水工钢闸门设计(课程设计)
露顶式平面钢闸门设计
一、设计资料
闸门形式：溢洪道露顶式平面钢闸门； 孔口净宽：12.00m ； 设计水头：6.00m ； 结构材料：Q235； 焊条：E43；
止水橡皮：侧止水用P 形橡皮，底止水用条形橡皮； 行走支撑：采用胶木滑道，压合胶木为MCS-2； 混凝土强度等级：C20；
二、闸门结构的形式及布置
1、闸门尺寸的确定（图 设-1） 闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2m ，故闸门高度=6+0.2=6.2（m ）； 闸门的何在跨度为两侧止水的间距：L 1=12m ； 闸门的计算跨度：L=L 0+2d=12+2×0.2=12.40 (m)。
2、主梁的形式
主梁的形式应根据水头和跨度大小而定，本闸门属中等跨度，为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。 3、主梁的布置
根据闸门的高跨比，决定采用双主梁。为使两个主梁在设计水位时所受的水压力相等，两个主梁的位置应对称于水压力合力的作用线
__
y
=H/3=2.0m(图 设-1)，并要求下悬臂H a 12.0≥和m a 4.0≥、上悬臂
H c 45.0≤，今取
)(72.012.07.0m H m a =≈=
主梁间距： )(6.2)7.02(2)(22__
m a y b =-?=-=
则 H m a b H c 45.0)(7.27.06.262==--=--=（满足要求） 4、梁格的布置和形式
梁格采用复式布置和等高连接，水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板所支撑。水平次梁为连续梁，其间距应上疏下密，使面板各区格需要的厚度大致相等，梁格布置的具体尺寸详见 图 设-2 5、连接系的布置和形式
（1）横向连接系，根据主梁的跨度，决定布置3道横隔板，其间距为3.1m ，横隔板兼作竖直次梁。
（2）纵向连接系，设在两个主梁下翼缘的竖平面内，采用斜杆式桁架。 6.边梁与行走支承
边梁采用单腹式，行走支承采用胶木滑道。
三、面板设计
根据SL 74—95《水利水电工程钢闸门设计规范》修订送审稿，关于面板的计算，先估算面板厚度，在主梁界面选择之后再验算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力。 1、估算面板厚度
假定梁格布置尺寸如图 设-2所示。面板厚度可按下式计算：
]
[9.0σαkp
a
t =
当b/a ≤3时，5.1=α，则kp a kp
a
t 068.0160
5.19.0=??=
当b/a ＞3时，4.1=α，则kp a kp
a
t 070.0160
4.19.0=??=
现列 表-1计算如下：
表-1
面板厚度的估算
有表-2计算后得
∑=m KN q /24.181
水平次梁的计算荷载取36.30KN/m ，水平次梁为四跨连续梁，跨度为3.1m （图 设-3）。水平次梁弯曲时的边跨中弯矩为
)(9.261.33.36077.0077.022m KN ql M ?=??==次中
支座B 出的负弯矩为
)(32.371.33.36107.0107.022m KN ql M B ?=??==次
图 设-3 水平次梁计算简图和弯矩图
2、截面选择
)
36
W =
A=3184mm 2 W x 4 b 1=77mm b ξ计算，然后取其中的较小值。
)B b B 1ξ=（对跨间正弯矩段） b B 2ξ=（对支座负弯矩段）
按5号量计算，设两间距)(8252
810
840221mm b b b =+=+=
。确定上式中面板的有效宽度系数ξ时，需要知道梁弯矩零点之间的距离l 0与梁间距b 之比值。对于第一跨中正弯矩取)(248031008.08.00mm l l =?==，对于支座负弯矩段取
)(124031004.04.00mm l l =?==。根据l 0/b 查面板有效宽度系数表：
对于l 0/b=2480/825=3.006，得ξ1=0.84，则B=0.84×825=693（mm ） 对于l 0/b=1240/825=1.503，得ξ2=0.42，则B=0.42×825=347（mm ） 对第一跨中选用B=557mm ，则水平次梁组合界面面积（图 设-4）为
)(7640855731842mm A =?+=
组合截面形心到槽钢中心线距离为 )(667640
1148557mm e =??=
跨中组合截面的惯性矩及截面模量为
2248855766318423939000??+?+=次中I
)mm 480751284（=
)(273154176
48075128
3min mm W ==
对支座段选用B=347mm ，则组合截面面积： )(5960347831842mm A =?+=
组合截面形心到槽钢中心线距离：
)(239390004
mm I B +=次
min W
3、水平次梁的强度验算
由于支座B(图 设-3)B 处截面的抗弯强度，即
22/160][)/(7.140mm N mm N =<==σσ次
4 受均布荷载的等跨连续梁，最大挠度发生在边跨，由于水平次梁在B 支座处截面的弯矩已经求得M 次B =37.32K N ·m ，则边跨挠度可近似计算：
004
.0250
1
][000692.048075128
1006.216101.31032.37480751281006.2384101.33.36516384553
653
33
==<=???
