鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)--某車間檢修平臺(tái)

1、<p><b>　　鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)</b></p><p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　學(xué) 院 名 稱： 土木工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 名 稱： 土木工程專業(yè) </p><p>　　學(xué) 生 姓 名：

2、 </p><p>　　學(xué) 生 學(xué) 號(hào)： </p><p>　　學(xué) 生 班 級： </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p>　　2013年 3 月 22日</p><p><b>　　1設(shè)計(jì)目的</b>&

3、lt;/p><p>　　通過設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握廠房平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原理、方法和步驟，訓(xùn)練學(xué)生繪制施工圖的能力，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)分析問題和解決問題的能力，提高設(shè)計(jì)技能和專業(yè)表達(dá)能力。</p><p><b>　　2設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　設(shè)計(jì)某車間檢修平臺(tái)。</p><p><b>　　3設(shè)計(jì)資

4、料</b></p><p>　　平臺(tái)場地位置如圖所示，高5.5m，平臺(tái)上設(shè)有一檢修洞口（位置自定），洞口尺寸為2m x 2m。平臺(tái)采用鋼鋪板，平臺(tái)上設(shè)備檢修荷載標(biāo)準(zhǔn)值是4.0 kN／m2。鋼材為Q345，手工焊，E43型焊條。</p><p><b>　　4設(shè)計(jì)形式</b></p><p>　　4.1 鋪板采用有肋鋼鋪板。<

5、/p><p>　　4.2 次梁采用工字鋼，簡支于主梁上。</p><p>　　4.3 主梁采用焊接工字形截面，簡支于鋼柱上。</p><p>　　4.4 鋼柱采用型鋼截面，鉸接柱腳。</p><p>　　4.5基礎(chǔ)為鋼筋混凝土獨(dú)立基礎(chǔ)，C20混凝土。</p><p><b>　　5課程設(shè)計(jì)計(jì)算書</b

6、></p><p>　　5. 1檢修平臺(tái)梁格布置</p><p>　　5.1.1 柱網(wǎng)布置：滿足生產(chǎn)工藝和使用要求，根據(jù)題意，柱間距采用6m 。</p><p>　　5.1.2 梁格的布置：短主梁，長次梁，次梁間距2.0m平分。</p><p><b>　　平臺(tái)結(jié)構(gòu)布置如：</b></p><

7、;p>　　圖1 平臺(tái)梁結(jié)構(gòu)布置圖</p><p>　　5.2 平臺(tái)鋪板設(shè)計(jì)</p><p>　　5.2.1 確定鋪板、加勁肋的尺寸：鋪板采用有肋鋪板，板格尺寸600×1500 根據(jù)構(gòu)造要求及荷載作用情況取鋪板厚度6mm,板肋尺寸6×60。</p><p>　　5.2.2 驗(yàn)算鋪板和加勁肋的強(qiáng)度和剛度：</p><

8、p><b>　　a強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p>　　①計(jì)算鋪板的跨中最大彎矩</p><p><b>　　鋪板所受荷載計(jì)算</b></p><p><b>　　鋪板自重標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p><p>　　q =7850×9.8×6×=0

9、.462kN/</p><p>　　板面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：8kN/</p><p>　　計(jì)算鋪板跨中最大彎矩 鋪板按四邊簡支平板計(jì)算 </p><p>　　b/a=1500/600=2.5</p><p>　　查表得α=0.125</p><p>　　鋪板面荷載設(shè)計(jì)值 q=1.2×0.462+1.3&

10、#215;8 kN／m2=10.95 kN／m2</p><p>　　鋪板跨中單位寬度最大彎矩為：</p><p>　　=0.125×10.95×0.62=0.4927 kN·m</p><p>　?、谟?jì)算板肋的跨中最大彎矩，可按兩端支撐在平臺(tái)梁上的簡支梁計(jì)算加勁肋承受的線荷載，其中</p><p><b&

11、gt;　　恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：</b></p><p>　　q=0.462×0.6+0.0277 =0.3049 kN/m</p><p><b>　　活荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：</b></p><p>　　q=4×0.6 kN/m=2.4 kN/m</p><p>　　加勁肋的跨中最大彎矩為：<

