钢结构加劲肋版

中南大学土木建筑学院土木工程专业（本科）《钢结构设计原理》课程设计任务书题目：钢框架工作平台设计姓名：班级：学号：建筑工程系

□=一、设计规范及参考书籍1、 规范□=一、设计规范及参考书籍中华人民共和国建设部.2001)中华人民共和国建设部.—2010)中华人民共和国建设部.中华人民共和国建设部.中华人民共和国建设部.(GB50205-2001)2、 参考书籍建筑结构制图标准(GB/T50105—房屋建筑制图统一标准(GB/T50001建筑结构制图标准(GB/T50105—房屋建筑制图统一标准(GB/T50001建筑结构荷载规范(GB5009—2001)钢结构设计规范(GB50017—2003).钢结构工程施工质量验收规范毛德培.钢结构，中国铁道出版社，1999陈绍藩.钢结构，中国建筑工业出版社，2003李星荣等.钢结构连接节点设计手册(第二版)，中国建筑工业出版社，2005包头钢铁设计研究院中国钢结构协会房屋建筑钢结构协.钢结构设计与计算(第二版)，机械工业出版社，2006二、设计资料某厂一操作平台，平台尺寸16.000X18.000m,标高2.50m（第一组），平台布置图如图1所示。该平台位于室内，楼面板采用压花钢板，平台活载按4.0kN/m2考虑。设计中仅考虑竖向荷载和活载作用。三、设计内容要求（1） 板的设计（板的选择、强度验算、挠度验算）（2） 选一跨次梁设计（截面设计、强度验算、刚度验算）（3）选一跨主梁设计（截面设计、强度验算、刚度验算）（4） 柱的设计（截面设计、整体稳定性验算）（5） 节点设计（主梁与柱的连接、主次梁的连接）（6） 计算说明书，包括（1）〜（5）部分内容（7） 绘制平台梁柱平面布置图、柱与主次梁截面图、2个主梁与柱连接节点详图（边柱和中柱）、2个次梁与主梁连接节点详图（边梁、中间梁）、设计说明°（A2图纸一张）四、设计过程板的设计（1）板的选择选用8mm厚的压纹钢板，钢材牌号为Q235，其自重为66.8kg/m2。铺板采用加劲肋，间距为1000mm，其示意图如下:

（2）板的强度验算压花钢板按四边简支板算，对于单位板带有：楼面活载标准值：qk0=4・0KN/m2楼面恒载标准值：qki=66.8X9・8：103=0・655KN/m2楼面荷载标准值：q「4+0.655=4.655KN/m2楼面荷载设计值：q=1.2qki+1・4qk「0.655X1.2+4X1.4=6.386KN/m2最大弯矩：M=aqa2由b/a=2000/1000=2（a、b分别为四边简支板的短边和长边），查表可得。=0・1017,6二0・1106,丫=1・2。:.M=aqa=0.101又6.38&12=0.64KNm/m板的强度max6Mma6max6Mma6x0.64940312X82—=50.74V/mm〈f=215N/mm所以板的强度满足要求。（3）板的挠度验算vmaxqa4 vmaxqa4 =6—=0.110&Et34.655403x100(42.06x10)x83「]l1000<=4.8mm<「v]== =6.67mm150150所以板的挠度满足要求。Q计算尺寸肋板的高度取跨度的1/15〜1/12，即取67〜83mm，选用钢板80X6mm，钢材为Q235。加劲肋与铺板采用单面角焊缝，焊角尺寸6mm,每焊150mm长度后跳开50mm。此连接构造满足铺板与加劲肋作为整体计算的条件。加劲肋的计算截面为图所示的T形截面，铺板计算宽度为30t=240mm，跨度为1m。。荷载计算分布在一T形截面简支加劲肋上的设计荷载应为1000mm范围内的荷载，加劲肋自重为0.08X0.006X78.5=0.038KN/m，按均布荷载考虑。均布荷载标准值：q=4.6554+0.038=4.69KN/mk均布荷载设计值：q=6.38&1+1.2<0.03*6.43KN/mdQ内力计算简支梁跨中最大弯矩设计值：M=1x6.432x22=3.216KN•mmax8支座处最大剪力设计值：V=1x6.432x2=6.432KNmax2Q截面特性计算240240A=2400mm2I=1009664mm4xW=78880mm3上W下二13426.4mm3Q强度及挠度验算_M 3.216x106b—max— —199创/mm<f=215V/mmmaxyw1.2x13426.4尤V^ ,6.4324。Tmax—1.5—1.5x—20.1V/mm<f=125V/TmaxItA 80x6 vVv-性- 河亦000 -4用冰0L=6・mmmax3845I384<2・0&18x1009664 150X故加劲肋强度和挠度满足要求。次梁设计次梁选择选取116热轧工字型钢做次梁，钢种为Q235，其截面特性如下：h=160mmb=88mmt=6mm A=26.11cm2I=1127cm4 Wj140.9cm3S=80.8cm3gj0.2KN/m荷载计算将次梁看作两端简支于主梁的弯曲构件，梁跨4m。次梁的荷载主要是由铺板一加劲肋传来相隔1m分布的集中力，但这一荷载可作为均布荷载考虑。均布荷载标准值：q「4.693X2+0.2=9.586KN/m均布荷载设计值：q=6.432X2+0.2X1.2=13.104KN/m计算简图为：13.1044000次梁弯矩图:26.208次梁剪力图：一26.20826.208强度验算Q抗弯强度：b=Mwax=]2；2：；91°=177JV/mm<f=215N/mmxnxQ抗剪强度：VS26.2081C3X80.&1Ot=x==31.3N/mm<f=125V7mmmaxIt 1127<1QX6 vQ折算应力(腹板与翼缘连接处)：h 140一一.b=b C=177.1k =154.9N/mmmaxh 160=25.58V/mmVS26.208403=25.58V/mm x= It 1127x104x6b=侦莅声=、；154.96_3x25.5年161.17/mm<1.f=1.X215=236N/mm5ql4 5x9.586<4000 「］l4000v= k-=13.7mm<Lv」==-16mm384EI384x2.0640x1127x1Q 250250刀所以次梁的刚度满足要求。(5)整体稳定性验算14000由于b="5>13,所以需验算其整体稳定性。由查表可得：中广0.876故：M 26.20840) l--212.3N/mm<f-215N/mm甲W0.876<140.9X103所以整体稳定性满足要求。由于选用的次梁为热轧工字钢，故不需验算其局部稳定性。主梁设计(1)主梁选择由于边主梁荷载小于中间主梁荷载，所以按中间主梁设计计算。选取I32a热轧工字型钢做主梁，钢种为Q235，其截面特性如下：h=320mm b=130mm t=9.5mm A=67.12cm2I=11080cm4 W=692.5cm3S=400.5cm3 y=52.69kg/m设主梁与柱子两端为铰接，主梁承受自重和次梁传递的集中荷载。其计算简图如下：p P1/1u11ir1MI11uvv11u111'—20001 2000<-6000荷载标准值：主梁自重：52.69k9.8-103=0.516KN/m恒载集中力：1.586k2x2=6.344KN活载集中力：4x2x2x2=32KN荷载设计值：主梁自重：0・516x1.2=0.6192KN/m恒载集中力：6.344x1.2=7.7196KN活载集中力：32x1.4=44.8KN梁内跨中最大弯矩为：1 ”…、_八_ “M=_x0.6192x62+(7.7196^44.8)x(3-1)=107.83KN•m8两端最大剪力为：V=1x「0.6192x6+(7.7196+44.8)x2]=52.83KN2「 」①抗弯强度在翼缘边缘的弯曲应力为:b=M= 107.83x106 =148.3N/mm2vfmaxY~W~1.05x692.5x103②抗剪强度在腹板中间处剪应力为:而52.83<1Qx400510t=jl= 1108010495=20.1伽/mm<f=125V/mmx*折算应力腹板与翼缘连接处为:b=b、=148.3x290=134.4V/mmmaxh 320t=Yx=mggZ"38^=8.9CN/mmIt 1108043x6b=』6+3u2=』134.4+3x8.992=135.3V/mm<1・f所以强度满足要求。

