土木类专业钢结构课程设计例题工作平台梁格体系设计设计

1、土木类专业钢结构课程设计例题工作平台梁格体系设计一、设计资料1 .结构型式一工作平台尺寸为15m x 12m，次梁跨度为6米，次梁间距2.5米，预制钢筋混凝土铺 板焊于次梁上翼缘平台永久荷载(不包括次梁自重)为8.5KN /m2,荷载分项系数为1.2 ,活荷载为20KN/m2,荷载分项系数为1.4 .主梁跨度为15米。(若考虑次梁叠接在主梁上，其支承长度a=15 cm 44MJ )。2 .材料钢材：Q235焊条：E43，手工电焊，普通方法检查；3 .规范钢结构设计规范(GB50017-2003)二、设计内容1 结构布置要求拟出合理的结构布置方案，并扼要说明选型的理由与根据，按比例绘出结构布置简

2、 图。(1) 梁格的型式(2) 主梁型式(3) 次梁型式及数目(4) 梁格的连接形式2 次梁设计(1) 次梁的荷载和内力计算(2) 次梁截面选择(3) 次梁截面验算(包括强度、稳定，局部承压及刚度验算)3 主梁设计(1) 主梁的设计荷载和内力(2) 主梁截面设计及验算(3) 主梁截面改变及验算(4) 主梁翼缘焊缝设计(5) 腹板加劲肋设计二、钢结构课程设计计算(一)结构布置HU4hX1s1 1J1 1X-一 1h111g a6 X2500=15000(二)次梁设计:设计数据：/门価"1次梁的荷载及内力均布荷载设计值：沪(12x8芍十 14x 2x25= 955KNfm最大弯矩：Mx

3、=-,gi" =-x95_5x6" = 42975K7VJK2、初选截面105x215选用I 50 b,氏二 1 舛2Jem右=48556oh47J =139J5cmr = 14iwbgx - JWJliy/m=60mm,t =2(bnm3、强度验算：(1) 正应力验算：次梁自重弯矩:160-14-1M2x20=3J <137235/235人二05MMX _ (429 75 +5 9)x10*7 L05X1M22XM)1=ITiANimn2 </ = 21W/imw3(2) 剪应力验算:支座剪力:VS 29044X101 xll46«xl03li 48

4、5%jcltt*xl4= nwf < 尤=125 昭鬲(3) 次梁承受均布荷载作用， 其上翼缘没有局部集中荷载作用，可不验算局部压应力,但考虑次梁叠接在主梁上，应验算支座处腹板局部压应力。支座反力：出-2904财严lu设支承长度：支承面至腹板边缘的垂直距离：毎二 f+* 二 14+20 二刘伽Tr = a5hr =15 + 5x34=32on局部承压强度：=64-&AT/ mm2 <f = 2A5Nimm承 L0x232_6xl0fic =匕 14x3204 、整体稳定性验算：由于次梁受压翼缘与刚性面板焊接(钢筋混凝土铺板焊于上翼缘)，能保证其整体稳定性，按规范要求，可不验

5、算整体稳定性。5、局部稳定性：由于次梁采用型钢梁，可不验算其局部稳定性。6、刚度验算：刚度验算按正常使用极限状态进行验算，采用荷载的标准组合：(8J5+20)x25 + 10931= T23KNfm二7234趴mmV = 2空=Ax4 "2切C 丄 “*3M £fa 384 X06x105x35278x10+400(三)主梁设计F/t非才 i&nQCi>(1 )、主梁荷载及内力：由次梁传来的集中荷载：P= = "2恥一44 = 46KN假设主梁自重为，加劲肋等的附加重量构造系数为1.1，荷载分项系数为1.2，则自重荷载的设计值为1 xl-lx3 =

6、3_96X?/ffi。跨中最大弯矩：gx3_96xl5 =5344_S75XWJf= -x468_2x7J5-4fi5J2<5 + 2-5)+|2 *支座最大剪力:(2)、截面设计及验算：1、截面选择：考虑主梁跨度较大，翼缘板厚度在1640mm范围内选用，皿N“卅,需要的净截面抵抗矩为:= 5344_875.10=2483h7M1.05 x 205由公式（524 ）计算梁的经济高度为：耳=叫庐7-30 = 7x?/2®31-30 = 174ow因此取梁腹板高由公式（却=175 on计算腹板抗剪所需的厚度:、口乙lJ.xll<n_7xM3 .t., >= v-omm&