12、/p><p>　　=(1.2×0.3049+1.4×2.4)×22 kN·m =2.119 kN·m</p><p>　?、垓?yàn)算鋪板和加勁肋的強(qiáng)度</p><p>　　鋪板截面的最大應(yīng)力為：</p><p>　　加勁肋可考慮30倍厚度的寬度參與截面共同工作，計(jì)算截面如圖2所示</p>

13、<p>　　圖2 鋪板加勁肋的計(jì)算截面</p><p><b>　　截面面積：</b></p><p>　　A=(180×6+6×60)×10-6 =0.00144 m2</p><p>　　截面對形心軸到鋪面板的距離為：</p><p>　　截面對形心軸的截面慣性矩</

14、p><p>　　Ix=180×63/12+180×6×8.25+6×603/12+6×60×24.752</p><p>　　=4.0527×105mm4=4.0527×10-7m4</p><p>　　加勁肋截面的最大應(yīng)力：</p><p>　　b鋪板和加勁肋的剛度

15、驗(yàn)算</p><p><b>　?、黉伆?lt;/b></p><p>　　有表得β=0.1422</p><p><b>　　鋪板面荷載標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p><p>　　q=（0.462+4）kN/m=4.462KN/m</p><p><b>　　鋪板跨中最大撓度

16、：</b></p><p><b>　　鋪板容許撓度：</b></p><p>　　=600/150 mm=4 mm></p><p>　?、诩觿爬呖缰凶畲髶隙?lt;/p><p><b>　　加勁肋容許撓度</b></p><p><b>　?。▌偠?/p>

17、滿足要求）</b></p><p>　　由此可見鋪板的板厚由剛度控制。</p><p>　　5.3 平臺(tái)次梁設(shè)計(jì)</p><p>　　平臺(tái)次梁與主梁鉸接，平臺(tái)次梁可以看做是兩端支撐在主梁的簡支梁，承受著平臺(tái)鋪板傳來的均布均布荷載，計(jì)算簡圖如圖3。</p><p>　　圖3 平臺(tái)次梁計(jì)算簡圖</p><p&g

18、t;<b>　　恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p><p><b>　　活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p><p><b>　　次梁跨中最大彎矩：</b></p><p>　　5.3.1 截面選擇</p><p>　　梁所需的截面抵抗矩：</p><p>　　

19、次梁采用工字形型鋼截面，由型鋼規(guī)格表查得：</p><p>　　I 45a: A=102cm2,m=80.4kN/m,Ix=32241cm4,Wx=1433cm3,Ix/Sx=38.5cm</p><p><b>　　滿足要求</b></p><p>　　5.3.2 驗(yàn)算所選截面強(qiáng)度</p><p><b>

20、　　a抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算</b></p><p><b>　　考慮梁自重后：</b></p><p>　　作用在梁上的荷載為靜力荷載，因此，截面最大應(yīng)力：</p><p><b>　　(滿足)</b></p><p><b>　　b抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算</b></p>

21、<p><b>　　次梁最大剪力：</b></p><p><b>　　截面最大剪應(yīng)力：</b></p><p>　　由此可見型鋼梁的剪應(yīng)力很小。</p><p>　　c梁整體穩(wěn)定驗(yàn)算 梁的受壓翼緣有帶肋鋪板與其牢固連接，整體穩(wěn)定可以滿足要求。因此不必驗(yàn)算梁的整體穩(wěn)定。</p><p>

22、;<b>　　d梁的剛度驗(yàn)算</b></p><p><b>　　梁跨中最大撓度：</b></p><p>　　次梁剛度不能滿足要求，應(yīng)重新選擇截面，選I45b，查得</p><p>　　A=111cm2，Ix=33759cm4，m=87.4kg/m </p><p><b>　　(滿足

23、剛度要求)</b></p><p><b>　　5.4 主梁設(shè)計(jì)</b></p><p>　　平臺(tái)主梁與平臺(tái)柱鉸接連接，平臺(tái)主梁可看做兩端支撐在平臺(tái)柱上的簡支梁，承受著平臺(tái)主梁次梁出來的荷載，計(jì)算簡圖如圖4所示。</p><p>　　圖4 平臺(tái)主梁計(jì)算簡圖</p><p><b>　　恒荷載標(biāo)

24、準(zhǔn)值：</b></p><p><b>　　活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p><p><b>　　主梁支座反力：</b></p><p><b>　　跨中最大彎矩：</b></p><p><b>　　主梁最大剪力：</b></p>

