钢结构课程设计

1、钢结构平台课 程 设 计学 院 名 称： 土木工程学院 专 业 名 称： 土木工程专业 学 生 姓 名： 沈思远 学 生 学 号： 0905411323 学 生 班 级： 土木0943班 指 导 教 师： 王玉英 钢结构教研室2013年 3 月 22日成 绩 评 定 表班级土木0943姓名沈思远学号0905411323题 目某车间检修平台成 绩 评 定考 核 项 次所占比例（）百分制成绩出勤10学习态度20计算书质量30图面质量30创新能力10总成绩（百分制）综合成绩等级（五级分制）：指导教师签字： 年 月 日1设计目的 通过设计，使学生掌握厂房平台结构设计的原理、方法和步骤，训练学生绘制施工

2、图的能力，培养学生综合运用所学理论知识分析问题和解决问题的能力，提高设计技能和专业表达能力。2设计题目设计某车间检修平台。3设计资料 平台场地位置如图所示，高5.5m，平台上设有一检修洞口（位置自定），洞口尺寸为2m x 2m。平台采用钢铺板，平台上设备检修荷载标准值是4.0 kNm2。钢材为Q345，手工焊，E43型焊条。4设计形式4.1 铺板采用有肋钢铺板。4.2 次梁采用工字钢，简支于主梁上。4.3 主梁采用焊接工字形截面，简支于钢柱上。4.4 钢柱采用型钢截面，铰接柱脚。4.5基础为钢筋混凝土独立基础，C20混凝土。5课程设计计算书5. 1检修平台梁格布置 柱网布置：满足生产工艺和使用

3、要求，根据题意，柱间距采用6m 。 梁格的布置：短主梁，长次梁，次梁间距2.0m平分。平台结构布置如：图1 平台梁结构布置图5.2 平台铺板设计5.2.1 确定铺板、加劲肋的尺寸：铺板采用有肋铺板，板格尺寸600×1500 根据构造要求及荷载作用情况取铺板厚度6mm,板肋尺寸6×60。 验算铺板和加劲肋的强度和刚度：a强度计算计算铺板的跨中最大弯矩铺板所受荷载计算铺板自重标准值：q =7850×9.8×6×=0.462kN/板面活荷载标准值：8kN/计算铺板跨中最大弯矩 铺板按四边简支平板计算 b/a=1500/600=2.5查表得=0.125

4、铺板面荷载设计值 q=1.2×0.462+1.3×8 kNm2=10.95 kNm2铺板跨中单位宽度最大弯矩为：=0.125×10.95×0.62=0.4927 kN·m计算板肋的跨中最大弯矩，可按两端支撑在平台梁上的简支梁计算加劲肋承受的线荷载，其中恒荷载标准值为：q=0.462×0.6+0.0277 =0.3049 kN/m活荷载标准值为：q=4×0.6 kN/m=2.4 kN/m加劲肋的跨中最大弯矩为：=(1.2×0.3049+1.4×2.4)×22 kN·m =2.119 kN

5、·m验算铺板和加劲肋的强度铺板截面的最大应力为：加劲肋可考虑30倍厚度的宽度参与截面共同工作，计算截面如图2所示图2 铺板加劲肋的计算截面截面面积：A=(180×6+6×60)×10-6 =0.00144 m2截面对形心轴到铺面板的距离为：截面对形心轴的截面惯性矩Ix=180×63/12+180×6×8.25+6×603/12+6×60×24.752 =4.0527×105mm4=4.0527×10-7m4加劲肋截面的最大应力：b铺板和加劲肋的刚度验算铺板有表得=0.1422

6、铺板面荷载标准值：q=（0.462+4）kN/m=4.462KN/m铺板跨中最大挠度：铺板容许挠度：=600/150 mm=4 mm>加劲肋跨中最大挠度加劲肋容许挠度 （刚度满足要求）由此可见铺板的板厚由刚度控制。5.3 平台次梁设计平台次梁与主梁铰接，平台次梁可以看做是两端支撑在主梁的简支梁，承受着平台铺板传来的均布均布荷载，计算简图如图3。图3 平台次梁计算简图恒荷载标准值：活荷载标准值：次梁跨中最大弯矩：5.3.1 截面选择梁所需的截面抵抗矩：次梁采用工字形型钢截面，由型钢规格表查得：I 45a: A=102cm2,m=80.4kN/m,Ix=32241cm4,Wx=1433cm3

