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（1）中华人民共和国建设部.建筑结构制图标准（GB/T50105－2001）（2）中华人民共和国建设部.房屋建筑制图统一标准（GB/T50001－2010）（3）中华人民共和国建设部.建筑结构荷载规范（GB5009－2001）（4）中华人民共和国建设部.钢结构设计规范（GB50017－2003）（5）中华人民共和国建设部..钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）2、参考书籍（1）沈祖炎等.钢结构基本原理，中国建筑工业出版社，2006（2）毛德培.钢结构，中国铁道出版社，1999（3）陈绍藩.钢结构，中国建筑工业出版社，2003（4）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（5）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16.000×18.000m，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1.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：qk1=66.8×9.8÷103=0.655KN/m2楼面荷载标准值：qk=4+0.655=4.655KN/m2楼面荷载设计值：q=1.2qk1+1.4qk0=0.655×1.2+4×1.4=6.386KN/m2最大弯矩：2maxMqa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α=0.1017，β=0.1106，γ=1.2。22max0.10176.38610.649/MqaKNmm板的强度322maxmax22660.6491050.74/215/1.28xMNmmfNmmt所以板的强度满足要求。（3）板的挠度验算434max3534.65510100010000.11064.886.672.06108150150kqalvmmvmmEt所以板的挠度满足要求。（4）加劲肋的设计○1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80×6mm，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。○2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0.08×0.006×78.5=0.038KN/m，按均布荷载考虑。均布荷载标准值：4.65510.0384.693/kqKNm均布荷载设计值：6.38611.20.0386.432/dqKNm○3内力计算简支梁跨中最大弯矩设计值：2max16.43223.2168MKNm支座处最大剪力设计值：max16.43226.4322VKN○4截面特性计算A=2400mm2Ix=1009664mm4W上=78880mm3W下=13426.4mm3○5强度及挠度验算622maxmax3.21610199.6/215/1.213426.4xMNmmfNmmW322max6.432101.51.520.1/125/806vVVSVNmmfNmmItA44max5554.69320004.76.73843842.06101009664150kxqllvmmvmmEI故加劲肋强度和挠度满足要求。2.次梁设计（1）次梁选择选取I16热轧工字型钢做次梁，钢种为Q235，其截面特性如下：h=160mmb=88mmt=6mmA=26.11cm2Ix=1127cm4WX=140.9cm3Sx=80.8cm3gk=0.2KN/m（2）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—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：qk=4.693×2+0.2=9.586KN/m均布荷载设计值：q=6.432×2+0.2×1.2=13.104KN/m计算简图为：次梁弯矩图：400013.104次梁剪力图：（3）强度验算○1抗弯强度：622maxmax326.20810177.1/215/1.05140.910xnxMNmmfNmmW○2抗剪强度：3322max426.2081080.81031.32/125/1127106xvVSNmmfNmmIt○3折算应力（腹板与翼缘连接处）：20max140177.1154.96/160hNmmh332426.20810661025.58/1127106xVSNmmIt2222223154.96325.58161.17/1.11.1215236.5/cNmmfNmm故次梁的强度满足要求。（4）刚度验算4454559.5864000400013.76163843842.0610112710250250kxqllvmmvmmEI所以次梁的刚度满足要求。（5）整体稳定性验算由于400045.51388lb，所以需验算其整体稳定性。由查表可得：0.876b。故：622326.20810212.33/215/0.876140.910XbxMNmmfNmmW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。3.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=320mmb=130mmt=9.5mmA=67.12cm2Ix=11080cm4Wx=692.5cm3Sx=400.5cm3γ=52.69kg/m(2)荷载计算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：荷载标准值：①主梁自重：352.699.8100.516/KNm②恒载集中力：1.586226.344KN③活载集中力：422232KN荷载设计值：①主梁自重：0.5161.20.6192/KNm②恒载集中力：6.3441.27.7196KN③活载集中力:321.444.8KN梁内跨中最大弯矩为：210.61926(7.719644.8)(31)107.838MKNm两端最大剪力为：10.619267.719644.8252.832VKN（3）强度验算①抗弯强度在翼缘边缘的弯曲应力为：62max3107.8310148.3/1.05692.510xnxMNmmfW②抗剪强度在腹板中间处剪应力为：3322max452.8310400.51020.10/125/11080109.5xvxVSNmmfNmmIt○3折算应力腹板与翼缘连接处为：20max290148.3134.4/320hNmmh332420.1010297.38108.99/11080106xVSNmmIt222223134.438.99135.3/1.1cNmmf所以强度满足要求。（4）刚度验算434335456.8150.619260006.8152.831060009.27163843842.06101108010250xqlpllvmmmmEI所以刚度满足要求。（5）整体稳定性验算由于400030.813130lb，所以需验算其整体稳定性。由查表可得：0.933b。故：623107.8310166.89/0.933692.510XbxMNmmfW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。4.柱的设计（1）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HW150×150型钢，钢种为Q235，其截面特性如下：t=10mmtw=7mmA=4055mm2γ=31.9kg/mWx=221cm3Ix=1600cm4Iy=564cm4ix=6.39cmiy=3.73cmWy=75.1cm3(2)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：N1=52.83KN一根次梁传递的竖向反力设计值：N2=26.208KN柱顶轴力设计值：N=(52.83+26.208)×2=158.076KN○2整体稳定性验算长细比：250039.1263.9x250067.0237.3y由xy，故只需考虑y方向。查表得：0.769b。32158.0761050.69/0.7694055bNNmmfA所以整体稳定性满足要求。（3）主梁作用偏心柱设计计算○1荷载计算柱顶轴力设计值：N=52.83+26.208×2=105.246KN柱顶弯矩设计值：M=52.83×150/2×10-3=3.96KN•m○2强度验算3623105.246103.961043.02/40551.0522110xxnxMNNmmfAW○3整体稳定性验算平面内稳定：查表得0.903x，而0.65mx。225'222.061040554897.41.11.139.12ExXEANKN1'3623(10.8)105.246100.653.961040.13/105.2460.90340551.0522110(1)4897.4mxxxXXExMNNAWNNmmf所以平面内稳定满足要求。平面外稳定：查表得0.769y，而0.65tx，1。2267.022351.071.070.9684400023544000235yybf363105.246100.653.961033.760.76940550.96822110txxybxMNfAW所以平面外稳定满足要求。（4）次梁作用偏心柱设计计算○1荷载计算柱顶轴力设计值：N=52.83×2+26.208=131.868KN柱顶弯矩设计值：M=26.208×150/2×10-3=1.966KN•m○2强度验算3623131.868101.9661057.45/40551.0575.110yynyMNNmmfAW○3整体稳定性验算平面内稳定：查表得0.769y，而0.65mx。225'222.061040551668.61.11.167.02EyyEANKN1'3623(10.8)131.