中南大学大三钢结构课程设计

1、课程设计题 目： 钢框架工作平台设计指导教师：宋力姓名: 费瑞振专业：土木0713班学号：12010713042010年7月8日一、设计规范及参考书籍1、规范(1 )中华人民共和国建设部.建筑结构制图标准(GB/T50105 2001 )(2) 中华人民共和国建设部.房屋建筑制图统一标准(GB/T50001 2001 )(3) 中华人民共和国建设部.建筑结构荷载规范(GB5009 2001 )(4) 中华人民共和国建设部.钢结构设计规范(GB50017 2003 )(5) 中华人民共和国建设部.钢结构工程施工质量验收规范(GB50205-2001 )2、参考书籍(1 )沈祖炎等钢结构基本原理，

2、中国建筑工业出版社，2006(2) 毛德培.钢结构，中国铁道出版社，1999(3) 陈绍藩.钢结构，中国建筑工业出版社，2003(4) 李星荣等钢结构连接节点设计手册(第二版)，中国建筑工业出版社，2005(5) 包头钢铁设计研究院中国钢结构协会房屋建筑钢结构协.钢结构设计与计算(第二版)，机械工业出版社，2006二、设计资料某厂一操作平台，平台尺寸 16.000 xi2.000m，标高3.00m。平台梁柱布置图如图1所示。该平台位于室内，楼面板采用压花钢板，平台活载按3.0kN/m2 考虑。设计中仅考虑竖向荷载和活载作用三、设计计算1、选择合适的钢板由于次梁可以看作是两端铰接的，作用于次梁的

3、荷载可看作两侧的楼面荷载以及楼面板自重共同作用，选择钢板的厚度为14mm，铺板宜用花纹钢板，由于钢板的区格长、宽之比为b/a=4/2=22，按四边简支板计算：楼面活载标准值：qk 3 26KN /m ；楼面钢板自重标准值：qm 78.5 0.014 22.2KN /m单位板带上的均布荷载设计值为：q 1.4 6 1.2 2.211.04kN /m楼板的荷载标准值:qk 6 2.28.2KN /m最大弯矩:M max qa查表得:0.1017,0.1106,1.2强度:Mmax 0.1017211.04 24.49 KN mM max6M max6 4.492114.51.2 0.014215M

4、Pa4qka8.2 243 0.1106 5 3 Et2.06 100.01425.7 l 30026.7所以强度和挠度验算满足要求。2、次梁设计分析次梁上的荷载情况并确定其截面：次梁分担阴影部分楼面传递的荷载（如下图所示）选I16截面梁为次梁。查钢结构基本设计原理附表3-6可得构件的参数:钢材牌号：Q235钢材强度折减系数:1.00h=160mm,b=88mm翼缘厚度：t 9.9mm腹板厚度:tw 6.0mm毛截面面积：A = 26.11cm2截面惯性矩：Ix = 1127cm4半截面面积矩：Sx = 80.8cm3截面模量：Wx :=140.9cm3， Wy =21.1cm3截面塑性发展系

5、数：x1.05y1.25回转半径:ix = 6.57cm， iy =1.89cmgk=0.2KN/mf=210N/mm2125N / mm、荷载计算将次梁按照连续简支梁分析（如图所示）：显然，单根次梁上最大弯矩为Mx1(1.2 2.4 1.4 6) 4222.56KN8V 丄(1.2 2.4 1.4 6) 422.56KN两端剪力最大值为：2、强度验算 抗弯强度在翼缘边缘的弯曲应力为:f 215N/mm2满足要求抗剪强度腹板处的剪应力为:VSItwmaxxWn22.56 1061.05 140.9 10322.56 103 80.8 1031127 104 6.02152.5N / mm226

6、.93 N/mmv 125N /mm2满足要求折算应力在腹板和翼缘交界出应验算折算应力:ZS、152.52 3 26.9322159.5/ mm1.1 f2236.5N/mmh 2t1:其中h160 19.82l14000由于b 8845.513故次梁的整体整体稳定性由公式Mx验算，其中b为整体稳定系数，杳钢结构设计规范 GB50017-2003附表B.2可知对于题中情况 b 0.84，故6Mx 22.56 1023190.6N/mmbWx0.84 140.9 103整体稳定性满足要求。、局部稳定验算根据钢结构设计规范 GB50017-2003432要求，对于次梁h°* 160 19

7、.823.3 80 . 235/ftw680，且无局部压应力，可不配置加劲肋。可满足局部稳定的要求。、刚度验算5 (qk gk)l45(8.2 0.2) 40004伐佃口丄 4000384ETX384 2.06 105 1127 104 250 25016mm故挠度满足要求。3、主梁设计主梁按连续梁，受力情况如下图：(主梁自重产生分布荷载，次梁传递给主 梁集中荷载F)、选择主截面数：钢材牌号：Q235钢材强度折减系数：1.00h=250mm,b=116mm翼缘厚度：t 13.0mm腹板厚度:tw 8.0mm毛截面面积：A = 48.51cm2选I25a截面梁为主梁。查钢结构基本设计原理附表 3

8、-6可得构件的参截面惯性矩：Ix = 5017cm4半截面面积矩：SX = 230.7cm 3回转半径:ix = 10.17cm， iy =2.40cm截面模量：Wx = 401.4cm 3，Wy = 48.4cm 3 截面塑性发展系数：x 1.05， y 1.2 f=210N/mm2fv 125N/mm2、荷载计算主梁承受自重和次梁传递的集中荷载。其中主梁的自重、次梁自重以及楼面产生的集中力为恒载，楼面活载通过次梁产生的集中力为活载）。则荷载标准值包括:荷载设计值包括： 主梁自重：qg 恒载集中力：Fl 活载集中力：梁中间的弯矩最大值为:1.2qgk 0.448KN/m1.2F1k 0.96

