课程设计-单层工业厂房-成品版.doc

北华航天工业学院建筑工程系课程设计B08钢结构课程设计学生姓名 xxxxxx班级学号 xxxxxxxxxxxx 完成时间 12.15-12.23 指导教师 xxxxxx 北华航天工业学院建筑工程系2011年12月目的及要求通过本次设计，使学生能够综合运用已学过钢结构理论知识，套用执行国家相关规范，从而对钢结构设计的基本步骤和基本原理有个系统的了解，并通过亲自动手设计，提高解决实际工程问题的能力。要求学生在规定的时间内完成结构设计，包括资料收集查阅规范、确定主要数据、按实际工程设计的要求，完成编制计算书、绘制施工图等内容。 题目 已知：1.工业建筑作业平台，平面如附图所示。 2.平台活荷载标准值为：【（学号值/4）取整数位1.2KN/+20KN/】。 3.平台恒荷载标准值为：按照楼板结构层折算厚度240mm，双面抹灰总厚度60mm计算。 4.不考虑水平荷载。 5.中柱上端和两个方向的主梁均为铰接，下端固接于基础，基础顶面标高为-1.000m，材质均为Q345-B,中柱拟采用热轧普通工字钢作成双肢格构柱。 任务：1.将中柱设计成缀条式格构柱（缀条初选L505）和缀板式格构柱两种。 2.计算选择经济合理的中柱断面及缀件，并布置缀件。 3.计算缀件和分肢间的焊缝连接。 4.分别绘制这两种格构柱的设计图，图中要包含详图、材料表和简要的加工说明。2 计算书 荷载统计1.恒荷载作用下：NGK=25KN/m3（）.24m+20KN/（）0.06m=432+86.4=518.4 KN2.活荷载作用下NQK=1(7/4取整)1.2+20KN/m2(89)=1526.4KN3.格构柱所受的荷载设计值：N=1.2 NGK +1.3NQK =1.2518.4+1.31526.4=2606.4KN缀条格构柱设计一.初选分肢截面，并验算柱绕实轴的刚度和稳定： 柱上端铰接，下端固接，则l0x = l0y =0.7l=0.78000=5600 1.假设绕实轴的长细比y=60 2.求Ar, iyr 根据Q345-B，则fy=345N/mm，y=60，b类截面，查4-2得：y=0.732 ArN/(f)=2606.4103/(0.732310)=11486mm2 iyr= l0y /y=5600/60=93.3mm 3.查型钢表，选2I28a. A=255.4=11080mm2 iy=113mm I1=3.44106 mm4 i1=24.9mm 4.验算绕实轴的刚度和整体稳定： y= l0y / iy =5600/113=49.6【】=150 故，绕实轴的刚度满足。 根据Q345-B，y =49.6，b类，查4-2得：y =0.807 =N/(A)= 2606.4103/(0.80711080)=291.5(N/2)f=310 N/2 故，绕实轴整稳满足。二 确定分肢间距a，并验算柱绕虚轴刚度和整体稳定 1.根据等稳定原则，设绕虚轴（xx）的换算长细比 ox=y=49.62.求xr和 ixr 首先假设L505作斜缀条，查型钢表得： AL=4.82,A1X=24.8=9.62 由ox=(xr227A/ A1X)1/2，得 xr =(0x227A/ A1X) 1/2=（49.62-2711080/960）1/2=46.35 ixr= loy/xr=5600/46.35=120.8mm 3.求肢间距ar，并确定b，a ar=2（ixr2- i12）1/2=2（120.82-24.92）1/2=236.4 br=arb0=236.4+122=358.4 取b=400，则a=400-122=278 则两工字钢间净距为400-1222=156 4.验算绕虚轴的刚度和整体稳定： ix=（a/2）2+i121/2=（278/2)2+24.921/2=141.2mm x= lox/ix=5600/141.2=39.7 ox=（x2+27A/ A1X)1/2=（39.72+2711080/960）1/2=43.5 【】=150故,绕虚轴的刚度满足. 根据Q345-B，0x=43.5，b类截面，查型钢表得: y=0.842 =N/(A)= 2606.4103/（0.84211080）=279.4(N/2)f=310 N/2 故,绕虚轴整体稳定性满足.三分肢的稳定验算缀条按=45o布置，交汇于分肢工字钢外皮l01=2a/tan=2278/tan45o =556mm1= l01/i1=556/24.9=22.330.7max=0.750=35(注意，若max50，则max取50)故，分肢稳定性满足。四 缀条设计 1.求一根缀条受到的轴力N1 单面缀件的剪力： V1=V/2=Af/85fy/235/2= (11080310/85345/235/2=24.48KN 斜缀件的轴力：N1= V1/（ncos）=24.48/cos45 o=34.62KN 2.求斜缀条的计算长度: 斜缀条按两端铰接，其计算长度： Lt=a/cos=278/cos45o=393.15 3.