25、<p>　　5.4.1 梁截面選擇 平臺(tái)主梁的跨度及承受的荷載都較大，擬采用三塊剛板拼接焊成的工字形組合截面梁。</p><p>　　估計(jì)翼緣板厚度，故抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=310N/mm2，需要的截面模量為</p><p>　　按剛度條件，梁的最小高度為：</p><p><b>　　梁的經(jīng)濟(jì)高度：</b></p>

26、<p>　　取梁的腹板高度 hw=h0=1050mm</p><p>　　確定腹板尺寸，腹板主要承受剪力，由抗剪強(qiáng)度確定其厚度</p><p>　　假定翼緣厚度為20mm可得。</p><p>　　經(jīng)濟(jì)厚度 </p><p>　　局部穩(wěn)定 取=10mm</p>&l

27、t;p><b>　　確定翼緣尺寸b和t</b></p><p>　　由t=20mm得b297，取b=300mm</p><p>　　t（滿足局部穩(wěn)定要求）</p><p>　　5.4.2 截面驗(yàn)算：</p><p><b>　　梁的截面幾何常數(shù)：</b></p><p&g

28、t;　　梁自重標(biāo)準(zhǔn)值為（考慮腹板加勁肋，梁自重標(biāo)準(zhǔn)值乘以1.0.5）：</p><p><b>　　a驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度：</b></p><p><b>　?。M足要求）</b></p><p><b>　　b驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度：</b></p><p><b>　?。M足要求

29、）</b></p><p><b>　　c整體穩(wěn)定驗(yàn)算 </b></p><p>　　次梁可作為主梁的側(cè)向支撐，因此主梁側(cè)向支撐點(diǎn)的距離為l=2.0m,l/b=2000/300=11<16,故不需驗(yàn)算主梁的整體穩(wěn)定。 </p><p><b>　　d剛度驗(yàn)算：</b></p>

30、<p>　　主梁在標(biāo)準(zhǔn)荷載作用支座反力：</p><p><b>　　跨中最大彎矩：</b></p><p><b>　　跨中最大撓度：</b></p><p>　　e翼緣和腹板的連接焊縫計(jì)算：</p><p><b>　　取</b></p><

31、p>　　5.4.3 主梁加勁肋設(shè)計(jì)</p><p><b>　　a腹板局部穩(wěn)定驗(yàn)算</b></p><p>　　a=2000mm<2</p><p><b>　　翼緣局部穩(wěn)定驗(yàn)算：</b></p><p><b>　　（滿足要求）</b></p>&

32、lt;p>　　端部區(qū)格剪力最大取其驗(yàn)算局部穩(wěn)定，即</p><p>　　說明剪應(yīng)力對腹板的屈曲起決定作用。因次梁是作為主梁的側(cè)向支撐點(diǎn)，因此考慮在次梁作用處設(shè)置橫向加勁肋如圖5，間距a=2000mm<2</p><p>　　圖5 主梁腹板加勁肋布置圖</p><p>　　說明可按構(gòu)造設(shè)置加勁肋。因此如圖5選擇橫向加勁肋間距a=2000mm,能滿足腹板局

33、部穩(wěn)定要求。</p><p>　　梁支撐加勁肋計(jì)算 平臺(tái)主梁通過梁端突緣構(gòu)造如圖6</p><p>　　圖6 平臺(tái)主梁突緣支座構(gòu)造圖</p><p>　　梁支撐加勁肋的端部按所承受的支座反力計(jì)算，加勁肋端部采用刨平頂緊的連接方法，其端面承壓面積應(yīng)滿足：</p><p>　　支撐加勁肋按構(gòu)造要求取寬度b=300mm為滿足剛度要求</

34、p><p>　　取t=10,mm實(shí)際端部承壓面積=300×10=3000大大超過所需的截面面積,整體能得以保證</p><p>　　5.5 平臺(tái)柱設(shè)計(jì)</p><p>　　平臺(tái)柱承受平臺(tái)主梁傳來的荷載，平臺(tái)柱與平臺(tái)主梁采用鉸接連接，平臺(tái)柱的軸心設(shè)計(jì)值為：</p><p>　　5.5.1 確定柱截面尺寸</p><

