《钢结构课程设计》任务书和指导书。
---钢屋架
一、设计目的。
建筑钢结构课程设计》是土木工程专业的一门专业拓展实践类课程，它是为配合《钢结构》课程而开设的一门专项课程设计，具有较强的实践性。本课程设计主要完成钢屋架结构设计，使学生初步了解结构设计的程序和方法；掌握设计计算的原理和手段；熟悉使用与结构设计相关的规范、规程、标准图和设计计算手册。通过本课程设计，能够促使学生理论联系实际，培养学生的实践能力和动手能力，学会编写结构计算书、绘制结构施工图，为学生将来的设计或施工管理等工作奠定基础。
二、设计基础。
1、先修课程。
1）《土木工程制图及计算机制图》 ；
2）《房屋建筑学》 ；
3）《钢结构》 ；
2、基本要求。
要求学生在进行本课程设计之前，通过以上专业及专业基础课的学习，能够掌握钢屋架的受力特点；了解屋盖结构的平面布置；了解各种支撑的作用及布置方式；了解屋盖结构平面、立面的关键尺寸；掌握屋盖结构的荷载类型及其计算；掌握钢屋架构件和节点的选型、设计计算以及构造；掌握钢屋架结构施工图的绘制方法。
三、设计任务。
一）课程名称。
人字形钢屋架设计。
二）设计资料
1、工程规模：单层单跨封闭式工业厂房，长度96m，屋架铰支于钢筋混凝土柱上；屋架跨度为32m，屋面离地面高度约20m，屋架间距12m。
2、屋面做法：屋面材料为压型钢板；屋面坡度为1/10，轧制h型钢檩条的水平间距为5.3m（端节点5.25m），无天窗。
3、自然条件：基本风压0.5kn/m2，基本雪压0.20kn/m2。地面粗糙类别为b类，也可根据具体情况选取。
4、材料选用：
1）屋架钢材采用《碳素结构钢》gb/t700-1988规定的q235b级镇静钢或沸腾钢。当工作温度等于或低于-200c时，应采用q235b级镇静钢。
2）焊条采用《碳钢焊条》gb/t5117-1988中规定的e43型焊条。
3）普通螺栓应采用性能等级为4.6级c级螺栓。锚栓采用《碳素结构钢》gb/t700-1988规定的q235级钢制成。
4）角钢型号按《热轧等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差》gb/t9787-1988和《热轧不等边角钢尺寸、外形、重量及允许偏差》gb/t9788-1988选用。
5）混凝土为c25。
5、结构及各组成构件形式：
1）钢屋架：人字形钢屋架。
2）屋面板：可按图集《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造》01j925-1选用。
3）檩条及屋盖支撑：可从相关标准图集中选用。
三）设计内容及要求。
1、选定屋架的形式、跨度、间距以及屋面做法等（可根据任务书的要求）。依据选材原则选用钢材及焊条。
2、合理布置屋盖支撑体系。在计算书上画出屋盖支撑布置图，并对各榀屋架进行编号。
3、荷载计算：计算书要涵盖所有可能荷载的计算过程。
4、确定计算简图，进行内力计算：采用**法、解析法或电算法。
5、内力组合：确定最不利荷载组合，进行内力组合，得到所有杆件的最不利内力。
6、杆件设计：选择杆件的截面形式及尺寸，并满足强度条件、刚度条件、稳定条件等。
7、节点设计：选择一般的上下弦节点，下弦跨中节点，下弦支座节点及屋脊节点进行设计。要在计算书内写出节点设计的过程。
8、绘制结构施工图，提交设计计算书一份。
重点：屋架的内力计算与组合，杆件和节点的设计及计算 ，施工图绘制。
难点：内力组合，标准图的选用。
四）设计步骤。
1、 屋架形式的选定和结构平面布置。
选定屋架的形式、跨度、间距等。由结构重要性，荷载特征，连接方法（焊接）及工作温度选用钢材及焊条。合理布置支撑体系，主要考虑上弦横向水平支撑、下弦横向水平支撑、垂直支撑、系杆（刚性或柔性）。
画出屋盖支撑布置图，并对各榀屋架进行编号。了解支撑的作用，了解变形缝的设置方法。