???-
??????=-=l EI l M EI ql l B ωω
）（次
次次 故水平次梁选用［22a 满足强度要求和刚度要求。
5、顶梁和底梁
顶梁所受的荷载较小，但考虑水面漂浮物的撞击等影响，必须加强顶梁刚
度，所以也采用［22a 。
底梁也采用［22a 。
五、主梁设计
（一）设计资料
（1）主梁跨度（图 设-5）：净跨（孔口宽度）L 0=12m ，计算跨度L=12.4m ，
荷载跨度L 1=12m ；
（2）主梁荷载：m kN q /2.88=； （3）横向隔板间距：3.1m ； （4）主梁容许挠度.600/][L =ω。
（二）主梁设计
主梁设计内容包括：截面选择；梁高改变；翼缘焊缝；腹板局部稳定验算；面板局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力验算。 1、截面选择
（1
)/max m M =
)max V
（2）需要的截面模量。已知Q235钢的容许应力2/160][mm kN =σ，考虑钢闸门自重引起的附加应力作用，取容许应力为2/1441609.0][mm kN =?=σ，则需要的截面模量为
)(117571
.0144100
1693][3max cm M W =??==
σ （3）腹板高度的选择。按刚度要求的最小梁高（变截面梁）为
)(8.114)
600/1(1006.2104.121014423.096.0]/[][23.096.07
2
2min cm L E L h =???????=?=ωσ
经济梁高 )(67.131117571.31.35
/25/2cm W h ec =?==
由于钢闸门中的横行隔板重量将随主梁的增高而增加，故主梁高度宜选得比h ec 小，但是不小于h min ，现选用腹板高度h 0=120cm 。
（4）腹板厚度的选择。按经验公式计算)(00.111/12011/cm h t w ===，选用cm t w 00.1=。
（5）翼缘截面的选择。每个翼缘需要的截面为
)(786
1200.11201175762001cm h t h W A w =?-=-=
下翼缘选用 t 1=2.0cm （符合钢板规格） 需要cm t A b 390.2/781
1
1===
，
选用cm b 401=（在h/2.5~h/5=48~24cm 之间）。 上翼缘的部分截面可以利用面板，故只需设置较小的上翼缘板同面板相连，选用t 1=2.0cm ，b 1=18.0cm 。
面板兼作主梁上翼缘的有效宽度取为
)(668.06018601cm b B =?+=+=δ
上翼缘截面面积
)(8.888.0660.21821cm A =?+?=
（6）弯应力强度验算。主梁跨中截面（图 设-6）的几何特性见表-3。
)(7.60cm = )
(779936635936
12
1200.12430cm Ay I w =+?=+= 截面模量： 上翼缘顶边 )(128497
.6077993631max cm y I W ===
下翼缘底边 )(128491
.6477993632min cm y I W =
==
弯应力：
)/(4.14169.0)/(9.1312167
100
169322min max cm kN cm kN W M =?<=?==
σ（安全）
表-3
（7）整体稳定性与挠度验算。因主梁上翼缘直接同钢面板相连，按规范
规定可不必验算整体稳定性。又因梁高大于按刚度要求的最小梁高，故梁的挠度也不必验算。 2、截面改变
因主梁的跨度较大，为减小门槽宽度和支承边梁高度（节省钢材），
有必要将主梁支承端腹板高度减小为)(721206.06.000cm h h s =?==（图
设-7）。 梁高开始改变的位置取在邻近支承
段的横向隔板下翼缘的外侧（图 设-8），离开支承端的距离为310-10=300cm 。 剪切强度验算：考虑到主梁端部的腹
板及翼缘都分别同支承边梁的腹板及翼缘相焊接，故可按工字形截面来验算剪应力强度。主梁支承端截面的几何特性见表-4.