35、p>　　假定柱長細(xì)比為100，</p><p>　　按b類截面查軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)：0.555</p><p>　　平臺(tái)柱所需的截面面積：</p><p>　　按柱的一般要求取柱截面的高為柱高的1/12-1/20，柱高為5m取截面高為250mm,因柱兩個(gè)方向計(jì)算長度相等，所以可取截面寬度b接近高度h考慮主梁與柱的連接初定截面如圖7。</p><

36、;p>　　圖7 平臺(tái)柱的截面圖</p><p>　　5.5.2 截面驗(yàn)算</p><p><b>　　a計(jì)算截面特征</b></p><p>　　b驗(yàn)算平臺(tái)柱截面強(qiáng)度整體穩(wěn)定和剛度</p><p>　　因柱的截面沒有削弱，若柱整體穩(wěn)定能滿足要求，則柱的強(qiáng)度也能滿足要求。因此，只需驗(yàn)算柱的整體穩(wěn)定。</p&

37、gt;<p>　　平臺(tái)柱高5m,兩端鉸接，平面內(nèi)與平面外的計(jì)算長度均為5m,則</p><p><b>　　柱的剛度能滿足要求</b></p><p>　　按b類截面查的軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)</p><p><b>　　平臺(tái)柱自重標(biāo)準(zhǔn)值</b></p><p>　　這里的系數(shù)考慮加勁肋、焊

38、縫、柱頭、柱腳等引起的自重增加值。</p><p>　　柱承受的軸心力的設(shè)計(jì)值：</p><p><b>　　于是有:</b></p><p><b>　　柱整體穩(wěn)定滿足要求</b></p><p>　　驗(yàn)算平臺(tái)柱的局部穩(wěn)定:</p><p><b>　　腹板的局部

39、穩(wěn)定：</b></p><p>　　腹板的局部穩(wěn)定滿足要求</p><p><b>　　翼緣的局部穩(wěn)定：</b></p><p>　　翼緣的局部穩(wěn)定能滿足要求</p><p>　　5.6平臺(tái)柱柱腳設(shè)計(jì)</p><p>　　由于平臺(tái)承受的軸心力較小，故采用平板式鉸接構(gòu)造?；炷翉?qiáng)度為C2

40、0，抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為。</p><p>　　柱承受的軸心力設(shè)計(jì)值：</p><p>　　柱腳底板需用的面積：</p><p>　　5.6.1 底板尺寸</p><p>　　按構(gòu)造要求取底板的尺寸為400×600，，減去錨栓孔面積約為，大于所需的凈面積。采用圖8構(gòu)造</p><p>　　圖8 平臺(tái)柱腳構(gòu)造&

41、lt;/p><p>　　基礎(chǔ)對底板的壓應(yīng)力：</p><p>　　底板區(qū)格有三種，現(xiàn)在分別計(jì)算單位寬度的彎矩：</p><p>　　區(qū)格①為四邊支承板：</p><p><b>　　查表4-7 </b></p><p><b>　　區(qū)格②為三支承板：</b></p>

42、<p><b>　　查表</b></p><p><b>　　區(qū)格為③懸臂板：</b></p><p><b>　　最大彎矩為：</b></p><p><b>　　底板厚度：</b></p><p>　　取底板厚度為t=20mm。</p

43、><p>　　5.6.2 隔板計(jì)算</p><p>　　將隔板視為兩端支于靴梁的簡支梁：</p><p>　　隔板與底板的連接（僅考慮外側(cè)一條焊縫）為正面角焊縫，</p><p>　　隔梁與靴梁的連接為側(cè)面角焊縫，所受隔板的支座反力：</p><p>　　設(shè)=8mm 求焊縫長度（即隔板的高度）</p>&l

44、t;p>　　取隔板高120mm，t=8mm>=</p><p>　　驗(yàn)算隔板抗剪抗彎強(qiáng)度</p><p>　　5.6.3 靴梁計(jì)算</p><p>　　靴梁與柱身的連接（4條焊縫）按受壓力N=46000N，此焊縫為側(cè)面角焊縫 ，設(shè) 其長度為：</p><p><b>　　取靴梁高200mm</b><

