鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計 (4)

1、<p>　　鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計計算說明書</p><p><b>　　一、設(shè)計資料</b></p><p><b>　　1.設(shè)計條件</b></p><p>　　某廠一操作平臺，平臺尺寸16.000×12.000m，標高4.00m，平臺梁柱布置圖如圖1所示。該平臺位于室內(nèi)，樓面板采用壓花鋼板，平臺活載按2.

2、0kN/m2考慮。設(shè)計中僅考慮豎向荷載和活載作用。</p><p>　　圖1：結(jié)構(gòu)平面布置簡圖</p><p><b>　　2.設(shè)計要求</b></p><p>　　(1)板的設(shè)計（板的選擇、強度驗算、撓度驗算）</p><p>　　(2)選一跨次梁設(shè)計（截面設(shè)計、強度驗算、剛度驗算）</p><p&

3、gt;　　(3)選一跨主梁設(shè)計（截面設(shè)計、強度驗算、剛度驗算）</p><p>　　(4)柱的設(shè)計（截面設(shè)計、整體穩(wěn)定性驗算）</p><p>　　(5)節(jié)點設(shè)計（主梁與柱的連接、主次梁的連接）</p><p>　　(6)計算說明書，包括（1）～（5）部分內(nèi)容</p><p>　　(7)繪制平臺梁柱平面布置圖、柱與主次梁截面圖、2個主梁與柱連

4、接節(jié)點詳（邊</p><p>　　柱和中柱）、2個次梁與主梁連接節(jié)點詳圖（邊梁、中間梁）、設(shè)計說明。(2#</p><p><b>　　圖紙一張), </b></p><p><b>　　二、初步設(shè)計</b></p><p>　　確定結(jié)構(gòu)的布置方案及結(jié)構(gòu)布置形式，依題意并經(jīng)綜合比較，平臺結(jié)構(gòu)平面布&

5、lt;/p><p><b>　　置圖如圖2所示：</b></p><p>　　圖2：平臺結(jié)構(gòu)平面布置圖</p><p>　　荷載條件：板面活荷載標準值取</p><p><b>　　三、平臺鋪板設(shè)計</b></p><p><b>　　1.確定有關(guān)尺寸</b>

6、;</p><p>　　查找相關(guān)規(guī)范，平臺鋪板的一般要求包括：①平臺鋪板的跨度，不宜大于；②平臺鋪板的撓度不宜大于；③平臺鋪板的厚度應(yīng)有計算確定，但不宜小于；④平臺鋪板有較大水平剛度時，可采用密肋鋪板。</p><p>　　鋪板采用有肋鋪板，板格尺寸為，依據(jù)構(gòu)造要求及荷載作用情況，取鋪板厚，板肋尺寸。</p><p>　　2.驗算鋪板強度和剛度</p>

7、<p><b>　　(1)、強度驗算</b></p><p>　?、儆嬎沅伆搴桶謇叩目缰凶畲髲澗刂?lt;/p><p>　　a.鋪板所承受荷載計算</p><p><b>　　鋪板自重標準值</b></p><p><b>　　板肋自重標準值</b></p>

8、<p><b>　　板面活載標準值：</b></p><p>　　b.計算鋪板跨中最大彎矩，可按四邊簡支平板計算</p><p>　　，查找《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》(王新堂主編，同濟大學出版社出版)，</p><p><b>　　鋪板面荷載設(shè)計值</b></p><p>　　鋪板跨中單位寬度最大

9、彎矩為：</p><p>　　c.計算板肋跨中最大彎矩</p><p>　　加勁肋承受的線荷載可按兩端支撐在平臺梁上的簡支梁計算。</p><p><b>　　恒荷載標準值</b></p><p><b>　　活載標準值</b></p><p>　　加勁肋的跨中最大彎矩<

10、;/p><p>　　(2)驗算鋪板和加勁肋的強度</p><p><b>　　鋪板</b></p><p><b>　　鋪板截面最大應(yīng)力為</b></p><p>　　鋪板強度驗算符合要求。</p><p><b>　　加勁肋</b></p>

11、<p>　　加勁肋可考慮鋪板30倍的寬度參與截面共同工作，其計算截面如圖：</p><p>　　圖3：加勁肋計算截面</p><p><b>　　截面面積</b></p><p>　　截面型心軸到鋪板面距離</p><p>　　截面對形心軸的截面慣性矩</p><p><b>

12、　　加勁肋截面最大應(yīng)力</b></p><p>　　加勁肋強度驗算滿足要求。</p><p>　　3.鋪板和加勁肋的剛度驗算</p><p><b>　　(1)鋪板</b></p><p>　　，查找《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計》(王新堂主編，同濟大學出版社出版)，</p><p><b>

