钢结构课程设计总结.docx

1、钢结构课程设计总结钢结构课程设计总结钢结构课程设计总结建筑工程系04级建筑工程专业普通钢屋架课程设计总结依据建筑工程专业教学大纲的要求结合我系培养计划，继钢结构课程结束后，进行为期一周的普通钢屋架课程设计。本次课程设计主要目的是提高学生的实际操作能力，使学生将其所学理论性极强的知识加以运用和理解。并通过讲解和指导使学生掌握实际设计工作的方法、步骤、内容和应注意的问题。建筑工程系04级建筑工程技术专业专科班从202*年6月5日开始至202*年6月10日结束，按照陇东学院钢结构实践教学大纲和普通钢屋架课程设计任务书的要求和普通钢屋架课程设计安排比较圆满地完成了实践教学任务。现具体总结如下：一、在系

2、领导和教研室主任的高度重视下，课程设计的准备工作充分：本次课程设计在实施之前，由我系主管教学的刘主任和结构教研室主任张老师提前安排并给于指导，任课教师张韬负责编写了钢结构实践教学大纲和普通钢屋架课程设计任务书、指导书，并做出了普通钢屋架课程设计安排。对学生进行分组，准备了两个教室作为绘图室，并通知学生做好绘图仪器、绘图铅笔、橡皮，刀片，胶带，绘图纸的准备工作。由于准备工作充分、到位，指导教师认真负责，动员及时，学生兴趣高，使整个课程设计按计划有条不紊地展开，取得了较好的效果。二、主要完成的实践教学任务：从6月5日至6月10日，04级专科班45名同学安原计划完成课程设计作业任务。本次课程设计分为

3、四个环节，首先引导学生复习教材，理解课程设计任务，做好设计前的准备工作；第二、进行荷载计算，确定计算简图，并计算杆件的内力，进行杆件设计和节点设计，书写计算书；接着初定草图，小组成员讨论交教师审核；最后绘制结构施工图。课程设计开始后，结构教研室首先作了设计动员，讲解了课程设计的目的和意义，宣布了设计安排，并提出了具体的要求。指导教师对设计任务书及指导书做了详细的讲解，使学生明确了课程设计的步骤，方法，以及计算书的计算内容，绘图要求等。在课程设计期间，学生以听、看、记、问、动手计算，边参照教材设计实例和指导书，边思考，提出问题，解决问题，纠正计算错误，加深理解。教师则在设计过程中采取引导，提示，

4、讲解，个别辅导等方式确保了每位同学都能掌握屋架选型原则，材料选用，荷载的整理计算，构件截面的选择，杆件计算简图，处理计算结果等。使得计算结果准确，计算书整体，图文并茂，培养了良好的设计工作作风。经过6天的艰苦工作，完成了课程设计任务指导书所要求的全部内容。学生在短期内，完成繁重的设计绘图任务，巩固了所学的理论知识并初步运用，取得了较为良好的实践教学效果。通过艰苦的课程设计工作，使学生对结构设计规范体系有了初步的认识。使学生了解了设计工作特点，增强了学生发现问题并解决问题的实践能力，促进了建筑工程专业思想的形成。通过课程设计，学生初步接触到结构设计工作，根据建筑结构制图规范要求绘制施工图，使同学

5、了解到建筑技术活动不能随心所欲，也必将引导他们在学校期间加强建筑法律法规、技术规范政策方面的学习，要求学生通过认真的结构设计计算，正确地处理计算结果，做到结构安全与技术经济相结合，技术规范和政策法规相结合，耐心与细心相结合，对写出的计算书和绘制的施工图认真校核后上交指导老师。通过两周周的课程设计，在指导教师耐心、细致地指导下，使学生认识到结构设计是一项严谨的艰苦细致的工作，是与人的生命财产息息相关的重要工作，认识到工作效率的重要性，了解到建筑行业对工程技术人员的综合素质要求较高。学生认识到要搞好结构设计，技术人员必须具备扎实的专业基础知识，较强的组织管理和协调能力，要有吃苦耐劳，严守纪律、团结

6、协作和爱岗敬业精神，要有严谨、细致、一丝不苟的工作作风，才能保证设计任务的按期完成，才能保证设计质量符合规范要求，才能指导施工。考勤采用签到表，培养了同学守时守纪的习惯。三、本次课程设计存在的问题及今后注意事项1.通过本次课程设计发现学生对钢结构的理解有一定的局限性，今后应加强实践认识部分的学习。2.个别同学纪律意识不强，交谈时声音大，在课程设计中下课时间不休息，上课时间随便出入教室，影响其他同学绘图，有可能造成不好的影响。3.迟到早退现象较为普遍，更有连续旷课的学生，不能及时改正。4.个别同学绘图很不认真，对制图，力学等知识复习不扎实，还有不正确使用绘图仪器的现象，还有同学动手绘图不及时，上

