目录1.1. 设计内容与设计参数 1.1 设计内容图所示钢平台,其结构平面布置图如图,按照任务要求,本人设计内容为边次梁LL-1、中间主梁L-2和中柱Z4,并设计主次梁螺栓连接。
图 钢平台图 钢平台结构平面布置图L-1L-1L-1L-1Z1Z3Z1Z1Z2Z4Z3Z2L-2L-2L L -1L L -2L L -2L L -3L L -2L L -2L L -1L L -1L L -2L L -2L L -3L L -2L L -2L L -1①12B 0633②12B 0633改②①①①②1.2 设计参数钢材Q235-B ,焊条E43型,螺栓C 级。
柱和次梁采用型钢,主梁采用焊接钢板梁,梁均按两端铰接设计,节点连接为螺栓连接,主、次梁计算跨度分别为和,次梁间距3m 和,次梁上翼缘与楼板焊牢,柱按轴心受压构件设计,计算长度6m ,楼面恒载与活荷载标准值分别为和6kN/m 2。
1.3 次梁LL-1设计 1.4 荷载汇集与计算简图恒载标准值(楼面传来的恒载和次梁自重)10.12 1.5 4.50.127.27.614/l k k g s g l kN m =+=⨯+⨯=活载标准值(楼面传来的活载)1 1.569.00/l k k q s q kN m ==⨯=总荷载标准值7.614916.61/l l lk k k p g q kN m =+=+=总荷载设计值1.2 1.3 1.27.614 1.3920.84/l k k p g q kN m =+=⨯+⨯=跨中弯矩与支座剪力设计值22/820.847.2/8135.0l l M p l kN m ==⨯=⋅ /220.847.2/275.0l l V p l kN ==⨯=计算简图及内力如图图 次梁计算简图与内力图1.5 梁截面选择次梁挠度允许值查教材附表为[/]1/250v l =,由此,次梁所需截面惯性矩为334455516.617200109797384[/]384 2.0610(1/250)lk x p l I cm E l ν-⨯⨯⨯≥==⨯⨯⨯ 由强度控制所需梁截面抵抗距33135.010598.01.05215l nx x M W cm f γ⨯≥==⨯选择型钢HN350×175×6×9,4311200,649,0.410/x x I cm W cm q kN m ===,另外I32a也合适,但用材多不做首选。
1.6 截面复核次梁截面无削弱,且所选截面的截面特性参数均大于所需,故挠度与正截面强度满足。
根据经验,该梁抗剪强度富余较多,验算省略。
次梁上无集中力,无需验算局部承压次梁受压翼缘与楼板牢靠连接,不必验算整体稳定 次梁为型钢梁不必验算局部稳定3.主梁L-2设计3.1 荷载汇集与计算简图均布恒载标准值(梁半宽楼面传来的恒载和主梁自重)0.120.129.6 1.152/L k g l kN m ==⨯=总均布荷载标准值1.152/L K k p g kN m ==总均布荷载设计值1.2 1.2 1.152 1.38/L L k p g kN m ==⨯=次梁传来集中恒载标准值235.5147.2255.70K lk P p l kN ==⨯=,21211()255.70(3 3.3)244.0822 3.3K K P s s P kN s +⨯+≈==⨯次梁传来总集中力设计值244.607.2321.12l P p l kN ==⨯=,21211()321.12(3 3.3)306.5222 3.3P s s P kN s +⨯+===⨯支座剪力与跨中弯矩标准值11212()12244.083255.70(3 3.3)1 1.1529.69.62249.61rk k Lk k P s P s s V p LL kN++=+⨯+⨯+=+⨯⨯=22224.8(4.8)0.5(4.8)249.61 4.8255.70(4.8 3.3)0.5 1.152 4.8801.3rLk Lk k k M V P s p kN m =⨯---=⨯-⨯--⨯⨯=⋅ 11212()12306.523321.12(3 3.3)1 1.389.69.62313.15r L Ps P s s V pLL kN++=+⨯+⨯+=+⨯⨯=22224.8(4.8)0.5(4.8)313.15 4.8321.12(4.8 3.3)0.5 1.38 4.81005.5r L L M V P s p kN m=⨯---=⨯-⨯--⨯⨯=⋅ 主梁计算简图及内力如图所示M(kN·m)V(kN)图主梁计算简图与内力图3.2 L -2截面选择主梁挠度允许值查教材附表为[/]1/400v l =,由此,梁最小高度为min 441.0540021596064.71341013410x nfL h cm γ⨯⨯⨯≥==⨯⨯ 由强度确定所需截面抵抗矩为331005.5104454.01.05215L nx x M W cm f γ⨯≥==⨯梁的经济高度为303085.2e h cm ≥==①选取梁腹板高度85h cm =②梁腹板厚度8.3/7/7w t mm ===,选取8w t mm = ③翼缘板的截面尺寸由强度控制所需梁截面抵抗距2//64454.0/850.885/641.1f nx w w w A W h t h cm ≥-=-⨯=选取280b mm =,16t mm =,则/17.526b t =<,翼缘板不会局部失稳244.8f A bt cm ==3.3 强度及挠度验算所选截面如右图:1-8×850 1××85=68cm 2 2-16×280 2××28= A=①计算截面几何特性参数22 1.6280.885157.6A cm =⨯⨯+⨯=()3342888.227.285/12208951x I cm =⨯-⨯= 322208951473888.2x nx I W cm h ⨯=== 2328 1.643.30.885/82662x S cm =⨯⨯+⨯= 图 主梁截面 328 1.643.31940xA S cm =⨯⨯=②内力计算:由于原估算的梁自重实际所选梁自重相差不大,对内力计算结果影响很小,故直接采用节内力计算结果。
