鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì) (4)

1、<p>　　鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)資料</b></p><p><b>　　1.設(shè)計(jì)條件</b></p><p>　　某廠一操作平臺(tái)，平臺(tái)尺寸16.000×12.000m，標(biāo)高4.00m，平臺(tái)梁柱布置圖如圖1所示。該平臺(tái)位于室內(nèi)，樓面板采用壓花鋼板，平臺(tái)活載按2.

2、0kN/m2考慮。設(shè)計(jì)中僅考慮豎向荷載和活載作用。</p><p>　　圖1：結(jié)構(gòu)平面布置簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　(1)板的設(shè)計(jì)（板的選擇、強(qiáng)度驗(yàn)算、撓度驗(yàn)算）</p><p>　　(2)選一跨次梁設(shè)計(jì)（截面設(shè)計(jì)、強(qiáng)度驗(yàn)算、剛度驗(yàn)算）</p><p&

3、gt;　　(3)選一跨主梁設(shè)計(jì)（截面設(shè)計(jì)、強(qiáng)度驗(yàn)算、剛度驗(yàn)算）</p><p>　　(4)柱的設(shè)計(jì)（截面設(shè)計(jì)、整體穩(wěn)定性驗(yàn)算）</p><p>　　(5)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（主梁與柱的連接、主次梁的連接）</p><p>　　(6)計(jì)算說明書，包括（1）～（5）部分內(nèi)容</p><p>　　(7)繪制平臺(tái)梁柱平面布置圖、柱與主次梁截面圖、2個(gè)主梁與柱連

4、接節(jié)點(diǎn)詳（邊</p><p>　　柱和中柱）、2個(gè)次梁與主梁連接節(jié)點(diǎn)詳圖（邊梁、中間梁）、設(shè)計(jì)說明。(2#</p><p><b>　　圖紙一張), </b></p><p><b>　　二、初步設(shè)計(jì)</b></p><p>　　確定結(jié)構(gòu)的布置方案及結(jié)構(gòu)布置形式，依題意并經(jīng)綜合比較，平臺(tái)結(jié)構(gòu)平面布&

5、lt;/p><p><b>　　置圖如圖2所示：</b></p><p>　　圖2：平臺(tái)結(jié)構(gòu)平面布置圖</p><p>　　荷載條件：板面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值取</p><p><b>　　三、平臺(tái)鋪板設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1.確定有關(guān)尺寸</b>

6、;</p><p>　　查找相關(guān)規(guī)范，平臺(tái)鋪板的一般要求包括：①平臺(tái)鋪板的跨度，不宜大于；②平臺(tái)鋪板的撓度不宜大于；③平臺(tái)鋪板的厚度應(yīng)有計(jì)算確定，但不宜小于；④平臺(tái)鋪板有較大水平剛度時(shí)，可采用密肋鋪板。</p><p>　　鋪板采用有肋鋪板，板格尺寸為，依據(jù)構(gòu)造要求及荷載作用情況，取鋪板厚，板肋尺寸。</p><p>　　2.驗(yàn)算鋪板強(qiáng)度和剛度</p>

7、<p><b>　　(1)、強(qiáng)度驗(yàn)算</b></p><p>　?、儆?jì)算鋪板和板肋的跨中最大彎矩值</p><p>　　a.鋪板所承受荷載計(jì)算</p><p><b>　　鋪板自重標(biāo)準(zhǔn)值</b></p><p><b>　　板肋自重標(biāo)準(zhǔn)值</b></p>

8、<p><b>　　板面活載標(biāo)準(zhǔn)值：</b></p><p>　　b.計(jì)算鋪板跨中最大彎矩，可按四邊簡(jiǎn)支平板計(jì)算</p><p>　　，查找《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》(王新堂主編，同濟(jì)大學(xué)出版社出版)，</p><p><b>　　鋪板面荷載設(shè)計(jì)值</b></p><p>　　鋪板跨中單位寬度最大

