1、攀枝花学院学生课程设计（论文）题 目： 钢结构设计原理课程设计 21 m跨钢屋架设计 学生姓名： 学 号： 所在院系： 攀枝花学院工程技术学院 专 业： 级建筑工程技术 班 级： 班 指导教师： 职称： 2012年 月 日攀枝花学院教务处制课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称评分项目分值得分评价内涵工作表现20%01学习态度6遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。02科学实践、调研7通过实验、试验、查阅文献、深入生产实践等管道获取与课程设计有关的材料。03课题工作量7按期圆满完成规定的任务，工作量饱满。能力水平35%04综合运用知识的能力10能运用所学知识和技能去发现与解决
2、实际问题，能正确处理实验资料，能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。05应用文献的能力5能独立查阅相关文献和从事其它调研；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。06设计（实验）能力，方案的设计能力5能正确设计实验方案，独立进行装置安装、调试、操作等实验工作，数据正确、可靠；研究思路清晰、完整。07计算及计算机应用能力5具有较强的数据运算与处理能力；能运用计算机进行数据搜集、加工、处理和辅助设计等。08对计算或实验结果的分析能力（综合分析能力、技术经济分析能力）10具有较强的数据收集、分析、处理、综合的能力。成果品质45%09插图（或图纸）质量、篇幅、设计（
3、论文）规范化程度5符合本专业相关规范或规定要求；规范化符合本檔第五条要求。10设计说明书（论文）质量30综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；实验正确，分析处理科学。11创新10对前人工作有改进或突破，或有独特见解。成绩指导教师评语指导教师签名： 年月日攀枝花学院学生课程设计任务书题目钢结构设计原理课程设计 m跨钢屋架设计1、课程设计的目的使学生在掌握钢结构设计的基本原理基础上，进一步学习整体房屋钢结构房屋的特点和基本设计方法，能确定合理的计算简图，正确地进行内力分析，并能按有关专业规范或规程进行钢结构的整体设计、截面计算和构造处理，为以后的工程实践打下必要的基础。2、课程设
4、计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）（1）设计内容1.作屋盖结构支撑的布置图；2.选择钢材及焊接材料，并明确提出对保证项目的要求；3.对钢屋架进行内力、杆件截面尺寸的计算；设计一个下弦节点、一个上弦节点、支座节点、屋脊节点及下弦中央节点。（2）设计要求1.计算书须用钢笔或碳素笔书写，插图应用铅笔按一定比例绘制，做到眉目清晰，图文结合；2.图纸A2或A2加长，应符合房屋建筑制图统一标准（GB/T 500012001）和建筑结构制图标准（GB/T 501052001）的要求；3.屋架跨度、保温层及积灰荷载取值见附表所示。请将自己的题号及对应的取值填入设计任务书中。4.用2B铅笔或针
5、管笔绘制运送单元的施工图。设计的节点应尺寸齐备，满足构造要求。（3）设计题目见附件3、主要参考文献1钢结构设计原理 张耀春主编 周绪红副主编 高等教育出版社2钢结构设计规范 （GB50017-2003） 中国计划出版社3钢结构设计手册 中国建筑工业出版社4、课程设计工作进度计划屋架形式、尺寸、材料选择及支撑布置 1.5天荷载和内力计算 1.5天截面选择 2天节点设计 2天绘制施工图 3天指导教师（签字）日期年 月 日教研室意见：年 月 日学生（签字）： 接受任务时间： 年 月 日一、设计数据某厂房总长度90m，跨度L 21 m(按选题表取)，屋盖体系为无檩体系，纵向柱距6m。1、结构形式:钢筋
6、混凝土柱，梯形钢屋架。柱的混凝土强度等级为C25，屋面坡度i=1/10。地区计算温度高于-200C，不考虑地震设防，屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台150/30t（中级工作制），锻锤为2台5t。2、屋架形式及荷载:屋架形式、几何尺寸及内力系数（节点荷载P=1.0作用下杆件的内力）如附图所示。屋架采用的钢材、焊条为：题号为单号的同学用Q345钢，焊条为E50型；双号的同学用Q235钢，焊条为E43型。3、屋盖结构及荷载无檩体系：采用1.56.0m预应力混凝土屋板（考虑屋面板起系杆作用）荷载：屋架及支撑自重：按经验公式q=0.12+0.011L，L为屋架跨度，以m为单位，q为屋架及支撑自
7、重，以kN/m2为单位；屋面活荷载：施工活荷载标准值为0.8kN/m2，雪荷载的基本雪压标准值为S0=0.5kN/m2，施工活荷载与雪荷载不同时考虑，而是取两者的较大值；积灰荷载 1.1 kN/m2(按选题表取)。屋面各构造层的荷载标准值：三毡四油（上铺绿豆砂）防水层 0.4kN/m2 水泥砂浆找平层 0.4kN/m2 保温层 0.4 kN/m2(按选题表取) 一毡二油隔气层 0.05kN/m2 水泥砂浆找平层 0.3kN/m2 预应力混凝土屋面板 1.45kN/m2二、选题表（在自己所选题号上涂黑！）跨度182124积灰荷载保温层0.40.50.60.70.40.50.60.70.40.50