7、交设计成果超出规定时间，反映这部分同学对课程设计目的不明确，态度不太端正。总之，通过这次实践教学，达到了教学要求和目的，积累了实践教学经验。所有同学最终都完成了设计任务，并在设计中能及时改正上述存在的问题，从而保证了整个设计有序进行，对不按时上交设计成果的同学和设计不合格，旷课严重的同学作出了重新设计的处理。收获和成绩是主要的，对上述存在的问题在后续教学中注意采取措施防范。应加强力学和制图等基础课程的教学，在设计中联系理论知识的内容，将使学生更容易掌握结构布置，结构设计计算，绘制施工图的图技巧，更容易学好后续课程。加强训练学生独立思考和解决问题的能力和严谨认真、一丝不苟的工作作风，加强纪律观念

8、和吃苦耐劳的精神，增进了他们对专业的了解，在今后的学习、工作和生活中加严格要求自己，为毕业设计奠定良好基础，形成良好的学风，把自己培养高素质，既有思想又有技术的高素质专门人才,从而适应激烈的市场竞争，为就业创造条件。202*年6月19日扩展阅读：钢结构基本原理课程设计报告钢结构基本原理课程设计报告班级土木11班指导老师龚永智老师姓名xx学号xxxxxxxx202*-2-201目录一、构建整体信息及其简化模型二、楼盖荷载计算及次梁设计2.1结构材料材质22荷载组合计算23计算最大弯矩与剪力设计值2.4确定次梁的截面尺寸2.5次梁验算三、框架梁内力组合计算及其设计3.1力学模型分析及其内力计算3.

9、2框架梁的设计及验算四、验算框架柱的承载能力五、主梁短梁段与柱的焊缝连接设计5.1焊缝处内力计算5.2焊脚尺寸的设计5.3验算焊缝强度六、设计框架主梁短梁段与梁体工地高强螺栓拼接节点6.1连接处内力计算：6.2高强螺栓的连接设计七、次梁与主梁的连接八、参考文献2一、构建整体信息及其简化模型某多层图书馆二楼书库楼面结构布置图如图1，结构采用横向框架承重，楼面活荷载标准值4kNm2，楼面永久荷载标准值5kNm2,楼面板为120mm厚单向实心钢筋混凝土板，荷载传力途径为：楼面板次梁主梁柱基础。设计中仅考虑竖向荷载和活载作用。框架梁按连续梁计算。其中框架柱为焊接H型钢，截面尺寸为H6003001218

10、，楼层层高取3.9m.二、楼盖荷载计算及次梁设计简化要点：（1）板面荷载按单向板分布；（2）次梁与框架梁铰接连接，各次梁受力相同，可任取其中一根分析；（3）框架梁按连续梁设计，应考虑荷载的最不利位置。1.结构材料材质Q345钢，f310N/mm2,f2v180N/mmE50焊条，fwf200N/mm22.荷载组合计算楼面板永久荷载标准值：gk5630kN/m楼面板自重标准值：250.12618kN/m楼面板活载标准值：qk4624kN/m楼面板恒载设计值：gd30181.257.6kN/m楼面板活载设计值：qd241.433.6kN/m组合均布荷载标准值为：30182472kN/m组合均布荷载

11、设计值为：57.633.691.2kN/m3.计算最大弯矩与剪力设计值在设计荷载作用下的最大弯矩为：M121max8ql891.282729.6KN/mV11max2ql291.28364.8kN4.确定次梁的截面尺寸次梁所需的截面抵抗矩(钢梁自重未知，故考虑安全系数1.02）：W1.02M1.02729.61062.4106mm3xfd310次梁选用H形截面，则选用HN600200.查表得其截面特征：HB600200Ix78202*04mm4Wx2.61106mm3理论重量：106kg/mix241mmt111mmt217mm截面面积：13520mm2若考虑梁的自重：q191.21.2106

