钢结构样本.docx
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钢结构样本
课程名称：
钢结构课程设计
设计题目：
钢结构平台设计
院系：
十木工程系
专业：
铁道工程
年级：
09级铁工六班
姓名：
晏成竹
学号：
20097460
指导教师：
栗怀广
西南交通大学峨眉校区
2011年12月19日
课程设计任务书
专业铁道工程姓名晏成竹学号20097460
开题日期：
2011年12月12日完成日期：
2011年12月19日
题目
1、设计的目的
培养土木工程专业本科生综合应用《结构设计原理II〉〉的相关知识，并结合相关设计规范，独立完成一个课程专题设计工作的能力，所做的设计工作应该满足相关规范的要求。
在设计过程中提高学生分析问题、解决问题的能力，达到具备初步工程设计人员的水平，理解和掌握钢结构的受力分析方法和构造措施。
2、设计的内容及要求
2.1设计资料
某工业车间钢结构平■台，平■面尺寸为
LXB=（8+0.1*C）mX8+0.1*D）m,其中G以学号的十位与个位；结构
布置为普通梁格，次梁支丁主梁上，主次梁等高连接。
主次梁及柱采用Q345钢，焊接连接采用E50旱条。
平台板结构包载标准值qGk=3.22kN/m2,活荷载标准值qQk=30kN/m2。
L
■■
图2.1.1平■台示意图
2.2设计内容
2.2.1总体设计
收集资料，确定结构布置方案及结构布置形式。
拟定柱、主梁和次梁的平面位置。
要求完成平台结构的平面布置图与设计说明，阐述平面布置的理由，要求布置图采用。
说明：
主梁沿短边方向布置。
2.2.2平■台次梁设计
假设平台次梁与平台主梁皎接连接，按单跨简支梁计算次梁的内力分布。
由型钢规格表选择次梁的热轧工字钢截面。
并验算所选规格截面的承载力、稳定性和刚度。
2.2.3平■台主梁设计
假设平台主梁与平台柱皎接连接，视平台主梁为简支上的简支梁。
根据跨中最大弯矩、计算主梁截面抵抗矩。
并按焊接组合工字形截面进行截面设计，确定梁高、腹板厚度、翼缘宽度。
然后，进行截面承载力、整体稳定性、刚度、局部稳定性验算。
2.2.4次梁与主梁的焊接连接设计
按等高连接进行设计，计算焊缝高度hf。
2.2.5主梁与柱的高强度螺栓连接设计
图2.2.2主梁与柱的高强度螺栓连接图
2.3平■台梁格布置及截面尺寸
2.3.1梁格布置
*B=（8+0.1*6）m*8+0.1*10）m=8.6m^9m
图2.3.1柱梁格布置图
布置说明：
柱梁格布置如图2.2.3所示，柱位置如图示。
主梁、次梁的跨度分别为4.3m和4.5m。
主梁沿短边方向布置，每跨主梁均承受两根次梁传来的集中力，梁的弯矩图较平■缓，对梁工作有利。
2.3.2截面尺寸
（1）次梁（跨度I=3.00m的两端简支梁）设计
q
①次梁荷载及内力（暂不计次梁自重）
根据规范，次梁问距选取a=2.15m
荷载标准值
qk=（qGk+qQk）xa=（3.22+30）尺2.15=71.423kN/m
荷载设计值
q=（1.2qGk+1.3qQk）ka=（1.2乂3.22+1.3乂30）尺2.15=92.1576kN/m
121_2
最大弯矩标准值Mxk=—qJ=—71.4233=80.351kNm
88
最大弯矩设计值
1212
ql=—92.15763=103.677kNm
88
按需要的Wx,初步选取I22b型热轧工字钢，截面特性为:
Wx=326cmIx=3583mSx=189.577cm3
Mx,--f
xWx
xx
Wx一告x1
103.677106
1.05310
10°
=319cm3
自重
tw=9.5mmt=12.3mmix=8.78cm
g=36.59.8=358N,m=0.358kN,m
③截面验算（计入次梁自重）
1_2__
弯矩设计值Mx=103.677-（1.20.358）32=104.16kNm
8
1_
剪力设计值V=138.236（1.20.358）3=138.88kN
2
次梁需要的截面抗弯强度验算:
Mx
x
104.1611062,.■2
304.297Nmm:
f=310Nmm
xW1.05326103xx
次梁需要的截面抗剪强度验算:
VSx
Ixtw
33
138.881019010
35831049.5
=77.53Nmm2：
：
fv=180Nmm2
挠度验算：
4一___4
5qkl5（71.4230.358）3000…“
-t==54=11.32mm
384EIx3842.0610358310
ii3000
t=11.32mmmtL=12mm
250
综上所述：
选取I22b型热轧工字钢满足次梁设计需求