7、,Ix/Sx=38.5cm满足要求 验算所选截面强度a抗弯强度验算考虑梁自重后：作用在梁上的荷载为静力荷载，因此，截面最大应力：(满足)b抗剪强度验算次梁最大剪力：截面最大剪应力：由此可见型钢梁的剪应力很小。c梁整体稳定验算 梁的受压翼缘有带肋铺板与其牢固连接，整体稳定可以满足要求。因此不必验算梁的整体稳定。d梁的刚度验算梁跨中最大挠度：次梁刚度不能满足要求，应重新选择截面，选I45b，查得A=111cm2，Ix=33759cm4，m=87.4kg/m (满足刚度要求)5.4 主梁设计平台主梁与平台柱铰接连接，平台主梁可看做两端支撑在平台柱上的简支梁，承受着平台主梁次梁出来的荷载，计算简图如图

8、4所示。图4 平台主梁计算简图恒荷载标准值：活荷载标准值： 主梁支座反力：跨中最大弯矩：主梁最大剪力：5.4.1 梁截面选择 平台主梁的跨度及承受的荷载都较大，拟采用三块刚板拼接焊成的工字形组合截面梁。估计翼缘板厚度，故抗弯强度设计值f=310N/mm2，需要的截面模量为按刚度条件，梁的最小高度为：梁的经济高度：取梁的腹板高度 hw=h0=1050mm 确定腹板尺寸，腹板主要承受剪力，由抗剪强度确定其厚度假定翼缘厚度为20mm可得。经济厚度 局部稳定 取=10mm确定翼缘尺寸b和t 由t=20mm得b297，取b=300mm t（满足局部稳定要求）5.4.2 截面验算：梁的截面几何常数：梁自重

9、标准值为（考虑腹板加劲肋，梁自重标准值乘以）：a验算抗弯强度：（满足要求）b验算抗剪强度：（满足要求）c整体稳定验算 次梁可作为主梁的侧向支撑，因此主梁侧向支撑点的距离为l=2.0m,l/b=2000/300=11<16,故不需验算主梁的整体稳定。 d刚度验算：主梁在标准荷载作用支座反力：跨中最大弯矩：跨中最大挠度：e翼缘和腹板的连接焊缝计算：取5.4.3 主梁加劲肋设计a腹板局部稳定验算 a=2000mm<2翼缘局部稳定验算： （满足要求）端部区格剪力最大取其验算局部稳定，即 说明剪应力对腹板的屈曲起决定作用。因次梁是作为主梁的侧向支撑点，因此考虑在次梁作用处设置横向加劲肋如图5

10、，间距a=2000mm<2图5 主梁腹板加劲肋布置图说明可按构造设置加劲肋。因此如图5选择横向加劲肋间距a=2000mm,能满足腹板局部稳定要求。梁支撑加劲肋计算 平台主梁通过梁端突缘构造如图6图6 平台主梁突缘支座构造图梁支撑加劲肋的端部按所承受的支座反力计算，加劲肋端部采用刨平顶紧的连接方法，其端面承压面积应满足：支撑加劲肋按构造要求取宽度b=300mm为满足刚度要求取t=10,mm实际端部承压面积=300×10=3000大大超过所需的截面面积,整体能得以保证5.5 平台柱设计平台柱承受平台主梁传来的荷载，平台柱与平台主梁采用铰接连接，平台柱的轴心设计值为：5.5.1 确定

11、柱截面尺寸假定柱长细比为100，按b类截面查轴心受压稳定系数：0.555平台柱所需的截面面积：按柱的一般要求取柱截面的高为柱高的1/12-1/20，柱高为5m取截面高为250mm,因柱两个方向计算长度相等，所以可取截面宽度b接近高度h考虑主梁与柱的连接初定截面如图7。图7 平台柱的截面图 截面验算a计算截面特征 b验算平台柱截面强度整体稳定和刚度因柱的截面没有削弱，若柱整体稳定能满足要求，则柱的强度也能满足要求。因此，只需验算柱的整体稳定。平台柱高5m,两端铰接，平面内与平面外的计算长度均为5m,则 柱的刚度能满足要求按b类截面查的轴心受压稳定系数平台柱自重标准值这里的系数考虑加劲肋、焊缝、柱