13、　　鋪板面荷載標準值</b></p><p><b>　　鋪板跨中最大撓度</b></p><p><b>　　鋪板容許撓度</b></p><p>　　因此，鋪板剛度驗算滿足要求。</p><p><b>　　加勁肋</b></p><p>

14、;<b>　　跨中最大撓度為</b></p><p><b>　　加勁肋容許撓度</b></p><p>　　由此可見，加勁肋滿足剛度要求。</p><p><b>　　四、平臺次梁設(shè)計</b></p><p>　　假定平臺次梁與平臺主梁鉸接連接，平臺次梁CL1可看作兩端支撐在

15、平臺主梁上的簡支梁，承受著平臺鋪板傳來的均布荷載，如圖所示：</p><p><b>　　圖4：次梁計算簡圖</b></p><p><b>　　確定次梁截面</b></p><p><b>　　恒荷載標準值</b></p><p><b>　　活荷載標準值</

16、b></p><p><b>　　次梁跨中最大彎矩</b></p><p>　　次梁所需最小截面抵抗矩</p><p>　　次梁采用工字型鋼截面，查《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》(陳以一主編，中國建筑工業(yè)出版社出版)附表3—6</p><p><b>　　單位重量</b></p><p

17、><b>　　截面驗算</b></p><p><b>　　彎曲正應(yīng)力驗算</b></p><p>　　作用在梁上荷載為靜力荷載，截面上最大應(yīng)力為：</p><p><b>　　滿足強度要求。</b></p><p><b>　　抗剪強度驗算</b>

18、</p><p><b>　　次梁最大剪力</b></p><p><b>　　截面最大剪應(yīng)力</b></p><p>　　由此可見，次梁剛度滿足要求。</p><p><b>　　次梁整體穩(wěn)定檢算</b></p><p>　　有由于梁的邊緣有帶肋鋪板與

19、其牢固連接，整體穩(wěn)定滿足要求，可以不必檢算。</p><p><b>　　梁剛度驗算</b></p><p><b>　　梁跨中最大撓度</b></p><p><b>　　梁的容許撓度</b></p><p>　　因此，采用次梁的剛度符合要求，其截面形式見下圖：</p&

20、gt;<p><b>　　圖5：次梁截面圖</b></p><p><b>　　五、平臺主梁設(shè)計</b></p><p>　　假定平臺主梁與平臺柱鉸接連接，平臺主梁ZL1可看作兩端支撐在平臺上的簡支梁，承受著平臺次梁傳來的荷載，其計算簡圖如下：</p><p><b>　　圖6：主梁計算簡圖<

21、/b></p><p><b>　　1.確定主梁截面</b></p><p><b>　　恒荷載標準值</b></p><p><b>　　活載標準值</b></p><p><b>　　支座反力</b></p><p>&l

22、t;b>　　跨中最大彎矩</b></p><p><b>　　主梁最大剪力</b></p><p>　　所需最小截面抵抗矩為</p><p>　　繪制主梁剪力彎矩圖如下：</p><p>　　圖7：主梁剪力彎矩圖</p><p>　　主梁采用工字型鋼截面，查《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》(陳

23、以一主編，中國建筑工業(yè)出版社出版)附表3—6：</p><p><b>　　單位重量</b></p><p><b>　　截面驗算</b></p><p>　　考慮主梁自重后跨中截面最大彎矩</p><p>　　考慮主梁自重后截面最大剪力</p><p><b>　

24、　彎曲正應(yīng)力驗算</b></p><p>　　因此，彎曲正應(yīng)力驗算符合要求。</p><p><b>　　剪應(yīng)力驗算</b></p><p><b>　　符合要求。</b></p><p><b>　　局部壓應(yīng)力驗算</b></p><p>

25、　　為保證局部抗壓強度和腹板局部穩(wěn)定的要求，考慮在次梁作用處設(shè)置加勁肋，支座處支撐加勁肋的驗算見柱頭設(shè)計部分。</p><p><b>　　剛度驗算</b></p><p><b>　　跨中最大撓度</b></p><p><b>　　容許撓度</b></p><p>　　滿足

26、剛度要求，因而選用，次梁的強度剛度符合要求，其截面見下圖：</p><p><b>　　圖8：主梁截面圖</b></p><p><b>　　六、平臺柱設(shè)計</b></p><p>　　平臺柱承受平臺主梁傳來的荷載，平臺柱與平臺主梁采用鉸接連接，平臺柱承受軸心力的設(shè)計值為</p><p><b

27、>　　確定柱的截面尺寸</b></p><p><b>　　假定平臺柱的長細比</b></p><p>　　按類截面計算，查得其軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)</p><p><b>　　平臺柱所需截面面積</b></p><p>　　查《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》附表3—6，初定截面尺寸如下：</