5ql4+6.8也135x0.6192<60004+6.81x52.83x10?x6000八”l“

v===9.27mmv=16mm384EI 384x2.06x105x11080<104 250%所以刚度满足要求。(5)整体稳定性验算由于L=4000=30.8〉13,所以需验算其整体稳定性。由杳表I—*—IJ] ICC ，//I ||I」/、_1±^|丁，|/口/\1^|_1_^。I—1—1J=Lb130可得：中b=爵33。故:=166.89N/mm2<fM_ 107.83=166.89N/mm2<f^bW~~0.933x692.5x103所以整体稳定性满足要求。由于选用的主梁为热轧工字钢，故不需验算其局部稳定性。由于选用的主梁为热轧工字钢，故不需验算其局部稳定性。柱的设计柱的选择平台柱承受平台主梁传来的荷载，平台柱承受平台主梁采用铰接。选用HW150X150型钢，钢种为Q235,其截面特性如下:t=10mmt=7mm A=4055mm2Y=31.9kg/mW=221cm3xW=75.1cm3yI=1600cm4 I=564cmW=75.1cm3y无偏心柱设计计算。1荷载计算一根主梁传递的竖向反力设计值：Nj52.83KN一根次梁传递的竖向反力设计值：N「26.208KN柱顶轴力设计值：N=(52.83+26.208)X2=158.076KN©整体稳定性验算25002500=39.1263.9人=2500=67.02y37.3故只需考虑y方向。查表得：甲b=0-769o158.°76*103=50.69N/mm2<f0.769x4055所以整体稳定性满足要求。主梁作用偏心柱设计计算Q荷载计算柱顶轴力设计值：N=52.83+26.208X2=105.246KN柱顶弯矩设计值：M=52.83X150/2X10-3=3.96KN•m©强度验算NM 105.246x103 3.96x106一+=+=43.02N/mm2<fAyW4055 1.05x221x103©整体稳定性验算

平面内稳定：查表得中=0.903平面内稳定：查表得中=0.903，而&=0.65mxN'Ex兀2EA兀2X2.06x105XN'Ex_—= =4897.4KNTW 1.1x39.122XN + "yW(1-0.喙)xX1NEx=40.1N/mm<f105.246X=40.1N/mm<f0.903X4055+^^^3^777^52461.05x221x103x(1- )4897.4所以平面内稳定满足要求。平面外稳定：查表得飞=0.769，而P饮=0.65，门=1。中=1.07-¥•f=1.07-67.02•竺=0.968b44000235 44000235N+tiPM=105.246X10+0.65x3.96x106=3376^£^~A+n~^W=0.769<4055+0.968x221x10?=.f所以平面外稳定满足要求。次梁作用偏心柱设计计算。1荷载计算柱顶轴力设计值：N=52.83X2+26.208=131.868KN柱顶弯矩设计值：M=26.208X150/2X10-3=1.966KN・m

NM131.86810 1.96&1。=57.45//mm<f1.05<75.X1(34055_+ =57.45//mm<f1.05<75.X1(34055ATWQ整体稳定性验算平面内稳定：查表得中平面内稳定：查表得中—0.769，而3疽0.65N'Ey 1.1人2y1.1N'Ey 1.1人2y1.1x67.022NP + -入79yAyW](1-0.8当)myMyNEy0.65x1.966x106131.868x1030.769<40551.05x75.1x103x(1-131.868)1668.6=57.21N/mm2<f兀2EA兀2x2.06x105x4055—_——1668.6KN所以平面内稳定满足要求。平面外稳定：查表得9广0.903，而&广0.65，门-1人29—1.07—xbf—1.07-39.12.竺=1.035>1人29—1.07—xb44000235 44000235悦=方幽皿+O.mW06=53.0悦=方幽皿+O.mW06=53.0N/mm2<f +门少y— + 9A9W 0.903<4055 1x75.1x1。所以平面外稳定满足要求。

角柱设计计算Q荷载计算柱顶轴力设计值：N=52.83+26.208=79.038KN柱顶弯矩设计值：M=52.83X150/2X10-3=3.96KN・mM=26.208X150/2X10-3=1.966KN・my©强度验算NMM + + y_AyWyW=61.4N=61.4N/mm<f++4055 1.05<75.k1。1.05<22MO©整体稳定性验算兰+g~+K叩yW(3#)%气XX1 NEx79.03<1。 0.65x3.96<106 0.65x1.966<106= —+ "rvrc+ = 0.903<40551.0云221x1。x(1—79.038 ^75."。48974=49.93V/mm<f兰+ "”+胜叩丫W（1-0・吧）%弋yy1 NEy79.038d。 0.65x1.966<105 0.65x3.96x10= + +0.968<221x100.769<40551.05<75.1<1。x0.968<221x101668.=54.3W/mm<f所以整体