钢结构课设计算书

北华航天工业学院建筑工程系课程设计说明书设计题目B14钢结构课程设计课程名称钢结构设计原理专业名称土木工程学生姓名齐鹏飞班级学号B14412-20144041216课设日期2016年7月3日—2016年7月10日北华航天工业学院建筑工程系制一、设计题目及任务已知:工业建筑作业平台，平面如附图所示。平台荷载标准值为：按照楼板结构层折算厚度300mm，双面抹灰总厚度60mm计算。平台活荷载标准值为：【[学号值÷4（取整数位）×1.0KN/m2]+12KN/㎡】。不考虑水平荷载。中柱上端和两个方向的主梁均为铰接，下端固接于基础，基础顶面标高为-1.000m。材质为Q345-B。中柱拟采用热轧普通工字钢作成双肢格构柱。任务：将中柱设计成缀条式格构柱（缀条初选L50×5）和缀板式格构柱两种。1.计算选择经济合理的中柱断面及缀件，并布置缀件；2.计算缀件和分肢间的焊缝连接；3.分别绘制这两种格构柱的设计图，图中要包含详图、材料表和简要的加工说明。二、计算书正文荷载统计由《建筑结构荷载规范》GB5009-2012查得：钢筋混凝土自重25KN/m3,水泥砂浆自重20KN/m3。(1)荷载标准值①恒荷载：抹灰层荷载1GKS=20×8×9×0.06=86.4KN楼板结构层荷载2GKS=25×8×9×0.3=540KN恒荷载1286.4540626.4KKKSSSKNKNKN②活荷载：QKS=(16/4+12)×8×9=1152KN（2）荷载设计值①由永久荷载效应控制的组niQikciQiGKGdSSS11N=1.35×626.4+1.3×0.7×1152=1893.96KN②由可变荷载效应控制的组合niQikciQiKQQiGKGdSSSS212N=1.2×626.4+1.3×1152=2249.28KN比较1N、2N，可知由可变荷载荷载效应控制的组合值最大，将其作为荷载效应的设计值，取N=2N=2249.28KN缀条式双肢格构柱设计A、初选分肢截面，并验算柱绕实轴的刚度和整体稳定性：N=2624.04kN，柱高H=8m，钢材Q345-B，2mmN310f1、假定绕实轴的长细比70y；2、求ryriA，；根据Q345B，70y，b类截面，查表得：655.0y，则23r60.124310655.01008.2530AcmfNcm8mm807080007.0liyy0ry3、查教材型钢表，选2Ι36a；，，，，2.69cmi555cmI4.4cm1i152.8cm76.42A141y24、验算绕实轴的刚度和整体稳定性；][3944180007.0ilyy0y，故绕实轴的刚度满足根据Q345B，39y，b类，查教材附表4-2得870.0y，则22mmN310mmN1906.132932530080ANf，故绕实轴整稳满足。B、确定分肢间距a，并验算柱绕虚轴的刚度和整体稳定性：1、根据等稳定原则，设绕虚轴（x-x）的换算长细比39yx0；2、求rx和rxi；缀条假设取∟50×5，查教材型钢表得：2Lx12Lcm6.98.42A2Acm8.4A，，x12rxx0AA27，则33960152802739AA272x12x0rx，cm0.173480007.0lirxx0rx3、求肢间距ra，并确定b、a；472mm136336bab336mm6.921702ii2a1rr22212rxr，取mm480b，则344mm136480bba1两工字钢翼缘间净距为mm100mm208361344ba1，能进行内部刷漆。4、验算绕虚轴的刚度和整体稳定性；3317080007.0ilxx0x，15026960152802733AA272x12xx0，故绕虚轴的刚度满足。根据Q345B，26y，b类，查教材附表4-2得929.0y，则223mmN310mmN178.215280929.0102530.08ANf，故绕实轴整稳满足。C、分肢的稳定验算：缀条按45°布置，12.796.92344il344mmal101101，，35507.07.0max（因5032max，故取50），由357.02.791max1，故分肢稳定满足D、缀条设计：1、求一根缀条受到的轴力N1；单面缀件的剪力：33.76KNN3376023534585310152802123585A212Vy1ffV斜缀件的轴力：47.75KNcos45133.76ncosVN112、求缀条的计算长度；斜缀条按两端铰接，其计算长度为487mmcos45344cosalt3、求缀条的长细比，并验算缀条的刚度和整稳；查教材附表7-4知∟50×5的cm98.0i1，15049.698.9487il1t，故缀条刚度满足。