篇一：钢结构课程设计范例
目录
1.设计资料：................................................................3 2.结构形式与布置： ................................................................3 3.荷载计算 ................................................................7 3.1.全跨永久荷载 + 全跨可变荷载 ............................................7 3.2.全跨永久荷载 + 半跨可变荷载 ............................................7 3.3.全跨屋架（包括支撑）自重+半跨屋面板自重+半跨屋面活荷载: .............................................................................6 4.内力计算 ...................................................................7 5.杆件设计.................................................................9 5.1上弦杆： ................................................................9 5.2下弦杆： ...............................................................11 5.3斜腹杆................................................................ 12 5.4竖杆： ...............................................................16 6.节点设计 .....................................
单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计
1.设计资料：
（1）第五组：某地一机械加工车间，长84m，跨度24m，柱距6m，车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m，柱顶标高27m，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m2），上铺100mm厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m3），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m2），找平层2cm厚（0.3KN/m2），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，上柱截面400×400mm。钢材选用Q235B，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m2，积灰荷载标准值0.6KN/m2，雪荷载及风荷载见下表。
（2）屋架计算跨度
l0?24?0.3?23.7(m) （3）跨中及端部高度：设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，端部高度
，屋架跨中起拱l/500考虑，取h0?1900mm中部高度h?3100mm（为l0/7.6）48m.
2.结构形式与布置
屋架形式及几何尺寸如图所示：
图1.梯形钢屋架形式和几何尺寸
根据厂房长度（102m>60m）、跨度及荷载情况，设置三道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，厂房两端的横向水平支撑设在第一柱间，该水平支撑的规格与中间柱间支撑的规格有所不同。在所有柱间的上弦平面设置了刚性与柔性系杆，以保证安装时上弦杆的稳定，在各柱间下弦平面的跨中及端部设置了柔性系杆，以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端各设一道垂直支撑。梯形钢屋架支撑布置如图下图所示：
SC-上弦支撑；XC-下弦支撑；CC-垂直支撑；GC-刚性系杆；LG-柔性系杆 3.荷载计算
屋面和荷载与雪荷载不会同时出现，计算时，取较大的荷载标准值进行计算。故取屋面活荷载0.7kN/m2进行计算。
屋面风荷载
迎风面 ?1?1.4?(?1.0)?1.0?0.35?12??5.88KN/m 背风面 ?1?1.4?(?0.65?1.0?0.35?12??3.82KN/m
由于屋面坡度较小，对荷载影响小，未予考虑。风荷载对屋面为吸力，重屋架不考虑。
表 1 荷 载 计 算 表
设计屋架时，应考虑以下三种荷载组合：
篇二：钢结构课程设计实例
钢结构设计原理课程设计
――钢屋架
土木工程专业本科
临沂师范学院工程学院建筑工程系
钢结构设计原理教学组
一 由设计任务书可知：
厂房总长为96m，柱距6m，跨度为24m，屋架端部高度为2m，车间内设有两台中级工作制吊车，该地区冬季最低温度为-22℃。暂不考虑地震设防。
屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:15。卷材防水层面（上铺120mm泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层）。屋面活荷载标准值为0.35KN/㎡，雪荷载标准值为0.3KN/㎡，风标准值为0.45KN/㎡，积灰荷载标准值为0.5KN/㎡。
屋架采用梯形钢屋架，钢屋架铰支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C25.
