韶關(guān)冶煉廠冶煉車間上料平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、韶關(guān)冶煉廠冶煉車間上料平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化2班 彭小禹指導(dǎo)老師：周周 副教授1 設(shè)計(jì)概述1.1基本情況介紹1.1.1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的背景我國(guó)鋼產(chǎn)量大且品種齊全，2010年粗鋼產(chǎn)量達(dá)到7億噸，占世界第一位。其中鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)消耗將近4%。鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程、橋梁工程、地下工程、鐵道工程中大量使用。由于鋼材的性能優(yōu)良，鋼結(jié)構(gòu)具有現(xiàn)代化、標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)勢(shì)，又是一種可再生的材料，滿足“低碳、節(jié)能、環(huán)?！笨沙掷m(xù)發(fā)展國(guó)策的基本要求，有著很好的發(fā)展前景與機(jī)遇。國(guó)內(nèi)建成的北京奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館、廣州亞運(yùn)會(huì)建筑、橫跨長(zhǎng)江的多座大型橋梁、遍布全國(guó)的高速鐵路基礎(chǔ)設(shè)施等一批鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)志性工程，代表了世界的先進(jìn)水平。鋼結(jié)構(gòu)

2、在公共建筑、民用住宅等方面有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ窈蟊貙⒄碱I(lǐng)更多的市場(chǎng)份額。新中國(guó)成立初期，國(guó)民經(jīng)濟(jì)處于起步階段，鋼結(jié)構(gòu)僅在大型工業(yè)廠房中應(yīng)用，鞍鋼、武鋼、包鋼等鋼鐵廠的大型車間基本都采用了鋼結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)50年代末在外國(guó)專家的幫助下，南京長(zhǎng)江大橋成為我國(guó)第一座自己建造的大型鋼結(jié)構(gòu)橋梁。改革開放以后我國(guó)的鋼產(chǎn)量大幅增加，使用鋼材的政策由限制轉(zhuǎn)變?yōu)橥茝V使用，鋼結(jié)構(gòu)在高層和超高層建筑、多層房屋、輕鋼建筑、大跨度體育場(chǎng)館、各種會(huì)展中心、大型飛機(jī)安裝檢修庫(kù)、大跨度公路鐵路橋梁、海上采油平臺(tái)、各種大中型倉(cāng)庫(kù)中都得到廣泛應(yīng)用。隨著大型計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，先進(jìn)的結(jié)構(gòu)分析手段不斷更新，大型復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)項(xiàng)目成為可能，我國(guó)出

3、現(xiàn)許多項(xiàng)目的設(shè)計(jì)制造水平居世界一流。1.1.2 鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（1）強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)重量輕，但鋼結(jié)構(gòu)容易失穩(wěn)。在承受同樣荷載時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)比鋼筋混凝土和木材組成的結(jié)構(gòu)重量減輕很多。正是因?yàn)閺?qiáng)度高，鋼結(jié)構(gòu)的杠件就可以做得細(xì)長(zhǎng)，組成杠件的板件也可能比較薄，這樣，結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定和板件的局部穩(wěn)定就變得尤為突出，容易因?yàn)檎w或局部失穩(wěn)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。（2）在復(fù)雜情況下性能優(yōu)越。鋼材的彈性模量穩(wěn)定，材質(zhì)均勻性好，比較符合理想彈朔性體的力學(xué)假定，因而結(jié)構(gòu)分析計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際情況很接近；鋼材具有良好的朔性、韌性、抗沖擊和抗低溫冷脆性能，在復(fù)雜受力情況下性能較好。（3）抗震性能好。鋼結(jié)構(gòu)可以建造的比較輕柔，受到的地震作用較

