《钢结构》课程设计指导书
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 （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〔1号或1号加长图〕。
（三）设计进度
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； 第九日：整理结构计算书； 第十日：答辩。
（四）设计要求
①计算书封面统一印刷，用纸统一购买，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图纸采用硫酸纸，按照制图规定绘制屋架施工图。
三、主要教学环节 （一）设计步骤 1．材料选择
根据该地区的冬季计算温度和荷载性质，钢材采用235Q ，焊条采用43E 型，手工焊。
2．屋架形式及屋架几何尺寸的确定
确定屋架的计算跨度、端部高度、跨中高度、起拱高度。
配合屋面板1.5m 的宽度，为使屋架上弦只受节点荷载，腹杆体系采用节间为3m 的人字形式，仅在跨中考虑到腹杆的适宜倾角，可能采用再分式杆。
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。
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。
表一
杆件名称杆内力系数全跨永
久荷载+
全跨可
全跨永久
荷载+半跨
可变荷载
全跨屋架和支
撑自重＋半跨
屋面板重＋半
计
算
内P=1
22
11
1—1
2—2
屋架上弦支撑布置
G
W
J
—
2
G
W
J
—
2
G
W
J
—
1
G
W
J
—
1
G
W
J
—
2
G
W
J
—
2
图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：
x ox
x i l =
λ＜[]λ=150 y
oy y i l =λ＜[]λ=150 A
N
min ϕσ=
≤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：
A N
=σ≤f x ox x i l =λ＜[]λ=350 y
oy y i l =λ＜[]λ=350
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
f h 和w l ，然后根据w l 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：
w
f f l h N
7.021⨯∆=
ατ≤w
f f
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： w
f l h N
7.021⨯∆=
ατ∥ w
f f
l h P
7.04⨯=
σ
22
22.1∥τσ+⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛f ≤w f f 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+f h +5mm 拼接角钢与上弦连接焊缝长度 w
f w l h N
l 7.04⨯=
拼接角钢长 202+=w l l
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。
⑤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 （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
1．依据：结构计算书、施工图、答辩及课程设计期间的表现 2．答辩内容：施工图、计算书及课程中的相关内容 3．成绩：按五级分制计算 四、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
施工图。