12、头、柱脚等引起的自重增加值。柱承受的轴心力的设计值：于是有:柱整体稳定满足要求验算平台柱的局部稳定:腹板的局部稳定：腹板的局部稳定满足要求翼缘的局部稳定：翼缘的局部稳定能满足要求5.6平台柱柱脚设计由于平台承受的轴心力较小，故采用平板式铰接构造。混凝土强度为C20，抗压强度设计值为。柱承受的轴心力设计值：柱脚底板需用的面积：5.6.1 底板尺寸按构造要求取底板的尺寸为400×600，减去锚栓孔面积约为，大于所需的净面积。采用图8构造图8 平台柱脚构造基础对底板的压应力：底板区格有三种，现在分别计算单位宽度的弯矩：区格为四边支承板： 查表4-7 区格为三支承板： 查表区格为悬臂板： 最

13、大弯矩为： 底板厚度： 取底板厚度为t=20mm。5.6.2 隔板计算将隔板视为两端支于靴梁的简支梁： 隔板与底板的连接（仅考虑外侧一条焊缝）为正面角焊缝， 隔梁与靴梁的连接为侧面角焊缝，所受隔板的支座反力： 设=8mm 求焊缝长度（即隔板的高度） 取隔板高120mm，t=8mm>=验算隔板抗剪抗弯强度 5.6.3 靴梁计算靴梁与柱身的连接（4条焊缝）按受压力N=46000N，此焊缝为侧面角焊缝 ，设 其长度为： 取靴梁高200mm靴梁作为支承柱边的悬伸梁设厚度t=8mm，验算其抗剪和抗弯强度： 满足要求。靴梁与隔板的连接焊缝和隔板与底板的连接焊缝传递全部柱的压力，设焊缝的焊角尺寸均为则

14、所需的焊缝总长度： 显然焊缝的实际长度大于533mm。柱脚与基础的连接构造采用两个20mm的锚栓。5.6.4连接节点设计。1.次梁的连接节点设计次梁与主粱的连接采用平接,螺栓采用M16.88高强螺栓,喷砂处理,则单个摩擦型连续高强螺栓的抗剪承载力设计值为: 作用于主梁上的集中力设计值: ,取螺栓个数为4个2.主梁与柱顶的连接 柱顶板取350×350×16,顶板上的垫块100×350×10,平台柱柱头承受的压力通过柱头腹板两侧的加劲肋传递,每一侧加劲肋承受一半的压力,加劲肋与腹板的连接焊缝承受着剪力和弯矩的共同作用. 柱顶压力经柱顶板端面承压板传给加劲肋：

15、 柱顶压力设计值N=517.75KN1)计算加劲肋端面面积：选用加劲肋截面面积为100×10，则两侧加劲肋的端面承压面积为： 1294.4；选材满足要求2)计算加劲肋与腹板的连接焊缝:加劲肋与腹板连接焊缝承受的剪力为:V=N/2=517.75/2=258.9KN 加劲肋与腹板连接焊缝所承受的弯矩为:M=0.05V=0.05×258.9× 按构造要求,假设焊缝h=8mm,焊缝长度l=250mm.由剪力作用产生的焊缝剪应力: 由弯矩作用产生的焊缝正应力: 验算焊缝的强度: 所以柱子顶端加劲肋的焊缝满足强度要求. 3)加劲肋的强度加劲肋自身强度按悬臂梁计算,加劲肋承受的最大剪应力: 加劲肋所承受的最大正应力为: 加劲肋自身强度满足要求.6设计要求6.1 计算书书写工整，并附有必要的简图。插图应按一定比例绘制，图文并茂，纸张规格为 A4；6.2 图纸应符合房屋建筑制图统一标准（GB/T 500012001）和建筑结构制图标准（GB/T 501052001）的要求； 6.3 必须保证设计时间：上午：8.0012.00；下午：14.0017.006.4 每天考勤两次。7参考资料7.1 钢结构设计手册编辑