4、小，而且其具有良好的能量耗散能力，在歷次地震中損害的程度是最小的，鋼材已經(jīng)被工程界確定為最適合的抗震結(jié)構(gòu)材料。（4）耐熱性能好但抗火性能差。在溫度不高于250攝氏度的一般受熱情況下，鋼結(jié)構(gòu)的彈性模量、強(qiáng)度、變形等主要的力學(xué)指標(biāo)變化不大，是一種較好的耐熱結(jié)構(gòu)材料。但是鋼結(jié)構(gòu)的抗火能力很差，當(dāng)溫度達(dá)到300攝氏度以上時(shí)，強(qiáng)度逐漸下降，在600攝氏度時(shí)強(qiáng)度不足三分之二，模量幾乎為零，所以在火災(zāi)下不加防護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)很快就會(huì)倒塌，需要引起特別的注意。（5）密封性好但脆性狀態(tài)下裂紋容易擴(kuò)展。焊接鋼結(jié)構(gòu)不滲漏，密封性好，適用于制造船舶、氣柜油罐、壓力容器、高壓管道等。但是，由于鋼結(jié)構(gòu)整體剛度大，當(dāng)焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5、不當(dāng)或工藝不好時(shí)，在低溫和復(fù)雜受力情況下，微小裂紋有可能擴(kuò)展導(dǎo)致整體斷裂，這是焊接鋼結(jié)構(gòu)的弱點(diǎn)。（6）材料價(jià)格較貴，但鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)化程度高，建筑工期短。使用鋼結(jié)構(gòu)與使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，高層建筑的總投資大約增加不到2%，低矮建筑就更少。由于鋼結(jié)構(gòu)的工廠化生產(chǎn)，以及施工過(guò)程中機(jī)械化程度高，工期縮短帶來(lái)的效益更為明顯，越來(lái)越多的業(yè)主選擇鋼結(jié)構(gòu)作為主要的土木工程結(jié)構(gòu)。（7）鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性差。因?yàn)橐子诒桓g，隔一段時(shí)間業(yè)主不得不對(duì)結(jié)構(gòu)重新噴涂刷涂料。在海邊、腐蝕性氣體濃度比較大的環(huán)境中，這筆維護(hù)費(fèi)用更大。耐候鋼的出現(xiàn)使鋼結(jié)構(gòu)在腐蝕環(huán)境中有了更大的使用空間。通常情況下鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性差的缺點(diǎn)不足以對(duì)鋼結(jié)構(gòu)

6、的使用產(chǎn)生明顯的負(fù)面影響。1.1.3鋼結(jié)構(gòu)合理應(yīng)用范圍基于它的特點(diǎn)，它的合理應(yīng)用范圍體現(xiàn)在以下方面：（1）大跨度結(jié)構(gòu)。如飛機(jī)裝配車間、飛機(jī)庫(kù)、大會(huì)堂、體育館、展覽館等。（2）工業(yè)廠房。如冶金廠房的轉(zhuǎn)爐煉鋼車間、連鑄連軋車間；重型機(jī)械廠的鑄鋼車間、水壓機(jī)車間鍛壓車間等。（3）可拆卸或移動(dòng)的結(jié)構(gòu)。如塔式起重機(jī)、履帶式起重機(jī)的吊臂、龍門起重機(jī)等。（4）高聳結(jié)構(gòu)和高層結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)電視塔、輸電塔架等自重輕，便于安裝和施工；高610米的廣州新電視塔是目前世界第一高的電視塔，正在建造中的上海環(huán)球金融中心等高層建筑都是鋼結(jié)構(gòu)建筑。（5）密封和壓力容器。鋼材質(zhì)地密實(shí)，抗拉強(qiáng)度高，做成容器后不滲油不透水，并且能承

7、受較大的內(nèi)部壓力，廣泛應(yīng)用與輪船、各種油罐、氣柜等。（6）版殼結(jié)構(gòu)。如油罐、煤氣柜、高爐爐殼、熱風(fēng)爐、漏斗、煙囪、水塔以及各種管道等。（7）承受動(dòng)力荷載以及地震作用的結(jié)構(gòu)。1.1.4鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的分類鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以分為兩類：鋼結(jié)構(gòu)杠件和鋼結(jié)構(gòu)板件。（1）鋼結(jié)構(gòu)杠件按受力狀態(tài)可以分為受拉杠件、受壓杠件、受彎杠件、拉彎杠件、壓彎杠件、受拉索等。這些杠件是組成鋼結(jié)構(gòu)各種形式的最基本單元。鋼結(jié)構(gòu)杠件和杠件之間可以組合成合理的結(jié)構(gòu)形式，充分利用鋼材的各種優(yōu)勢(shì)，有效地承擔(dān)各種作用和荷載，滿足結(jié)構(gòu)物各種功能要求并具有美觀的造型。（2）鋼結(jié)構(gòu)板件是一種平面構(gòu)件，一般在板件平面內(nèi)拉應(yīng)力、壓應(yīng)力和剪應(yīng)力共同作用，工