12、9.810392.45N/mmM121max8q1l892.4582739.60kNmV11max2q1l292.458369.80kN5.次梁验算（1）按抗弯强度验算Mx739.60106223269.88N/mm310N/mmxWx1.05261010故次梁的抗弯强度满足要求。（2）抗剪强度验算V369.80103S(600172)1159.40N/mm2180N/mm2故次梁抗剪强度满足要求。(3)刚度验算5q4kl5(721859.8103)80004384EI2.0610578202*0424.43mml25032mmx384故满足刚度要求。综上所述，HN600200型钢满足要求。5

13、三、框架梁内力组合计算及其设计1、力学模型分析及其内力计算荷载的传力途径为：楼面板次梁主梁柱基础。楼面板和次梁的自重等恒载通过次梁传递到主梁，根据以上的简化，次梁简化为两段铰接，故以集中力的形式将力传递到主梁上。在计算恒载时，由于主梁的截面尚未选定且主梁自重所占比例较小，可先不考虑在计算范围内。框架主梁设计简图：由次梁传到主梁上的集中力如下：恒载标准值：gk4881069.81038392.31KN活载标准值：qk248192KN恒载设计值：G1.2392.31470.77KN活载设计值：Q1.4192268.80KN对于连续多跨梁，有如下规律：（1）支座处最不利荷载组合是将活荷载满布于此支座

14、所在的两跨，其余跨相邻布置活荷载；（2）跨中截面的最不利荷载组合既是将活荷载满布于此跨，其余跨相邻布置活荷载。由此可以得到5种最不利荷载组合。集中活荷载作用于第1单元集中活荷载作用于第2单元集中活荷载作用于第1、3单元集中活荷载作用于第1、2单元集中活荷载作用于第1、2、3单元a恒载与情况的组合荷载引起的主框架梁弯矩图和剪力图G+QGG上图为剪力图(KN),下图为弯矩图(KNm）b恒载与情况的组合荷载引起的主框架梁弯矩图和剪力图GG+QG上图为剪力图(KN),下图为弯矩图(KNm）c恒载与情况的组合荷载引起的主框架梁弯矩图和剪力图G+QGG+Q上图为剪力图(KN),下图为弯矩图(KNm）d恒载

15、与情况的组合荷载引起的主框架梁弯矩图和剪力图G+QG+QG上图为剪力图(KN),下图为弯矩图(KNm）e恒载与情况的组合荷载引起的主框架梁弯矩图和剪力图G+QG+QG+Q上图为剪力图(KN),下图为弯矩图(KNm）由以上五种情况可知：梁在恒载与情况的组合荷载作用下弯矩最大Mmax1243.81KNm梁在恒载和情况的组合荷载作用下剪力最大Vmax403.39KN。2、框架梁的设计及验算所需截面模量为（钢梁自重为止故考虑安全系数1.02）：1.02M1.021243.81106Wx4092536mm3fd3102.1、腹板高度(1)梁的最小高度根据正常使用极限状态的要求，梁在荷载标准值的作用下的挠

16、度不得超过设计规范规定的容许值l/n。据此可得到简支梁的最小高度为nxfh1340103n=300lminnxfl3001.053101202*874.48mm13401031340103(2)梁的经济高度hmin经济高度经验公式为h73Wx300734092536300819.7mm取腹板高度hw1000mm2.2、腹板厚度twh/3.59.0mm取tw14mm2.3、翼缘板的尺寸11翼缘宽度：b,h180mm,300mm,取b260mm53又：AftAfbWxtwh4092536109003047mm2h69006304712.2mm,取t16mm.250初选截面如图所示：26016140

17、001612.4、主梁的截面特性I1x12260100031122601410003233072362411mm4WIxxh/26144725mm3I11296814321y1216260347090683mm4S96816968968x16260221443686512mm32A2260161496821872mm2iIxxA307236241121872374.8mmiIyyA470906832187246.4mm2.5、翼缘与腹板连接焊缝计算fwf200N/mm2,VVmax403.39KNS126016(169682)2046720mm32,hVS1f11.4fw1403.391032

18、0467200.96mmfIx1.4202*072362411hfmin1.5tmax1.5166mm,hfmax1.2tmin1.21416.8mm取hf12mm，钢结构在焊接时采用E50系列焊条，手工焊。2.6、主梁截面验算主梁自重标准值：q218727.859.81061.68kN/m11主梁自重设计值：1.2q1.21.682.02kN/m主梁（包括自重）所承受的最大弯矩与最大剪力按照近似计算：11MmaxMmaxql21243.812.021221280.17kNm8811VmaxVmaxql403.392.0212415.51kN22(1)抗弯强度验算考虑部分发展塑性变形取x1.0