二 选材：
根据该地区温度及荷载性质，钢材采用Q235-C。其设计强度为215KN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接，构件采用钢板及热轧钢筋，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度L。=24000-2×150=23700，端部高度：h=2000mm(轴线处)，h=2150(计算跨度处)。
三 结构形式与布置：
屋架形式及几何尺寸见图一所示：
屋架支撑布置见图二所示：
四 荷载与内力计算：
1，荷载计算：
活荷载于雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。永久荷载标准值：
防水层（三毡四油上铺小石子） 0.35KN/㎡ 找平层（20mm厚水泥砂浆） 0.02×20=0.40 KN/㎡ 保温层（120mm厚泡沫混凝土） 0.12×6=0.72 KN/㎡ 预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/㎡ 钢屋架和支撑自重 0.12+0.011×24=0.384 KN/㎡
管道自重0.1 KN/㎡
总计：3.354 KN/㎡
可变荷载标准值：
雪荷载＜屋面活荷载（取两者较大值）0.35KN/㎡
积灰荷载0.5KN/㎡
风荷载：查表可知迎风坡面体形系数为-0.6，背风坡面为-0.5，即当屋面夹角（3.8°）小于15°时，风载为吸力，起卸载作用，一般不予考虑。
总计：0.85 KN/㎡ 永久荷载设计值 1.2×3.354 KN/㎡=4.0248KN/㎡ 可变荷载设计值 1.4×0.85 KN/㎡=1.19KN/㎡ 2，荷载组合：
设计屋架时应考虑以下三种组合： 组合一 全跨永久荷载+全跨可变荷载
屋架上弦荷载P=(4.0248KN/㎡+1.19KN/㎡) ×1.5×6=46.9332KN 组合二 全跨永久荷载+半跨可变荷载
屋架上弦荷载P1=4.0248KN/㎡×1.5×6=36.22KN
P2=1.19KN/㎡×1.5×6=10.71KN
组合三 全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板自重+半跨屋面活荷载
屋架上弦荷载P3=0.384KN/㎡×1.2×1.5×6=4.15KN
P4=(1.4×1.2+0.35×1.4)×1.5×6=19.53KN
3,内力计算：
首先求出杆件内力系数，即单位荷载作用下的杆件内力，荷载布置如图3所示。
组 过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板则可避免内力变号。
表一
五 杆件截面设计：
腹杆最大内力N=-473.09KN，由屋架节点板后参考可知：支座节点板厚可取12mm，其余节点厚和垫板厚度均取10mm。
1， 上弦杆
整个上弦杆采用同一截面，按最大内力计算，N=-825.09KN。
计算长度：屋架平面内取节点轴线长度 lox=133.7cm。 屋架平面外根据支撑，考虑到大型屋面板能起一定的支撑作用，取上弦横向水平支撑的节点长度loy=267cm。
篇三：钢结构施工方案范例
钢结构施工方案
一、 编制说明
工程概况：湖北XX有限责任公司 xx固定钢结构玻璃顶工程：玻璃顶建筑面积约5505M2。 （1顶面：顶面采用6（镀膜）+12A+6（白玻）+1.14pvb+6（白玻）mm钢化夹胶中空玻璃。
（2）主梁：本工程钢架材质为Q235B钢，规格H550x250x10x12 H350x200x8x10 H350x175x8x10 H700x300x10x14。
次梁：钢架材质为Q235B，规格HN200x100 口200x100x5 圆管60*3.0