8、作狀態(tài)比較復(fù)雜。在實(shí)際應(yīng)用中，按照邊界支承狀況不同，板件可以分為四邊簡(jiǎn)支版、三邊簡(jiǎn)支一邊自由板、帶加勁肋的三邊簡(jiǎn)支板等。鋼結(jié)構(gòu)有時(shí)還和混凝土組合在一起，形成組合構(gòu)件；拱、鋼架既是鋼構(gòu)件，也可以獨(dú)立組成結(jié)構(gòu)。1.1.5鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本方法鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的理論基礎(chǔ)是結(jié)構(gòu)的可靠度分析。無(wú)論對(duì)建筑結(jié)構(gòu)還是橋梁結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)不同結(jié)構(gòu)取得相同的可靠度，從理論上制定出結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一的目標(biāo)可靠指標(biāo)。目標(biāo)可靠指標(biāo)應(yīng)該根據(jù)各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件的重要性、破壞性質(zhì)和失效產(chǎn)生的后果來(lái)確定。在結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，涉及可靠度指標(biāo)的參數(shù)隱含在計(jì)算公式里。結(jié)構(gòu)工程師需要掌握的是鋼結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)法的基本原理，正確理解概率極限

9、狀態(tài)的概念和含義，以便正確處理設(shè)計(jì)、施工、工程事故分析、工程加固中出現(xiàn)的各種復(fù)雜問(wèn)題。1.1.5鋼結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)和其他土木工程結(jié)構(gòu)一樣，鋼結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)分為承載力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩類。（1）承載力極限狀態(tài)對(duì)應(yīng)于構(gòu)件和連接的強(qiáng)度破壞、疲勞破壞和因過(guò)度變形而不適于繼續(xù)承載，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件喪失穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系和結(jié)構(gòu)傾覆。1.2 本設(shè)計(jì)（題目）的特點(diǎn)與性質(zhì)1.2.1 使用功能要求根據(jù)上述的鋼結(jié)構(gòu)合理使用范圍，考慮本設(shè)計(jì)為大跨度受動(dòng)力荷載影響的結(jié)構(gòu),從其使用功能考慮宜采用鋼結(jié)構(gòu)的形式。1.2.2 荷載的受力分析本上料平臺(tái)主要承受豎向可變荷載、結(jié)構(gòu)的自重及附屬連接的零部件的重力。其荷載的傳遞

10、方式為:板面上的豎向永久荷載和豎向可變荷載，由疊合式板(DHB)以均布荷載的形式傳給次梁(CL)，再由次梁以集中力的形式傳給主梁(ZL),最后由主梁以集中力的形式傳給格構(gòu)式柱(GGZ)，由柱再傳給基礎(chǔ)(JC)，基礎(chǔ)傳給地基。綜上所述，本設(shè)計(jì)采用大板式鋼結(jié)構(gòu)的單向板梁板結(jié)構(gòu)形式。2 荷載的匯集21 結(jié)構(gòu)的平面布置由設(shè)計(jì)規(guī)范可知次梁的經(jīng)濟(jì)跨度在5000-7000mm之間，主梁大于等于10000mm，以及考慮上料平臺(tái)的具體的環(huán)境還有施工的便利性，其平面布置如下：2.2 標(biāo)準(zhǔn)情況下荷載標(biāo)準(zhǔn)值的計(jì)算 ： ： ：2.2.1豎向永久荷載2.2.2豎向可變荷載2.2.3豎向荷載組合3 次梁的截面設(shè)計(jì)3.1計(jì)算