28、p><p>　　驗算平臺柱截面強度、整體穩(wěn)定性和剛度</p><p>　　因柱截面沒有削弱，若柱整體穩(wěn)定滿足要求，其強度也滿足要求，因此，只需驗算柱的整體穩(wěn)定。</p><p>　　平臺高4m，兩端鉸接，平臺內(nèi)與平臺外的計算長度均為4m，，則</p><p><b>　　長細比</b></p><p>

29、;<b>　　柱的剛度滿足要求。</b></p><p><b>　　由于，插值法求得</b></p><p><b>　　平臺柱自重標準值</b></p><p>　　此處1.2為考慮加勁肋、焊縫、柱頭柱腳引起的自重增加值</p><p><b>　　柱承受軸心力設(shè)

30、計值</b></p><p><b>　　截面應(yīng)力</b></p><p>　　整體穩(wěn)定計算滿足要求。</p><p><b>　　柱的截面見下圖：</b></p><p><b>　　圖9：柱截面圖</b></p><p>　　七、柱與梁的

31、連接設(shè)計</p><p>　　選擇中間主梁進行設(shè)計，繪制平臺柱柱頭如下：</p><p>　　圖10：中間主梁與柱的結(jié)點連接圖</p><p>　　柱頂板取為，頂板上的墊塊為，平臺柱柱頭承受壓力通過柱頭腹板兩側(cè)的加勁肋傳遞，每一側(cè)加勁肋承受， 加勁肋與腹板的連接焊縫承受著剪力和彎矩的共同作用。</p><p>　　柱頭壓力，經(jīng)柱頂板端面承壓傳

32、給加勁肋，大小為</p><p>　　計算加勁肋端面承壓面積</p><p>　　選加勁肋為，兩側(cè)加勁肋端面承壓面積為</p><p>　　說明加勁肋端面承壓滿足要求。</p><p>　　驗算加勁肋與腹板的連接焊縫</p><p>　　加勁肋與腹板連接焊縫承受的剪力和彎矩分別為</p><p>

33、;　　按構(gòu)造要求假設(shè)焊縫的厚度，焊縫的長度</p><p>　　由剪力產(chǎn)生的焊縫剪應(yīng)力為</p><p>　　由彎矩產(chǎn)生的焊縫正應(yīng)力為</p><p><b>　　驗算焊縫的強度</b></p><p>　　該結(jié)構(gòu)承受靜力荷載，且在實際應(yīng)用中間接承受動力荷載，此處</p><p><b>

34、;　　代入</b></p><p><b>　　焊縫驗算滿足要求。</b></p><p><b>　　驗算加勁肋的強度</b></p><p>　　加勁肋自身強度，按懸臂梁計算。</p><p><b>　　加勁肋承受的剪應(yīng)力</b></p><

35、;p><b>　　加勁肋承受的正應(yīng)力</b></p><p>　　加勁肋強度能滿足要求。</p><p>　　八、主梁和次梁的連接</p><p>　　主梁和次梁互相正交，因此次梁在主梁的側(cè)面與主梁相連，主梁可看作是次梁的支點。本設(shè)計僅將次梁腹板與主梁加勁肋相連，因此次梁兩端與主梁的連接為鉸接，內(nèi)力分析時次梁極為多跨簡支梁。詳見下圖：&l

36、t;/p><p>　　圖11：中間主梁與次梁的結(jié)點連接</p><p>　　左側(cè)次梁的支座反力全部由懸挑牛腿承受，懸挑牛腿及其連接應(yīng)按承受剪力和彎矩計算；右側(cè)次梁的制作反力全部由焊縫承受，焊縫應(yīng)按承受剪力計算。</p><p>　　初定牛腿的截面尺寸為：翼緣板寬度，厚度，腹板高度，厚度，距離焊縫。焊條型，施焊時不用引弧板。</p><p><

37、;b>　　1.左側(cè)次梁的驗算</b></p><p><b>　　(1)焊縫受力</b></p><p>　　次梁承受的剪力和彎矩</p><p><b>　　焊縫截面特性</b></p><p>　　先計算焊縫截面形心軸的位置。因不用引弧板，計算式水平焊縫兩端各減去，豎向焊縫下端

38、應(yīng)減去，其上端與水平焊縫相連，焊縫質(zhì)量可以保證，故可不減。剪應(yīng)力沿焊縫均勻分布。</p><p><b>　　焊縫應(yīng)力計算</b></p><p>　　左側(cè)次梁強度驗算符合要求。</p><p><b>　　右側(cè)次梁的驗算</b></p><p><b>　　(1)焊縫受力</b&g

39、t;</p><p><b>　　次梁承受的剪力</b></p><p><b>　　焊縫截面特征</b></p><p>　　初定焊縫厚度，焊縫的長度</p><p>　　由剪力產(chǎn)生的焊縫剪應(yīng)力為</p><p>　　由此可見，右側(cè)梁強度也符合要求，主次梁連接方式合理。&l