求缀条的长细比，并验算缀条的刚度和整体稳定: 选L505的角钢做缀条，i1=0.98 = lt/i1=393.15/9.8=40.12【】=150 故,缀条刚度满足. 根据Q345-B，=40.12，b类截面，查型钢表得，y=0.903 单面连接角钢，材料强度需折减，折减系数: =0.6+0.0015=0.6+0.001540.12=0.66=N/ (A)=34620/（0.903480）=79.9（N/）f=3100.66=204.6 N/2故，缀条整体稳定满足五 缀条与分肢间连接焊缝设计钢材为Q345-B，手工焊，焊条为E50型。当构件为单角钢时，单面连接角焊缝的强度设计值应乘以折减系数0.85， 即，ffw =0.85200=170 N/2采用两面侧焊，确定角焊缝的焊角尺寸hf 最小 hf =1.5（t2）1/2=1.513.71/2=5.55最大 hf =1.2 t1=1.25=6又因为t=5，所以取焊角尺寸hf=5角钢肢背和肢尖的侧面角焊缝的计算长度: 肢背:lw1= K1N1/(0.7hfffw)=0.734620/(0.75170)=41 肢尖:lw2= K2N1/(0.7hfffw)=0.334620/(0.75170)=18 lwmin=40则取lw2= lwmin =40实际焊缝长度lw1= lw2+2hf =41+10=51 lw2= lw3+2hf =40+10=50六 横隔布置柱截面最大宽度为b=400，横隔间距应小于等于9b=3600和8m，柱全长8000，无水平力。故，除在柱上下端部各设一道横隔外，还需在柱中点处设置一道横隔,横隔用6mm厚钢板。 缀板格构柱设计一.初选分肢截面，并验算柱绕实轴的刚度和稳定：柱上端铰接，下端固接，则l0x = l0y =0.7l=0.78000=5600 1.假设绕实轴的长细比y=60 2.求Ar, iyr 根据Q345-B，y=60，b类截面，查得：y=0.732 ArN/(f)=2606.4103/(0.732310)=11486mm2 iyr= l0y /y=5600/60=93.3=9.3 3.查型钢表，选2I28a. A=255.4=110.82 iy=113mm I1=3.44106 mm4 i1=24.9mm 4.验算绕实轴的刚度和整体稳定： y= l0y / iy =5600/113=49.6【】=150 故，绕实轴的刚度满足。 根据Q345-B，y =49.6，b类，查得：y =0.807 =N/(A)= 2606.4103/(0.80711080)=291.5(N/2)f=310 N/2 故，绕实轴整稳满足。二确定分肢间距a，并验算柱绕虚轴刚度和整稳： 1.根据等稳定原则，设绕虚轴（x-x）的换算长细比0x=y=49.62.求xr和ixr 根据10.5max和140 而0.5max=0.550=25（max小于50时取50） 令1=20，根据0xr=（xr212）1/2，有 xr =(0x212) 1/2=(49.62202)1/2=45.4 则xr= l0x/xr=5600/45.4=123.43.求肢间距ar,并确定b,a ar=2(ixr2i12) 1/2=2(123.4224.92) 1/2=241.7 br = arb0 =241.7122=363.7 取b=400,则a=400122=278 俩工字钢间净距4001222=1564.验算绕虚轴的刚度和整体稳定性： Ix =2 I1 +A1 (a/2)2 =2344104 +5540(278/2)2 =22095.67cm4 ix =( Ix /A) 1/2 =(22095.67/110.8) 1/2 =14.12cm x = l0x / ix =5600/141.2=39.66 0x =(x2 +12) 1/2 =(39.662+202) 1/2=44.42【】=150 故，绕虚轴刚度满足。 根据Q345-B，0x=44.42，b类截面，查得：y=0.838 =N/(A)=2606.4103/(0.83811080)=293 N/2)6 故，线刚度比满足。 4.验算缀板的抗弯强度和抗剪强度 缀板弯矩：Mb =V1l1/2=24.48700/2=8568 (KNmm) 缀板剪力：Vb= V1l1/a=24.48700/278=61.64（KN） b= Mb / Wb = Mb /(td 2 /6) =68568103 /(102502)= 82.3N/f=310N/2故，抗弯强度满足要求。 b=1.5 Vb/( tbd)=1.561.64103/(10250)= 37 N/2 fv =125 N/2 故，抗剪强度满足要求。五缀板与分肢间连接焊缝设计 采用三面围焊，确定角焊缝的焊角尺寸hf 最小 hf =1.5（t2）1/2=1.513.71/2=5.55 最大 hf =t1-(12)=10-（12）=89 取hf =8 已知正面角焊缝的长度lw= bb =250, 计算时偏于安全的仅考虑正面角焊缝的长度，即： f= 6Mb /2helw2=68568103/20.782