11、簡(jiǎn)圖（不算次梁本身重量的前提下）次梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下，其中為設(shè)計(jì)值，為標(biāo)準(zhǔn)值，柱寬選取 圖3.1次梁的靜跨度為： 兩支座反力距離為： 3.2 初選截面（算上次梁本身的重量）3.2.1 截面最大彎矩設(shè)計(jì)值的計(jì)算（不算本身重量）次梁的材料：Q235鋼，塑性發(fā)展系數(shù)初取為1.05，則最大彎矩設(shè)計(jì)值為：= 3.2.2 需要的截面抵抗矩3.2.2 初選工字型鋼查表選擇型號(hào)為36c的工字鋼，其幾何性質(zhì)為。，3.2.3驗(yàn)算截面抵抗矩查表得，為設(shè)計(jì)值，故 ，又，所以，而故所選工字型鋼型號(hào)符合截面抵抗矩的條件。3.2.4驗(yàn)算抗彎承載力在算上本身重量時(shí)： (=1.05)即符合條件。3.2.5驗(yàn)算抗剪承載力（） 查表

12、可知：所以即所選型號(hào)符合條件。3.2.6 驗(yàn)算工字鋼的剛度限制撓度條件 通過(guò)以上截面抵抗矩，抗彎承載力、抗剪承載力和剛度的驗(yàn)算，所選工字型號(hào)鋼型號(hào)是合理的。4主梁設(shè)計(jì)4.1 基本情況介紹4.11 計(jì)算簡(jiǎn)圖（不算本身重量）計(jì)算圖如下圖4.1 4.1.2 主梁載荷為了滿足安全可靠和經(jīng)濟(jì)合理的雙重要求，對(duì)于本次設(shè)計(jì)中的工作環(huán)境的一個(gè)思考，現(xiàn)決定選取Q345的焊接組合工字型鋼梁。下圖為主梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖：圖4.2 所以：上圖中的靜跨度 式中是支座圓柱的截面直徑，由以往的習(xí)慣選擇，即，故兩支座反距離并有 4.1.3截面抵抗矩的計(jì)算（1）最大彎矩最大剪力（2）由得截面抵抗矩（對(duì)一般單向彎曲梁：當(dāng)最大彎矩外無(wú)孔

13、眼時(shí)）4.2截面設(shè)計(jì)4.2.1 梁截面沿長(zhǎng)度的改變對(duì)于均布荷載作用下的簡(jiǎn)支梁，一般按跨中最大彎矩選定截面尺寸。但是考慮到彎矩沿跨度按拋物線分布，當(dāng)梁跨度較大時(shí)，如在跨間隨彎矩減小將截面改小，做成變截面梁，則可節(jié)約鋼材減輕自重。焊接工字梁的截面改變一般是改變翼緣寬度。4.2.2 變換截面的連接如下圖圖4.3 下翼緣連接的坡口焊位置4.3 具體尺寸的計(jì)算4.3.1 各個(gè)名稱: 13具體尺寸如圖（不算本身重量的內(nèi)力計(jì)算）4.3.2腹板高度（截面高度h）梁的截面高度應(yīng)根據(jù)建筑高、剛度要求及經(jīng)濟(jì)要求確定。建筑高度是指按使用要求所允許的梁的最大高度。剛度要求是指為保證正常使用條件下，梁的撓度不超過(guò)規(guī)定容許

14、撓度。經(jīng)濟(jì)要求是指在滿足抗彎和穩(wěn)定條件下，使腹板和翼緣的總用鋼量最小。梁的經(jīng)濟(jì)高度可按下式計(jì)算根據(jù)上述三個(gè)條件，實(shí)際所取梁高h(yuǎn)主要滿足經(jīng)濟(jì)高度，即h=；可按h取稍小數(shù)值，同時(shí)應(yīng)考慮鋼板規(guī)格尺寸，并應(yīng)該選取50的倍數(shù)。故可以取=900mm。4.3.3腹板厚度的確定腹板主要承擔(dān)剪力，其厚度要滿足抗剪強(qiáng)度條件，計(jì)算時(shí)近似假定最大剪應(yīng)力為腹板平均剪應(yīng)力的1.2倍，即（1） 故（2）考慮腹板局部穩(wěn)定及構(gòu)造要求，腹板不宜太薄，可用下列經(jīng)驗(yàn)公式估算（3）選用時(shí)還符合鋼板現(xiàn)有規(guī)格，一般不宜小于8mm，跨度較小時(shí)，不宜小于6mm，輕鋼結(jié)構(gòu)可適度減小。（4）應(yīng)取2的倍數(shù)。由上述可知，選取=20mm.4.3.4翼緣

