鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

1、鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)課 程 設(shè) 計(jì)學(xué) 院 名 稱： 土木工程學(xué)院 專 業(yè) 名 稱： 土木工程專業(yè) 學(xué) 生 姓 名： 沈思遠(yuǎn) 學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： 0905411323 學(xué) 生 班 級(jí)： 土木0943班 指 導(dǎo) 教 師： 王玉英 鋼結(jié)構(gòu)教研室2013年 3 月 22日成 績(jī) 評(píng) 定 表班級(jí)土木0943姓名沈思遠(yuǎn)學(xué)號(hào)0905411323題 目某車間檢修平臺(tái)成 績(jī) 評(píng) 定考 核 項(xiàng) 次所占比例（）百分制成績(jī)出勤10學(xué)習(xí)態(tài)度20計(jì)算書(shū)質(zhì)量30圖面質(zhì)量30創(chuàng)新能力10總成績(jī)（百分制）綜合成績(jī)等級(jí)（五級(jí)分制）：指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日1設(shè)計(jì)目的 通過(guò)設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握廠房平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理、方法和步驟，訓(xùn)練學(xué)生繪制施工

2、圖的能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提高設(shè)計(jì)技能和專業(yè)表達(dá)能力。2設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)某車間檢修平臺(tái)。3設(shè)計(jì)資料 平臺(tái)場(chǎng)地位置如圖所示，高5.5m，平臺(tái)上設(shè)有一檢修洞口（位置自定），洞口尺寸為2m x 2m。平臺(tái)采用鋼鋪板，平臺(tái)上設(shè)備檢修荷載標(biāo)準(zhǔn)值是4.0 kNm2。鋼材為Q345，手工焊，E43型焊條。4設(shè)計(jì)形式4.1 鋪板采用有肋鋼鋪板。4.2 次梁采用工字鋼，簡(jiǎn)支于主梁上。4.3 主梁采用焊接工字形截面，簡(jiǎn)支于鋼柱上。4.4 鋼柱采用型鋼截面，鉸接柱腳。4.5基礎(chǔ)為鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，C20混凝土。5課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)5. 1檢修平臺(tái)梁格布置 柱網(wǎng)布置：滿足生產(chǎn)工藝和使用

3、要求，根據(jù)題意，柱間距采用6m 。 梁格的布置：短主梁，長(zhǎng)次梁，次梁間距2.0m平分。平臺(tái)結(jié)構(gòu)布置如：圖1 平臺(tái)梁結(jié)構(gòu)布置圖5.2 平臺(tái)鋪板設(shè)計(jì)5.2.1 確定鋪板、加勁肋的尺寸：鋪板采用有肋鋪板，板格尺寸600×1500 根據(jù)構(gòu)造要求及荷載作用情況取鋪板厚度6mm,板肋尺寸6×60。 驗(yàn)算鋪板和加勁肋的強(qiáng)度和剛度：a強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算鋪板的跨中最大彎矩鋪板所受荷載計(jì)算鋪板自重標(biāo)準(zhǔn)值：q =7850×9.8×6×=0.462kN/板面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：8kN/計(jì)算鋪板跨中最大彎矩 鋪板按四邊簡(jiǎn)支平板計(jì)算 b/a=1500/600=2.5查表得=0.125

4、鋪板面荷載設(shè)計(jì)值 q=1.2×0.462+1.3×8 kNm2=10.95 kNm2鋪板跨中單位寬度最大彎矩為：=0.125×10.95×0.62=0.4927 kN·m計(jì)算板肋的跨中最大彎矩，可按兩端支撐在平臺(tái)梁上的簡(jiǎn)支梁計(jì)算加勁肋承受的線荷載，其中恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：q=0.462×0.6+0.0277 =0.3049 kN/m活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：q=4×0.6 kN/m=2.4 kN/m加勁肋的跨中最大彎矩為：=(1.2×0.3049+1.4×2.4)×22 kN·m =2.119 kN