根据Q345B，49.69，b类截面，查教材附表4-2得807.02mm123480807.0477501KNNA单面连接单角钢，材料强度需折减，折减系数：674535.049.690015.06.00015.06.022mm/123mmKN209.1310674535.0KNff，故缀条整体稳定满足，所选斜缀条（∟50×5）适用。E、缀条与分肢间连接焊缝计算：采用两面侧焊的角焊缝，经计算取mm5hf，焊条E50型（缀条按Q345），强度折减系数85.0，肢背焊缝需要长度：68.65mm8220085.057.0477507.0h2h7.0NkLfwff111f肢尖焊缝需要长度：40.08mm8220085.057.0047753.0h2h7.0NkLfwff122fF、横隔布置：柱截面最大宽度b=480mm，9×b=9×0.48=4.32m，柱全长8m，无水平力。故除上下两端部设置横隔外，尚需设置二道横隔。缀板式双肢格构柱设计A、初选分肢截面，并验算柱绕实轴的刚度和整体稳定性：N=2530.08kN，柱高H=8m，钢材Q345-B，2mmN310f。1、假定绕实轴的长细比70y；2、求ryriA，；根据Q345B，70y，b类截面，查表得：655.0y，则23r60.124310655.01008.2530AcmfNcm8mm807080007.0liyy0ry3、查教材型钢表，选2Ι36a；，，，，2.69cmi555cmI4.4cm1i152.8cm76.42A141y24、验算绕实轴的刚度和整体稳定性；150][3944180007.0ilyy0y，故绕实轴的刚度满足根据Q345B，93y，b类，查教材附表4-2得924.0y，则，223mmN310mmN20.17915280924.01008.2530ANf故绕实轴整稳满足。B、确定分肢间距a，并验算柱绕虚轴的刚度和整体稳定性：1、根据等稳定原则，设绕虚轴（x-x）的换算长细比93yx0；2、求rx和rxi：分肢长细比25505.05.0max1，取251，29.9259322212x0rx187mm29.980007.0lirxx0rx3、求肢间距ra，并确定b、a：370mm9.621872ii2a22212rxr506mm361370bab1rr，取b=500mm则364mm361500bba1两工字钢翼缘间净距为mm100228mm361364ba14、验算绕虚轴的刚度和整体稳定性：缀板间净距672.5mm6.9225il111o，采用670mm，1==24.8184.0mm6.922364i2ai22212x）（）（30.4184.080007.0ilxoxx15039.28.2430.422212xx0，故绕虚轴的刚度满足。根据Q345B，49.9x0，b类截面，查教材附表4-2得807.0x223mmN310mmN20515280807.0102530.08ANf255.08.24max1（因50max，故取50）无需验算单肢整体稳定和强度，单肢采用型钢不必验算分肢局部稳定。C、缀板设计：1、求每个缀板受到的剪力V1；柱的剪力67.52KN235345853101528023585AVyff，每个缀板面剪力33.76KNV21V12、初选缀板尺寸；纵向高度mm67.24236432a32d，厚度9.1mm4036440atb，取缀板为—270×10。相邻缀板的中心距940mm270670dll011验算缀板的线刚度之和与分肢线刚度的比值；615.269401055536412270102lIaI4311b3、验算缀板的抗弯强度和抗剪强度；弯矩211bmm15867.2KN2940337602lVM剪力87.18KN36494033760alVV11b则2222bbmmN310mmN6.13027010158672006dtM6f,满足要求。2v23bbmmN180mmN48.43270101087.185.1dtV5.1f,满足要求。D、缀板焊缝计算：采用三面围焊的角焊缝，计算时偏于安全地只取端部纵向焊缝，lw取200mm，焊条E50型，求焊脚尺寸：2fb22fb2wb2wfbfdh7.0Vdh7.0M65.11AVWM2f322f270h7.01087.18270h7.01586720065.1122fmmN200mmNh1591.59，则mm96.7hf最小mm96.58.155.1t5.1h2f，最大mm7~62~18hf）（，取mm6hf。F、横隔布置：柱截面最大宽度b=500mm，9×b=9×0.50=4.50m，柱全长8m，无水平力。故除上下两端部设置横隔外，尚需设置二道横隔。