9、KN /mF21.4F2k 45.92KNmax1 0.448 428(0.9645.92)24/247.78kN m主梁自重：qgk38.089.8/10000.373KN /m恒载集中力：F1k2gkl 240.20.8KN活载集中力：F2k2qkl 28.2432.8KN两端剪力最大值为:V 1 (0.448 4 0.96 45.92)24.34kN2、强度验算 抗弯强度在翼缘边缘的弯曲应力为:maxxWn47.78 1061.05 401.4 103113.37N/mm2满足要求抗剪强度腹板处的剪应力为:33VS 24.34 10230.7 10213.99N /mmItw5017 1

10、04 8.0v 125N / mm2满足要求折算应力在腹板和翼缘交界出应验算折算应力ZS 、2 3 2 .113.372 3 13.992 115.9N/mm2 1.1f236.5N/mm2h 2t1:其中h250 2 13.° 113.37101.58N/mm2250满足要求、整体稳定验算由于114000b 11634.5 13故次梁的整体整体稳定性由公式MxbWxf验算，其中b为整体稳定系数，主梁主要是受集中荷载作用,查钢结构设计规范1.09，故GB50017-2003附表B.2可知对于题中情况bMx47.78 103109.2 N/mm2bWx 1.09 401.4 103整体

11、稳定性满足要求。根据钢结构设计规范 GB50017-2003432要求，对于主梁、局部稳定验算h0250 26tw8.0、刚度验算对于集中荷载,Fkl348EI(°.96 y 103 4°°0：6.05mm 丄 16mm48 2.06 105 5017 104250满足挠度要求。4、柱的设计由受力分析可知：框架柱同时受到弯矩轴力及其剪力的作用。考虑其弯矩和轴力的整体稳定，忽略剪力对它的影响。M max 47.78KN mNmax 24.34KN （压力）、构件整体信息依据规范:GB50017-2003钢结构设计规范、钢结构基本原理构件参焊接工字钢：I32a钢材牌号

12、：Q235钢材强度折减系数：1.00h=320mm,b=130mm翼缘厚度：t 15.0mm腹板厚度：tw 11.5mm截面惯性矩：lx = 11080cm4回转半径：ix = 12.85cm， iy = 2.62cm截面模量： Wx = 692.5cm 3 ， W y =70.6cm 3截面塑性发展系数f=210N/mm2x = 1.05 ， y = 1.20毛截面面积：A = 67.12cm2fv 125N/mm2、强度验算抗弯强度，在翼缘边缘的弯曲应力为:NAnMxxWnx24.34 10347.78 10667.12 1021.05 692.5 10369.33mm205N /mm强度

13、满足、整体稳定 、轴心受压整体稳定系数x1 ox0.733 3000128.517.1mmloy 0.733yly26.23000 83.9mmmax =max(x,y) =83.9 < =150.00长细比满足查钢结构设计规范GB50017-2003附表C-2，可知构件稳定系数为:0.978 y 0.661均匀弯曲的受弯构件整体稳定系数nx mi n(1.0,1.07-)0.82444000 235欧拉临界力Nex2ea2 206000 67.12 1021.1 17.1242426187.6NNey2ea1.1 22 2206000 67.12 101.1 83.921762391.

14、2N整体稳定：稳定应力N AxxWx (1mx M x0.8 )Nex24.341030.978 67.121020.85 47.78 1061.05 692.5 1031 0.8丝344242618759.6N / mm2稳定应力yAtxM x bxWx24.34 1030.661 67.12 1021.0 °85 A7" "I0.824 692.5 103276.7N / mm式中:tx =0.85，按照构件段内有端弯矩和横向荷载作用是计算。mx =0.85，按照构件段内有端弯矩和横向荷载作用是计算。5、连接、主次梁连结选用L45 5的等边角钢，角钢长度为60

15、mm、焊缝处荷载计算Mfmax 24.34 0.030.73kN mVfmax 24.34kN 、角焊缝的尺寸的确定角焊缝的尺寸是根据板件厚度及角焊缝的构造要求确定的，其确定过程如下：最大焊脚尺寸：当t 6mm时，hf t (1 2)mm 67mm，t为较厚板件厚度厂I-最小焊脚尺寸：规定hf 1.&t 1.58 5mm，t为较厚板件厚度。综上取hf 6mm，不采用引弧板。 、焊缝强度检算45 60.7 6 2 (45 6)x2 211.02mm焊缝形心到竖向焊缝距离°7 6 2 (45 6) 60焊缝面积Af0.7 6 (2 39 60Ix (2 394521603) 0.

16、7 612Iy2y 1239239(24.8-17.5)2If 738990797284818719mm2579.6mm738990mm460 11.022 0.7 6 79728mm4焊缝应力，从焊缝应力分布来看，最危险为“ 1 ”，“2”两点1”的焊缝应力:vf124340579.642.0 N. mm2Mfx160.73 103081871926.8 N mm2Mfy160 73 1024881871922.1 N. mm242.0 22.1)21.2226.8258.98 N mm2160 N . mm22”的焊缝应力:vf224340579.642.0 N mm260.73 103081871926.8 N mm2Mfy10.73 106 11.028187199.85 N mm2A、角焊缝尺寸的确定角焊缝的尺寸是根据板件厚度及角焊缝的构造要求确定的：最大焊脚尺寸：当t>6mm时，hf t (1 2)mm 7 6mm，t为较厚板件厚度；最小焊脚尺寸：规定hf 1.5 t 1.5 8 4.2mm，t为较厚板件厚度综上取hf 6mm，不采用引弧板B、焊缝