中国矿业大学《结构设计原理》课程设计钢结构部分.docVIP

第二部分：钢结构 （中国矿业大学力学与建筑工程学院土木11-7班 x x） 一、设计资料 某钢结构工作平台，结构平面布置如图所示，铺板采用预制钢筋混凝土平板，焊接于次梁上，次梁与主梁，主梁与柱均为铰接，柱与基础为刚性连接。平台均布恒荷载标准值（包括平台铺板自重）为,活荷载标准值为。钢材采用Q235B，焊条为E43型，手工焊接。平台基础顶面到平台铺板底部高度。结构安全等级为二级。 主梁GL2与次梁GL3平接，主梁GL2一端支承于中柱顶中，另一端支承于边柱侧（柱顶与梁顶部平齐），中柱采用格构式、边柱采用实腹式构件；次梁GL3采用型钢梁，主梁GL2采用组合梁。（L1=8400mm，L2=9300mm） 二、设计计算内容 1.确定次梁和预制板的布置。（绘制平面布置图） 2.平台梁的设计（绘制平台梁详图） （1）次梁GL3的设计 （2）主梁GL2的设计 选择主梁（焊接组合梁）截面（截面可沿长度改变）；计算翼缘焊缝；设计加劲肋。 3.平台柱的设计（绘制边柱及中柱详图） （1）边柱GZ3设计（实腹式：按压弯构件设计） （2）中柱GZ4设计（格构式：按轴心受压构件设计） 4.梁柱连接设计（绘制连接详图） （1）主梁GL2与边柱GZ3的连接设计 （2）主梁GL2与次梁GL3的连接设计 三、设计过程 1. 确定梁和预制板的布置 见图1 2. 次梁GL3的设计 （1）荷载及内力（暂不计次梁自重） 次梁GL3为跨度的两端简支梁。 恒载标准值 活载标准值 总荷载标准值 总荷载设计值： 图1 平面布置图 由永久荷载效应控制的组合 由可变荷载效应控制的组合 故总荷载设计值由可变荷载效应控制，次梁内力计算时取 最大弯矩标准值 最大弯矩设计值 最大剪力设计值 （2）试选截面 设次梁自重引起的弯矩为（估计值）。因次梁上铺钢筋混凝土平台板并与之相焊接，故不必计算整体稳定性。截面将由抗弯强度确定，设翼缘厚度大于，取,则需要的抵抗矩为 均布荷载作用下简支梁的挠度条件为 需要的惯性矩为 按需要的和查型钢表，选用热轧普通工字钢，有关参数如下： （3）截面强度验算（计入次梁自重） 弯矩设计值 剪力设计值 弯曲应力 （满足要求） 剪应力 （满足要求） （4）截面刚度验算（挠度验算） 因提供的（需要值），故挠度条件必然满足。 3. 主梁GL2设计 （1）内力计算（暂不计主梁自重） 由于柱截面尺寸未确定，为计算简便，偏安全地取轴线距离为跨度。故，主梁GL2为跨度的两端简支梁。 次梁传给主梁的集中力标准值 次梁传给主梁的集中力设计值 由可变荷载效应控制： 由永久荷载效应控制： 故取 最大弯矩设计值 最大剪力设计值 （2）试选截面 需要的截面抵抗矩为（假定翼缘厚度超过，取） ① 腹板高度 梁的最小高度： 根据主梁刚度要求，由梁的最小高跨比计算公式得 梁的经济高度： 故取腹板高度 ② 腹板厚度（假定腹板厚度不超过，取） 故取腹板厚度 所需翼缘面积为 通常翼缘；不比计算整体稳定性的要求为： （受压上翼缘自由长度）；构造及放置面板的要求为；放置加劲肋的要求；取上下翼缘宽度相同。综合以上因素，确定取 , ，满足要求。 受压翼缘自由外伸宽度与厚度之比 因此，受压翼缘的局部稳定得到保证。 （3）截面验算 ① 内力计算 梁的截面积 梁的单位长度自重 取自重分项系数为，考虑构造系数，则：自重设计值 最大弯矩为 最大剪力为 ② 截面特性 ③ 强度验算 弯曲应力 （满足要求） 剪切应力 （满足要求） 折算应力（跨度中点处） 折算应力（离支座处） 故梁的截面强度满足要求。 （4）整体稳定验算 次梁可以作为主梁的侧向支承，主梁受压翼缘自由长度，受压翼缘宽度，