（2）主梁（跨度l=4.3m的两端简支梁）设计
「F
①主梁荷载及内力（暂不计主梁自重）
F=2V=2138.88=277.76kN
最大弯矩设计值
:
=0.188
Mx=：
FI=0.188277.764.3=224.54kNm
最大剪力设计值
V=：
、
②试选截面（选取厚度
=0.688
F=0.688277.76=191.10kN
<16mm的Q345钢，f=310N/mm2）
主梁需要的截面抗弯强度为:
图2.3.4主梁型钢图
Wx=894cm3Ix=1609（9n4S*=546cm3
自重qg=65.69.8=645Nm=0.645kN.m
③截面验算（计入主梁自重）一”1—…、八2
弯矩设计值Mx=224.54—（1.20.645）4.32=226.33kNm
8
1-
剪力设计值V=191.10z（1.20.645）4.3=192.77kN
主梁需要的截面抗弯强度验算：
Mx226.33106.2.2
〔==241.11Nmm2：
：
f=310Nmm2
XWx1.05894103
主梁需要的截面抗剪强度验算:
挠度验算：
4—3
5qglFl3
T=
384E、48EIX
xx
50.64543004277.7610343003
="T
3842.0610516099104482.0610516099104
】4300
=13.96mm三!
t17.2mm
250
主梁单向受弯时的整体稳定性验算:
=24.44£84
235
310
=73.14
主梁单向受弯时的局部稳定性验算:
综上所述：
选取图示焊接工字钢满足次梁设计需求
2.4平台连接计算
2.4.1次梁与主梁的焊接连接设计
图2.4.1次梁与主梁的焊接计算示意图
次梁选取I22b,截面尺寸如下：
3
h=220mmb=112mmSx=189.577cm
tw=9.5mmt=12.3mmix=8.78cm
he=0.7hflw=h-2t-2hf
查表1.2得：
E50型焊条抗剪强度ffW=200N/mm2
最大剪力设计值
12
V=138.24（1.20.358）2.252=139.33kN
2
焊缝强度验算
NyNy139.33£w
f=—==-ff
Ae2helw20.7hfh-2t-2hf
NyNy139.33一、
A2h』w20.7hf360-215.8-2hff
ee
hf=4.68mm
根据焊缝构造要求：
hf_15,t2=1.5”6.5=6.1mm
为施工方便，设计焊缝高度hf=8mm
2.4.2主梁与柱的高强度螺栓连接设计
图2.4.3主梁与柱的高强度螺栓计算示意图
根据设计要求，连接方式采用摩擦型连接，螺栓采用高强度螺栓,
选取10.9级、M24型号，接触面喷砂处理。
查表3.10和表3.11得，P=225kN，卜=0.50
主梁弯矩设计值
12
Mx=224.54（1.20.645）4.32=226.33kNm
8
1—…一…
主梁剪力设计值V=191.10—（1.20.645）4.3=192.77kN2
一个螺栓的承载力：
N：
=0.9山叩=0.910.5225=101.25kN
N；=0.8P=0.8225=180kN
受力最大的螺栓为边缘螺栓，其承受力：
19277
Nv=Vn==16.06kN
12
Nt=My1'y2
=226.33103270」22270216225421
NvNt
N：
Ntb
16.09
101.25
149.69
180
=0.991
=149.69kN
故连接满足要求
柱梁格布置如图2.5.1所示，柱位置如图示。
主梁、次梁的跨度分别
为4.3mffi4.5m。
主梁沿短边方向布置，每跨主梁均承受两根次梁传来的集中力，梁的弯矩图较平缓，对梁工作有利。
次梁一共10根，沿纵向布置,
自行设计焊接工字型钢，尺寸如图
2.5.1所示，其满足设计强度需求
选取I36b型热轧工字钢满足设计强度需求。
主梁一共4根，沿横向布置,
150
…14,5
tn
图2.5.2主梁型钢图
次梁与主梁的焊接，采用E50型焊条，计算并参照规范，计算
hf=4.68mm，设计焊缝高度hf=8mm。
主梁与柱的高强度螺栓连接，采用摩擦型连接，螺栓采用高强度螺栓,
12个螺栓，采用双
选取10.9级、M27型号，接触面喷砂处理。
总共布置
排布置，连接布置位置如图2.5.2所示
图2.5.3主梁与柱的高强度螺栓连接示意图
3、指导教师评语
4、成绩
指导教师（签章）
11
最大剪力设计值V=」ql=」92.15763=138.236kN
22
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