鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書

1、河北工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院土木工程專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計課 程 設(shè) 計 指 導(dǎo) 書2012年 5 月一、設(shè)計課題說明鋼結(jié)構(gòu)是土木工程專業(yè)的重要專業(yè)課，為了加強學(xué)生對基本理論的理解和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范條文的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力，必須在講完有關(guān)課程內(nèi)容后，安排1周的課程設(shè)計，以提高學(xué)生的綜合運用能力。課程設(shè)計又是知識深化、拓寬的重要過程，也是對學(xué)生綜合素質(zhì)與工程實踐能力的全面鍛煉，是實現(xiàn)本科培養(yǎng)目標的重要階段。通過課程設(shè)計，著重培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和解決問題的能力以及嚴謹、扎實的工作作風(fēng)。為學(xué)生將來走上工作崗位，順利完成設(shè)計任務(wù)奠定基礎(chǔ)。鋼屋架設(shè)計采用平面鋼屋架作為設(shè)計題目。設(shè)計內(nèi)容包括：屋架

2、內(nèi)力計算、屋架桿件設(shè)計；節(jié)點設(shè)計；施工圖繪制以及材料用量計算等。以上課題安排一周時間，完成的設(shè)計成果包括：結(jié)構(gòu)設(shè)計計算書一份，施工圖13張（2號加長）。二、設(shè)計基本過程（一）、材料選擇根據(jù)荷載性質(zhì)，鋼材可采用Q235-A.F，要求保證屈服強度、抗拉強度、伸長率、冷彎試驗及碳、硫、磷含量合格。屋架連接方法采用焊接，焊條可選用E43型，手工焊。（二）、屋架形式及幾何尺寸因屋面采用混凝土大型屋面板，屋面坡屋i，故宜采用梯形屋架。屋架計算跨度應(yīng)取l。= l-2×150=24000-300=23700mm。屋架端部高度H。與屋架中部高度及屋面坡度相關(guān)，我國常將H。取為1.82.1m等較整齊的數(shù)

3、值，以利多跨屋架時的屋面構(gòu)造。 為使屋架上弦只受節(jié)點荷載，腹桿體系采用節(jié)間為3m的人字形式，屋面板傳來的荷載，正好作用在節(jié)點上，使之傳力更好。屋架跨中起拱l(fā)500 ，可取50mm。（三）、支撐布置根據(jù)車間長度，屋架跨度，荷載情況，以及吊車設(shè)置情況，宜布置三道上、下弦橫向水平支撐，垂直支撐和系桿，屋脊節(jié)點及屋架支座處沿廠房通長設(shè)置剛性系桿，屋架下弦沿跨中通長設(shè)一道柔性系桿。凡與支撐連接的屋架可編號為GWJ2，其它編號均為GWJl。（四）、荷載和內(nèi)力計算1、荷載計算屋面活荷載與雪載一般不會同時出現(xiàn)，可取其中較大者進行計算。屋架沿水平投影面積分布的自重（包括支撐）可按經(jīng)驗公式計算。荷載計算中，因屋面

4、坡度較小，風(fēng)荷載對屋面為吸力，對重屋蓋可不考慮，所以各荷載均按水平投影面積計算。2荷載組合設(shè)計屋架時，應(yīng)考慮以下三種荷載組合：（1） 全跨永久荷載+全跨可變荷載（2） 全跨永久荷載+半跨可變荷載（3） 全跨屋架與支撐自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷載3. 內(nèi)力計算按圖解法、解釋法、電算法均可計算屋架各桿內(nèi)力。先求出單位荷載作用于各節(jié)點時的內(nèi)力，即內(nèi)力系數(shù)，然后可求出當(dāng)荷載作用于全跨及半跨各節(jié)點時的桿件內(nèi)力，并求出三種荷載組合下的桿件內(nèi)力取其中不利內(nèi)力（正、負最大值）作為設(shè)計屋架的依據(jù)?？闪斜碛嬎?。跨中附近斜腹桿的內(nèi)力發(fā)生變號，由于考慮了施工階段荷載的不利分布。如果按照正確的施工方法，屋面板采

5、用對稱吊裝，就不會出現(xiàn)桿件內(nèi)力的變號。（五）、桿件截面設(shè)計屋架跨度不大于30m時，上弦、下弦可不改變截面，按最大內(nèi)力設(shè)計。上弦桿計算長度，在屋梁平面內(nèi)，為節(jié)間軸線長度。在屋梁平面外，根據(jù)支撐布置和內(nèi)力變化情況（按大型屋面板與屋梁保證三點焊，故取兩塊屋面板寬度），其計算長度大于屋架平面內(nèi)計算長度，故截面宜選用兩個不等肢角鋼，短肢相并。節(jié)點板厚度需按腹桿的最大內(nèi)力選用。軸心拉桿，可按強度要求選擇截面。對軸心壓桿，可先假定長細比（弦桿=80100，腹桿100120）選擇截面再進行驗算。屋架所有的桿件還應(yīng)滿足長細比限值的要求。（六）、節(jié)點設(shè)計節(jié)點的設(shè)計一般步驟是：先根據(jù)腹桿的內(nèi)力計算腹桿與節(jié)點板連接焊

