鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計指導(dǎo)書

土木工程專業(yè)鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計指導(dǎo)書緒言課程設(shè)計目的要求課程設(shè)計是一個重要的教學(xué)過程，是對學(xué)生知識和能力的總結(jié)。要求學(xué)生通過鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計，進(jìn)一步了解鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式、結(jié)構(gòu)布置和受力特點(diǎn)，掌握鋼結(jié)構(gòu)的計算簡圖、荷載組合和內(nèi)力分析，掌握鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)造要求等。要求在老師的指導(dǎo)下，參考已學(xué)過的課本及有關(guān)資料，綜合應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)的材料、連接和基本構(gòu)件的基本理論、基本知識，獨(dú)立進(jìn)行整體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，并繪制鋼結(jié)構(gòu)施工圖。第一節(jié)鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計題目一、 設(shè)計題目某21m跨度車間鋼屋架設(shè)計。二、 設(shè)計任務(wù)1、 選擇鋼屋架的材料2、 確定屋架形式及幾何尺寸3、 屋蓋及支撐的布置4、 鋼屋架的結(jié)構(gòu)設(shè)計5、 繪制鋼屋架施工圖及材料表三、 設(shè)計資料1、南昌市某廠房（無吊車）屋蓋采用扇式三角形屋架，如圖一所示，支承與鋼筋混凝土柱頂上.建筑平面布置如圖二所示，廠房沿口高度6.0m，墻定設(shè)有封閉鋼筋混凝土圈梁，屋架名義跨度21m，實(shí)際跨度20.7m,屋面坡度1/2.5,屋面采用有檁體系，屋面材料為0.6mm厚壓型鋼板，下鋪80厚玻璃棉保溫層,C型鋼檁條,檁距水平投影1725mm，（檁條全部布置在節(jié)點(diǎn)上）.要求設(shè)計該鋼屋蓋.（南昌市50年一遇基本風(fēng)壓:0.45KN/m2,基本雪原壓0.45KN/m2,不考慮地震荷載和積灰荷載)第二節(jié)鋼屋架設(shè)計計算一、 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(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長率、冷彎試驗(yàn)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有檁體系輕型型屋面板，屋面坡屋i=1/2.5,故宜采用三角形屋架。屋架計算跨度應(yīng)取1。=l-2X150=21000-300=20700mm。為使屋架上弦只受節(jié)點(diǎn)荷載，檁距和上弦節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一，屋面板傳來的荷載，正好作用在節(jié)點(diǎn)上，使之傳力更好。屋架跨中起拱1/500，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(diǎn)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GWJ—2，其它編號均為GWJ—1。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(jìn)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(yàn)公式計算。荷載計算中，因屋面坡度較小，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。荷載組合設(shè)計屋架時，應(yīng)考慮以下三種荷載組合：全跨永久荷載+全跨可變荷載全跨永久荷載+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(diǎn)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(diǎn)時的桿件內(nèi)力，并求出三種荷載組合下的杯件內(nèi)力.取其中不利內(nèi)力（正、負(fù)最大值）作為設(shè)計屋架的依據(jù)?？闪斜碛嬎??？缰懈浇备辜膬?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(diǎn)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(diǎn)板厚度需按腹桿的最大內(nèi)力選用。軸心拉桿，可按強(qiáng)度要求選擇截面。對軸心壓桿，可先假定長細(xì)比（弦桿久=80?100，腹桿100?120）選擇截面再進(jìn)行驗(yàn)算。屋架所有的桿件還應(yīng)滿足長細(xì)比限值的要求。六、 節(jié)點(diǎn)設(shè)計節(jié)點(diǎn)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(diǎn)板連接焊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(diǎn)板的形狀和大小，最后驗(yàn)算弦桿與節(jié)點(diǎn)板的連接焊縫。用作圖法求節(jié)點(diǎn)板的形狀和大小時，應(yīng)按角度準(zhǔn)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(diǎn)詳圖。節(jié)點(diǎn)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(zhǔn)確無誤，表達(dá)詳盡。屋架施工圖一般按運(yùn)輸單元繪制。當(dāng)屋架對稱時，可僅繪制半棉屋架。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。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(yùn)輸設(shè)備時參考。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1：20?1：30，而節(jié)點(diǎn)尺寸和桿件截面尺寸用1：10?1：15的比例尺繪制。對重要節(jié)點(diǎn)和特殊零部件還可加大些，以清楚地表達(dá)節(jié)點(diǎn)的細(xì)部尺寸。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(diǎn)中心全各桿件桿端和全節(jié)點(diǎn)板邊緣（上、下和左、右）的距離、軸線全角鋼肢背的距離等。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(biāo)注其符號。施工圖中的各零部件應(yīng)加以詳細(xì)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)件成鏡面對稱時，可采用同一編號而只須在