钢结构课程设计

南昌工程学院《钢结构》课程设计设计题目：平台钢结构设计姓名：吕雨轩学院：国际教育学院班级：14土木工程（中荷）1班学号：2014120022指导老师：郭彦利，姚行友设计时间：2017年5月22日---2017年5月29日目录平台钢结构设计任务书.............................................1平台钢结构设计计算书.............................................4一、平面结构布置..................................................4二、铺板设计......................................................4三、次梁设计......................................................7四、主梁设计......................................................9五、次梁与主梁的连接节点..........................................12六、钢柱设计......................................................15七、主梁与柱的连接节点............................................17八、设计数据总结..................................................191平台钢结构设计任务书一、设计资料1.设计题目：某车间钢结构工作平台。2.设计资料：某机械厂房一操作平台，平台尺寸B×Hm，标高3.9m。平台梁柱布置图如图1所示。该平台位于室内，楼面板采用花纹钢板，平台活载按2.5kN/m2考虑。设计中仅考虑竖向恒荷载和活载作用。钢结构分组：第2组，采用L1=5.1m（次梁），L2=5.4m（主梁）。3．设计形式（1）次梁采用热轧工字钢，简支于主梁上。（2）主梁采用焊接工字形截面，简支于钢柱上。（3）钢柱采用焊接工字形截面，刚接柱脚。（4）基础（不需做）（5）钢梯（不需做）4.设计内容：设计某车间工作平台（1）计算内容1）工作平台梁格布置：2）次梁选型和截面验算：3）主梁截面选择和截面验算：4)钢柱截面选择和截面验算：5)连接节点设计：包括次梁与主梁的连接、主梁与钢柱的连接节点设计。（2）绘图内容(3#图纸)1)平台结构布置图；22）主梁、钢柱详图；3)次梁与主梁连接图；4)主梁与钢柱连接图；5)设计说明。（3）设计说明：1）钢材采用Q235—B；2）焊条采用E43型；3）对接焊缝质量二级；4）未标注的焊缝长度一律满焊；5）未标注的焊脚尺寸为5mm；6）螺栓为8.8级摩擦型高强螺栓，接触面喷砂处理；7）梁柱等构件采用厚(薄)涂型钢结构防火涂料，耐火等级1.5h；8）外露部分用红丹打底，表面刷防火涂料。二、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/T50001－2001）（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.房屋钢结构设计．北京:中国建筑工业出版社，2006（2）沈祖炎等.钢结构基本原理．北京:中国建筑工业出版社，20063（3）陈绍藩.钢结构．北京: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）．北京: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会．钢结构设计与计算4平台钢结构设计计算书一、平面结构布置1.梁格布置：如下图，采用单项板布置方案，柱网尺寸为5.4m×5.1m，主梁跨度为5.4m，次梁跨度为5.1m，次梁间间距为2.7m，单块铺板平面尺寸为2.7m×5.1m.2.连接方案：次梁与主梁采用高强度螺栓侧面铰接连接，次梁与主梁上翼缘平齐，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（间焊缝）连接。由于平台柱并非采用两端铰接，则不需设置柱间支撑。二、铺板设计1.初选铺板截面在铺板的长跨方向设置5道加劲肋，间距1l=850mm,则得出平板厚度5mmmmllt08.7~67.5120~15011，取mmt62.计算简图因铺板矩形区格长边与短边之比25.45.827ab2，可将板视为两支承的单向受弯板。3.内力计算（1）荷载计算6mm厚花纹钢板22/47.0/006.05.78mkNmkNgk平台板活荷载标准值2/5.2mkNqk平台板的荷载基本组合设计值2/064.42/)5.24.147.02.1(mkNmkNqgPkQkG平台板的荷载基本组合设计值2/97.22/)5.247.0(mkNmkNqgPkkk（2）内力计算平台板单位宽度最大弯矩：mmkNPaM/29.085.0064.41.022max（注：2ab，且为三跨以上连续板，10.0）平台板最大挠度：mmEtaPfk83.361006.28501097.2110.03543-34max4.截面设计（1）强度计算：铺板的强度按下式计算满足要求）(/215/27.4062.11029.06622232maxmaxmmNfmmNtMWMxx（2）挠度计算：6（满足要求）15010045.085083.3af5.