（3）高强度螺栓：本工程选用摩擦型高强螺栓的性能等级为10.9级，性能应符合《钢结构用扭剪型高强度螺栓链接副》GB/T3632 其接触面采用喷砂处理，抗滑移系数≥0.5，不得刷油漆或污损；
（4）焊缝质量：钢框架（包括屋面梁）中构件与构件的对接焊缝按（GB50205-2001）中一级焊缝标准检查；钢框架（包括屋面梁）中所有焊缝按（GB50205-2001）中二级焊缝标准检查；其余均按（GB50205-2001）中三级焊缝检查；
（5）油漆：所有的钢材表面均要求严格除锈，除锈质量标准为Sa2.5级，除锈标准按国家标准GB8923-88执行。涂漆时，在高强度螺栓连接范围内构件表面不得涂漆，待安装完毕后再进行防腐处理，底漆采用环氧富锌底漆两道，中间漆采用环氧云中间漆，面漆采用防火涂料，白色醇酸瓷漆
（6）防火：钢结构的防火丙类二级，防火涂料与油漆配套使用。面漆的颜色根据建筑专业的要求确定。其厚度应符合GB50205—2001中14.3.3中所规定的：薄涂型防火涂料的涂层厚度应符合有关耐火极限2小时设计的要求。厚涂型防火涂料涂层的厚度，80%及以上面积应符合有关耐火极限的设计要求，且最薄处厚度不应低于设计要求的85%。
1.1 编制依据
《建筑结构可靠度统一设计标准》GB50068-2001
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
《钢结构设计规范》GBJ50017-2003
《压型金属板设计施工规程》 YBJ216-88
《压型件紧固件设计与施工规程》 BEQ（TJ）0016-89-88
《建筑抗震设计规范》 GB50011-2001
《钢结构防火涂料应用技术规范》 CECS24：90
《钢结构高强度螺栓连接设计、施工及验收规程》 JGJ82-91
《建筑钢结构焊接规程》JGJ81-2002
《钢结构工程施工及验收规范》 GB50205-2001
1.3 工程重点
1.3.1 由于安装主钢构件、安装拉杆、玻璃等结构，与土建、 电气、给排水等专业形成立体交叉作业,因此保证安全施工的措施是施工安排的重点。
1.3.2 在建设单位统一指挥协调下，积极主动做好施工现场，施工计划及相关安装专业的衔接和协作配合,按期和提前完成钢结构安装工程。
二 钢结构工程进度综述
2.1钢结构制作与土建同时开工，并与安装交叉作业，在整个工程安装前一个月内完成；
2.2钢结构安装与土建进行交叉作业，并应保证安装的连续性，安装总工期为90天；
2.3 遇不可抗力、重大自然因素影响时，工期应顺延。
注：在建设单位的统一指挥协调下，工程进度的专业配合具体情况可能作部份调整。
三 质量方针及施工管理
3.1质量方针：
坚持以质量为本，不断探索创新，施工优质工程。
3.2质量承诺：
工程一次交检优良率：70%
工程一次交检合格率：95%
3.3施工管理：
本工程施工管理采用项目经理制的管理方法，下设质检部、安全部、技术部、材料部、财务部等，（见框图）
3.4安全承诺：
施工过程中重大安全事故为“零”
四 钢结构制造工艺
4.1材料
4.1.1本工程钢构件所采用的钢材，钢材必须具备出厂质量保证书，并经复试合格。
4.1.2钢材未进入车间之前，必须由专人负责逐张检验后方可待用。
4.1.3进入车间施工的材料均应平整、无弯曲、波浪、变形，如存在以上缺陷的材料必须矫正后方可号料。
4.1.4螺母及垫圈技术条件应符合《GB5780-86》之规定。高强螺栓均采用10.9级大六角高强螺栓，经复试合格方可使用。
4.1.5焊条 采用手工焊时，Q235B钢材焊接时的焊条采用E4303。
4.2放样、号料
4.2.1在进行放样和制作样板时应认真核对图纸上的每一尺寸，有疑问时应及时向技术部门提出。
4.2.2样板上的定位标记应根据需要加放焊接收缩量。
4.2.3凡主要构件需拼接时应使其主应力方向与钢板轧制方向保持一致。
4.2.4号料前的钢材变形矫正，应采用“机械矫正法”，如采用“火焰矫正法”，必须严格控制加热温
度在700摄氏度左右。