2、 构件选型。
查阅相关标准图集，完成屋盖结构相关构件的选型（包括屋面板、檩条以及支撑等），根据荷载传递，利用图集找到适合自己设计条件的构件代号和有关尺寸、重量等设计参数。
3 、荷载计算。
计算屋面活荷载，永久荷载，风荷载，雪荷载，积灰荷载、其他荷载。
4、 单项荷载作用下的结构内力分析。
确定计算简图，采用**法、解析法或电算法对钢屋架进行内力计算：完成屋面恒载、活载、风荷载等各种单项荷载在结构中产生的内力。
5 、最不利内力组合。
按照《建筑结构荷载规范》（gb50009-2001）和《建筑抗震设计规范》（ gb50011-2001）对于荷载组合方式的要求，通过内力组合，求解各杆件的最不利内力。
6 、构件截面设计。
包括在最不利内力作用下，上弦杆件、下弦杆件、竖杆及斜杆的截面设计，满足强度条件、刚度条件、稳定条件等要求。注意构造要求，节间荷载引起的局部弯矩，节点刚性引起的次应力，杆件的内力变号等问题。
7、 节点设计。
选择一般的上下弦节点，下弦跨中节点，下弦支座节点，屋脊节点以及杆件拼接节点进行设计。
8 、结构施工图绘制：
要求图名、图幅、图例、符号、文字及尺寸的标注符合《房屋建筑制图统一标准》（ gb／t50001-2001）及《建筑结构制图标准》（gb/t50105-2001）的基本要求；内容充实，安排合理。内容应包括：
1）屋架简图，左半跨标明杆件长度，右半跨注明杆件最不利内力。
2）屋架正面图，上、下弦平面图。
3）侧面图，剖面图。
4）零件详图。
5）材料表。
6）说明。五） 设计时间安排。
本课程设计总时间为一周，设计进度安排详见表 1 所示。
六）参考资料。
1、钢结构设计规范（gb50017-2003）；
2、建筑结构荷载规范（gb50009-2001）；
3、建筑结构制图标准（gb/t 50105-2001）；
4、房屋建筑制图统一标准 gb／t50001-2001
5、钢结构工程施工质量验收规范 gb50205-2001
6、建筑钢结构焊接技术规程 jgj81-2002
7、其他有关规范、标准、图集、设计手册及教材。如图集《1.5m×6m预应力混凝土屋面板》04g410-1～2。图集《压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造》01j925-1等。
四、考核。一） 能力培养要求。
本课程设计主要锻炼学生的动手能力，即综合运用已有专业知识基础，分析和解决土木工程实际问题。学生完成本课程设计后，应该对相关的结构设计规范和标准图集的框架和内容有所了解和掌握，能够熟练运用已学的专业知识，借助结构设计规范和标准图集，独立完成钢屋架的结构设计和计算，并绘制规范、明晰的结构施工图，结构施工图的内容能够清晰表达自己的设计思路和设计意图。
二） 设计说明书的要求。
按照前面所述的设计步骤，完成一份完整的钢屋架结构设计说明书，所要包含的主要内容有：
1、设计资料。
2、结构及构件选型。
1）钢屋架的选型。
2）屋面板的型号及自重。
3）檩条型号及自重。
4）屋盖支撑及自重。
3、 荷载计算。
1）永久荷载。
屋面永久荷载，屋盖支撑重，屋架自重，檩条自重；
2）屋面可变荷载。
屋面均布活荷载。
雪荷载：由于降雪时一般不会上屋面进行施工或维修，因此设计时雪载和屋面均布活荷载不必同时考虑，仅选用两者中的较大者。
屋面积灰荷载。
3）风荷载。
4）其他荷载：如悬挂荷载等，根据实际要求考虑。
4、 钢屋架的内力分析。
5、 内力组合。
6、 杆件截面设计。
1）拉杆截面设计。
选择合理的截面形式，根据内力组合表中最不利的一组内力，按强度条件、刚度条件进行计算。
2）压杆截面设计。
选择合理的截面形式，根据内力组合表中最不利的一组内力，按强度条件、刚度条件和稳定条件进行计算。