8、.60.7题号1234567891011120.41314151617181920212223240.52526272829303132333435360.63738394041424344454647480.74950515253545556575859600.86162636465666768697071720.97374757677787980818283841.08586878889909192939495961.19798991001011021031041051061071081.2三、 屋架几何尺寸及檩条设置 图1 21m跨屋架几何尺寸图2 21m跨屋架全跨单位荷载作用下各杆件的
9、内力值图3 21m跨屋架半跨单位荷载作用下各杆件的内力值四、 支撑布置及屋架编号根据车间长度、跨度及荷载设置3道上下弦横向水平支撑，柱网采用封闭结合。为统一支撑规格，厂房两端的横向水平支撑设置在第二柱间。在第一柱间的上弦平面设置刚性系杆以保证上弦杆的稳定，在第一柱间下弦平面也设置刚性系杆以传递山墙受到的风荷载。支撑布置如下图：五、荷载及内力计算 1、荷载计算表：荷载名称标准值（KN/m）设计值（KN/m）屋架及支撑自重0.350.351.20.42三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.400.401.20.48水泥砂浆找平层0.400.401.20.48保温层0.400.401.20.48一毡二油隔
10、气层0.050.051.20.06水泥砂浆找平层0.300.301.20.36预应力混凝土屋面板1.451.451.21.74永久荷载总和3.353.351.24.02屋面活荷载1.901.901.42.66可变荷载总和1.901.901.42.66荷载组合方法：（1）使用阶段1、全跨永久荷载全跨可变荷载2、全跨永久荷载半跨可变荷载P恒=4.021.56=36.18KNP活=2.661.56=23.94KN（2）施工阶段全跨屋架（包括支撑）自重半跨屋面板自重半跨屋面活荷载P恒=0.351.56=3.15KN P活=（1.45+2.66）1.56=36.99KN2、内力计算杆件名称杆力系数使用阶
11、段施工阶段计算杆力/KNP恒P活P活P恒P活P活在左在右全跨全恒在左在右全恒在左在右上弦AB0000000000BD-5.31-2.162-7.472-270.337-127.1214-51.75828-23.5368-196.417-79.9724-449.217DF-7.339-3.923-11.262-407.459-175.6957-93.91662-35.4753-271.47-145.112-677.071FH-6.861-5.319-12.18-440.672-164.2523-127.3369-38.367-253.788-196.75-732.262下弦ac+3.01+1.0
12、9+4.1+148.338+72.0594+26.0946+12.915+111.3399+40.3191+246.492ce+6.663+3.081+9.744+352.5379+159.51222+73.75914+30.6936+246.4644+113.9662+585.8093eg+7.326+4.636+11.962+432.7852+175.38444+110.98584+37.6803+270.9887+171.4856+719.1554gg-+5.884+212.8831-+18.5346+212.8831斜腹杆aB-5.641-2.043-7.684-278.007-135
13、.0455-48.90942-24.2046-208.661-75.5706-461.962Bc+3.96+1.646+5.606+202.8251+94.8024+39.40524+17.6589+146.4804+60.88554+337.0327cD-2.633-1.776-4.409-159.518-63.03402-42.51744-13.8884-97.3947-65.6942-265.069De+1.222+1.57+2.792+101.0146+29.25468+37.5858+8.7948+45.20178+58.0743+112.0709eF-0.047-1.525-1.5
14、72-56.875-1.12518-36.5085-4.9518-1.73853-56.4098-94.5086Fg+1.039+1.367+1.40650.86908+24.87366+32.72598+4.4289+38.43261+50.56533+108.4687gH+1.913-1.2+0.713+25.79634+45.79722-28.728+2.24595+70.76187-44.388+73.00782竖杆Aa-0.50-0.5-18.09-11.970-1.575-18.4950-30.06Cc-10-1-36.18-23.940-3.15-36.990-60.12Ee-1
15、0-1-36.18-23.940-3.15-36.990-60.12Gg-10-1-36.18-23.940-3.15-36.990-60.12六、 杆件设计1、 上弦杆整个上弦采用等截面，按FH杆件的最大设计内力设计，即N=732.262KN上弦杆计算长度：在屋架平面内：， 上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。设60，0.807，截面积为需要回转半径： 查表选用2 9715069:A=39.76cm2,ix=8.30cm,iy=3.57cm验算满足长细比要求，查表满足要求2、 下弦杆整个下弦也采用等截面，按eg杆件的最大设计内力设计，即N=719.15KN上弦杆计算长度：在屋架平面内：，