7、#39; ”1750x120由公式（5.2.7 ）得:取腹板厚为：. 叫，腹板采用1750 X 14的钢板。需要的净截面惯性矩:腹板惯性矩为:=G23260.42ok4所需翼缘板的面积:2(2172712 - 625260-42)175取 b = 500mm t = 22mm梁高 = 22 + 22+1750 1794mm o占在kt-方气勺册柄之间2、梁截面特性计算:(50x79_43 -4&.6xl75J)=235234035GB3J4 = 2x50x22+17SxL4= 46Str33、截面验算：(1)受弯强度验算：梁自重：= LU/ = l_lxflL(M65c785xlO=

8、4KTifrn见二？ x 4652x7 - 4® 邛 +对)+ - x4xl52 = 534«ZWJf2 8=3346X1, = 1SM.W/ mm2 < / = 2052/L05 x 26224.53 xlO5(2) 剪应力、刚度不需验算，因选择梁高及腹板厚度时已得到满足。(3) 整体稳定性验算：因次梁与刚性铺板连接，主梁的侧向支.= 250/<16 0承点间距等于次梁的间距，即 am，则有，故不需验算梁的整体稳定性。(4) 主梁截面改变及验算：1、截面改变：为节约钢材，在距支座'蘇2处开始改变翼缘的宽度,所需翼缘的宽度由截面改变处的抗弯强度确定，截面

9、改变点的弯矩和剪力为：需要卡些心一卜心讨二如*=2X4e5J_4x2j5 =,15343tf= BW_5cm3Mx 25 xlOflyf 1J05X205.-片二16_4cm20cm . 则，取改变后的翼缘宽度为2、截面改变处折算应力验算:x_4xJ75S +2x 20x12x(175/2 +1J)3 = 1316057cm邑=沁顶竺“畑wh 1316057X1042KA 1153xlOix38M_4xlO' 乞“2= 24.4A/ mnr仏TJ16O5 丁 xlbxM碍=+r； = KL51+24_41<1.1/= 225土阿(4)主梁翼缘焊缝设计支座最大剪力:1討37则需要的

10、焊缝厚度为:、1 J 斗 11163x10? x389fix lft1-1.4/7 i l_4xlC0 10*按构造要求:"Tr，选取翼缘焊缝的焊脚尺寸巧 Em。(5)腹板加劲肋设计：80< = 1? = 125<170根据腹板的局部稳定性要求，因11，按规范要求，应设置横向加劲肋，而不需设置纵向加劲肋。首先，按构造要求，在每根次梁下面和支座处设置加劲 肋，即取加劲肋的间a = 2.5m，将半跨范围内划分为三个区段，分别验算每个区段的局部稳定性。1、加劲肋的设计：在腹板两侧成对配置加劲肋，加劲肋截面外伸宽度：取也IOCWe,加劲肋的厚度:=6_7mm2、区段I区段左边截面

11、内力M= 0,乙=1163£N区段右边截面内力Mt = 2£95iJ/J； = H53!W買=(11551-1163/ 2=115KV腹板计算高度边缘处由平均弯矩和剪力所引起的应力:M474 诃 10BlTxlO4 =24_5/mwF2片科 _ 1158xltfx38M_4xlO£一 1316057x10x14临界应力计算：(1)心才的计算:(2)5的计算:仪 250= L43>l_0互=_ = 1_12«23541534 * 4(175/250)3175/1.43、区段U区段左边截面内力:细皿虫,；=1153-1*521 = 687_8AW区段右边截面内力:= -x«5Jx5-x4x52465J2x2J=4«Ei3fJf2 2 2K = -x46522-4x5-4652 = «77_8XN：2区段截面平均内力:咖”一口炖也F = (6»7«+6718)/2= 682沏550x22x6=9146腹板计算高度边缘处由平均弯矩和剪力所引起的应力：M. 3748:5x10*1750aff. = il 二 x=139J3ff/Bwrh2352340JSxlO4 2235234035 x104xM临界应力计算：(1)的计算：(2)的计算:=1_43>LO175片氐 IA175/1