7、节点设计。
1）一般的上下弦节点。
2）有集中荷载作用的节点。
3）下弦跨中节点。
4）下弦支座节点。
5）屋脊节点以及杆件拼接节点。
三）设计图纸的要求。
结构施工图要求能够清晰表达设计者的设计思路和设计意图，图纸干净整洁，内容丰富，图面丰满美观，符号和标注符合建筑制图的一般规定；图纸可以手绘或计算机绘制；图纸采用a2 图纸绘制。
结构施工图包括：
1、屋架简图：左半跨标明杆件长度，右半跨注明杆件最不利内力。
2、屋架正面图，上、下弦平面图，侧面图及剖面图：应注明全部零件的编号，规格及尺寸（包括加工尺寸和定位尺寸）孔洞位置，孔洞及螺栓直径，焊缝尺寸以及对工厂加工和工地施工的要求。
3、零件详图：清楚地表达细部构造要求。
4、材料表：注明所有零件的规格、尺寸、数量及重量等信息，编号按主次、上下、左右的顺序逐一进行。
5、说明：具体说明所用钢材的钢号、焊条型号、焊接方法和质量要求，以及防腐、防火、运输、加工等内容。
四）考核方法。
要求勤学好问、遵守纪律、独立完成；计算正确，书写工整；总评成绩分为优、良、中、及格和不及格五个等级，按照计算书成绩、图纸成绩以及质疑三个方面综合评定。计算书占30％，图纸成绩占30％，质疑占40%。建议质疑方式：
当面质疑。
优：良：中：及格与不及格的比例原则上为 15%：30%：30%： 25%。
注意：一旦发现抄袭现象，或结构施工图绘制形式、内容等未达到制图标准和设计内容的要求，当事人没有权利获得本课程设计的学分。
五、设计说明书和计算书。
1、屋架尺寸，支撑布置。
1）屋架计算跨度：l0=l－300=32000－300=31700mm，端部及中部高度均取作2000mm。支撑布置如图2。
2）屋架杆件几何长度及内力设计值计算：
屋面坡度为1/10，由比例关系（如图）及勾股定理得杆件①的几何长度为：
mm同理可算出其他杆件的几何长度，结果如图1所示。
图2 屋盖支撑布置。
a）上弦平面支撑 （b）下弦平面支撑 （c）屋架跨中垂直支撑 （d）屋架端部垂直支撑。
2、荷载、内力计算及内力组合。
1）永久荷载（水平投影面）
压型钢板0.15× =0.151 kn/m2
檩条（约为0.5kn/m0.10kn/m2
屋架及支撑自重0.01l=0.01×32=0.32 kn/m2
合计 0.571 kn/m2
2）因屋架受荷载水平投影面积超过60㎡，故屋面均布活荷载取为（水平投影面）0.3 kn/㎡，大于雪荷载，故不考虑雪荷载。
钢结构课程设计钢结构平台设计
课程名称 钢结构课程设计 设计题目 钢结构平台设计 院系 土木工程系 专业 土木工程 年级2009 姓名。指导教师。2011年12月19日。目录。1总体设计 1 2 平台次梁设计 2 2.1 次梁内力分布 2 2.2 次梁高度 2 2.3 截面选择 3 2.4 截面验算 3 3 平台主梁设计 3 3...
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作品名称 单跨双坡轻型门式刚架设计。学院名称 土木与建筑工程学院。姓名 学号 专业班级 指导教师 xxxx大学土木与建筑工程学院。2012年月日。一 设计资料2 二 结构形式与支撑布置2 1 屋架形式及几何尺寸2 2 屋架支撑布置2 三 荷载计算4 1 荷载设计值4 2 荷载组合4 四 内力计算5 ...
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宁夏大学新华学院。任务书。专业班级。姓名学号。教师。一 设计目的。本课程设计是建筑工程专业学生学完 钢结构 课程后进行的重要的实践教学环节。通过设计掌握钢屋盖系统的结构布置要求和构件编号的方法，能综合运用有关力学分析 杆件截面设计 节点设计等知识，进行内力分析 杆件截面设计 节点设计，并正确绘制钢屋...