土木工程專業鋼結構課程設計指導書緒言課程設計目的要求課程設計是一個重要的教學過程，是對學生知識和能力的總結。要求學生通過鋼結構課程設計，進一步了解鋼結構的結構型式、結構布置和受力特點，掌握鋼結構的計算簡圖、荷載組合和內力分析，掌握鋼結構的構造要求等。要求在老師的指導下，參考已學過的課本及有關資料，綜合應用鋼結構的材料、連接和基本構件的基本理論、基本知識，獨立進行整體鋼結構設計計算，并繪制鋼結構施工圖。第一節鋼結構課程設計題目一、 設計題目某21m跨度車間鋼屋架設計。二、 設計任務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、 鋼屋架的結構設計5、 繪制鋼屋架施工圖及材料表三、 設計資料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，墻定設有封閉鋼筋混凝土圈梁，屋架名義跨度21m，實際跨度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，（檁條全部布置在節點上）.要求設計該鋼屋蓋.（南昌市50年一遇基本風壓:0.45KN/m2,基本雪原壓0.45KN/m2,不考慮地震荷載和積灰荷載)第二節鋼屋架設計計算一、 材料選擇根據荷載性質，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。屋架計算跨度應取1。=l-2X150=21000-300=20700mm。為使屋架上弦只受節點荷載，檁距和上弦節點協調統一，屋面板傳來的荷載，正好作用在節點上，使之傳力更好。屋架跨中起拱1/500，可取50mm。三、 支撐布置根據車間長度，屋架跨度，荷載情況，以及吊車設置情況，宜布置三道上、下弦橫向水平支撐，垂直支撐和系桿，屋脊節點及屋架支座處沿廠房通長設置剛性系桿，屋架下弦沿跨中通長設一道柔性系桿。凡與支撐連接的屋架可編號為GWJ—2，其它編號均為GWJ—1。四、 荷載和內力計算1、 荷載計算屋面活荷載與雪載一般不會同時出現，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)可按經驗公式計算。荷載計算中，因屋面坡度較小，風荷載對屋面為吸力，對重屋蓋可不考慮，所以各荷載均按水平投影面積計算。荷載組合設計屋架時，應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+半跨屋面活荷載內力計算按圖解法、解釋法、電算法均可計算屋架各桿內力。先求出單位荷載作用于各節點時的內力，即內力系數，然后可求出當荷載作用于全跨及半跨各節點時的桿件內力，并求出三種荷載組合下的杯件內力.取其中不利內力（正、負最大值）作為設計屋架的依據。可列表計算。跨中附近斜腹件的內力發生變號，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，就不會出現桿件內力的變號。五、 桿件截面設計屋架跨度不大于30m時，上弦、下弦可不改變截面，按最大內力設計。上弦桿計算長度，在屋梁平面內，為節間軸線長度。在屋梁平面外，根據支撐布置和內力變化情況（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計算長度，故截面宜選用兩個不等肢角鋼，短肢相并。節點板厚度需按腹桿的最大內力選用。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（弦桿久=80?100，腹桿100?120）選擇截面再進行驗算。屋架所有的桿件還應滿足長細比限值的要求。六、 節點設計節點的設計一般步驟是：先根據腹桿的內力計算腹桿與節點板連接焊縫的焊腳尺寸和焊縫長度，然后根據此焊縫長度的大小按比例繪出節點板的形狀和大小，最后驗算弦桿與節點板的連接焊縫。用作圖法求節點板的形狀和大小時，應按角度準確畫出各桿件的軸線和輪廓線，各桿件的形心線應盡量與桿件軸線重合并取5mm的整數，再考慮桿件之間應有的間隙以及制作、裝配等誤差，按比例繪出各桿件端部及腹桿焊縫的位置，在此基礎上作出節點詳圖。節點板的形狀應盡可能簡單、規則，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鋼結構構件制造和安裝的技術文件，同時也是編制工程預算的依據和工程竣工后的存檔資料。因此，務須做到清晰、明確，準確無誤，表達詳盡。屋架施工圖一般按運輸單元繪制。當屋架對稱時，可僅繪制半棉屋架。施工圖上應包括屋架正面圖、上弦和下弦平面圖以及必要的側面圖、剖面圖和零件圖。圖紙的左上角用適當比例繪制屋架簡圖（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力設計值，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、規格、長度、數量（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，而節點尺寸和桿件截面尺寸用1：10?1：15的比例尺繪制。對重要節點和特殊零部件還可加大些，以清楚地表達節點的細部尺寸。施工圖上應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）、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：節點中心全各桿件桿端和全節點板邊緣（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在施工圖中注明。工地安裝焊縫和安裝螺栓應標注其符號。施工圖中的各零部件應加以詳細編號，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，使兩構件成鏡面對稱時，可采用同一編號而只須在