5、·m驗(yàn)算鋪板和加勁肋的強(qiáng)度鋪板截面的最大應(yīng)力為：加勁肋可考慮30倍厚度的寬度參與截面共同工作，計(jì)算截面如圖2所示圖2 鋪板加勁肋的計(jì)算截面截面面積：A=(180×6+6×60)×10-6 =0.00144 m2截面對(duì)形心軸到鋪面板的距離為：截面對(duì)形心軸的截面慣性矩Ix=180×63/12+180×6×8.25+6×603/12+6×60×24.752 =4.0527×105mm4=4.0527×10-7m4加勁肋截面的最大應(yīng)力：b鋪板和加勁肋的剛度驗(yàn)算鋪板有表得=0.1422

6、鋪板面荷載標(biāo)準(zhǔn)值：q=（0.462+4）kN/m=4.462KN/m鋪板跨中最大撓度：鋪板容許撓度：=600/150 mm=4 mm>加勁肋跨中最大撓度加勁肋容許撓度 （剛度滿足要求）由此可見(jiàn)鋪板的板厚由剛度控制。5.3 平臺(tái)次梁設(shè)計(jì)平臺(tái)次梁與主梁鉸接，平臺(tái)次梁可以看做是兩端支撐在主梁的簡(jiǎn)支梁，承受著平臺(tái)鋪板傳來(lái)的均布均布荷載，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3。圖3 平臺(tái)次梁計(jì)算簡(jiǎn)圖恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值：活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：次梁跨中最大彎矩：5.3.1 截面選擇梁所需的截面抵抗矩：次梁采用工字形型鋼截面，由型鋼規(guī)格表查得：I 45a: A=102cm2,m=80.4kN/m,Ix=32241cm4,Wx=1433cm3

7、,Ix/Sx=38.5cm滿足要求 驗(yàn)算所選截面強(qiáng)度a抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算考慮梁自重后：作用在梁上的荷載為靜力荷載，因此，截面最大應(yīng)力：(滿足)b抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算次梁最大剪力：截面最大剪應(yīng)力：由此可見(jiàn)型鋼梁的剪應(yīng)力很小。c梁整體穩(wěn)定驗(yàn)算 梁的受壓翼緣有帶肋鋪板與其牢固連接，整體穩(wěn)定可以滿足要求。因此不必驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定。d梁的剛度驗(yàn)算梁跨中最大撓度：次梁剛度不能滿足要求，應(yīng)重新選擇截面，選I45b，查得A=111cm2，Ix=33759cm4，m=87.4kg/m (滿足剛度要求)5.4 主梁設(shè)計(jì)平臺(tái)主梁與平臺(tái)柱鉸接連接，平臺(tái)主梁可看做兩端支撐在平臺(tái)柱上的簡(jiǎn)支梁，承受著平臺(tái)主梁次梁出來(lái)的荷載，計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖

8、4所示。圖4 平臺(tái)主梁計(jì)算簡(jiǎn)圖恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值：活荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 主梁支座反力：跨中最大彎矩：主梁最大剪力：5.4.1 梁截面選擇 平臺(tái)主梁的跨度及承受的荷載都較大，擬采用三塊剛板拼接焊成的工字形組合截面梁。估計(jì)翼緣板厚度，故抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=310N/mm2，需要的截面模量為按剛度條件，梁的最小高度為：梁的經(jīng)濟(jì)高度：取梁的腹板高度 hw=h0=1050mm 確定腹板尺寸，腹板主要承受剪力，由抗剪強(qiáng)度確定其厚度假定翼緣厚度為20mm可得。經(jīng)濟(jì)厚度 局部穩(wěn)定 取=10mm確定翼緣尺寸b和t 由t=20mm得b297，取b=300mm t（滿足局部穩(wěn)定要求）5.4.2 截面驗(yàn)算：梁的截面幾何常數(shù)：梁自重

