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1、钢结构设计计算书模板钢结构设计-计算书-模板钢结构设计原理课程设计计算书专 业： 土木工程姓 名 学 号： 指导老师： 设计资料和结构布置- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -11.铺板设计1.1初选铺板截面 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21.2板的加劲肋设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 31.3荷载

2、计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 43.次梁设计3.1计算简图- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 53.2初选次梁截面 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 53.3内力计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

3、 - - - 63.4截面设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 64.主梁设计4.1计算简图 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 74.2初选主梁截面尺寸 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 75.主梁内力计算5.1荷载计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

4、- - - - - - - - - - - - - - - 95.2截面设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 96.主梁稳定计算6.1内力设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 116.2挠度验算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 136.3翼缘与腹板的连接- - - - - -

5、- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 137主梁加劲肋计算7.1支撑加劲肋的稳定计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 147.2连接螺栓计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 147.3加劲肋与主梁角焊缝 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 157.4连接板的厚度 - - -

6、 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 157.5次梁腹板的净截面验算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 158.钢柱设计8.1截面尺寸初选 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 168.2整体稳定计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 168.3局部稳定

7、计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 178.4刚度计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 178.5主梁与柱的链接节点- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 189.柱脚设计9.1底板面积 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

8、 - - - 219.2底板厚度 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 219.3螺栓直径 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2110.楼梯设计10.1楼梯布置 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2210.2踏步板计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

9、 - - - - - - - - - - - - 2210.3梯段梁设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2311.斜支撑设计11.1支撑布置- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2511.2斜支撑刚度计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -251设计资料某机床加工车间，厂房跨度 24m，长度 96m.设计对象为厂

10、房内的钢操作平台，其平面尺寸为 30.0m 12.0m，室内钢结构操作平台建筑标高为 4.000m。设计使用年限 50 年，结构安全等级二级，拟采 用钢平台。(1)钢平台楼面做法：采用花纹钢板或防滑带肋钢板。(2)楼面活荷载标准值：根据工艺要求取为 6.0KN/m。(3)钢平台结构连接方式：平台板与梁采用焊接（角焊接）；次梁与主梁采用高强度螺栓连接；主梁 与柱采用焊接或高强度螺栓连接，定位螺栓采用粗制螺栓。(4)材料选用：型钢、钢板采用 Q235- A. F；焊条采用 E43 型。粗制螺栓采用 Q235 钢材。(5)平台柱基础混凝土强度等级 C25。(6)连接方案：次梁与主梁采用高强螺栓侧面铰

11、接连接，次梁与主梁的上翼缘平齐；主梁与柱采用侧 向铰接连接；柱与基础采用铰接连接；平台板与主（次）梁采用焊接（角焊缝）连接。试对铺板、次梁、主梁、钢柱以及次梁与主梁、主梁与柱上端、柱脚及钢楼梯进行设计。连接方案结构布置梁格布置：采用单向板布置方案，柱网尺寸为 6.0m6.0m；主梁沿横向布置，跨度为 6m；次梁 沿纵向布置，跨度为 6.0 m。次梁的间距为 1.5m；单块铺板的平面尺寸为 0.75m1.5m。平台结构平 面布置如图 1 所示。加劲肋 次梁 主梁 柱柱间支撑1柱间支撑图 1 钢平台平面布置图一、铺 板 设 计1.1. 初选铺板截面在铺板的短跨方向设置15道加劲肋，间距l1 = 7

12、50mm 。平板厚度t l1 150 l1 120 = 5.0 6.25mm 取t = 7mm 。1.2. 计算简图因铺板区格长边之比b / a = 1.5 / 0.75 = 2.0 可作为多跨连续的双向板计算，加劲肋和次梁作为其支承边。1.3. 内力计算（1）荷载计算7mm 厚花纹钢板：78.5 0.007 = 0.55KN/m 2平台板永久荷载标准值：g1 = 0.55kN / m2平台板可变荷载标准值：q2 =3.0 kN / m2平台板的荷载基本组合值：P = g +q= 1.20.55+1.33.0 kN / m2 =4.26 kN / m2G 1Q2平台板的荷载标准组合值：P =

13、g+ q= 0.55 + 3.0 =3.55kN / m2k12（2）内力计算平台板单位宽度最大弯矩：Mmax =pa2 = 0.1024.560.752=0.26 kN m平台板的最大挠度：p a43.5510-37504fmax = k=0.111mm = 1.75mm3573Et2.0610注：根据 b/a=2.0，查表 4-1 可得，均布荷载作用下四边简支板的弯矩系数=0.102， =0.111。1234561.4. 截面设计（1）强度计算 铺板的强度按式（4-5） 计算Mmax=6MmaxWt2=6 0.26103N / mm2= 26.5N / mm2 f = 215N / mm2

14、1.2 72 7f=1.75=11（2）a750428.57150 8二、板 的 加 劲 肋 设 计2.1.计算简图加劲肋与铺板采用单面角焊缝，焊脚尺寸 6mm，每焊 150mm 后跳开 50mm 间隙（图 2-2b）。此 连续构造满足铺板与加劲肋作为整体计算的条件。加劲肋高度取 h = 80 mm，厚度 6 mm，按 T 形截面计算，受压区为铺板翼缘，t = 7mm，受压区 长度 30 t = 210 mm，如图 2-2c 所示。加劲肋的跨度为 1.5m，计算简图如图 2-2a 所示图 2-2 b 图 2-2 c2.2.荷载计算铺板为四边支承板，较精确地计算可假定荷载按梯形分布，为简化计算，