截面形心距： )(378
.2405
.89341cm y ==
截面惯性矩：)(26710623600212
72143
0cm I =+?=
截面下半部对中和轴的面积矩：
)(38188
.370.18.373.38803cm S =?
?+?= 剪应力：
20max /5.9]cm kN t I S V w ===
ττ（安全）
3、翼缘焊缝
翼缘焊缝计算。最大剪力
kN V 529max =上翼缘对中和轴的面积矩：)(6.31782.353631cm =? 下翼缘对中和轴的面积矩：132)(31048.38*80S cm S <== 需要 )(398.03
.112671064.16
.3178529][4.101cm I VS h w
f f =???==
τ 角焊缝最小厚度 )(7.6205.15.1mm t h f =?=≥ 全梁上、下翼缘焊缝都采用 mm h f 8=。 4、腹板的加劲肋和局部稳定验算 加劲肋的布置：因为
801200
.1120
0>==w t h ，故需要设置横向加劲肋，以保证腹板的局部稳定性。因闸门上已布置横向隔板可兼作横向加劲肋，其间距a=310cm 。腹板区格划分见图 设-8。 梁高与弯矩都较大的区格Ⅱ可按式1)()(
.22≤++cr
c c cr cr σσ
ττσσ验算：
区格Ⅱ左边及右边截面的剪力分别为
)(273)1.36(2.88529kN V =-?-=Ⅱ左；0=Ⅱ右V
区格Ⅱ截面的平均剪应力为
220/4.11)/(14.10
.11202
/2732/mm N cm kN t h V V w ==?=+=
）（Ⅱ右Ⅱ左τ
区格Ⅱ左边及右边截面上的弯矩分别为
）
（）Ⅱ左m kN M /12692/1.362.881.35292
=-?-?= m kN M M /1693max ==Ⅱ右
区格Ⅱ的平均弯矩为
)(14812
1693
1269m kN M ?=+=
Ⅱ 区格Ⅱ的平均弯应力为
)y 20I M =ⅡⅡσ 计算cr σ
85.0<=
b λ
3.1/1.0>1.0,故
2.11)
310/120(434.5410
.1/1202
=?+?=
s λ
则)/(58.7295)]8.02.1(59.02mm N s cr =?-
0=c σ
由以上数据得
00.160.002.058.0)58
.724.11()1602.122(22<=+=+（满足局部要求） 故在横隔板之间（区格Ⅱ）不必增设横向加劲肋。 再从剪力最大的区格Ⅰ来考虑：
该区格的腹板平均高度为)(96)72120(2
1
0__
cm h =+=
由于区格Ⅰ的梁高减小，故也不需要设加劲肋。
5、面板局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力的验算
从上述的面板计算可见，直接与主梁相邻的区格，只有区格Ⅳ所需要的板厚较大，这意味着该区格的长边中点的应力较大，所以选取区格Ⅳ（图 设-2）验算其长边中点的折算应力。 面板区格Ⅳ在长边的中点的局部弯曲应力：
)/(1858
77004.05.022
222mm N t kpa my
±=??==σ )/(561853.02mm N m y m x ±=?±==μσσ
对应于区格Ⅳ在长边中点的主梁弯矩（图 设-5）和弯应力：
)(15872
45.42.8865.462.882
m kN M ?=?-??=
)/(6.12310
84.121015872660mm N W M x
=??==σ
)
2m m ==σ
六、横隔板设计
1、荷载和内力计算
横隔板同时兼作竖直次梁，它主要承受水平次梁、顶梁和底梁传来的集中荷载以及面板传来的分布荷载，计算时可把这些荷载用以三角形分布的水压力来代替（图 设-1），并且把横隔板作为支承在主梁上的双悬臂梁。则每
片横隔板在上悬臂的最大负弯矩为
)(8.9937
.210.325.267.2m kN M ?=???=
