钢结构课程设计

发布 2022-10-01 19:35:28 阅读 5900

《钢结构》课程设计。

设计条件。室内单层平台柱高h,平台的梁格采用主次梁布置,铺板为预制钢筋混凝土板,焊于次梁上。次梁简支于主梁,主次梁等高相连。

柱下基础混凝土的强度等级为c15。平台永久荷载(包括铺板自重)为5kn/m2 ,可变荷载为20 kn/m2。钢材选用q235b,焊条为e43系列。

(柱高4m,主梁间距5m,次梁间距3m,主梁跨度12m)。

设计内容。1.次梁设计。

平台铺板与次梁焊牢,不必计算整体稳定。假设次梁自重为1kn/m,次梁承受荷载标准值为:

荷载设计值为(按可变和载效应控制的组合:恒荷载分项系数为1.2,活荷载的分项系数为1.3):

最大弯距设计值:

根据抗弯强度选择截面,需要的载面模量为:

选用其,跨中无孔眼消弱,此大于需要的1345,梁弯矩足够。由于型钢的腹板较厚,一般不必验算抗剪强度。若次梁连于主梁加劲筋,也不必验算次梁支座上局部承压强度。

其他截面特征,;自重74.9kg/m=0.73kn/m 略小于假设自重,不必从新计算。

验算挠度:全部荷载标准值作用下:

可变荷载标准值作用下:

2.主梁设计

根据经验假设此主梁自重标准值为3kn/m,设计值。

次梁传来集中载荷标准值:

设计值为:支座处最大剪力。

跨中最大弯距为

采用焊接组合梁,估计翼缘班厚度,故抗弯强度设计值。

需要的载面模量为。

最大的轧钢型钢也不能提供如此大的截面模量,可见此梁需选用组合梁。

1)试选载面。

查《戴国欣。钢结构。武汉理工大学出版社,2007.》附表2.1可知,

梁最小高度。

梁经济高度。

取梁腹板高度

按剪力要求的腹板高度

按经验公式

考虑腹板屈曲后强度,取腹板厚度。

每个翼缘所需载面积。

翼缘宽度取。

翼缘厚度 ,取。

翼缘外伸宽度

翼缘板外伸宽度与厚度厚之比,满足局部强度要求。

2)强度验算。

梁载面几何要求。

梁自重(钢材质量密度为7850kg/,重量密度为77kn/m):

考虑腹板加劲肋等增加的重量,原假设的梁自重3kn/m比较合适。

验算抗弯强度。

验算抗剪强度。

主梁的支承处以及支承次梁处均配置支承加劲肋,故不验算局部承受强度(既)。

3)梁整体稳定验算。

次梁可视为主梁受压翼缘的侧向支承,主梁受压翼缘自由长度与宽度之比,故不需验算主梁的整体稳定性。

4)刚度验算。

查《[1]戴国欣。钢结构。武汉理工大学出版社,2007.》附表2.1,挠度容许值为(全部载荷标准值作用)或(仅有可变载荷标准值作用)。

全部荷载标准值梁中最大弯距。

因已小于1/500,故不必再验算仅有可变荷载作用下的挠度。

5)翼缘和腹板的连接焊缝计算。

翼缘和腹板之间采用角焊缝焊接,取。

3)加劲筋设设计。

各板格的强度验算。

此种梁腹板宜考虑屈曲后的强度,应在支座处和每个次梁处(既固定集中载荷处)设置支承加劲肋。另外,端部板段采用如图的够造,另加横向加劲肋,是,因,故,使板段范围内不会屈曲,支座加劲肋就不会受到水平力的作用。

对伴段(如图):

左侧截面剪力:

相应弯矩 因。

故用验算,:

通过)对板段,验算右侧截面:

因。故用验算:但。可以)

加劲肋计算。

横向加劲肋的截面:

宽度:,用。

厚度: 中部承受次梁支座反力的支承加劲肋的截面计算:

由上可知:故该加劲肋所承受轴心力:截面面积:

验算在腹板平面外稳定:

端部支撑加劲筋。

已知 支座反力

取与翼缘板等宽。需要。取。

截面要素。查表c

加劲肋与腹板的角焊缝的连接计算(侧面角焊缝)取 取。

底部刨平超出主梁下翼20mm 详细见图。

柱选择。选择热轧h型钢

轴心力为高4m

假定,由于》0.8 属于b类截面当时,

选,其面积,,

截面验算只需进行整体稳定和刚度验算

b类截面,查表得。

整体稳定满足。

柱脚计算。底板尺寸。

需要底板面积

采用宽为420mm 长为460mm底板毛面积

减去锚栓孔面积(约为4000),大于所需净面积。

板压力。区格(1)为四边支承板,,查《戴国欣。钢结构。

武汉理工大学出版社,2007》表4.7,区格(2)为三边支承板,,查《戴国欣。钢结构。

武汉理工大学出版社,2007》表4.8,

区格(3)为悬臂部分,

这三种区格的弯矩值相差不大,不必调整低板平面尺寸和板格位置。最大弯矩为:

底板厚度:,取t=20mm

隔板计算。将隔板视为两端支于靴梁的简支梁,其线载荷:

隔板与底板的连接(仅考虑外侧一条焊缝)为正面角焊缝,。取mm,焊缝强度计算:

隔板与靴梁的连接(外侧一条焊缝)为侧面角焊缝,所受隔板的支座反力为:

设,求焊缝长度(即隔板高度):

取隔板高 220mm,设板格厚度。

验算隔板抗剪抗弯强度:

靴梁计算。靴梁与柱身的连接,承受柱压力为972kn 侧面角焊缝。

设求其长度,取250mm

靴梁作为支撑梁于柱边得悬伸梁t=10mm

靴梁与底板的连接焊缝和隔板与底板连接焊缝传递全部柱的压力,设焊缝的焊角尺寸为

需要焊缝计算长度为:

显然焊缝的实际长度计算总长度已超此值。

柱脚与基础的连接采用两个20mm的锚栓。

梁与柱的连接。

顶板与柱用焊缝连接,柱与梁用螺栓连接。顶板厚度取20mm,柱中有加劲肋,梁端加劲肋的底面刨平顶紧与柱顶板。

加劲肋长度确定:

设。去250mm。

主梁与次梁连接。

次梁线荷载设计值为97.2kn简化为两端自由支持,端部剪力:

采用摩擦型连接,采用高强度螺栓10.9级的m30,连接处结构接触面用喷砂型处理,查《戴国欣。钢结构。武汉理工大学出版社,2007》表3.8。

单个螺栓的承载力设计值为:

所需螺栓数:

取2个。加劲肋与主梁连接。

主梁与加劲肋采用角焊缝连接,设:

设。加劲肋端部切去宽40mm,高60mm

符合构造要求。

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