15、寬度b及厚度t腹板尺寸確定之后，可按強(qiáng)度條件（即所選截面系數(shù)）確定翼緣面積.對(duì)于工形截面初選截面時(shí)取，經(jīng)整理后可寫為，又一般采用翼緣寬度b不宜過(guò)大，否則翼緣上應(yīng)力分布不均勻。b值過(guò)小，不利于整體穩(wěn)定，與其他構(gòu)件連接也不方便。且滿足制造和構(gòu)造考慮的翼緣最小寬度所以取故而為了防止焊接殘余變形的影響加大，取4.3.5梁高h(yuǎn)的計(jì)算梁高的計(jì)算應(yīng)滿足建筑高度的最大值：，其中5500是使用功能要求最大高度，3600是工作要求最小凈空高。梁的最小高度滿足：，則，又因?yàn)椋匀　?.4主梁的截面設(shè)計(jì)4.4.1主梁截面幾何性質(zhì)計(jì)算（1）截面沒(méi)有改變前的幾何性質(zhì)， ： ： ： ： 圖4.7 主梁的截面變化情況尺寸圖

16、上圖中 、,按照規(guī)范規(guī)定:當(dāng)時(shí)是最經(jīng)濟(jì)的，故變換后的具體尺寸如下： 取，：徑和。 4.4.2由主梁本身重量引發(fā)的均布荷載的計(jì)算（因?yàn)楸旧碇亓克l(fā)的均布荷載，） 綜上所述，在加入主梁本身重量后，它的具體的內(nèi)力值如下： 4.4.3梁的強(qiáng)度計(jì)算 截面沒(méi)有改變前 （。 截面改變后 （ 公式里面， 截面沒(méi)有改變前C截面的彎矩和剪力： 截面改變后： 翼緣 綜上所述，主應(yīng)力的承載力達(dá)到要求，即主梁的強(qiáng)度要求滿足。4.4.4主梁的剛度驗(yàn)算為了保證梁正常使用，梁應(yīng)有足夠的剛度，梁的正常使用極限狀態(tài)要求限制的內(nèi)容是梁的最大撓度，主要是控制荷載標(biāo)準(zhǔn)值引起的最大撓度不超過(guò)按受力和使用要求規(guī)定的容許值 4.5主梁的整

17、體穩(wěn)定4.5.1主梁整體穩(wěn)定的概念概念：主梁一般做成高而窄的截面，承受橫向荷載作用時(shí)，在最大剛度平面內(nèi)產(chǎn)生彎曲變形，截面上翼緣受壓，下翼緣受拉，當(dāng)彎矩增大，使受拉翼緣的最大彎曲壓應(yīng)力達(dá)到某一數(shù)值對(duì)主梁會(huì)在偶然的很小的側(cè)向干擾力下，突然向剛度很小的側(cè)向發(fā)生較大的彎曲，由于受拉下翼緣的阻止，而使鋼梁發(fā)生不可恢復(fù)的變扭屈曲，如彎矩繼續(xù)增大，則彎矩變形迅速繼續(xù)增大，從而使梁?jiǎn)适С休d能力。這種因彎矩超過(guò)臨界限制而使鋼梁從穩(wěn)定平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定平衡狀態(tài)并發(fā)生側(cè)向變扭屈曲的現(xiàn)象，稱為主梁測(cè)扭屈曲或主梁?jiǎn)适дw穩(wěn)定。4.5.2 梁的整體穩(wěn)定計(jì)算原理在小變形條件下，梁處于彈性階段，根據(jù)薄壁構(gòu)件的計(jì)算理論得梁失