2、横隔板截面选择和强度计算
其腹板选用与主梁腹板同高，采用1200m m ×8mm ，上翼缘利用面板，下翼缘采用200m m ×8mm 的扁钢。上翼缘可利用面板的宽度按b B 2ξ
=确定，其中
b=3100mm ，按
74.13100
270020=?=b l ，从“面板的有效宽度系数表”差得46.02=ξ，则B=0.46×3100=1437（mm ），取B=1300mm 。
计算如图 设-9所示的截面几何特性。 截面形心到腹板中心线的距离：
)(2468
1200820081300604820060481300mm e =?+?+???-??=
截面惯矩：
)
(104218953581300885020082461200812
12008442223
mm I ?=??+??+??+?=截面模量：
)(4940222854
1042189534min
mm W =?=
验算弯应力
][)2σσ<=
用最小焊缝厚度h f =1、荷载和内力计算
G 按下式计算：
)
(1.1198.912
.613.00.181.08.988
.043
.188.043.1kN B H K K K G g c z =?????=?=
下游纵向连接系承受 )(6.471.1194.04.0kN G =?=
纵向连接系视作简支梁的平面桁架，其桁架俯瞰布置如图 设-10所示：
)(91.114
6
.47kM = 杆件内力计算结果如图 设-10所示。
2、斜杆截面的计算
斜杆承受最大拉力kN N 77.27=，同时考虑闸门偶然扭曲时可能承受的压力，故长细比的限制值应与压杆相同，即200][=≤λλ。 选用单角钢L100×8，由查表得： 截面面积 A=15.6cm 2=1560mm 2 回转半径 mm cm i y 8.1998.10==
斜杆计算长度)(66.34.01.36.29.02220m l =++?=
长细比 200][2.1688.191066.33
00=<=?==λλy i l
验算拉杆强度：
223
/133][85.0)/(8.171560
1077.27mm N mm N =<=?=σσ
考虑单角钢受力偏心的影响，将容许应力降低15%进行强度验算。 3、斜杆与结点板的连接计算
参照有关规范，在此不予详表。
八、边梁设计
边梁的截面形式采用单腹式（图 设-11），边梁的截面尺寸按构造要求确定，即截面高度与主梁端部高度相同，腹板厚度与主梁腹板厚度相同，为了便于安装压合胶木滑块，下翼缘宽度不易小于300mm
边梁是扎满的重要受力构件，由于受力情况复杂，故在设计时可将容许应力值降低20%作为考虑受扭影响的安全储备。
1、荷载和内力计算
在闸门每侧边梁上各设两个胶木滑块。其布置尺寸见图 设-12。
（1）水平荷载。主要是主梁传来的水平荷载，还有水平次梁和顶、底梁传
来的水平荷载。为了简化起见，可假定这些荷载有主梁传个边梁。每个
主梁作用于边梁的荷载为R=529kN 。
（2）竖向荷载。有闸门自重、滑到摩阻力、止水摩阻力、起吊力等。
上滑块所受的压力 )(4173
.36
.25291kN R =?=
下滑块所受的压力 )(64141710582kN R =-= 最大弯矩 )/(8.2917.0417m a x m kN M =?= 最大剪力 )(4171m a x kN R V ==
最大轴向里为作用在一个边梁上的起吊力，估计为200kN(详见于后)。在最大弯矩作用截面上的轴向力，等于起吊力减去上滑块的摩阻力，该轴向力)(96.14912.0417*******kN f R N =?-=-=。
2、边梁的强度验算
截面面积 )(15600143002107202mm A =??+?=
面积矩 )(2189400
3mm S
截面惯性矩 )(4mm I =
截面模量 W )
/(1261578.0][
8.3
.776.93856758