9、彎矩為：</p><p>　　c.計(jì)算板肋跨中最大彎矩</p><p>　　加勁肋承受的線荷載可按兩端支撐在平臺(tái)梁上的簡(jiǎn)支梁計(jì)算。</p><p><b>　　恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值</b></p><p><b>　　活載標(biāo)準(zhǔn)值</b></p><p>　　加勁肋的跨中最大彎矩<

10、;/p><p>　　(2)驗(yàn)算鋪板和加勁肋的強(qiáng)度</p><p><b>　　鋪板</b></p><p><b>　　鋪板截面最大應(yīng)力為</b></p><p>　　鋪板強(qiáng)度驗(yàn)算符合要求。</p><p><b>　　加勁肋</b></p>

11、<p>　　加勁肋可考慮鋪板30倍的寬度參與截面共同工作，其計(jì)算截面如圖：</p><p>　　圖3：加勁肋計(jì)算截面</p><p><b>　　截面面積</b></p><p>　　截面型心軸到鋪板面距離</p><p>　　截面對(duì)形心軸的截面慣性矩</p><p><b>

12、　　加勁肋截面最大應(yīng)力</b></p><p>　　加勁肋強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求。</p><p>　　3.鋪板和加勁肋的剛度驗(yàn)算</p><p><b>　　(1)鋪板</b></p><p>　　，查找《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》(王新堂主編，同濟(jì)大學(xué)出版社出版)，</p><p><b>

13、　　鋪板面荷載標(biāo)準(zhǔn)值</b></p><p><b>　　鋪板跨中最大撓度</b></p><p><b>　　鋪板容許撓度</b></p><p>　　因此，鋪板剛度驗(yàn)算滿足要求。</p><p><b>　　加勁肋</b></p><p>

14、;<b>　　跨中最大撓度為</b></p><p><b>　　加勁肋容許撓度</b></p><p>　　由此可見，加勁肋滿足剛度要求。</p><p><b>　　四、平臺(tái)次梁設(shè)計(jì)</b></p><p>　　假定平臺(tái)次梁與平臺(tái)主梁鉸接連接，平臺(tái)次梁CL1可看作兩端支撐在

15、平臺(tái)主梁上的簡(jiǎn)支梁，承受著平臺(tái)鋪板傳來的均布荷載，如圖所示：</p><p><b>　　圖4：次梁計(jì)算簡(jiǎn)圖</b></p><p><b>　　確定次梁截面</b></p><p><b>　　恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值</b></p><p><b>　　活荷載標(biāo)準(zhǔn)值</

16、b></p><p><b>　　次梁跨中最大彎矩</b></p><p>　　次梁所需最小截面抵抗矩</p><p>　　次梁采用工字型鋼截面，查《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》(陳以一主編，中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版)附表3—6</p><p><b>　　單位重量</b></p><p

17、><b>　　截面驗(yàn)算</b></p><p><b>　　彎曲正應(yīng)力驗(yàn)算</b></p><p>　　作用在梁上荷載為靜力荷載，截面上最大應(yīng)力為：</p><p><b>　　滿足強(qiáng)度要求。</b></p><p><b>　　抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算</b>

18、</p><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，次梁剛度滿足要求。</p><p><b>　　次梁整體穩(wěn)定檢算</b></p><p>　　有由于梁的邊緣有帶肋鋪板與

19、其牢固連接，整體穩(wěn)定滿足要求，可以不必檢算。</p><p><b>　　梁剛度驗(yàn)算</b></p><p><b>　　梁跨中最大撓度</b></p><p><b>　　梁的容許撓度</b></p><p>　　因此，采用次梁的剛度符合要求，其截面形式見下圖：</p&

20、gt;<p><b>　　圖5：次梁截面圖</b></p><p><b>　　五、平臺(tái)主梁設(shè)計(jì)</b></p><p>　　假定平臺(tái)主梁與平臺(tái)柱鉸接連接，平臺(tái)主梁ZL1可看作兩端支撐在平臺(tái)上的簡(jiǎn)支梁，承受著平臺(tái)次梁傳來的荷載，其計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：</p><p><b>　　圖6：主梁計(jì)算簡(jiǎn)圖<