4.2.5号料时必须予先留有割切缝隙的余量。
4.3切割
4.3.1切割前应先将钢表面30-50mm范围内的油污、铁锈、杂质清除干净。
4.3.2钢材切割质量应符合下表规定
切割面情况 主 要 构 件次 要 构 件
缺口情况 不得有缺口、裂纹 在1mm以下
熔渣可有块状熔渣，但应清除干净
与划线误差自动、半自动切割±1mm 手工切割2mm
表面不垂危度 不大于钢材厚度的10% 切不大于2mm
4.3.3坡口的切割采用半自动切割机气割。
4.4制孔
4.4.1高强螺栓的孔应采用套模板钻孔。
4.4.2孔径大小的允许偏差为+0.5mm，每群螺栓孔中+1.0mm的误差允许在20%以内。
4.4.3划线钻孔时，螺栓孔的孔心、孔周应打上洋冲印点，以便于检验钻孔偏移中心的数值。
4.4.4梁间的连接板的钻孔必须单件验收后方可送装配线。
4.5钢柱制作
4.5.1制作钢柱时，首先按图纸的实际尺寸放出零件加工切割、剪切的多种样板，H型腹板、翼板采用数控切割，筋板、连接板采用剪切后将毛刺磨光（必须将所有单件矫正），柱上下端柱头采用半自动切割后，用砂轮机打磨平整光滑，经打磨后基本与铣平相似。在此基础上方可组装柱底板、顶板，筋板、连接板采用剪切后将毛刺磨光。
4.5.2柱H型钢组合时，必须将翼板相连接处的三块板打磨焊接处约30-50mm宽，随后方可划中心线，进行三块板组合连接成H型。
4.5.3柱H型钢组合时，必须将三块板连接密贴，腹板与翼板的中心线偏差必须按《钢结构工程施工及验收规范》执行。
4.5.4柱焊好后，必须对存在的缺陷进行修复后方可装配。
4.5.5柱与屋面梁的焊接，焊接结束后特别注意做好矫正工序，稍有不平难以达到密贴度，并做好整体矫正工作。
4.6屋面梁制作
4.6.1按图纸实际尺寸放样出零件加工切割的各种样板，具体要求请参照柱制作4.5.1-4.5.5
4.6.2屋面梁所有高强螺栓连接板，在未装配之前必须逐件验收后方可装配，对装配后的连接板必须经专职检查人员确认无误后方可焊接。
4.6.3屋面梁分段焊好连接板后，必须将所有连接板矫平，同时做好整体矫正。
4.7焊接工艺要求
4.7.1焊接要求
a. 焊接前应清除坡口和焊道30-50mm附近的铁锈、油污及各种杂质。
b. 不使用生锈、变质的焊条、焊丝；焊材按规定烘烤存放。
c. HJ431烘干箱温度为250摄氏度，烘干时间2小时，保温温度80-100摄氏度。
d. 附件的焊接为二氧化碳气体保护焊，规格为Φ1.2，电流为180-200A，电压20-22V焊速35-45cm/min,伸出长度为12mm,气体流量为15L/min.
4.8钢结构除锈和涂装
a. 钢结构件表面应先以“喷砂法”彻底清除铁锈、松屑、油污尘垢及其它有害附着物，直至钢结
构件露出银灰色的光洁表面，应符合GB50205-2001现行国家标准。其质量应符合现行国家标准《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》规定的要求，不允许在构件表面存在其它一切有害附着物；除锈质量等级为Sa2.5级。
b. 钢结构件涂装前，先经检查人员检验后方可涂刷油漆。
c. 涂装时注意到环境温度和相对湿度，应符合涂料产品说明书的要求，一般环境温度宜在5-38摄氏度，相对湿度≤85%摄氏度，构件表面有结露时，不得涂刷油漆，涂刷油漆后4小时不得淋雨。 a. 当天使用的涂料应当天配置，不得随意添加稀释剂。
b. 对于已涂装好的任何构件表面，应防止灰尘、水滴、油脂、焊接飞溅或其它脏物粘附在其上面。
c. 目测涂装应均匀、细致、无明显色差、无流挂、失光、起皱、针孔、气泡、裂纹、脱落、脏物粘附、漏涂等，必须附着良好。
d. 构件涂装后要认真做好构件的整理及编号。
e. 构件涂装后尚未干透，不得捆叠在一起，防止损伤涂装。
五 钢 结 构 安 装
5.1钢结构工程量（见发货单）
5.2钢结构运输
