钢结构课设计算书

-北华航天工业学院建筑工程系课程设计说明书设计题目B14钢结构课程设计课程名称钢结构设计原理专业名称土木工程学生**齐鹏飞班级**B14412-20144041216课设日期2016年7月3日—2016年7月10日北华航天工业学院建筑工程系制一、设计题目及任务已知:工业建筑作业平台，平面如附图所示。平台荷载标准值为：按照楼板结构层折算厚度300mm，双面抹灰总厚度60mm计算。平台活荷载标准值为：【[**值÷4（取整数位）×1.0KN/m2]+12KN/㎡】。不考虑水平荷载。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。材质为Q345-B。中柱拟采用热轧普通工字钢作成双肢格构柱。任务：将中柱设计成缀条式格构柱（缀条初选L50×5）和缀板式格构柱两种。. z.-1.计算选择经济合理的中柱断面及缀件，并布置缀件；2.计算缀件和分肢间的焊缝连接；3.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。二、计算书正文荷载统计由《建筑结构荷载规*》GB5009-2012查得：钢筋混凝土自重25KN/m3,水泥砂浆自重20KN/m3。(1)荷载标准值①恒荷载：抹灰层荷载S =20×8×9×0.06=86.4KNGK1楼板结构层荷载S =25×8×9×0.3=540KNGK2恒荷载

S

S

S

86.4KN

540KN

626.4KNK

K1

K2②活荷载：S =(16/4+12)×8×9=1152KNQK（2）荷载设计值①由永久荷载效应控制的组SSnSdGGKQiciQiki1=1.35×626.4+1.3×0.7×1152=1893.96KN1. z.-②由可变荷载效应控制的组合SSSnSdGGKQiQ1KQiciQiki2=1.2×626.4+1.3×1152=2249.28KN2比较N、N ，可知由可变荷载荷载效应控制的组合值最大，将其作为荷载1 2效应的设计值，取N=N=2249.28KN2缀条式双肢格构柱设计A、初选分肢截面，并验算柱绕实轴的刚度和整体稳定性：N=2624.04kN，柱高H=8m，钢材Q345-B，f310Nmm21、假定绕实轴的长细比 70；y2、求Ar，ir；y根据Q345B，70，b类截面，查表得：0.655，yyN2530.08103则Ar0.655310124.60cm2f3、查教材型钢表，选2Ι36a；4、验算绕实轴的刚度和整体稳定性；l0y0.7800039[]，故绕实轴的刚度满足i144yy根据Q345B，39，b类，查教材附表4-2得0.870，yy. z.-则N2530080190Nmm2f310Nmm2，A13293.6故绕实轴整稳满足。B、确定分肢间距a，并验算柱绕虚轴的刚度和整体稳定性：1、根据等稳定原则，设绕虚轴（*-*）的换算长细比39；0x y2、求r 和ir；x x缀条假设取∟50×5，查教材型钢表得：A4.8cm2，A2A24.89.6cm2，L1xL27A，则27A392715280，r22233ArA9600xxx0x1x1x3、求肢间距ar，并确定b、a；b480mm，则abb480136344mm1两工字钢翼缘间净距为 ab 344136208mm100mm，能进行内部刷1漆。4、验算绕虚轴的刚度和整体稳定性；l0x0.7800033，i170xx227A332271528026150，故绕虚轴的刚度满足。0xxA9601x. z.-根据Q345B，26，b类，查教材附表4-2得0.929，yyN2530.08103178.2Nmm2f310Nmm2，故绕实轴整稳A0.92915280满足。C、分肢的稳定验算：缀条按45°布置，la344mm，l0134412.79，011i26.910.70.75035（因3250，故取50），maxmax12.790.735，故分肢稳定满足1 maxD、缀条设计：1、求一根缀条受到的轴力N；1单面缀件的剪力：斜缀件的轴力：N1V33.7647.75KN12、求缀条的计算长度；斜缀条按两端铰接，其计算长度为l

t

acos

344cos45

487mm3、求缀条的长细比，并验算缀条的刚度和整稳；查教材附表7-4知∟50×5的i0.98cm，1ilt4879.849.69150，故缀条刚度满足。1. z.-根据Q345B，49.69，b类截面，查教材附表4-2得0.807单面连接单角钢，材料强度需折减，折减系数：f，故缀条整体稳定满足，所选斜缀条（∟50×5）适用。E、缀条与分肢间连接焊缝计算：采用两面侧焊的角焊缝，经计算取h 5mm，焊条E50型（缀条按Q345），f强度折减系数0.85，肢背焊缝需要长度：肢尖焊缝需要长度：F、横隔布置：柱截面最大宽度b=480mm，9×b=9×0.48=4.32m，柱全长8m，无水平力。故除上下两端部设置横隔外，尚需设置二道横隔。缀板式双肢格构柱设计A、初选分肢截面，并验算柱绕实轴的刚度和整体稳定性：N=2530.08kN，柱高H=8m，钢材Q345-B，f310Nmm2。1、假定绕实轴的长细比 70；y2、求Ar，ir；y根据Q345B，

70

，b类截面，查表得：

0.655，y

y.

z.-N2530.08103则Ar124.60cm2f0.6553103、查教材型钢表，选2Ι36a；4、验算绕实轴的刚度和整体稳定性；l0y0.7800039[]150，故绕实轴的刚度满足i144yy根据Q345B，39，b类，查教材附表4-2得0.924，yyN2530.08103f310Nmm2179.20Nmm2故绕实轴整稳则，A0.92415280满足。B、确定分肢间 a，并验算柱绕虚轴的刚度和整体稳定性：距1、根据等稳定原则，设绕虚轴（*-*）的换算长细比39；0x y2、求r 和ir：x x分肢长细比0.50.55025，取25，1max13、求肢间距ar，并确定b、a：brarb 370136506mm，取b=500mm1abb500136364mm1两工字钢翼缘间净距为 ab 364136228mm100mm14、验算绕虚轴的刚度和整体稳定性：. z.-缀板间净距l

i

2526.9

672.5mm

，采用670mm，==24.8o1

1 1

1

2

2

30.42

24.82

39.2150，故绕虚轴的刚度满足。0x

x

1根据Q345B，

49.9

，b类截面，查教材附表

4-2

得

0.8070x

x 24.8

0.5

25

（因

50，故取50）1

max

max无需验算单肢整体稳定和强度，单肢采用型钢不必验算分肢局部稳定。C、缀板设计：1、求每个缀板受到的剪力V；1柱的剪力VAff1528031034567.52KN，y8523585235每个缀板面剪力V 1V33.76KN1 22、初选缀板尺寸；纵向高度d2a2364242.67mm，33厚度ta3649.1mm，取缀板为—270×10。b4040相邻缀板的中心距lld670270940mm01验算缀板的线刚度之和与分肢线刚度的比值；3、验算缀板的抗弯强度和抗剪强度；弯矩MbVl3376094015867.2KNmm211. z.-剪力VVl337609401187.18KNba364则6Mb615867200130.6Nmm2f310Nmm2,满足要求。td2102702b1.5V87.18103b1.548.43Nmm2f180Nmm2,满足要求。td10270vbD、缀板焊缝计算：采用三面围焊的角焊缝，计算时偏于安全地只取端部纵向焊缝，l取200mm，w焊条E50型，求焊脚尺寸：1615867200287.1810321591.59N