18、穩(wěn)的臨界彎矩為由上式可知，抗彎剛度，抗扭剛度、抗翹曲剛度愈大，則臨界彎矩愈大，梁的跨度或測(cè)向支承點(diǎn)間距愈小，則臨界彎矩愈大。因此，影響梁的整體穩(wěn)定承載力的因素有荷載類型，荷載作用于載面上的位置、截面平面外的抗彎剛度和抗扭剛度以及梁受壓翼緣側(cè)向之承點(diǎn)的距離。提高梁整體穩(wěn)定承載力最有效的措施是加大梁的側(cè)向抗彎剛度和抗扭剛度，減小梁的側(cè)向計(jì)算長(zhǎng)度。4.5.3 梁的整體穩(wěn)定系數(shù)梁的整體穩(wěn)定系數(shù)為整體穩(wěn)定臨界應(yīng)力與鋼材屈服強(qiáng)度的比值即對(duì)一般的受橫向荷載或不等端彎矩作用的焊接工字形等截面簡(jiǎn)支梁，包括單軸對(duì)稱和雙軸對(duì)稱工字形截面?？捎孟率酱_定其整體穩(wěn)定系數(shù)式中是梁整體穩(wěn)定的等效臨界彎矩系數(shù)，查表為=1.15

19、；是梁在側(cè)向支撐點(diǎn)面對(duì)截面弱軸y-y的長(zhǎng)細(xì)比，=，A是梁的毛截面面積，A=36000，h,t是梁截面的全高和受壓翼緣厚度，分別為h=960,t=30.是截面不對(duì)稱影響系數(shù)，為.故=11.71>0.6,因?yàn)榇笥?.6，說(shuō)明梁在彈朔性狀態(tài)下失穩(wěn)，應(yīng)用下式計(jì)算的代替值：4.5.4 梁的整體穩(wěn)定計(jì)算方法計(jì)算公式，是饒強(qiáng)軸作用的最大彎矩；為即即滿足整體穩(wěn)定條件4.6主梁的局部穩(wěn)定性設(shè)計(jì)4.6.1基本情況介紹：定義：在梁的強(qiáng)度和整體穩(wěn)定承載力都能得到保證的前提下，腹板或翼緣部分作為板件首先發(fā)生屈曲失去穩(wěn)定，稱為梁?jiǎn)适Ь植糠€(wěn)定性. 理論局部穩(wěn)定原因和條件：原因：梁的上翼緣受到均勻分布的最大彎曲正應(yīng)力，

20、當(dāng)寬厚比超過(guò)某一限制，上翼緣就會(huì)產(chǎn)生凹凸變形喪失穩(wěn)定。條件：采取的辦法保證穩(wěn)定 梁受壓翼緣自由外伸寬度b與其厚度之比，應(yīng)符合下式要求截面尺即盡量是小 恰當(dāng)布置加勁肋使 減小。4.6.2加勁肋的設(shè)計(jì)加勁肋的布置和構(gòu)造要求：加勁肋可按如下原則布置 1、僅布置橫向加勁肋2、同時(shí)布置縱向加勁肋和橫向加勁肋3、同時(shí)布置縱向加勁肋橫向加勁肋和短加勁肋。縱向加勁肋對(duì)提高腹板的彎曲臨界應(yīng)力特別有效；橫向加勁肋能提高腹板臨界應(yīng)力并作為縱向加勁肋的支承；短加勁肋常用于局部壓應(yīng)力較大的情況。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：（1）當(dāng)時(shí)，對(duì)有局部壓應(yīng)力的梁，應(yīng)按構(gòu)造配置橫向加勁肋；但對(duì)無(wú)局部壓應(yīng)力的梁，可不配置加勁肋。（2）當(dāng)時(shí)，