9、標(biāo)準(zhǔn)值為（考慮腹板加勁肋，梁自重標(biāo)準(zhǔn)值乘以）：a驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度：（滿足要求）b驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度：（滿足要求）c整體穩(wěn)定驗(yàn)算 次梁可作為主梁的側(cè)向支撐，因此主梁側(cè)向支撐點(diǎn)的距離為l=2.0m,l/b=2000/300=11<16,故不需驗(yàn)算主梁的整體穩(wěn)定。 d剛度驗(yàn)算：主梁在標(biāo)準(zhǔn)荷載作用支座反力：跨中最大彎矩：跨中最大撓度：e翼緣和腹板的連接焊縫計(jì)算：取5.4.3 主梁加勁肋設(shè)計(jì)a腹板局部穩(wěn)定驗(yàn)算 a=2000mm<2翼緣局部穩(wěn)定驗(yàn)算： （滿足要求）端部區(qū)格剪力最大取其驗(yàn)算局部穩(wěn)定，即 說(shuō)明剪應(yīng)力對(duì)腹板的屈曲起決定作用。因次梁是作為主梁的側(cè)向支撐點(diǎn)，因此考慮在次梁作用處設(shè)置橫向加勁肋如圖5

10、，間距a=2000mm<2圖5 主梁腹板加勁肋布置圖說(shuō)明可按構(gòu)造設(shè)置加勁肋。因此如圖5選擇橫向加勁肋間距a=2000mm,能滿足腹板局部穩(wěn)定要求。梁支撐加勁肋計(jì)算 平臺(tái)主梁通過(guò)梁端突緣構(gòu)造如圖6圖6 平臺(tái)主梁突緣支座構(gòu)造圖梁支撐加勁肋的端部按所承受的支座反力計(jì)算，加勁肋端部采用刨平頂緊的連接方法，其端面承壓面積應(yīng)滿足：支撐加勁肋按構(gòu)造要求取寬度b=300mm為滿足剛度要求取t=10,mm實(shí)際端部承壓面積=300×10=3000大大超過(guò)所需的截面面積,整體能得以保證5.5 平臺(tái)柱設(shè)計(jì)平臺(tái)柱承受平臺(tái)主梁傳來(lái)的荷載，平臺(tái)柱與平臺(tái)主梁采用鉸接連接，平臺(tái)柱的軸心設(shè)計(jì)值為：5.5.1 確定

11、柱截面尺寸假定柱長(zhǎng)細(xì)比為100，按b類截面查軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)：0.555平臺(tái)柱所需的截面面積：按柱的一般要求取柱截面的高為柱高的1/12-1/20，柱高為5m取截面高為250mm,因柱兩個(gè)方向計(jì)算長(zhǎng)度相等，所以可取截面寬度b接近高度h考慮主梁與柱的連接初定截面如圖7。圖7 平臺(tái)柱的截面圖 截面驗(yàn)算a計(jì)算截面特征 b驗(yàn)算平臺(tái)柱截面強(qiáng)度整體穩(wěn)定和剛度因柱的截面沒(méi)有削弱，若柱整體穩(wěn)定能滿足要求，則柱的強(qiáng)度也能滿足要求。因此，只需驗(yàn)算柱的整體穩(wěn)定。平臺(tái)柱高5m,兩端鉸接，平面內(nèi)與平面外的計(jì)算長(zhǎng)度均為5m,則 柱的剛度能滿足要求按b類截面查的軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)平臺(tái)柱自重標(biāo)準(zhǔn)值這里的系數(shù)考慮加勁肋、焊縫、柱

12、頭、柱腳等引起的自重增加值。柱承受的軸心力的設(shè)計(jì)值：于是有:柱整體穩(wěn)定滿足要求驗(yàn)算平臺(tái)柱的局部穩(wěn)定:腹板的局部穩(wěn)定：腹板的局部穩(wěn)定滿足要求翼緣的局部穩(wěn)定：翼緣的局部穩(wěn)定能滿足要求5.6平臺(tái)柱柱腳設(shè)計(jì)由于平臺(tái)承受的軸心力較小，故采用平板式鉸接構(gòu)造?；炷翉?qiáng)度為C20，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為。柱承受的軸心力設(shè)計(jì)值：柱腳底板需用的面積：5.6.1 底板尺寸按構(gòu)造要求取底板的尺寸為400×600，減去錨栓孔面積約為，大于所需的凈面積。采用圖8構(gòu)造圖8 平臺(tái)柱腳構(gòu)造基礎(chǔ)對(duì)底板的壓應(yīng)力：底板區(qū)格有三種，現(xiàn)在分別計(jì)算單位寬度的彎矩：區(qū)格為四邊支承板： 查表4-7 區(qū)格為三支承板： 查表區(qū)格為懸臂板： 最