1560026
mm N =?=+=+σ )
/(76958.0][8.0)/(6410
1442427600218940010417223mm N mm N w =?=<=???τ
腹板与下翼缘连接处折算应力验算：
)/(0.84374
3603.776.9'2max mm N y y W M A N =?+=+=
σ )/(5.4510
1442427600367143001041723max mm N It S V w i =?????==τ
)
/(1281608.0][8.0)/(6.1144538432
2
2
2222m m N m m N h =?=<=?+=+=στσσ
以上验算均满足强度要求。
九、行走支承设计
胶木滑块计算：滑块位置如图 设-12所示，下滑块受力最大，其值为
kN R 6322=。设滑块长度为350mm ，则滑块单位长度的承压力为
)/(1805350
106323mm N q =?=
根据上述q 值由表-2查得轨顶弧面半径R=150mm ，轨头设计宽度为b=35mm 。 胶木滑道与轨道顶弧面的接触应力按下式进行验算：
2
2max /500][)/(3611501805104104
m m N m m N R q j =≤=?==σσ
选定胶木高30mm ，宽120mm ，长350mm 。
十、胶木滑块轨道设计（图 设-13）
1、确定轨道底板宽度
轨道底板宽度按混凝土承压强度决定。根据C20混凝土由轴套材料及混凝土承压容许应力表查得混凝土的容许承压应力为2/100][mm N h =σ，则所需要的轨道底板宽度为
)(257mm B h ，取 B h =)/(4.6280
1805
2mm N h ==
σ 2、确定轨道底板厚度
轨道底板厚度δ按其弯曲强度确定。轨道底板的最大弯应力：
][322
σσσ≤=t
c h
式中轨道底板的悬臂长度c=122.5mm ，对于Q235由机械应力容许应力表查得2/100][mm N =σ。
故所需轨道底板厚度：
)(7.53100
5.1224.63][32
2mm c t h =??==σσ，取
t=55mm
十一、闸门启闭力和吊座计算
1、启门力按下式计算
x P T G T +++=）（启zs zd T 2.11.1
其中闸门自重 G=119.1kN
滑道摩阻力 )(255211812.0kN fP T zd =?== 止水摩阻力fbHp Tzs 2=
因 橡皮止水与钢板间摩擦系数 65.0=f 橡皮止水受压宽度取为m b 06.0=
每边侧止水受水压长度m H 0.6=
侧止水平均压强
2/4.29m kN p =
故 )(8.134.29606.065.02kN T zs =????=
下吸力P x 底止水橡皮采用Ⅰ110—16型，其规格为宽16mm ，长110mm 。底止水沿门跨长12.4m 。根据SL 74—95修订稿：启门时闸门底缘平均下吸力强度一般按20kN/m 2计算,则下吸力：
)(0.4016.04.1220kN P x =??=
故闸门的启门力：
）
（）（启kN T 4580.48.132552.11.1191.1=++?+?= 2、闭门力按下式计算
)
(4.2151.1199.0)8.13255(2.19.02.1kN G
T T T zs zd =?-+?=-+=）（闭
显然仅靠闸门自重是不能关闭
闸门的。由于该溢洪道闸门孔口较多，若把闸门行走支承改为滚轮，则边梁需由单腹式改为双腹式，加上增设滚轮等设备，则总造价增加较多。为此，宜考虑采用一个重量为200kN 的加载梁，在闭门时可以依次对需要关闭的闸门加载下压关闭。加载梁的设计参看有关规范，在此不予详表。
3.吊轴和吊耳板验算（图 设-14）
（1）吊轴。采用Q235钢，由机械应力容许应力表查得2/65][mm N =τ，采用双吊点，每边起吊力为
）（启kN T P 8.2742
4582.122.1=?=?