19、5M1280.17106198.4N/mm2310N/mm2,xWx1.056144725所以抗弯强度满足要求(2)抗剪强度验算VSx415.51103368651235.6N/mm2180N/mm2Ixt307236241114所以抗剪强度满足要求(3)局部承压强度验算跨中集中力：F470.77268.80739.57kNlza5h202*16280mm局部压应力：F739.57103188.7N/mm2310N/mm2twlz14280(4)折算应力验算由内力图可知，最大弯矩和剪力发生的截面（跨中）很接近，可当成发生在同一截面来验算，且在跨中作用有集中荷载。因此需验算跨中截面腹板与翼缘处折

20、算应力：2c2c32192.12188.72192.1188.7335.62200.2Nmm2310N/mm2式中,c-腹板计算高度边缘同一点上同时产生的正应力、剪应力和局部压应力My11280.17106484192.1Nmm2，跨中截面腹板与翼缘处其中,xIx1.053072362411正应力折算应力满足。(5)整体稳定性验算连续梁两端固结，受压翼缘自由长度l16m，次梁可视为主梁受压翼缘的一个侧向支承点，故l160002416。故需要验算该梁的整体稳定性。b2502yt12354320Ahbb21yWx4.4hfy4320218721000129.3162351.1510.800.621

21、29.361447254.410003452其中b1.15,yl16000129.3iy48.61.070.282/0.800.72对b修正，bM1280.17106289.4N/mm2310N/mm2bWx0.726144725所以主梁的整体稳定性满足要求(6)局部稳定性由于考虑了截面部分发展塑性变形，受压翼缘板的自由外伸宽度与其厚度之比b26014/22357.691512.38t16fyhw96823569.18469.3tw14fy局部稳定性符合要求。(7)主梁刚度验算主梁在组合荷载作用下的最大挠度为5ql4Fl3384EIx48EIx51.681202*4739.571031202*

22、342.8mm3842.061053072362411482.061053072362411l1202*48mm42.8mm250250所以主框架梁刚度满足要求。(8)翼缘与腹板焊缝计算VS1415.5110320467200.99mmhf10mmw1.4ffIx1.4202*072362411故满足。综上所述，主梁设计截面满足要求。四、验算框架柱的承载能力边柱验算：N415.51kN,M1280.17kNmNM415.511031280.17106357.9N/mm2310N/mm2，由于AxW175681.053647508题目所给框架柱尺寸不满足要求。故选择HN700300型号的H型钢。

23、强度验算NM415.511031280.17106229.3N/mm2310N/mm2AxW235501.055760000整体稳定性及刚度39003900x13.4150,y57.6150292.167.7弯矩作用在平面内：x13.4,x0.961,x1.05,mx1.02EA22.0610523550Nex242412826.5N21.121.113.4x415.511031.01280.17106415.51103N0.961235501.055760000xW10.8242412826.510.8NEX230.3N/mm2310N/mm2NbAmxM弯矩作用在平面外：y57.6,y0.

24、791,1.0,ex1.057.42b1.07/440001.070.99544000exMN415.511031.01280.171061.0245.7N/mm2310N/mm2yAbW0.791235500.99557600002y局部稳定性：H型钢不需要验算局部稳定性综上所述框架柱承载能力足够。五、主梁短梁段与柱的焊缝连接设计1、焊缝处内力计算由主梁在各种不利荷载组合下的内力图可知，在连接处的最大内力为：11MmaxMmaxql21243.812.021221280.17kNm8811VmaxVmaxql403.392.0212415.51kN22焊缝分布情况如下2.焊脚尺寸的设计焊件均

25、采用Q235钢材，焊条为E43型，角焊缝为手工焊接，采用引弧板，没有起弧和落弧引起的缺陷。按构造要求确定焊脚的尺寸：角焊缝的尺寸除满足强度要求外，还必须符合对其尺寸的限制和构造的要求根据构造要求最大焊脚尺寸：当采用手工焊时，hfmax1.2tmin1.21416.8mm其中tmin为较薄板件的厚度最小焊脚尺寸：当采用手工焊时，hfmin1.5tmax1.5166mm其中tmax为较厚板件的厚度由上取hf12mm3验算焊缝强度（1）焊缝截面特征我国设计规范中规定侧面角焊缝的计算长度不宜大于60hf，当超过这个值时，超出部分不予考虑。设计中竖直焊缝为968mm60hf720mm故焊缝计算截面如图所