21、應(yīng)配置橫向加勁肋，并計(jì)算腹板的局部穩(wěn)定性。（3）當(dāng)，應(yīng)在彎曲應(yīng)力較大曲格的受壓區(qū)不但要配置橫向加勁肋，還有配置縱向加勁肋。局部壓應(yīng)力很大的梁，必要時(shí)宜在受壓區(qū)配置短加勁肋。（4）梁的支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處，宜設(shè)置支承加勁肋。加勁肋的布置要求：加勁肋宜在腹板兩側(cè)成對(duì)配置，也可單側(cè)配置但支承加勁肋、重級(jí)工作制起重機(jī)梁的加勁肋不應(yīng)單側(cè)配置。本設(shè)計(jì)中。由上所述，按鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定布置橫向加勁肋，又因?yàn)槭┕け憷匆?guī)范在梁的支座處和上翼緣受有較大的固定荷載處布置支承加勁肋。取a=1000加勁肋的尺寸計(jì)算加勁肋各部分的尺寸如下圖： ，是5的倍數(shù)。取，是2的倍數(shù)。取 取 取 加勁肋的焊接鋼結(jié)構(gòu)在

22、焊接過(guò)程中，局部區(qū)域受到高溫作用，引起不均勻的加熱和冷卻，使構(gòu)件產(chǎn)生焊接變形。由于在冷卻時(shí)，焊縫和焊縫附近的鋼材不能自由收縮，受到約束而產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力。焊接殘余變形和焊接殘余應(yīng)力是焊接結(jié)構(gòu)的主要問(wèn)題之一，它將影響結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作。焊接殘余應(yīng)力有縱向殘余應(yīng)力，橫向殘余應(yīng)力和沿厚度方向殘余應(yīng)力。縱向殘余應(yīng)力指沿焊縫長(zhǎng)度方向的應(yīng)力，橫向殘余應(yīng)力是垂直于焊縫長(zhǎng)度方向且平行于構(gòu)件表面的應(yīng)力，沿厚度方向的殘余應(yīng)力則是垂直于焊縫長(zhǎng)度方向且垂直于構(gòu)件表面的應(yīng)力。這三種殘余應(yīng)力都是由收縮變形引起的。4.6.3 ，4.6.4 支承加勁肋的設(shè)計(jì)（擬采用凸緣式支承加勁肋）: 基本情況介紹支承加勁肋一般由成對(duì)布置的鋼板

23、做成，也可以用凸緣式加勁肋，其凸緣長(zhǎng)度不得大于其厚度的2倍。支承加勁肋除保證腹板局部穩(wěn)定外，還要將支反力或固定集中力傳遞到支座或梁截面內(nèi)，因此支承加勁肋的截面除滿足加勁肋的各項(xiàng)要求外，還應(yīng)按傳遞支反力或集中力的軸心壓杠進(jìn)行計(jì)算，其截面常常比一般加勁肋截面稍大一些。本設(shè)計(jì)采用凸緣式支承加勁肋。支承加勁肋的設(shè)計(jì)主要包括下面三個(gè)方面：1） 腹板平面外的穩(wěn)定性 為了保證支承加勁肋能安全地傳遞支反力或集中荷載F，梁的支承加勁肋，應(yīng)按承受梁支座反力或固定集中荷載的軸心受壓構(gòu)件計(jì)算其在腹板平面外的穩(wěn)定性。此受壓構(gòu)件的截面應(yīng)包括加勁肋和加勁肋每側(cè)范圍內(nèi)的腹板面積，計(jì)算長(zhǎng)度取2） 端面承壓強(qiáng)度 支承加勁肋的端部

24、一般刨平頂緊于梁翼或支座，應(yīng)按下式計(jì)算端面承壓應(yīng)力3） 支承加勁肋與腹板的連接焊縫 可假定F力沿焊縫全長(zhǎng)均勻分布進(jìn)行計(jì)算。支承加勁肋與腹板的連接焊縫應(yīng)按承受全部支座反力計(jì)算。通常采用角焊縫連接，焊腳尺寸應(yīng)滿足構(gòu)造要求。 ，取， ，取，則，如圖所示。（1） 性， ，取 ，（3） 符合條件要求。4.6.5 局部受壓承載力驗(yàn)算 ， 部有：（ 4.7 焊接計(jì)算角焊縫的焊腳尺寸是指焊縫跟腳至焊縫外邊的尺寸如下圖。普通焊縫最小截面在方向，不計(jì)凸部分的余高 稱為焊縫截面的有效厚度；為避免焊縫燒穿較薄的焊件，減小主體金屬的翹曲和焊接殘余應(yīng)力，角焊縫的焊腳尺寸不宜太大。最大焊腳尺寸不宜大于較薄焊件厚度的1.2倍