= 吊轴每边剪力 )(4.1372
8.2742kN P V ===
需要吊轴截面积 )(211465104.137][23
mm V A =?==τ
又 22
785.04
d d A ==
π
故吊轴直径 )(9.51785
.02114785.0mm A d ==≥
，取mm d 80= （2）吊耳板强度验算。按局部紧接承压条件，吊耳板需要厚度按下式计算，且采用Q235钢，由机械应力容许应力表查得2/80][mm N cj =σ，故
][d p
t cj ==σ45mm ） 的轴承板。轴承板采
式中)/(3.762mm N cj σ，吊耳板半径R=120mm ，轴孔半径r=40mm 2/120][mm N k =σ，所以孔壁拉应力：
)/(961208.0)/(3.9540
120401203.762
22
222mm N mm N k =?<=-+?=σ 故满足要求。
注：本设计未尽事项，均参照钢闸门设计有关规范进行施工
2009-1-1
潜孔式平面钢闸门设计
潜 孔 式 平 面 钢 闸 门 设 计 工程概况： 闸门是用来关闭、开启或者局部开启水工建筑物中过水孔口的活动结构。其主要作用是控制水位、调节流量。闸门是水工建筑物的重要组成部分，它的安全与适用，在很大程度影响着整个水工建筑物的原行效果。
设计目录： 1.水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计计算书。。。。。。。。1 （1）设计资料及有关规定。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 （2）闸门结构的形式及布置。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 <1>闸门尺寸的确定。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 <2>主梁的布置。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 （3）面板设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 （4）水平次梁、顶梁和底梁地设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 （5）主梁设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 （6）横隔板设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 （7）边梁设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 （8）行走支承设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 （9）胶木滑块轨道设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11 （10）闸门启闭力和吊座验算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11 2.水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计图。。。。。。。。。。（附图） 水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计计算书 一、设计资料及有关规定： 1.闸门形式： 潜孔式焊接平面钢闸门。 2.孔的性质： 深孔形式。 3.材料：
水工钢闸门结构设计(详细计算过程)
6 金属结构设计 6.3 金属结构设计计算 6.3.1 设计资料 （1）闸门型式：露顶式平面钢闸门 （2）孔口尺寸（宽×高）：6m ×3m （3）设计水头:3.16m （4）结构材料：Q235钢 （5）焊条：E43 （6）止水橡皮：侧止水型号采用P45-A ，底止水型号采用I110-16 （7）行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为MCS-2 （8）混凝土强度等级：C25 （9）规范：《利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95） 6.3.2 闸门结构的形式及布置 6.3.2.1 闸门尺寸的确定 1.闸门高度:考虑风浪产生的水位超高，将闸门的高度确定为3m 。 2.闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L 0=6.0m 3.闸门计算跨度：L=L 0+2d=6.0+2×0.15=6.3m 6.3.2.2静水总压力 闸门在关闭位置的静水总压力如图6.1所示，其计算公式为： 2 29.8344.1/2 2gh P kN m ρ?= == 图6.1 闸门静水总压力计算简图 P