6、縫的焊腳尺寸和焊縫長度，然后根據(jù)此焊縫長度的大小按比例繪出節(jié)點板的形狀和大小，最后驗算弦桿與節(jié)點板的連接焊縫。用作圖法求節(jié)點板的形狀和大小時，應(yīng)按角度準確畫出各桿件的軸線和輪廓線，各桿件的形心線應(yīng)盡量與桿件軸線重合并取5mm的整數(shù)，再考慮桿件之間應(yīng)有的間隙以及制作、裝配等誤差，按比例繪出各桿件端部及腹桿焊縫的位置，在此基礎(chǔ)上作出節(jié)點詳圖。節(jié)點板的形狀應(yīng)盡可能簡單、規(guī)則，至少有兩邊平行。如矩形、梯形、直角梯形等。（七）、屋架施工圖繪制屋架施工圖是指導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制造和安裝的技術(shù)文件，同時也是編制工程預(yù)算的依據(jù)和工程竣工后的存檔資料。因此，務(wù)須做到清晰、明確，準確無誤，表達詳盡。1屋架施工圖一般按運

7、輸單元繪制。當(dāng)屋架對稱時，可僅繪制半榀屋架。施工圖上應(yīng)包括屋架正面圖、上弦和下弦平面圖以及必要的側(cè)面圖、剖面圖和零件圖。2圖紙的左上角用適當(dāng)比例繪制屋架簡圖（單線圖），左半跨注明屋架桿件的幾何軸線尺寸，右半跨注明桿件的內(nèi)力設(shè)計值，并注明屋架跨中央的起拱高度（屋架圖上不必表示）。圖紙正中為屋架正面和上、下弦平面圖。右上角是材料表，把所有桿件和零部件的編號、規(guī)格、長度、數(shù)量（正、反）及重量等均填于表中，以備配料和計算用鋼量，并可供配備起重和運輸設(shè)備時參考。3屋架施工圖通常采用兩種比例尺繪制。屋架桿件的軸線一般用1：201：30，而節(jié)點尺寸和桿件截面尺寸用1：101：15的比例尺繪制。對重要節(jié)點和特

8、殊零部件還可加大些，以清楚地表達節(jié)點的細部尺寸。4施工圖上應(yīng)注明各零部件的型號和主要幾何尺寸，包括加工尺寸（宜取5mm的倍數(shù)）、定位尺寸、孔洞位置以及對工廠制造和工地安裝的要求。定位尺寸主要有：節(jié)點中心至各桿件桿端和至節(jié)點板邊緣（上、下和左、右）的距離、軸線至角鋼肢背的距離等。螺栓孔位置要符合螺栓排列的要求。工廠制造和工地安裝要求主要包括：零部件切角、切肢、削棱、孔洞直徑和焊縫尺寸等均應(yīng)在施工圖中注明。工地安裝焊縫和安裝螺栓應(yīng)標注其符號。5施工圖中的各零部件應(yīng)加以詳細編號，其次序按主次、上下和左右排列。完全相同的零部件用同一編號，如兩個零部件形狀和尺寸完全一樣，僅因開孔位置或切角等不同，使兩構(gòu)

9、件成鏡面對稱時，可采用同一編號而只須在材料表中用正、反字樣注明，以示區(qū)別。6施工圖上還應(yīng)有文字說明。其內(nèi)容主要有：鋼材的鋼號、焊條型號和焊接方法、質(zhì)量要求，圖中未注明的焊縫和螺栓孔尺寸，防銹處理方法，以及運輸、安裝和制造要求等。此外，對一些在施工圖上難以用圖而宜用文字表達清楚的內(nèi)容亦可用文字加以說明。四、課程設(shè)計進度計劃（一）、材料選擇.1/3天（二）、屋架形式及幾何尺寸.1/3天（三）、支撐布置.1/3天（四）、荷載和內(nèi)力計算.1天（五）、桿件截面設(shè)計.1/2天（六）、節(jié)點設(shè)計.1/2天（七）、屋架施工圖繪制.2天三、設(shè)計說明書內(nèi)容要求與注意事項1設(shè)計說明書內(nèi)容2設(shè)計說明書用紙：A4紙打印或手寫。3設(shè)計說明書格式應(yīng)滿足“河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計