钢结构设计原理课程设计.docx
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钢结构设计原理课程设计
《钢结构设计原理课程设计》
专业:
____土木工程_____
班级:
___2013级1班____
姓名:
___刘银霞________
学号:
201326551112____
指导教师:
__刘亚丽________
提交日期:
2016年06_月12日_
土木建筑工程学院
2016年5月制
目录
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一、设计资料......................................错误!
未定义书签。
资料2:
某跨度为6m的焊接组合截面梁,设计年限为50年,其受力如图2所示（作用在梁的上翼缘,某厂房工作平台简支焊接钢梁（主梁设计,平台上无动力荷载,梁上铺有110mm厚的钢筋混凝土预制板（混凝土预制板与平台梁上翼缘板连接牢固。
钢材采用Q235。
工作平台活荷载为11kN/m2。
主梁
6m
次梁
8m
图1
一、次梁内力计算及验证
一、次梁内力计算
查《荷载规范》,钢筋混凝土自重25KN/m3,。
则平台板和面层的重力标准值
为:
0.11⨯25=2.75KN/m.
求荷载组合值,即取由可变荷载效应控制的组合值进行计算,且平台活荷载标准值大于4KN/m2,因此取Qγ=1.3,Gγ=1.2。
故次梁承受的线荷载设计值为:
q=1.2⨯2.75⨯4+1.3⨯4⨯11=69.2
最大弯矩设计值为:
maxM=281ql=8
1⨯69.2⨯62=311.4mKN⋅支座处的最大剪力设计值为:
（69.2⨯6/2=207.6KN
设计要求采用焊接钢梁,则净截面模量为:
xW=f
Mxγmax=36
993.137940121505.1104.311mm=⨯⨯A.跨中截面选择
1梁高
①梁的最小高度:
根据表5.3得工作平台次梁挠度容许值250/1/][=lvT,
300/1/][=lvQ.
查表3-2,得Q235钢24
minlh=mm25024600024min===∴lh
②梁的经济高度:
cm91.47301379730733=-⨯=-⋅=xeWh
minhh≥,且ehh≈∴取次梁腹板高度600mm.
2腹板高度
mm3.3125
600106.2072.12.13
max=⨯⨯⨯=⋅=vwwfhVt
cmhtww704.011
6011===∴取.6mm
tw=故腹板采用——600⨯6的钢板。
3翼缘尺寸
mmhb240~10060061~5.2161~5.21=⋅⎪⎭
⎫⎝⎛=⎪⎭⎫⎝⎛=按照构造要求,b不能小于180mm,故取mmb180=,mmt44.9180
1699==∴,∴取翼缘外伸宽mmt10=度与其厚度之比为（满足（137.810
/26180<=-可按截面部分发展塑性进行抗弯强度计算。
∴翼缘选用——180⨯10钢
B.跨中截面验算
截面几何特征:
截面惯性矩为:
（（2320300.160210.118212606.021212⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⨯⨯⨯+⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=cmthbthtIwx=442894cm
截面模量为:
3142931
442892/cmhIWxx===截面面积:
20720060062180102mmhtbtAw=⨯+⨯⨯=+=梁自重:
单位长度梁的质量为72×7.85×1.2=67.82kg/m梁的自重为g=67.82×9.8=665N/m
考虑自重后的最大弯矩设计值:
mKNqlMg⋅=⨯⨯==591.38
2.16665.0822KNNqlVg4.223942.166652
12.12==⨯⨯⨯=⨯=1抗弯强度
（满足22336
max/215/0.21010142905.110991.314mmNfmmNmm
WMxx=<=⨯⨯⨯=⋅γ
2整体稳定
次梁可作为主梁的侧向支撑,而由于次梁上放置楼板,防止其侧向位移。
故不需计算整体稳定性。
3抗剪强度面积距:
314144
60
6.023020.130180.1ScmSSw=⨯⨯++⨯
⨯=+=次梁的最大剪力设计值为:
KNV2104.26.207max=+=截面的最大剪应力为:
223
3max/125/7.326442891041410210mmNfmmNtISVVwx=<=⨯⨯⨯⨯==τ∴（满足
4刚度:
分别计算全部荷载和活荷载标准值作用下的挠度荷载标准值:
mKNqk/665.43665.031145.2=+⨯+⨯=
cmEIqlv08.844289
102063846000665.43538453
4
4=⨯⨯⨯⨯⨯==[]cmlv24250==[]vv<故刚度满足要求
二、主梁内力计算:
A.跨中截面选择
假定平台主梁与平台柱铰接连接,次梁传下来的荷载值:
标准值:
KNlqFkTk995.1302
6
665.432=⨯==
设计值:
KNqlF6.2072
62.692=⨯==
主梁的支座反力（不含自重:
KNFR4.3116.2075.15.1=⨯==梁端的次梁压力取为中间梁的一半最大剪力设计值（不含自重:
KNFRV6.2072
6
.2074.3112max=-=-
=最大弯矩设计值（不含自重:
62282207652076max=⨯-⨯=MmKN.需要的净截面模量为:
36
cm2759215
05.1108.622=⨯⨯==fMWxxxγ
1梁高
①梁的最小高度:
根据表5.3主梁容许挠度[]400/1/=lvT,按Q235钢查表
5.10得:
mmlh33.53315
800015min==≥
②梁的经济高度:
mmWhxe18.683027597300733=-⨯=-=
∴取腹板高度:
mmhw600=
2腹板厚度:
mmfhVtVw32.3125
600106.2072.12.13
maxw=⨯⨯⨯=≥
cmhtw23.211
60011w===
取mmtw6=故腹板采用——6800⨯的钢板3翼缘尺寸
213.39986600660027590006mmhthWAwwwx=⨯-=⋅-=
mmhb240~10060061~5.2161~5.21=⨯⎪⎭
⎫⎝⎛=⎪⎭⎫⎝⎛=取翼缘宽度230mm,厚度18mm.∴21mm3.3998mm4140
18230>=⨯=A翼缘外伸宽度与其厚度之比为
（满足132.618
26
230<=⨯-可按截面部分发展塑性进行抗弯强度计算
B.跨中截面验算
截面面积:
2mm11880
6600182302=⨯+⨯⨯=A单位长度梁的质量为:
118.8×7.85×1.2=112.0Kg/m梁自重:
G=112.0×9.8=1097.6N/m
考虑次梁自重产生的跨中最大弯矩设计值和剪力设计值;
m
KNmNqlMg/54.1096.105362.186.109781
8122=∙=⨯⨯⨯==mKNmNqlVg/3.548.52682.186.109721
2.121=∙=⨯⨯⨯=⨯=
mKNMKNV⋅=+==+=34.63354.108.622'9.2126.2073.5'maxmax处
最大弯矩设计值（跨中处:
最大剪力设计值（支座
截面的几何特性:
（（42
32
3cm27.898588.160218.123212606.021212=⎥
⎦
⎤⎢⎣⎡+⨯⨯⨯+⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=thbthtIwwwx
（30.29082
/8.16027
.898582/cmhIWxx=+==
1抗弯强度
3
6
100.290805.11034.633⨯⨯⨯=⋅xxxWMγ22/215/4.207mmNfmmN=<=（满足2整体稳定性主梁整体稳定性验算
43
31.365012238.12122cmtbIy=⨯⨯=⋅=
62232.6727864961.36505
1
51cmhIIyW=⨯⨯==（公式来源于附表16
4
223322368.1218.15762318.123326.0963157613231cmtbbthtIwt=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=次梁作为主梁的侧向支撑,由附表15得,C1=1.84C2=0.89C3=0
cm
NEIGIlII
CaCCaClEICMwttW
YYcr⋅⨯=⎢⎢⎣⎡⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯++⨯+⨯⨯⨯⨯=⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛++-++=1010
72622
27222232322y211.1672786431006.268.121109.7400168.1216727864327.1289.0（7.1289.04001.36501006.284.11（ππππββ63.01.123500
0.290805.110
10
=⨯⨯⨯==-
cryxxbMfWγλ
1
.18
.11162022331
=-⨯=⋅=m
hbn
1
95.0
63
.03
.01（1
1（1
23
.111023
.1223
.1222<=+-=+-=
ψ⨯⨯-
-
n
bbbn
n
λλ
102.1215100.290805.195.01034.6333
6
>=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅ψfWMxxbxγ结合例题4-7得:
由于超出不太多故不需加大截面
3
.0得7-4表P114由0=-
bλ
3抗剪强度
面积距离:
326.1225206.0309.208.123cmS=⨯⨯+⨯⨯=223
3maxmax/125/02.2927.898581026.1225109.212mmNfmNtISVvwx==<=⨯⨯⨯=⋅⋅=τ（满足
3刚度:
恒
载
标
准
值
+
活
载
标
准
值
:
KNF212264112645.221045.21=÷⨯⨯+÷⨯⨯+÷⨯⨯=
[]mmlVmmEIFlt
20400800
40012.04^1027.89858102064881000212483333===<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=
[]
mmlVmmEIFlQ
16500
8000
500005.027.89858102064810003^622548733===<=⨯⨯⨯⨯⨯=（满足
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