6.3.2.3 主梁的形式 主梁的形式应根据水头的大小和跨度大小而定，本设计中主梁采用实腹式组合梁。 6.3.2.4主梁的布置 根据主梁的高跨比，决定采用双主梁。两根主梁应布置在静水压力合力线上下等距离的位置上，并要求两主梁的距离值要尽量大些，且上主梁到闸门顶缘的距离c 小于0.45H ，且不宜大于3.6m ，底主梁到底止水的距离应符合底缘布置的要求。故主梁的布置如图6.2所示 图6.2 主梁及梁格布置图 6.3.2.5 梁格的布置和形式 梁格采用复式布置并等高连接，并使用实腹式竖向隔板兼作竖直次梁，使水平次梁穿过隔板上的预留孔而成为连续梁，其间距上疏下密，面板各区格需要的厚度大致相等，具体布置尺寸如图6.2所示。 6.3.3 面板设计 根据《利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95），关于面板的计算，先估算面板厚度，在主梁截面选择之后再计算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力。 初选面板厚度。面板厚度计算公式为： δ当b/a ＞3时，α=1.4；当b/a ≤3时，α=1.5。 列表进行计算，见表6.1：
完整钢结构课程设计精
贵州大学高等教育自学考试实践考试 钢结构课程设计 课程代码：02443 题目：单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计 年级：2 0 1 3 级 专业：建筑工程 层次：本科 姓名：张伟 准考证号：21001181132 衔接院校：贵州大学 指导老师：张筱芸 完成日期： 2015. 4. 24
附件：设计资料 1、设计题目：《单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计》 2、设计任务及参数： 第五组： 某地一机械加工车间，长84m，跨度24m，柱距6m，车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m，柱顶标高27m，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m2），上铺100mm厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m3），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m2），找平层2cm厚（0.3KN/m2），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，上柱截面400×400mm。钢材选用Q235B，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m2，积灰荷载标准值0.6KN/m2， 3、设计任务分解 学生按照下表分派的条件，完成梯形钢屋架设计的全部相关计算和验算及构造设计内容。 表-3 4、设计成果要求 在教师指导下，能根据设计任务书的要求，搜集有关资料，熟悉并应用有关规范、标准和图集，独立完成课程设计任务书（指导书）规定的全部内容。 1）需提交完整的设计计算书和梯形钢屋架施工图。 2）梯形钢屋架设计要求：经济合理，技术先进，施工方便。 3）设计计算书要求：计算依据充分、文理通顺、计算结果正确、书写工整、数字准确、图文并茂，统一用A4纸书写（打印）。 A、按步骤设计计算，各设计计算步骤应表达清楚，写出计算表达式及必要的计算过程，对数据的选取应写明判断依据。 B、计算过程中，必须配以相应的计算简图。 C、对计算结果进行复核后，为保证施工质量且方便施工，应按规范要求对计算结果进行调整并写明依据。 4）梯形钢屋架施工图共两张，图纸绘制的要求：布图合理，版面整齐，图线清晰，标注规范，符合规范/图集要求。
水利水电工程水工钢结构课程设计
露顶式平面钢闸门设计 2007101316 王亮春 一、设计资料 闸门形式：溢洪道露顶式平面钢闸门； 孔口净宽：14.00m； 设计水头： 6.00m； 结构材料：Q235； 焊条：E43； 止水橡胶：侧止水用P 形橡皮，底止水用条形橡皮； 行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为MCS —2; 混凝土强度等级：C20 二、闸门的结构形式及布置 1、闸门尺寸的确定（图1） 闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.3m，故闸门高度为9+0.3=9.3 米 闸门的荷载跨度为两侧止水的间距即为孔口净宽：L1 14 m 闸门的计算跨度：L L0 2 d 14 2 0.3 14.6 m 2、主梁的形式 本闸门为中等跨度，为了便于制造和维护决定采用实腹式组合梁 3、主梁的布置 闸门高跨比L / H 1.5 采用双主梁，为使两个主梁在设计水位时所受的水压力相等， 两个主梁的位置应对称于水压力的作用线y H / 3 3 m （图2），并要求下悬臂 a 0.12 H 和a 0.4 m 。 4、梁格的布置和形式 梁格采用复式布置和等高连接，水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板所支承。水平次梁为连续梁，其间距应上疏下密，使面板各区格需要的厚度大致相等，梁格布置的具体尺寸见详图 2 5、连接系的布置和形式 1）横向连接系，根据主梁的跨度决定布置 3 道横隔板，其间距为横隔板兼作竖直次梁。 2）纵向连接系，设在两个主梁下翼缘的竖平面内采用斜杆式桁架。 6、边梁和行走支承 1
