定稿:钢结构课程设计指导书
《钢结构》 课程设计指导书
中国地质大学长城学院
一、课程教学目标
钢结构课程设计是土木工程专业教学计划中一个重要的实践教学环节，通过课程设计使学生了解钢屋盖设计的一般程序和内容，为毕业后从事实际设计工作奠定基础；巩固钢结构课程中所学内容并应用于课程设计中；掌握钢屋架施工图的表达方法和制图规定；学习书写结构计算书；学习运用规范及有关技术资料。
二、教学内容基本要求及学时分配
（一）课程设计题目：梯形钢屋架课程设计 （二）设计内容：
1．确定屋架形式及屋架几何尺寸 2．屋盖支撑体系布置设计
3．屋架设计计算：包括荷载及内力计算、杆件截面的设计、节点设计。 4．编写结构设计计算书一份； 5．绘制屋架施工图一张〔3号图纸〕。 （三）设计进度（周六、周日除外）
第一日：布置设计任务，阅读设计任务书，借阅参考资料，屋盖支撑
布置，确定屋架尺寸，布置腹杆；
第二至三日：荷载计算，荷载组合，内力计算； 第四至五日：杆件截面设计计算； 第六日：节点设计计算；
第七至八日：绘制施工图（电子绘制）； 第九日：整理结构计算书； （四）设计要求
1．计算书封面统一格式，有目录页并编写详细目录；正文要求书写工整，必要的图表不可缺少，注明所用参考文献。 2．按照制图规定绘制屋架施工图。 一、主要教学环节 （一）设计步骤 1．设计计算资料
2．屋架形式及屋架几何尺寸的确定
3．屋架及屋盖支撑的布置
屋架上、下弦横向水平支撑沿抗震缝分开的两部分的端柱间设
置，当山墙采用封闭结合及考虑构件统一化，亦可将房屋两端的横向水平支撑设置在第二柱间。下弦纵向水平支撑根据具体情况可不设置，竖向支撑布置在横向水平支撑所在柱间，沿屋架两端及屋脊处共设三道，系杆亦沿屋架两端及屋脊处通长设置三道。凡与支撑连接的屋架编号为GWJ —2，其它编号为GWJ —1。
1
屋架上弦支撑布置
1—1
2—2
图1
4．荷载和内力计算
① 荷载汇集：永久荷载包括屋架和支撑自重、大型屋面板自重、
保温层、防水层、找平层等自重；可变荷载包括屋面活荷、雪荷载，取两者之间的大值，风荷载及积灰荷载不考虑。 ② 荷载组合：
使用阶段：全跨永久荷载＋全跨可变荷载 全跨永久荷载＋半跨可变荷载
施工阶段：全跨屋架和支撑自重＋半跨屋面板重＋半跨屋面活荷
③ 内力计算〔不考虑起拱〕：
本设计采用图解法计算内力。应用图解法求得单位荷载作用于全
跨及半跨各节点的各杆内力，即内力系数，然后可求出当荷载作用于
G W J —2 1
G W J —2
2 2
全跨及半跨各节点时的杆件内力，并求出荷载组合下的杆件内力，取其中不利内力〔正、负最大值〕作为设计屋架的依据。具体计算如表1。
5．杆件截面设计：
① 上弦：整个上弦不改变截面，是受压杆件，按最大内力即最大压力设计，选用两不等边角钢短肢相并。主要计算公式：
l oy l ox
λx =＜[λ]=150 λy =＜[λ]=150
i x i y
σ=
N
ϕm i A n
≤f
② 下弦：整个下弦不改变截面，是受拉杆件，按最大内力即最大
拉力设计，选用两不等边角钢短肢相并。主要计算公式：
σ=
l oy l N
≤f λx =ox ＜[λ]=350 λy =＜[λ]=350 A i x i y
③端斜杆：选用两不等边角钢长肢相并，验算要求同上弦杆。 ④斜腹杆：选用两等边角钢相并，设计内力有拉力压力时，按拉杆
和压杆分别验算。
⑤竖杆：若杆力很小，可按容许长细比选择截面，再验算。一般选
用两等边角钢相并。
⑥屋脊处竖杆：选用两等边角钢组成的十字形截面，一般受力较小，
按容许长细比选择截面。 6．节点设计： ① 下弦节点：
这类节点的设计步骤是：先根据腹杆的内力计算腹杆与节点板连
接焊缝的尺寸，即h f 和l w ，然后根据l w 的大小按比例绘出节点板的形状和大小，最后验算下弦杆与节点板的连接焊缝。主要计算公式： τf =
α1∆N
2⨯0. 7h f l w
≤f f
w
② 上弦节点；设计步骤同下弦节点，但上弦节点受节点荷载作用。主要计算公式： τ∥=
α1∆N
2⨯0. 7h f l w
2
σf =
P
4⨯0. 7h f l w
⎛σf ⎫w 2 ⎪f ≤ +τf ∥ 1. 22⎪⎝⎭
③ 屋脊节点（拼接上弦节点）
弦杆一般采用同号角钢进行拼接，为使拼接角钢与弦杆之间能够密合且便于施焊，需切肢削棱，切肢长度为t+h f +5mm
拼接角钢与上弦连接焊缝长度 l w =拼接角钢长 l =2l w +20
N
4⨯0. 7h f l w
④ 下弦拼接节点：拼接角钢计算同屋脊节点，下弦杆与节点板焊缝
传递15%的下弦设计杆力，按侧焊缝分别计算肢尖、肢背长度 ④ 支座节点
支座节点计算包括底板计算、加劲肋及其焊缝计算与底板焊缝
计算三部分，计算原理与轴压柱柱脚相同。 7．书写结构计算书，绘制屋架施工图
屋架施工图的主要内容：屋架单线图（简图）、屋架运送单元正视图、上弦及下弦杆俯视图、必要数量的侧视图以及若干零件大样图、整榀屋架的材料表及说明。 （二）设计指导与答疑：
1．每日上、下午指导教师去一次设计教室答疑
2．指导教师根据情况进行集体答疑或讲课，若有需要在每个设计步骤开始前，系统地向学生讲述设计过程及重点。 （三）设计的考评
依据：结构计算书、施工图及课程设计期间的表现； 二、参考文献
1．建筑结构荷载规范 2．钢结构设计规范 3．钢结构设计手册 4．钢结构教材
5．工民建专业课程设计指南 6．房屋建筑制图统一标准 7．建筑结构制图标准