45、;/p><p>　　靴梁作為支承柱邊的懸伸梁設(shè)厚度t=8mm，驗(yàn)算其抗剪和抗彎強(qiáng)度：</p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　靴梁與隔板的連接焊縫和隔板與底板的連接焊縫傳遞全部柱的壓力，設(shè)焊縫的焊角尺寸均為則所需的焊縫總長度：</p><p>　　顯然焊縫的實(shí)際長度大于533mm。</p&g

46、t;<p>　　柱腳與基礎(chǔ)的連接構(gòu)造采用兩個(gè)20mm的錨栓。</p><p>　　5.6.4連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.次梁的連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)</p><p>　　次梁與主粱的連接采用平接,螺栓采用M16.88高強(qiáng)螺栓,噴砂處理,則單個(gè)摩擦型連續(xù)高強(qiáng)螺栓的抗剪承載力設(shè)計(jì)值為:</p><p>　　作用于主梁上的集中力設(shè)計(jì)

47、值:</p><p><b>　　,取螺栓個(gè)數(shù)為4個(gè)</b></p><p>　　2.主梁與柱頂?shù)倪B接</p><p>　　柱頂板取350×350×16,頂板上的墊塊100×350×10,平臺(tái)柱柱頭承受的壓力通過柱頭腹板兩側(cè)的加勁肋傳遞,每一側(cè)加勁肋承受一半的壓力,加勁肋與腹板的連接焊縫承受著剪力和彎矩的

48、共同作用.</p><p>　　柱頂壓力經(jīng)柱頂板端面承壓板傳給加勁肋：</p><p>　　柱頂壓力設(shè)計(jì)值N=517.75KN</p><p>　　1)計(jì)算加勁肋端面面積：</p><p>　　選用加勁肋截面面積為100×10，則兩側(cè)加勁肋的端面承壓面積為：</p><p>　?。?294.4；選材滿足要求&

49、lt;/p><p>　　2)計(jì)算加勁肋與腹板的連接焊縫:</p><p>　　加勁肋與腹板連接焊縫承受的剪力為:V=N/2=517.75/2=258.9KN</p><p>　　加勁肋與腹板連接焊縫所承受的彎矩為:M=0.05V=0.05×258.9×1000=12.9KN.M</p><p>　　按構(gòu)造要求,假設(shè)焊縫h=8m

50、m,焊縫長度l=250mm.由剪力作用產(chǎn)生的焊縫剪應(yīng)力:</p><p>　　由彎矩作用產(chǎn)生的焊縫正應(yīng)力:</p><p><b>　　驗(yàn)算焊縫的強(qiáng)度:</b></p><p>　　所以柱子頂端加勁肋的焊縫滿足強(qiáng)度要求.</p><p><b>　　3)加勁肋的強(qiáng)度</b></p>&

51、lt;p>　　加勁肋自身強(qiáng)度按懸臂梁計(jì)算,加勁肋承受的最大剪應(yīng)力:</p><p>　　加勁肋所承受的最大正應(yīng)力為:</p><p>　　加勁肋自身強(qiáng)度滿足要求.</p><p><b>　　6設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　6.1 計(jì)算書書寫工整，并附有必要的簡圖。插圖應(yīng)按一定比例繪制，圖文并茂，紙張規(guī)格

52、為 A4；</p><p>　　6.2 圖紙應(yīng)符合《房屋建筑制圖統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50001—2001）》和《建筑結(jié)構(gòu)制圖標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 50105—2001）》的要求； </p><p>　　6.3 必須保證設(shè)計(jì)時(shí)間：</p><p>　　上午：8.00—12.00；下午：14.00—17.00</

53、p><p>　　6.4 每天考勤兩次。</p><p><b>　　7參考資料</b></p><p>　　7.1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊編輯委員會(huì)．鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊（上、下冊）．中國建筑工業(yè)出版社</p><p>　　7.2 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)：鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2003）．中國建筑工業(yè)出版社</p&g

54、t;<p>　　7.3 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)：建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范．中國建筑工業(yè)出版社</p><p>　　7.4 戴國欣主編．《鋼結(jié)構(gòu)》．武漢理工大學(xué)出版社</p><p>　　7.5 王肇民主編．《建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》．同濟(jì)大學(xué)出版社</p><p>　　7.6 陳紹蕃主編．《鋼結(jié)構(gòu)》．中國建筑工業(yè)出版社．2003年</p><