钢结构课程设计

发布 2022-10-01 19:30:28 阅读 5541

目录。一、 设计条件2

二、 设计内容2

2.1 平台铺板设计2

2.2 平台次梁设计4

2.3 平台主梁设计6

2.4 梁支撑加劲肋设计9

2.5 平台柱设计12

2.6 平台柱柱头设计13

2.7 平台柱柱脚设计14

一、设计条件:

室内单层平台柱高h,平台的平面尺寸为4ab。平台的梁格采用主次梁布置,采用钢铺面板,面板焊于次梁上。次梁简之于主梁,主次梁等高相连。

柱下基础混凝土的强度等级为c15,钢材选用q235b,焊条为e43系列。主梁跨度b=6m,次梁间距2m,可变荷载,柱距a=3m(主梁间距),柱高h=1.8m。

二、设计内容:

1.平台铺板设计。

铺板厚度12mm,板格尺寸1500mm×2000mm,加劲肋采用扁钢,其中心间距为1500mm。

取扁钢高度为150mm,厚度为12mm

图1-工作平台平面图。

(1)铺板验算

①荷载效应计算:

铺板自重标准值:

铺板承受荷载标准值:

铺板承受荷载设计值:

b=2000mm,a=1500mm,,因此,应按四边简支平板计算铺板最大弯矩。查表3.1,按直线内插法可得,,因为b>a,所以一定有,则铺板跨中单位宽度最大弯矩为:

②铺板强度验算。

铺板截面的最大应力为:

满足要求。③铺板刚度验算。

铺板跨中最大挠度为:

满足要求。铺板加劲肋验算。

板肋自重标准值:

恒荷载标准值:

活荷载标准值:

加劲肋的跨中最大弯矩设计值为:

加劲肋计算截面可按加劲肋和每侧铺板15t(t为铺板宽度)的宽度参与共同工作,计算截面如图所示。

图2-加劲肋计算截面。

计算截面面积:

计算截面形心轴到铺板面的距离:

计算截面对形心轴x的截面惯性矩:

加劲肋截面最大应力为:

满足要求。加劲肋跨中最大挠度为:

满足要求。2.次梁设计。

1 次梁内力计算

恒荷载标准值为:

活荷载标准值为:

则次梁跨中最大弯矩设计值为: 图3-平台次梁计算简图。

次梁截面选择。

由抗弯条件的次梁所需的净截面抵抗矩:

初步采用工字钢,型号,截面参数如下:

a=35.5 ix=237

自重=27.9

图4-次梁截面。

考虑次梁自重后,跨中截面最大弯矩设计值为:

作用于次梁的荷载为静力荷载,考虑截面塑形发展系数,得截面最大应力为:

满足要求。抗剪强度计算。

次梁最大剪力设计值为:

截面最大剪应力为:

满足要求。次梁整体稳定验算。

次梁的受压翼缘与带肋铺板通过焊缝牢固连接,不会出现整体失稳破坏。因此次梁的整体稳定不必验算。

次梁的刚度验算。

次梁跨中最大挠度:

次梁容许挠度:

满足要求。3.主梁设计。

主梁内力计算。

恒荷载标准值:

活荷载标准值:

由荷载设计值计算主要支座反力:

则跨中最大弯矩设计值为图5-平台主梁计算简图。

主梁截面选择。

需要的截面模量:

初步采用三块钢板拼焊成工字形组合截面梁。

1)确定主梁的高度。

经济高度:或。

综上三个方面,取腹板高度。

2)确定腹板厚度。

或。取腹板厚度。

3)确定翼缘宽度和厚度。

每个翼缘所需截面面积:

翼缘宽度:取。

则翼缘厚度:

取。翼缘外伸宽度:

翼缘外伸宽度与厚度之比:

满足局部稳定要求。

主梁截面验算。

1 截面强度验算。

根据所选定的截面,计算截面几何特性值如下:

图6-主梁截面。

主梁自重标准值:

考虑主梁自重后跨中最大弯矩和最大剪力设计值分别为:

弯曲正应力验算:

满足要求。满足要求。

整体验算稳定。

故不需要进行验算。

刚度验算。主梁在标准荷载作用下支座反力:

跨中最大弯矩:

跨中最大挠度:

满足要求。翼缘和腹板的连接焊缝计算:

焊脚尺寸:最小焊脚尺寸:

最大焊脚尺寸:

取焊脚尺寸:

局部稳定验算。

翼缘局部稳定验算:

满足要求。腹板局部稳定验算:

所以腹板也能保证稳定,故不需要再设置横向加劲肋。

4.梁支承加劲肋。

按端面承压强度试选加劲肋厚度。

支座设计反力:

若要满足构造要求,则应有:

取图7-平台主梁突缘支座构造图。

伸出底面的长度为10mm<2=16mm,满足构造要求。

按轴心受压构件验算加劲肋在腹板平面外的稳定。

支承加劲肋计算截面面积:

绕腹板中线(z轴)的截面惯性矩为:

回转半径为:

长细比:查参考文献【9】附表4.3“c类截面轴心受压构件的稳定系数φ”得。

加劲肋与腹板角焊缝连接计算。

先按计算,则:

另构造要求:

故采用。主梁与次梁平接,故在主梁与次梁连接处要在主梁上设计横向加劲肋。

截面尺寸:宽度:

采用。厚度:

采用。构造要求图8-中间横向加劲肋截面图。

取焊脚尺寸。

次梁支座压力:

回转半径:

长细比: 查文献的附表4.3 c类截面得。

满足要求。次梁与加劲肋采用焊接连接。

选用普通焊接为4.6级 d=20mm.的c级螺栓。

采用承压型连接。

每个螺栓的承载力设计值。

螺栓个数,取2个。

图9-主梁与次梁平接螺栓图。

5、柱台。内力计算。

轴心力:截面确定。

设其长细比,则查表4.9 b类截面得:φ=0.688

所需截面面积为。

选择热轧h型钢, 50×150×150×7×10

平台柱高1.8m,柱顶与柱脚均匀铰接,长度系数u=1.0

长细比有:图10-平台柱截面图。

柱刚度满足要求。

x轴与y轴均为b类。其。

平台柱自重标准值:

轴上力设计值:

局部稳定计算:选择是h型钢,故都满足。

6、 柱头。

柱顶板取200mm×200mm×16mm 顶板上的垂板为200mm×100mm×10mm

平台板柱头承受的压力n通过柱头腹板两侧的加劲肋传递。

加劲肋尺寸确定。

n=84.04(kn) 所需面积。

选取加劲肋尺寸 50mm×6mm. 两侧加劲肋的端面承受面积为。

加劲肋及其焊缝验算。

取焊脚尺寸,焊缝的实际长度为 ,每根加劲肋传力。

图11-平台柱的柱头构造。

加劲肋与腹板连接焊缝承受的剪力和弯矩分别为:

由剪力产生的焊缝剪应力为:

由弯矩产生的焊缝正应力为:

满足要求。7、柱脚。

基础混凝土强度等级为,抗压强度设计值。

柱的轴心力设计值为。

所需。按构造要求取柱底长为240mm,宽为200mm

取锚栓直径d=20(mm). 锚栓孔。

则底面净面积:

大于所需面积正应力:

图12-平台柱柱脚的构造。

取三边支承区格验算有:

则。查表4.8 得。

则其最大弯矩:

得需要的底板厚度为:

可取t=10(mm)

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