16、上弦截面选用两个不等肢角钢，短肢相并。设60，0.807，截面积为需要回转半径： 查表选用2 741006:A=27.25cm2,ix=6.17cm,iy=2.35cm验算满足长细比要求，查表满足要求其余计算结果见下表屋架杆件截面选择表杆件名称杆件编号内力（KN）计算长度cm截面规格截面面积（cm）回转半径（cm）长细比容许长细比稳定系数计算应力 （N/mm）上弦FH-732.26150.830.162 971506939.768.33.5775.085.2150.000.8280.655302.14下弦eg719.1530014.85 2 74100627.256.17 2.35 118.5
17、8 191.14 150.00 0.447 0.797-291.07斜腹aB-461.9622532532 100631031.00 1.74 4.86 145.40 52.06 150.00 0.322 0.847 -150.76 Bc+337.032209.04261.32 9056514.42 1.59 4.32 131.47 60.49 350.00 0.383 0.807 195.89 cD-265.069229.12286.42 9056514.42 1.59 4.32 144.10 66.30 150.00 0.329 0.774 -166.71 De+112.070229.12
18、286.42 7045511.22 1.28 3.14 179.00 91.21 350.00 0.227 0.614 165.96 eF-94.5086249.92312.42 10063619.24 1.79 4.78 139.62 65.36 150.00 0.349 0.780 -24.44 Fg+108.468249.92312.42 10063619.24 1.79 4.78 139.62 65.36 150.00 0.349 0.780 -32.50 竖杆Aa+73.0078159.21992 634058.12 1.14 3.09 139.65 64.40 150.00 0.3
19、49 0.786 -40.76 Cc-30.06183.22292 7045511.22 1.28 3.41 143.13 67.16 150.00 0.333 0.769 -56.69 Ee-60.12207.22592 75501023.60 1.38 3.72 150.14 69.62 150.00 0.308 0.757 -29.80 Gg-60.12207.22592 75501023.60 1.38 3.72 150.14 69.62 150.00 0.308 0.757 -29.80 七、节点设计1、下弦节点用E50型焊条角焊缝的抗拉和抗压、抗剪强度设计值200MPa。下弦节点“
20、c”，设“Cc”杆的肢背和肢尖焊缝为6mm。所需的焊缝长度为肢背：，取70mm。肢尖：，取30mm。设“cD”杆的肢背和肢尖焊缝为6mm。所需的焊缝长度为肢背：，取50mm。肢尖：，取30mm。“cB”杆内力很小，取6mm。综合取节点板尺寸300mm230mm下弦与节点板连接的焊缝长度为30.0cm，6mm。焊缝所受的力为左右两下弦杆的内力差N110.06KN，受力较大处的肢背出的焊缝应力为:200MPa焊缝强度满足要求2、 上弦节点“B”“Bc”杆与节点板的焊缝尺寸同上。设“aB”杆的肢背和肢尖焊缝8mm和6mm，所需焊缝长度为肢背： ，取70mm肢尖：，取50mm节点板上边缘缩进上弦肢背8
21、mm。用槽焊缝把上弦角钢和节点板连接起来。槽焊缝作为两条焊缝计算，需在强度设计值乘以0.8的折减系数。假定集中荷载P与上弦垂直，上弦肢背槽焊缝内的应力计算如下：=6mm，8mm上弦与节点板焊缝长度为290mm，则上弦肢尖角焊缝的切应力为3、屋脊节点“H”设拼接角钢与受压弦杆之间的角焊缝8mm，则所需焊缝计算长度为（一条焊缝）拼接角钢长度+弦杆杆端空隙20，拼接角钢长度取180mm。上弦与节点板之间的槽焊缝，假定承受节点荷载，验算如下设“Hg”杆的肢背和肢尖焊缝为8mm和6mm。所需的焊缝长度为肢背：，取120mm。肢尖：，取80mm。验算节点板强度上弦与节点板焊缝长度为150mm，则上弦肢尖与
22、节点板的连接焊缝，应按上弦内力的15计算，11761596mm，焊缝应力为4、支座节点“a”为了便于施焊，下弦杆角钢水平肢的底面与支座底板的净距离取160mm。在节点中心线上设置加劲肋，加劲肋的高度与节点板高度相等，厚度10mm。支座底板的计算。支座反力R30.066（竖向支座反力单位系数）180.36N。设支座地板的平面尺寸采用240360mm，现仅考虑有加劲肋部分的底板承受支座反力，则承压面积为280236440mm。验算柱顶混凝土强度：支座板底厚度按屋架反力作用下的弯矩计算，节点板和加劲肋将节点板分为四块，块板为两相邻边自由板，每块板的单位宽度的最大弯矩为底板厚度，取t16mm5、节点板计算（1）节点板在受压腹杆的压力作用下的计算 所有无竖杆相连的节点板，受压腹杆杆端中点至弦杆的净距离c与节点板厚度t之比，均小于或等于10。所有与竖杆相连的节点板，c/t均小于或等于15，因而节点板的稳定均能保证。（2）所有节点板在拉杆的拉力作用下，也都满足要求，因而节点板的强度均能保证。此外，节点板边缘与腹杆轴线间的夹角均大于15，斜腹杆与弦的夹角均在3060之间，节点板的自由边长度与厚度之比均小于60，都满足构造要求，节点板均安全可靠。其他节点不再一一阐述，详细构造见钢屋架施工图，附录
