鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書

1、緒言 課程設(shè)計(jì)目的要求課程設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的教學(xué)過程，是對(duì)學(xué)生知識(shí)和能力的總結(jié)。要求學(xué)生通過鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)，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(jì)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(shí)，進(jìn)行整體鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)題目一、 設(shè)計(jì)題目某24m跨度車間鋼屋架設(shè)計(jì)。二、 設(shè)計(jì)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(jì)5、 繪制鋼屋架施工圖及材料表三、 設(shè)計(jì)資料某廠一金工

2、車間跨度24m，長度為90m，柱距6m，內(nèi)設(shè)兩臺(tái)50/5t中級(jí)工作制橋式吊車，設(shè)防烈度為7度。屋面采用1.5×6.0m大型屋面板。20mm厚水泥砂漿找平，上鋪80mm厚泡沫混凝土保溫層；三氈四油防水層，上鋪小石子。屋面坡度i=1/10。屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.7kN/m2，雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.5 kN/m2，積灰荷載標(biāo)準(zhǔn)值0.3 kN/m2。屋架鉸接于鋼筋混凝土柱上，上柱截面b×h=400×400mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20。第二節(jié) 鋼屋架設(shè)計(jì)計(jì)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

3、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i110，故宜采用梯形屋架。屋架計(jì)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)值，以利多跨屋架時(shí)的屋面構(gòu)造。可取H。=1990mm。 為使屋架上弦只受節(jié)點(diǎn)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(diǎn)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

4、，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(hào)為GWJ2，其它編號(hào)均為GWJl。四、荷載和內(nèi)力計(jì)算1、荷載計(jì)算屋面活荷載與雪載一般不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，可取其中較大者進(jìn)行計(jì)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(jì)算。荷載計(jì)算中，因屋面坡度較小，風(fēng)荷載對(duì)屋面為吸力，對(duì)重屋蓋可不考慮，所以各荷載均按水平投影面積計(jì)算。2荷載組合設(shè)計(jì)屋架時(shí)，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(jì)算按圖解法、解釋法

5、、電算法均可計(jì)算屋架各桿內(nèi)力。先求出單位荷載作用于各節(jié)點(diǎn)時(shí)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(shí)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(jì)屋架的依據(jù)。可列表計(jì)算?？缰懈浇备辜膬?nèi)力發(fā)生變號(hào)，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(duì)稱吊裝，就不會(huì)出現(xiàn)桿件內(nèi)力的變號(hào)。五、桿件截面設(shè)計(jì)屋架跨度不大于30m時(shí)，上弦、下弦可不改變截面，按最大內(nèi)力設(shè)計(jì)。上弦桿計(jì)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(jì)算長度大于屋架平面內(nèi)

6、計(jì)算長度，故截面宜選用兩個(gè)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(duì)軸心壓桿，可先假定長細(xì)比（弦桿=80100，腹桿100120）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(jì)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)一般步驟是：先根據(jù)腹桿的內(nèi)力計(jì)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(shí)，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

7、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(shí)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。1屋架施工圖一般按運(yùn)輸單元繪制。當(dāng)屋架對(duì)稱時(shí)，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(jì)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

8、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(hào)、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(jì)算用鋼量，并可供配備起重和運(yùn)輸設(shè)備時(shí)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(diǎn)尺寸和桿件截面尺寸用1：101：15的比例尺繪制。對(duì)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。4施工圖上應(yīng)注明各零部件的型號(hào)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(duì)工廠制造和工地安裝的要求。定位尺寸主要有：節(jié)點(diǎn)中心至各桿件桿端和至節(jié)點(diǎn)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(biāo)注其符號(hào)。5施工圖中的各零部件應(yīng)加以詳細(xì)編號(hào)，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(hào)，如兩個(gè)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(duì)稱時(shí)，可采用同一編號(hào)而