13、大彎矩為： 底板厚度： 取底板厚度為t=20mm。5.6.2 隔板計(jì)算將隔板視為兩端支于靴梁的簡(jiǎn)支梁： 隔板與底板的連接（僅考慮外側(cè)一條焊縫）為正面角焊縫， 隔梁與靴梁的連接為側(cè)面角焊縫，所受隔板的支座反力： 設(shè)=8mm 求焊縫長(zhǎng)度（即隔板的高度） 取隔板高120mm，t=8mm>=驗(yàn)算隔板抗剪抗彎強(qiáng)度 5.6.3 靴梁計(jì)算靴梁與柱身的連接（4條焊縫）按受壓力N=46000N，此焊縫為側(cè)面角焊縫 ，設(shè) 其長(zhǎng)度為： 取靴梁高200mm靴梁作為支承柱邊的懸伸梁設(shè)厚度t=8mm，驗(yàn)算其抗剪和抗彎強(qiáng)度： 滿足要求。靴梁與隔板的連接焊縫和隔板與底板的連接焊縫傳遞全部柱的壓力，設(shè)焊縫的焊角尺寸均為則

14、所需的焊縫總長(zhǎng)度： 顯然焊縫的實(shí)際長(zhǎng)度大于533mm。柱腳與基礎(chǔ)的連接構(gòu)造采用兩個(gè)20mm的錨栓。5.6.4連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。1.次梁的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)次梁與主粱的連接采用平接,螺栓采用M16.88高強(qiáng)螺栓,噴砂處理,則單個(gè)摩擦型連續(xù)高強(qiáng)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值為: 作用于主梁上的集中力設(shè)計(jì)值: ,取螺栓個(gè)數(shù)為4個(gè)2.主梁與柱頂?shù)倪B接 柱頂板取350×350×16,頂板上的墊塊100×350×10,平臺(tái)柱柱頭承受的壓力通過(guò)柱頭腹板兩側(cè)的加勁肋傳遞,每一側(cè)加勁肋承受一半的壓力,加勁肋與腹板的連接焊縫承受著剪力和彎矩的共同作用. 柱頂壓力經(jīng)柱頂板端面承壓板傳給加勁肋：

15、 柱頂壓力設(shè)計(jì)值N=517.75KN1)計(jì)算加勁肋端面面積：選用加勁肋截面面積為100×10，則兩側(cè)加勁肋的端面承壓面積為： 1294.4；選材滿足要求2)計(jì)算加勁肋與腹板的連接焊縫:加勁肋與腹板連接焊縫承受的剪力為:V=N/2=517.75/2=258.9KN 加勁肋與腹板連接焊縫所承受的彎矩為:M=0.05V=0.05×258.9× 按構(gòu)造要求,假設(shè)焊縫h=8mm,焊縫長(zhǎng)度l=250mm.由剪力作用產(chǎn)生的焊縫剪應(yīng)力: 由彎矩作用產(chǎn)生的焊縫正應(yīng)力: 驗(yàn)算焊縫的強(qiáng)度: 所以柱子頂端加勁肋的焊縫滿足強(qiáng)度要求. 3)加勁肋的強(qiáng)度加勁肋自身強(qiáng)度按懸臂梁計(jì)算,加勁肋承受的最大剪應(yīng)力: 加勁肋所承受的最大正應(yīng)力為: 加勁肋自身強(qiáng)度滿足要求.6設(shè)計(jì)要求6.1 計(jì)算書(shū)書(shū)寫工整，并附有必要的簡(jiǎn)圖。插圖應(yīng)按一定比例繪制，圖文并茂，紙張規(guī)格為 A4；6.2 圖紙應(yīng)符合房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 500012001）和建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 501052001）的要求； 6.3 必須保證設(shè)計(jì)時(shí)間：上午：8.0012.00；下午：14.0017.006.4 每天考勤兩次。7參考資料7.1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)編輯