加劲肋设计（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。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=80mm，厚度6mm。考虑有30t=180mm宽度的铺板作为翼缘，可按T形截面计算。如图所示，加劲肋跨度为2.7m，计算简图如图所示。（2）荷载计算：由于矩形区格两邻边的长短之比2ab，则可作为两边支承的单向受弯板计算。取加劲肋的负荷宽度850mm。永久荷载标准值平台板mkNmkNmkN/3995.0/85.0/47.02加劲肋自重mkNmkN/03768.0/006.008.05.78mkNgk/43718.003768.03995.07可变荷载标准值mkNmkNqk/125.2/85.05.2荷载的基本组合设计值mkNqgPkQkG/4994.3125.24.1437.02.1荷载的基本组合标准值mkNqgPkkk/562.2125.2437.0（3）内力计算跨中最大弯矩设计值mkNPlM189.37.24994.3818122max支座处最大剪力值kNPlV724.47.24994.32121max（4）截面特性计算截面形心位置mmyc23.166806180)640(68036180截面惯性矩4232387367712)23.1646(68080612)323.16(61806180mmIx支座处抗剪面积只计铺板处，偏于安全地仍取180mm范围，则210806180mmAv（5）强度计算满足要求）(/215/2.212)23.1686873677(2.110189.3226maxmmNfmmNWMnxx满足要求）(/125/56.6/108010724.45.15.12223maxmaxmmNfmmNmmNAVtISVvvx（6）变形计算：加劲肋的挠度按下式计算满足要求）(150100364.08736771006.23842700562.253845533xkEIlPlf三、次梁设计次梁与主梁铰接，按简支梁计算，跨度为5.1m，如后图所示1.初选次梁截面8次梁的荷载主要由铺板——加劲肋传来相隔850mm的分布集中荷载。每个加劲肋传到次梁上的集中荷载值：mkNqmkNqBSkBS/138.885.07.2562.2/12.1185.07.24994.3由设计资料，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，上翼缘受均布荷载，自由长度为5.1m。假定钢号在22-40之间，查《钢架构设计规范》（GB50017-2003）附表B.2，6.0b，则次梁跨中弯矩设计值mkNlqMBS15.361.512.11818122max所需的截面抵抗矩336max84.2852.2858372156.01015.3602.102.1cmmmfMWbx查表选用I22a，mmtmmtmmbmmhcmcmWwx3.12,5.7,110,220,84.28530933。，，，自重为cmSIcmImkgcmAxxx99.8/3400/3342422.内力计算包含自重在内的次梁均布荷载基本组合设计值mkNmkNqBS/516.11/33.02.112.11均布荷载组合标准值mkNqBSk/468.833.0138.8最大弯矩基本组合值mkNlqMBS441.371.5516.11818122max最大剪力基本组合值kNlqVBS3658.291.5516.112121max3.截面设计轧制型钢梁不需要验算局部稳定性，正截面强度不起控制作用。9（1）整体稳定性计算2236max/215/99.16810309717.010441.37mmNfmmNWMxb注：查《钢架构设计规范》（GB50017-2003）附表B.2，均布荷载作用下轧制工字钢简支梁，自由长度ml1.5时，上翼缘的整体稳定系数717.0b。（2）挠度验算满足要求）(250100208.01034001006.23845100468.8538454533xBSkEIlqlf四、主梁设计1.计算简图主梁与柱铰接，按简支梁计算。跨度mlo4.5，计算简图如下：2.初选主梁截面（1）梁腹板高度wh：主梁承受次梁传递来的集中荷载。次梁传来的集中荷载组合设计值kNP7316.581.5516.11次梁传来的集中荷载组合标准值kNPk868.431.5468.8主梁的弯矩设计值近似按次梁端部反力计算mkNMMmkNMx22.871.129.791.129.797.22/7316.58所需的截面抵抗矩为33667.40542.4056742151022.87cmmmfMWxnx确定梁的经济高度cmWhnxe81.2130-7310确定梁的容许最小高度根据钢结构平台梁的容许挠度为4000l，那么其最小高度必须满足：cmlh36155400150min。由于ehhmin，取用最小高度，确定mmhw360（2）主梁腹板厚度wtmmcmhtww5.555.0113611，取,8mmtw，大于mmtw6min的最小要求。（3）主梁翼缘尺寸tb，取上下翼缘相同，截面抵抗矩如下式计算247.66368.03667.4056cmhthWbt翼缘宽度mmbmmhbw120,120~144)31~5.21(取，翼缘厚度mmtmmt9,4.5取单个翼缘面积（满足要求）22147.68.109.012cmcmA主梁截面尺寸如左图所示（4）几何特征主梁截面面积25040836029120mmA主梁截面惯性矩423631.104)236029(912023608121cmIx463