《钢结构设计原理》课程设计计算书专业：土木工程姓名学号：指导老师：目录设计资料和结构布置- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -1 1.铺板设计1.1初选铺板截面 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21.2板的加劲肋设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 31.3荷载计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4 3.次梁设计3.1计算简图- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 53.2初选次梁截面 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 53.3内力计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 63.4截面设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 64.主梁设计4.1计算简图 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 74.2初选主梁截面尺寸 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 75.主梁内力计算5.1荷载计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 95.2截面设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 96.主梁稳定计算6.1内力设计- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - 116.2挠度验算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 136.3翼缘与腹板的连接- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13 7主梁加劲肋计算7.1支撑加劲肋的稳定计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 147.2连接螺栓计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 147.3加劲肋与主梁角焊缝 - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - 157.4连接板的厚度 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 157.5次梁腹板的净截面验算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 158.钢柱设计8.1截面尺寸初选 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 168.2整体稳定计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 168.3局部稳定计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 178.4刚度计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 178.5主梁与柱的链接节点- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 189.柱脚设计9.1底板面积 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 219.2底板厚度 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 219.3螺栓直径 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2110.楼梯设计10.1楼梯布置 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2211.斜支撑设计11.1支撑布置- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2511.2斜支撑刚度计算- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -251设计资料某机床加工车间，厂房跨度24m，长度96m.设计对象为厂房内的钢操作平台，其平面尺寸为30.0m×12.0m，室内钢结构操作平台建筑标高为4.000m。
设计使用年限50年，结构安全等级二级，拟采用钢平台。
(1)钢平台楼面做法：采用花纹钢板或防滑带肋钢板。
(2)楼面活荷载标准值：根据工艺要求取为6.0KN/m。
(3)钢平台结构连接方式：平台板与梁采用焊接（角焊接）；次梁与主梁采用高强度螺栓连接；主梁与柱采用焊接或高强度螺栓连接，定位螺栓采用粗制螺栓。
(4)材料选用：型钢、钢板采用Q235- A. F；焊条采用E43××型。
粗制螺栓采用Q235钢材。
(5)平台柱基础混凝土强度等级C25。
(6)连接方案：次梁与主梁采用高强螺栓侧面铰接连接，次梁与主梁的上翼缘平齐；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（角焊缝）连接。
试对铺板、次梁、主梁、钢柱以及次梁与主梁、主梁与柱上端、柱脚及钢楼梯进行设计。
连接方案结构布置梁格布置：采用单向板布置方案，柱网尺寸为 6.0m×6.0m；主梁沿横向布置，跨度为6m；次梁沿纵向布置，跨度为 6.0 m。
次梁的间距为 1.5m；单块铺板的平面尺寸为0.75m×1.5m。
平台结构平面布置如图1所示。
加劲肋次梁主梁柱柱间支撑1柱间支撑图 1 钢平台平面布置图一、铺 板 设 计1.1. 初选铺板截面在铺板的短跨方向设置15道加劲肋，间距l 1 = 750mm 。
平板厚度t ≥ l 1 150 ~ l 1 120 = 5.0 ~ 6.25mm 取t = 7mm。
1.2. 计算简图因铺板区格长边之比b / a = 1.5 / 0.75 = 2.0 可作为多跨连续的双向板计算，加劲肋和次梁作为其支承边。
1.3. 内力计算（1）荷载计算7mm 厚花纹钢板：78.5 ⨯ 0.007 = 0.55 KN/m 2平台板永久荷载标准值： g 1 = 0.55 k N / m 2平台板可变荷载标准值：q 2 =3.0 k N / m 2平台板的荷载基本组合值：P =γ g +γ q = 1.2⨯0.55+1.3⨯3.0 k N / m 2=4.26 k N / m 2G 1Q2平台板的荷载标准组合值：P = g + q = 0.55 + 3.0 =3.55 k N / m 2k12（2）内力计算 平台板单位宽度最大弯矩：M max =αpa 2= 0.102⨯4.56⨯0.752=0.26 k N • m平台板的最大挠度：p a 43.55⨯10-3 ⨯7504fmax =βk= 0.111⨯mm = 1.75mm35 ⨯7 3Et 2.06⨯10注：根据 b/a=2.0，查表 4-1 可得，均布荷载作用下四边简支板的弯矩系数α=0.102，β=0.111。
'1'2'3'4'5'61.4. 截面设计（1）强度计算 铺板的强度按式（4-5） 计算 Mmax=6MmaxγWγt 2 = 6⨯ 0.26⨯103N / mm 2 = 26.5N / mm 2 < f = 215N / mm 21.2⨯ 72'7二、板的加劲肋设计2.1.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（图2-2b）。
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 = 80 mm，厚度 6 mm，按T形截面计算，受压区为铺板翼缘，t = 7mm，受压区长度30 t = 210 mm，如图2-2c所示。
加劲肋的跨度为 1.5m，计算简图如图2-2a所示图2-2 b图2-2 c2.2.荷载计算铺板为四边支承板，较精确地计算可假定荷载按梯形分布，为简化计算，可安全地均布荷载考虑，即取加劲肋的负荷宽度750mm。
永久荷载标准值：平台板传来永久荷载0.55 ⨯ 0.75 = 0.41k N / m加劲肋自重78.5 ⨯ 0.08 ⨯ 0.006 = 0.04 kN / mg k = 0.45 k N / m可变荷载标准值：q k= 3.0⨯ 0.75k N / m = 2.25k N / m荷载的基本组合值：P =γG g k+γQ q k=1.2⨯0.45+1.3⨯2.25=3.47 k N / m荷载的标准组合值:P k=g k+q k=（0.45+2.25）kN / m=2.70kN / m（3）内力计算跨中最大弯矩设计值M max= 1/8 pl 2= 1/8⨯3.47⨯1.52=0.98k N •m支座处最大剪力设计值V max=12 pl =12⨯ 3.47⨯1.5kN = 2.60kN（4）截面特性计算截面形心位置y c= 210⨯ 7 ⨯3.5 + 80⨯ 6⨯ (40 + 7) mm=14.21mm210⨯ 7 + 80⨯ 6截面惯性矩I =121⨯210⨯73+210⨯7⨯(14.21-3.5)2+121⨯6⨯803+80⨯6⨯(72.79- 40)2= 946705 . 9 0 (mm4 )支座处抗剪面积只计算铺板部分，偏于安全的仍取210mm范围，则A v=210⨯7=1470 mm2（5）强度计算受弯强度计算按式(4-7)计算，受拉侧应力最大截面塑性发展系数取 1.2.σ = M max=0.98⨯106= 62.79N / mm2 < f =215 N / mm2(满足要求)γ W 1.2 ⨯ 946705.90 /(87 -14.21)x nx'9¹10¹11¹12¹13¹14'15'16'17'18'19'20按抗剪强度公式计算：V maxS= 1.5Vmaxτ=ItAV= 1.5⨯2.60 / 1470 = 2.65 N / mm 2< f v = 125 N / mm 2 （满足要求） '21（6）变形计算 加劲肋的挠度按式（4-9）计算：f = 5p l 35⨯2.70⨯15003=1<1 （满足要求）k'225⨯946705.901643.64 150l 384EI x 384⨯2.06⨯10三、钢 结 构 次 梁 设 计3.1.计算简图次梁与主梁铰接，按简支梁计算，跨度l 0 = 6.0 m ，如图 3-1 所示。