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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15m12m,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8.5KNm2,荷载分项系数为1.2,活荷载为20KNm2,荷载分项系数为l.4主梁跨度为15米。(若考虑次梁叠接在主梁上,其支承长度,)。 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(GB50017-2019) 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图。 (1)梁格的型式 (2)主梁型式 (3)次梁型式和数目 (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,局部承压和刚度验算) 3主梁设计 (1)主梁的设计荷载和内力 (2)主梁截面设计和验算 (3)主梁截面改变和验算 (4)主梁翼缘焊缝设计 (5)腹板加劲肋设计 三、钢结构课程设计计算 (一)结构布置(二)次梁设计: 设计数据: 1、次梁的荷载和内力 均布荷载设计值: 最大弯矩: 2、初选截面 选用50,3、强度验算: (1)正应力验算: 次梁自重弯矩:, (2)剪应力验算: 支座剪力:(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: , 设支承长度: 支承面至腹板边缘的垂直距离: 局部承压强度: 4、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: (三)主梁设计(1)、主梁荷载和内力: 由次梁传来的集中荷载: 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。 跨中最大弯矩: 支座最大剪力:(2)、截面设计和验算: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,需要的净截面抵抗矩为:由公式(5.2.4)计算梁的经济高度为: 因此取梁腹板高 由公式(5.2.6)计算腹板抗剪所需的厚度:由公式(5.2.7)得: 取腹板厚为:,腹板采用175014的钢板。 需要的净截面惯性矩: 腹板惯性矩为: 所需翼缘板的面积: 取 b500mm,t22mm,梁高。 在之间。2、梁截面特性计算: 3、截面验算: (1)受弯强度验算: 梁自重:(2)剪应力、刚度不需验算,因选择梁高和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,主梁的侧向支承点间距等于次梁的间距,即,则有,故不需验算梁的整体稳定性。 (4)主梁截面改变和验算: 1、截面改变:为节约钢材,在距支座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,截面改变点的弯矩和剪力为: 需要 :则,取改变后的翼缘宽度为20cm 2、截面改变处折算应力验算:(4)主梁翼缘焊缝设计 支座最大剪力:则需要的焊缝厚度为:按构造要求:,选取翼缘焊缝的焊脚尺寸。 (5)腹板加劲肋设计: 根据腹板的局部稳定性要求,因,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 a2.5m,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,加劲肋的厚度:,取 2、区段区段左边截面内力 M0,区段右边截面内力, 区段截面平均内力 腹板计算高度边缘处由平均弯矩和剪力所引起的应力:临界应力计算:(1)的计算:(2)的计算: 腹板局部稳定验算:3、区段 区段左边截面内力: , 区段右边截面内力: 区段截面平均内力: 腹板计算高度边缘处由平均弯矩和剪力所引起的应力: 临界应力计算: (1)的计算: (2)的计算: 腹板局部稳定验算: 区段的局部稳定满足要求。 3、区段是局部稳定验算略。第 12 页
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