钢结构基础 课程设计

目录

1、设计资料 (1)

2、主梁内力计算 (2)

3、主梁截面初选 (3)

4、对初选截面进行强度验算 (5)

5、对初选截面进行稳定验算 (7)

6、对初选截面进行刚度验算 (8)

7、绘主梁截面图 (9)

1、设计资料

查任务书可得到以下信息：

某跨度为8m的焊接组合截面梁，设计年限为50 年，其受力如图所示（作用在梁的上翼缘），某厂房工作平台简支焊接钢梁（主梁）设计，平台上无动力荷载，梁上铺有100mm 厚的钢筋混凝土预制板（混凝土预制板与平台梁上翼缘板连接牢固）。钢材采用Q235，工作平台活荷载为16kN/m。

2、主梁内力计算

2.1荷载组合

查《荷载规范》，钢筋混凝土预制板自重取25KN/m3, 活载组合系数为1.4，横载组合系数为1.2 （1） 平台板和面层的横载标准值：

kN G 6025641.0=???=

（2） 平台板和面层的活载标准值：

kN Q 96616=?=

（3） 平台板和面层的荷载设计值：

kN Q G F 2.103296

4.12602.124.122

.1=?+?=+=

2.2 内力计算

跨中最大弯矩：

max 11

103.28206.444M Fl kN m =

=??=

剪力计算：

max 103.2

51.622F V kN =

==

3、主梁截面初选

梁所需要的净截面模量为：

5

3

2

206.410914.286cm 1.0521510x x x M W f γ?===??

3.1主梁腹板高度

梁的高度在净空方面无限制条件，工作平台主梁的容许挠度为据（公式来源l/400,参照《钢结构基础》表3-2可知其容许最小高度为：

cm l h 3.5315800

15min ==≥

再按经验公式可得梁的经济高度为：

3073037.94e h cm

===

参照以上数据，考虑到梁截面高度大一些更有利增加刚度，选取腹板高度为

60w h cm =

3.2 主梁腹板厚度：

腹板厚度按负担支点处最大剪力需要，可得：

3

max w 1.5 1.551.610 1.03600125w V V t mm

h f ??≥==?

可见依剪力要求所需腹板厚底很小。 按经验公式估算：

w 0.70t cm =

==

选用腹板厚度为mm t w 8=。 3.3 主梁翼缘宽度

依近似公式计算所需翼缘板面积：

291402860.860

7.246606x w w w W t h bt cm h ??=

-=-=

选翼缘宽度b=150mm 。

3.4 主梁翼缘厚度

所需翼缘厚度:

724

4.8mm 150t =

=；

考虑到近似公式的近似性和钢梁的自重作用等因素，选用t=8mm 。

22115081200724A mm mm =?=>

翼缘外伸宽度为为：

()1

1508712

2

w b t b mm

--===，

171

8.8758b t ==＜

梁翼缘板的局部稳定可以保证，且截面可以考虑部分塑性发展。

4、对初选截面进行强度验算

截面的实际几何性质计算：

22815060087200A mm =??+?=

2

2

333324

12121220.86012150881503043658112001212w w

w x t h t t I bt bt mm ??

+??=+?+??

??????

????=+???+??=????

3

max 365811200

1187699308x x I W mm y =

==

单位长度梁的质量：

k g 1.272007.8567.824/kg m =??=

式中的1.2为考虑腹板加劲肋等附加构造用钢材使自重增大的系数。 4.1正应力

梁的自重为：

67.8249.8664.675/g N m =?=

自重产生的跨中最大弯矩为：

21

1.2664.67586380.88 6.3818g M N m kN m

=???=?=?

跨中最大总弯矩为：

6.381206.4212.78max M kN m =+=?

正应力：

6

22

max 212.7810170.62/215/1.051187699x x M N mm f N mm W σγ?===<=??

满足要求 4.2切应力

最大剪力按梁的支座反力计算，其值为：

3max 1

51.610 1.2664.68854790.442V N

=?+???=

切应力：

3

22

54.791011.41/125/6008v N mm f N mm τ?==<=?

说明剪应力的影响很小，跨中最大处的截面剪应力无需再进行计算。 4.3跨中截面折算应力：

正应力：

62

212.7810300174.50/365811200x My N mm I σ??===

切应力：

32

51.6108150304 6.43/3658112008w VS N mm It τ????===?

折算应力：

22174.86/ 1.1236.5/N mm f N mm ==<=

强度验算通过

b λ-

=

1

b ?=0

b b <主梁整体稳定性验算

3

333

4

2815060082121212452501260w w y h t tb I mm ???=?+=+=

21126452560011

61655 3.4345310W y I I h cm =

=???=

22334

22

12121501600815081335763357156330.6768t w b I ht bt mm t ????=++=??+???+= ? ??????

由《钢结构基础》表4-6得简支梁系数：

C1=1.35，C2=0.55，C3=0.4， 因截面为双轴对称，故0y β=

次梁作为主梁的侧向支撑，根据钢结构设计原理得：

21

232

[y

cr y EI M C C a C l πβ=++

()292

103.14200104525600

1.3580000.553084.27652669910N mm

???=?

????-+???=??0.003b λ-

=

=

=

查表4-7得： 因为，故， 6

max 212.78100.7911.0511876992151

x x b M W f γ??==

稳定性满足要求。

恒载及活载设计值

kN Q G F 2.103296

4.12602.124.122

.1=?+?=+=

弹性模量E 取200GPa 挠度：

mm

l

mm EI Fl 2040004.15365811200103200181080002.10348333=<=?????==ω

刚度满足要求

7、绘主梁截面图

主梁截面图如下：