25、（但鋼管結(jié)構(gòu)可酌量增加）。對(duì)板邊緣的角焊縫，則應(yīng)滿足。圓孔或槽孔內(nèi)的不宜大于圓孔直徑或槽孔短徑的主要計(jì)算尺寸除了焊腳尺寸還有焊縫計(jì)算長(zhǎng)度。考慮施焊時(shí)起弧和落弧的影響，每條焊縫的計(jì)算長(zhǎng)度取其實(shí)際長(zhǎng)度減去。4.7.1 4.7.2焊縫長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)計(jì)算腳焊縫的長(zhǎng)度不得小于和40mm也不宜大于 使焊縫不 且。4.7.3 具體公式計(jì)算：如，那么如,那么,因，故 ， ， ，所以 式中： ：） ， ， ，又 ：則，且取5 5.1 5.1.1 截面高度較大的壓彎構(gòu)件采用格溝式可以節(jié)省材料，所以格構(gòu)式壓彎構(gòu)件一般用于廠房的框架柱和高大的獨(dú)立支柱。由于截面高度受有較大的外剪力故構(gòu)件常常用綴條連接。綴板連接的格溝式壓彎

26、構(gòu)件較少采用，本設(shè)計(jì)中，也采用綴條式格溝柱，其截面各部分名稱如左圖。 圖5.1中要求，是為了日述5.2 格構(gòu)式柱的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算5.2.1 綴條式格構(gòu)柱的肢件設(shè)計(jì) ； ， ，由又，則，則，查號(hào)為；;； 圖5.2 14b截面的基本尺寸圖 按照規(guī)范規(guī)定：，選取。所以。 總的兩槽鋼的。 ， :：其中: ，； 綜上可圖5.3 綴板式格構(gòu)柱截面各部分尺寸圖5.2.2綴條的設(shè)計(jì)計(jì)算 選擇角鋼 ， ，則， 定義 ，由，則5.3 肢體設(shè)計(jì)5.3.1 肢架整體穩(wěn)定性驗(yàn)算當(dāng)彎矩作用在與綴材面相垂直的主平面內(nèi)時(shí)，構(gòu)件繞實(shí)軸產(chǎn)生彎曲失穩(wěn)，它的受力性能與實(shí)腹式壓彎構(gòu)件完全相同。因此，彎矩繞實(shí)軸作用的格構(gòu)式壓彎構(gòu)件，彎矩作

27、用平面內(nèi)和平面外的整體穩(wěn)定計(jì)算均與實(shí)腹式構(gòu)件相同，在計(jì)算彎矩作用平面外的整體穩(wěn)定時(shí)，長(zhǎng)細(xì)比取換算長(zhǎng)細(xì)比，整體穩(wěn)定系數(shù)取 長(zhǎng)細(xì)比計(jì)算有公式: 公式中:， 繞虛軸失穩(wěn)的換算長(zhǎng)細(xì)比 代替，得最大長(zhǎng)細(xì)比的計(jì)算有，則，的穩(wěn)定系數(shù)；由件的穩(wěn)定系數(shù)： 有公式 有：（滿足肢件的整體穩(wěn)定性要求）5.3.2 單肢體的穩(wěn)定性驗(yàn)算 其中： 1-1矢穩(wěn)時(shí)的長(zhǎng)細(xì)比 ， 對(duì)于綴條，應(yīng)滿足，有（滿足單肢件的整體穩(wěn)定性要求）。5.3.3 肢體的剛度驗(yàn)算因?yàn)椋詽M足剛度要求5.3.4 肢體的剛度問(wèn)題 ，其較小，按照規(guī)范規(guī)定，不進(jìn)行局部穩(wěn)定性。5.4 綴條設(shè)計(jì)5.4.1 計(jì)算內(nèi)力值：，其中，,故5.4.2 ，其中，則，由 Q235按b類系數(shù)5.4.3 倍。 ，為,肢尖為5.4.4 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算 ，其中有，則5.4.5 計(jì)算綴條與肢體