③整体稳定验算: 因侧向支撑间最大距离为1/330/2811.816l b ==<(见附表)故无需计算整体稳定④抗弯强度验算()/2/(2808)/2/168.513w b t t -=-=<所以 1.05x γ=322max 1005.510202.1/215/1.054738x nx M N mm f N mm W γ⨯==<=⨯ ⑤抗剪强度计算322max x max327.7410266252.2/125/208951810v x w V S N mm f N mm I t τ⨯⨯===<=⨯⨯⑥局部承压强度验算:因主次梁采用平接,无需验算。
⑦次梁作用点外侧主梁截面腹板顶端处的折算应力 该截面的弯矩和剪力分别为:1025.87308.59x x M kN m V kN m =⋅=-⋅, 腹板顶端的应力:622max 41025.8710425208.7/215/20895110nx M y N mm f N mm I σ⨯⨯===<=⨯ 32x max308.5910194035.8/208951810A x w VS N mm I t τ⨯⨯===⨯⨯202217.7/1.1 1.1215236.5/,N mm f N mm σ===<=⨯=可⑧挠度 验算条件:[]110400Mv v Lk L EI L x=≤= 634801.3101110208951560400960020610101,500T Q v Lv L⨯=⨯=≤⨯⨯⨯⨯≤,可不控制,计算从略3.4 整体稳定验算因侧向支撑间最大距离为1/330/2811.816l b ==<(见附表)故无需计算整体稳定3.5 加劲肋设置与局部稳定验算梁所受荷载为静力荷载,荷载简图及内力图如图所示。
跨度中点max max 1005.5,V 327.7M kN m kN =⋅=梁端 (1)加劲肋的布置08501068w h t ==>< 需设横向加劲肋不需设纵向加劲肋考虑到在1/3跨度附近有次梁相连,该处必须设横向加劲肋,横向加劲肋的最大间距为=×850=2125mm ,故最后取横向加劲肋布置如图所示图 主梁横向加劲肋布置(2)区格①的局部稳定性验算 1)区格所受应力 62max 1241425=(490.110)49.8/2220895110x y M M N mm I σ+⋅=⨯⨯⨯=⨯ 式中M 1和M 2为所计算区格左右的弯矩,y max 为中和轴至腹板上端的距离。
3212c 327.7325.7=1048.0/2285080w w V V N mm h t τσ++=⨯=⨯⨯=2)区格的临界应力2850/80.6940.85153215/b cr f N mm λσ===<== AB当a/h0=1600/850=>时,1.0190.81.2bλ===><()()2 ,10.590.810.591.0190.8125108.9/cr s vc crf N mmτλσ=--=--⨯=⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦不比计算3)局部稳定验算验算条件为:22cr,1.0ccr c crσστστσ⎛⎫⎛⎫++≤⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭今上式左边2249.848.000.248 1.0215108.9⎛⎫⎛⎫=++=<⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭满足条件,可(3)区格②的局部稳定验算()()62432490.1977.0425=10149.2/220895110325.717.0811025.2/28508N mmN mmστ+⨯⨯=⨯+=⨯⨯=⨯稳定条件为:2222cr,149.225.200.535 1.0215108.9ccr c crσστστσ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫++=++=<⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭,可(4)区格③的局部稳定验算()()62432977.01003.3425=10201.4/22089511017.0814.80110 2.34/28508N mmN mmστ+⨯⨯=⨯+=⨯⨯=⨯局部稳定条件为:2222cr,201.4 2.3400.878 1.0215108.9ccr c crσστστσ⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫++=++=<⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭,可通过以上计算,说明取如图所示的横向加劲肋布置是合理的。