可采用再分式腹杆将节间距减小（图2（d））。

图2 梯形屋架

３）屋架的主要尺寸： （1）跨度

屋架的跨度应根据生产工艺和建筑使用要求确定，同时考虑结构布置的经济合理。通常为18m、21m、24m、27m、30m、36m等，以3m为模数。屋架跨度分为计算跨度l0和标志跨度l两种。对于简支于柱顶的钢屋架，屋架的计算跨度l0为屋架两端支座反力的距离。屋架的标志跨度l为柱网纵向轴线的间距。标志跨度l应与大型屋面板的宽度（1.5m~3.0m）相一致。

筋混凝土柱且柱网为封闭结合时，计算跨度l0?l??300~400?mm，如图3（a）所示；当柱网采用非封闭结合时，计算跨度l0?l，如图3（b）所示。

根据房屋定位轴线及支座构造的不同，屋架的计算跨度l0的取值尚有下述情况：当支座为一般钢

图3 屋架的计算跨度与标志跨度

（2）高度

屋架跨中的最大高度由经济、刚度、建筑要求和运输界限限制等因素来决定。根据屋架的容许挠度可确定最小高度，最大高度则取决于运输界限；屋架的经济高度根据上下弦和腹杆的总重量为最小的条件确定。

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