15、可安全地均布荷载考虑， 即取加劲肋的负荷宽度 750mm。永久荷载标准值：平台板传来永久荷载0.55 0.75 = 0.41kN / m加劲肋自重78.5 0.08 0.006= 0.04 kN / mg k= 0.45 kN / m可变荷载标准值：qk = 3.0 0.75kN / m = 2.25kN / m荷载的基本组合值：P = G gk + Q qk = 1.2 0.45 +1.3 2.25 = 3.47 kN / m荷载的标准组合值:Pk = gk + qk =（0.45 + 2.25）kN / m = 2.70kN / m（3）内力计算跨中最大弯矩设计值M max = 1/8 p

16、l 2 = 1/8 3.471.52 =0.98kN m支座处最大剪力设计值Vmax = 12 pl = 12 3.471.5kN = 2.60kN（4）截面特性计算 截面形心位置yc = 210 7 3.5 + 80 6 (40 + 7) mm = 14.21 mm 210 7 + 80 6截面惯性矩I = 121 21073 + 2107(14.21-3.5)2 + 121 6803 +806(72.79- 40)2 = 946705 . 9 0 (mm4 )支座处抗剪面积只计算铺板部分，偏于安全的仍取 210mm 范围，则Av = 210 7 = 1470 mm2（5）强度计算 受弯强度

17、计算按式(4-7)计算，受拉侧应力最大截面塑性发展系数取 1.2.=Mmax=0.98106= 62.79N / mm2 f = 215N / mm2 (满足要求) W1.2 946705.90 /(87 -14.21)xnx910111213141516171819204按抗剪强度公式计算：Vmax S= 1.5Vmax=ItAV=1.52.60/ 1470 = 2.65 N / mm2fv =125 N / mm2 （满足要求）21（6）变形计算 加劲肋的挠度按式（4-9）计算：f=5p l352.7015003=1 1（满足要求）k=225946705.901643.64150l 384

18、EIx 3842.0610三、钢 结 构 次 梁 设 计3.1.计算简图次梁与主梁铰接，按简支梁计算，跨度l0 = 6.0 m，如图 3-1 所示。加劲肋支撑间距750每根次梁的负荷面积主梁3-1 次梁计算简图3.2.初选次梁截面次梁的荷载主要由铺板-加劲肋传来相隔 750 mm 分布集中荷载，每个加劲肋传到次梁上的集中 荷载设计值qBS=3.34KN/m1.5 / 0.75 =6.94 KN/m23qBSK=2.70KN/m1.5 0.75 = 5.40KN/m24次梁采用轧制普通工字钢，假定铺板不起刚性楼板作用。跨中无侧向支撑，上翼缘受均匀布荷载， 自由长度为 6.0m。假定钢号为 224

19、0 之间，查钢结构设计规范（GB 50017-2003）附表 B.2，=0.6。次梁跨中弯矩设计值Mmax=1qBS l 2 =16.949KNm=70.27KNm2588所需的截面抵抗矩Wx 1.02MX max=1.02 70.27106mm3 =555.62cm 26b0.6 215f选用I 32a, h=320mm,b=130mm, t=15.0mm, tw=9.5mm,Wx=692cm, I x=11080cm4,自重为 60Kg/m=0.527KN/m273.3.内力计算包含自重在内的次梁均布荷载基本组合值qBS = ( 6.94 + 1.2 0.527 ) = 7.57 KN/m

20、28均布荷载标准组合值qBSK =（ 5.40 + 0.527）= 5.93 KN/m29最大弯矩基本组合值Mmax=1qBS L2=17.57 92 = 76.65 KNm3088最大剪力基本组合值Vmax=1qBS L =17.57 9 = 34.07 KN31223.4.截面设计轧制型钢梁不需要验算局部稳定；正截面强度不起控制作用；连接处净截面抗剪强度见连接节点 计算。截面积算内容包括承载力极限状态的整体稳定和试用阶段极限状态的挠度。（1）整体稳定性计算M max76.651062= 184.61 f = 215N / mm(满足要求)32bWx0.6 692 103（2）挠度验算f=5

21、qBSK l3=55.83 90003=1 19.48 cm2满足要求。40主梁截面尺寸如图 4-24C 所示。（4）几何特征主梁截面面积：A = 2 200 10 + 500 8 = 8000mm 241主梁截面惯性矩：Inx = 200 5203 /12 -192 5003 /12 = 343.47 106 mm442I y = 2 10 2003 /12 + 500 83 /12 = 13.36 106 mm4抗弯截面模量：W = Inx/(h / 2) = 343.47 106/(520 / 2)mm3 = 1.80 106 mm3nx43中和轴以上部分的面积距：S = 200 10 255mm3 + 250 8125mm3= 760 103 mm344翼缘对截面中和轴的面积距：S1 = 200 10 255 mm3 = 510 103 mm345五、主 梁 内 力