5.2.1 根据构件安装顺序，先运钢柱、屋面梁主要钢构，后为方管，支撑拉杆。
5.2.2结合钢构件重量，外形尺寸，包装形式，作业环境，调配适当载重汽车车型装运。
5.2.3钢构件在提运装车时，提运人员及驾驶员必须在场监装，做到文明装车，不超载，不偏重，捆紧垫牢，防止勒伤构件。
5.2.4 汽车运输途中确保钢结构件不滑动，不散落，不变形，标记不损伤，外包装完整，
5.3 基础复查及配垫板
5.3.1 基础复查验收
基础混凝土强度应达到吊装要求，复测纵向，横向基准点和标高，测量柱间跨距和间距，检查预埋板均应符合要求。
5.3.2 配垫板
配置普通钢垫板，每柱按四组配置，每组垫板数不得超过5块，垫板应点焊牢固，靠柱底板外侧须将垫板露出10mm。
5.4 安装场地的配合
为安装吊机和运输构件车辆顺利到达工地作业，安装前在建设单位指挥协调下，施工现场应回填平整完毕，满足安装吊机及运输构件车辆进出。
5.5 检查钢结构件的质量
5.5.1对钢柱、屋面梁、拉杆等按设计图纸进行复查；构件的几何尺寸、螺栓孔距、屋面梁起拱度、高强螺栓接合面、焊缝及油漆等符合设计图及有关规范。
5.5.2因运输、堆放出现的构件变形、损坏等缺陷必须进行修复，修复采用“机械矫正法”，个别采用“火焰矫正法”，火焰矫正需严格控制加热温度，其温度控制在700摄氏度左右直至合格。对修复后有损质量的构件需制作厂重新补作新构件。
5.6 钢结构安装要领
5.6.1钢结构安装顺序
a钢结构的安装按先主钢构后次梁的顺序进行。
b 安装起始位置选择从11-12轴线开始进行安装
安装次序清理现场——复核预埋件轴线、标高——组对——起
吊——对位——连接初拧——校位——终拧——待梁全部安装完毕
——安装次梁——验收。
5.53工序
1、柱吊装前准备检查复核预埋件的轴线位置、标高、是否有偏差。
2、吊装方法端部起吊法起吊时先调整钢柱并做好防护确保钢柱在起吊过程的垂直度吊到装配位置分别用高强化学螺栓连接的螺孔然后分别套上螺母进行初拧确认安装准确后用测力扳手终拧固定。
3、梁吊装前准备检查复核预埋件的轴线位置、标高、是否有偏差。
4、吊装方法二点吊装法起吊时先度一次梁重心偏移梁
保持平行能力确认无误后正常起吊吊到装配位置分别用电焊
固定确认安装准确后在进行满焊。满足国家规范及设计要求。
5、次梁吊装人工和吊车均可待工人骑坐在主梁上次梁处位置次梁二头分别由二位工人用绳子往吊起即可。且焊缝质量达到
三级焊缝要求。
5.6.2主材安装
主材选用25T汽车起重机进行钢结构顶的吊装作业。第一根大梁吊装到位后，进行初调校正，紧固地脚螺栓，拉设缆风绳扣牢临时固定，然后沿列线逐根依次吊装。钢柱用经纬仪测量纵向、横向垂直度调整校正符合要求，拧紧地脚螺栓，安装柱上部系杆及端部柱间支撑架保持稳定。
5.6.3搭设地面组装台架
在屋面梁吊装场地附近，用钢马凳、枕木搭设简易地面组装胎架，做到胎架平稳牢固，用水准仪复测，校平胎架上表面标高。
5.6.4屋面梁安装
为确保安装质量，减少高空安装节点，加快安装进度,屋面梁采用屋顶组装后再吊装。检查高强螺栓节点接触面，清除粘附的油污、泥土、灰尘等脏物，将分段的屋面梁平放在简易屋顶组装台架上组装成整体，先用三分之一临时螺栓连接，调整外形尺寸及几何公差，将临时螺栓全部换成高强螺栓，再次复查外形各部尺寸公差，合格后进行初拧，经质量复检后终拧高强螺栓装配时，螺栓应自由穿入孔内，方向一致，不得强行敲打，并不得气割扩孔。高强螺栓的安装应从节点板中间顺序向外拧紧，并应在当天终拧完毕。
5.6.5整榀屋面梁吊装
经组装后的屋面梁，选用25T汽车起重机，进行吊装，第一组合屋面梁就位后与11-12轴线的钢柱进行连接，拉设缆风绳防止倾斜，调整垂直度，吊装第时，依次按顺序安装-即依次吊装。
5.6.6吊装施工前应编制安装作业设计及吊装验算：
（即吊车及钢丝绳的选择）
1、 本次吊装的最重构件为屋面梁，第一组合为2.15T，屋面梁标高最高处为29.15m。吊车