21、/b></p><p><b>　　1.確定主梁截面</b></p><p><b>　　恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值</b></p><p><b>　　活載標(biāo)準(zhǔn)值</b></p><p><b>　　支座反力</b></p><p>&l

22、t;b>　　跨中最大彎矩</b></p><p><b>　　主梁最大剪力</b></p><p>　　所需最小截面抵抗矩為</p><p>　　繪制主梁剪力彎矩圖如下：</p><p>　　圖7：主梁剪力彎矩圖</p><p>　　主梁采用工字型鋼截面，查《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》(陳

23、以一主編，中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版)附表3—6：</p><p><b>　　單位重量</b></p><p><b>　　截面驗(yàn)算</b></p><p>　　考慮主梁自重后跨中截面最大彎矩</p><p>　　考慮主梁自重后截面最大剪力</p><p><b>　

24、　彎曲正應(yīng)力驗(yàn)算</b></p><p>　　因此，彎曲正應(yīng)力驗(yàn)算符合要求。</p><p><b>　　剪應(yīng)力驗(yàn)算</b></p><p><b>　　符合要求。</b></p><p><b>　　局部壓應(yīng)力驗(yàn)算</b></p><p>

25、　　為保證局部抗壓強(qiáng)度和腹板局部穩(wěn)定的要求，考慮在次梁作用處設(shè)置加勁肋，支座處支撐加勁肋的驗(yàn)算見柱頭設(shè)計(jì)部分。</p><p><b>　　剛度驗(yàn)算</b></p><p><b>　　跨中最大撓度</b></p><p><b>　　容許撓度</b></p><p>　　滿足

26、剛度要求，因而選用，次梁的強(qiáng)度剛度符合要求，其截面見下圖：</p><p><b>　　圖8：主梁截面圖</b></p><p><b>　　六、平臺(tái)柱設(shè)計(jì)</b></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)柱承受軸心力的設(shè)計(jì)值為</p><p><b

27、>　　確定柱的截面尺寸</b></p><p><b>　　假定平臺(tái)柱的長(zhǎng)細(xì)比</b></p><p>　　按類截面計(jì)算，查得其軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)</p><p><b>　　平臺(tái)柱所需截面面積</b></p><p>　　查《鋼結(jié)構(gòu)基本原理》附表3—6，初定截面尺寸如下：</

28、p><p>　　驗(yàn)算平臺(tái)柱截面強(qiáng)度、整體穩(wěn)定性和剛度</p><p>　　因柱截面沒有削弱，若柱整體穩(wěn)定滿足要求，其強(qiáng)度也滿足要求，因此，只需驗(yàn)算柱的整體穩(wěn)定。</p><p>　　平臺(tái)高4m，兩端鉸接，平臺(tái)內(nèi)與平臺(tái)外的計(jì)算長(zhǎng)度均為4m，，則</p><p><b>　　長(zhǎng)細(xì)比</b></p><p>

29、;<b>　　柱的剛度滿足要求。</b></p><p><b>　　由于，插值法求得</b></p><p><b>　　平臺(tái)柱自重標(biāo)準(zhǔn)值</b></p><p>　　此處1.2為考慮加勁肋、焊縫、柱頭柱腳引起的自重增加值</p><p><b>　　柱承受軸心力設(shè)

30、計(jì)值</b></p><p><b>　　截面應(yīng)力</b></p><p>　　整體穩(wěn)定計(jì)算滿足要求。</p><p><b>　　柱的截面見下圖：</b></p><p><b>　　圖9：柱截面圖</b></p><p>　　七、柱與梁的