26、示：121000968141212236水平焊缝面积Af10.7122260212260142127694.4mm2竖向焊缝面积Af20.71227202*096mm2焊缝总面积AfAf1Af27694.41209619790.4mm2焊缝惯性矩196812210001220.712720321230.712()42600.712()21222222633197728mm4I（水平焊缝绕自身轴惯性矩很小，计算时忽略。）（2）焊缝强度检算有规范，钢材为Q235，焊条为E43型的手工焊，角焊缝强度设计值为:ffw200N/mm2根据最不利荷载计算出的内力，可知在短梁段与柱连接点处的最大内力可能出现

27、两种情况：（轴力为0）(1)“a”点应力分析：Vfa0MfaMy1280.171065002229.4N/mmI26331977282“a”点应力为MfaafVfa2146.0522w202*8.0N/mmff200N/mm1.222故“a”点满足要求。（2）“b”点应力分析：V415.5110334.4N/mm2Af212096My1208.171050016222.1N/mm2I26331977286VfbMfb“b”点应力为：bfMfbVfb22222.122w234.4185.3N/mmff200N/mm1.222故“b”点满足要求。综上所述焊缝强度满足要求。六、设计框架主梁短梁段与梁

28、体工地高强螺栓拼接节点1.连接处内力计算：选择短梁段为1.0m。（1）由集中力产生的固端内力由前所述，梁在恒载与工况2的组合荷载作用下弯矩最大Mmax1280.17KNm，对应最大剪力为V1415.51kN。集中荷载在1.0m处产生的内力：弯矩：M01M1V1a1280.17415.511864.76kNm，剪力：V01V1415.51kN（2）由均布荷载产生的固端弯矩：M20.100ql20.1002.0212229.09kNm由均布荷载产生的固端弯矩:V20.600ql0.6002.021214.54kN均布荷载在1.0m处产生的内力：MM11022V2a2qa229.09-14.5412

29、2.021215.56kNmV02V2qa14.542.02112.52kN（3）由均布荷载及集中荷载叠加所得的弯矩及剪力M0M01M02864.7615.56880.32kNm，V0V01V02415.5112.52428.03kN2.高强螺栓的连接设计（1）力矩分配采用精确设计的方法，即弯矩由翼缘和腹板共同承担，剪力仅由腹板承担，翼缘承担的弯矩和腹板承担的弯矩按刚度成比例分配：b260mm，h1000mm，t16mm，tw14mm11bIFbt(ht)2bt3202*149973mm4261bIWtw(h2t)31058212437mm412IOIWIF3072362410mm4bIF20

30、2*149973880.3577.1kNm则分配到翼缘的弯矩：MFbM0IO3072362410bbb分配到腹板上的弯矩：MWM0MF880.3577.1303.2kNm（2）高强螺栓的选择采用10.9级M20，取d020.5mm一个M20高强螺栓的抗剪承载力设计值bNv10.9nfP0.920.50155139.5kN摩擦面的抗滑移系数，钢材采用Q345时，采用喷砂（丸）处理，0.50P每个高强螺栓的预压应力，通过查阅钢结构设计规范，对于M20，P取155kN。（3）翼缘拼接设计、根据翼缘所分配的弯矩，翼缘拼接板所传递的轴向力为MF577.1103Nf586.5kN,h100016其中h为两

31、翼缘形心间的距离拼接板传递剪力所需螺栓的个数为nNfNvb586.54.2139.5根据等强原则设计：拼接板净截面积不小于翼缘板净截面积每侧翼缘布置两排螺栓，错列，翼缘板净截面积为An(b2d0)t(260220.5)163504mm2此时所需螺栓的个数为Anfd3504310103n7.8bNv139.5取n=8。翼缘拼接板厚度1)外侧拼接板厚度：t16取t13311mm,取t112mm，22翼缘外侧板的尺寸为：1-122605002)内侧拼接板厚度：内拼接板宽度：bbtw2hf226014212111mm，取b120mm22601213mm2120如果考虑内外侧拼接板截面面积相等，则有：t2内拼接板的尺寸为：2-13120500螺栓强度验算上述计算表明螺栓强度满足，可不必进行验算。腹板拼接设计1）梁腹板连接所需的高强螺栓数目n：采用10.9级高强螺栓，M20b0.9nfP0.920.50155139.5kNNVnVNb428.033.1V139.5nAwfvNb9681418010317.5V139.5考虑到弯矩的影响，采用20个10.9级M20螺栓。2）腹板两侧连