31、連接設(shè)計(jì)</p><p>　　選擇中間主梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，繪制平臺(tái)柱柱頭如下：</p><p>　　圖10：中間主梁與柱的結(jié)點(diǎn)連接圖</p><p>　　柱頂板取為，頂板上的墊塊為，平臺(tái)柱柱頭承受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， 加勁肋與腹板的連接焊縫承受著剪力和彎矩的共同作用。</p><p>　　柱頭壓力，經(jīng)柱頂板端面承壓傳

32、給加勁肋，大小為</p><p>　　計(jì)算加勁肋端面承壓面積</p><p>　　選加勁肋為，兩側(cè)加勁肋端面承壓面積為</p><p>　　說明加勁肋端面承壓滿足要求。</p><p>　　驗(yàn)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和彎矩分別為</p><p>

33、;　　按構(gòu)造要求假設(shè)焊縫的厚度，焊縫的長(zhǎng)度</p><p>　　由剪力產(chǎn)生的焊縫剪應(yīng)力為</p><p>　　由彎矩產(chǎn)生的焊縫正應(yīng)力為</p><p><b>　　驗(yàn)算焊縫的強(qiáng)度</b></p><p>　　該結(jié)構(gòu)承受靜力荷載，且在實(shí)際應(yīng)用中間接承受動(dòng)力荷載，此處</p><p><b>

34、;　　代入</b></p><p><b>　　焊縫驗(yàn)算滿足要求。</b></p><p><b>　　驗(yàn)算加勁肋的強(qiáng)度</b></p><p>　　加勁肋自身強(qiáng)度，按懸臂梁計(jì)算。</p><p><b>　　加勁肋承受的剪應(yīng)力</b></p><

35、;p><b>　　加勁肋承受的正應(yīng)力</b></p><p>　　加勁肋強(qiáng)度能滿足要求。</p><p>　　八、主梁和次梁的連接</p><p>　　主梁和次梁互相正交，因此次梁在主梁的側(cè)面與主梁相連，主梁可看作是次梁的支點(diǎn)。本設(shè)計(jì)僅將次梁腹板與主梁加勁肋相連，因此次梁兩端與主梁的連接為鉸接，內(nèi)力分析時(shí)次梁極為多跨簡(jiǎn)支梁。詳見下圖：&l

36、t;/p><p>　　圖11：中間主梁與次梁的結(jié)點(diǎn)連接</p><p>　　左側(cè)次梁的支座反力全部由懸挑牛腿承受，懸挑牛腿及其連接應(yīng)按承受剪力和彎矩計(jì)算；右側(cè)次梁的制作反力全部由焊縫承受，焊縫應(yīng)按承受剪力計(jì)算。</p><p>　　初定牛腿的截面尺寸為：翼緣板寬度，厚度，腹板高度，厚度，距離焊縫。焊條型，施焊時(shí)不用引弧板。</p><p><

37、;b>　　1.左側(cè)次梁的驗(yàn)算</b></p><p><b>　　(1)焊縫受力</b></p><p>　　次梁承受的剪力和彎矩</p><p><b>　　焊縫截面特性</b></p><p>　　先計(jì)算焊縫截面形心軸的位置。因不用引弧板，計(jì)算式水平焊縫兩端各減去，豎向焊縫下端

38、應(yīng)減去，其上端與水平焊縫相連，焊縫質(zhì)量可以保證，故可不減。剪應(yīng)力沿焊縫均勻分布。</p><p><b>　　焊縫應(yīng)力計(jì)算</b></p><p>　　左側(cè)次梁強(qiáng)度驗(yàn)算符合要求。</p><p><b>　　右側(cè)次梁的驗(yàn)算</b></p><p><b>　　(1)焊縫受力</b&g

39、t;</p><p><b>　　次梁承受的剪力</b></p><p><b>　　焊縫截面特征</b></p><p>　　初定焊縫厚度，焊縫的長(zhǎng)度</p><p>　　由剪力產(chǎn)生的焊縫剪應(yīng)力為</p><p>　　由此可見，右側(cè)梁強(qiáng)度也符合要求，主次梁連接方式合理。&l