变量采用单腹式，行走支承采用胶木滑道。 三、面板设计 根据SL74—95《水利水电工程钢闸门设计规范》修订送审稿，关于面板的计算，先估算面板的厚度，在主梁截面选择之后再验算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力。 1、估算面板厚度 假定梁格布置尺寸如上图所示。面板厚度按式（7--3）计算： t a 0.9 k p a kp 当b / a 3 时，a 1.5 ，则t a 0.068 a kp 0.9 1.5 160 kp 当b / a 3 时，a 1.4 ，则t a 0.07 a kp 0.9 1.4 160 现列表（如下）计算： 表1 注1、面板边长a、b 都从面板与梁格的连接焊缝算起，主梁上翼缘宽度为260mm（详见于后）； 2
水工钢结构平面钢闸门设计计算书
水工钢结构平面钢闸门设计计算书 一、设计资料及有关规定: 1?闸门形式：潜孔式平面钢闸门。 2. 孔的性质：深孔形式。 3. 材料：钢材：Q235 焊条：E43;手工电焊；普通方法检查。 止水：侧止水用P型橡皮，底止水用条型橡皮。 行走支承：采用胶木滑道，压合胶布用MC—2。砼强度等级：C20b 启闭机械：卷扬式启闭机。 4. 规范：水利水电工程刚闸门设计规范(SL74-95)，中国水利水电出版社1998.8 二、闸门结构的形式及布置 (一)闸门尺寸的确定(图1示) 1?闸门孔口尺寸： 孔口净跨(L) : 3.50m。孔口净高：3.50m。 闸门高度(H) : 3.66m。闸门宽度：4.20m。 2. 计算水头：50.00m。 (二)主梁的布置 1. 主梁的数目及形式 主梁是闸门的主要受力构件，其数目主要取决于闸门的尺寸。因为闸门跨度L=3.50m,闸门高度h=3.66m,L 三、面板设计 根据《钢闸门设计规范 SD — 78 (试行)》关于面板的设计，先估算面板厚度，在主梁截面选择以 后再验算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力。 1?估算面板厚度 假定梁格布置尺寸如图2所示。面板厚度按下式计算 匸9 ?OF ：］ 现列表1计算如下: 表1 根据上表计算，选用面板厚度。 2.面板与梁格的连接计算 已知面板厚度t=14mm ,并且近似地取板中最大弯应力c max=[c ]=160N/mn n ,则 p=0.07 x 14x 面板与主梁连接焊缝方向单位长度内地应力： 3 VS 790 10 1000 14 272 T = =— 21。 2 3776770000 面板与主梁连接的焊缝厚度： h f . P 2 T 2 /0.7 [ t w ] 398/0.7 113 5mm ， 面板与梁格连接焊缝厚度取起最小厚度 h f 6mm 。 四、水平次梁，顶梁和底梁地设计 1. 荷载与内力地验算 水平次梁和顶，底梁都时支承在横隔板上地连续梁，作用在它们上面的水压力可 按下式计算，即 a 上 a 下 现列表2计算如下: 表2 当 b/a < 3 时，a=1.65,则 t=a kp =0.065 a% kp 0.9 1.65 160 当 b/a >3 时，a=1.55,则 t=a kp 0.9 1.55 160 =0.067 a., kp 398N / mm, 一由设计任务书可知： 厂房总长为120m，柱距6m，跨度为24m，屋架端部高度为2m，车间内设有两台中级工作制吊车，该地区冬季最低温度为-22℃。暂不考虑地震设防。 屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。卷材防水层面（上铺120mm 泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层）。屋面活荷载标准值为0.7KN/㎡，雪荷载标准值为0.4KN/㎡，积灰荷载标准值为0.5KN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，钢屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20. 二选材： 根据该地区温度及荷载性质，钢材采用Q235-C。其设计强度为215KN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接，构件采用钢板及热轧钢筋，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度L。=24000-2×150=23700，端部高度：h=2000mm(轴线处)，h=2150(计算跨度处)。 三结构形式与布置： 屋架形式及几何尺寸见图1所示： 图1 屋架支撑布置见图2所示： 图2 四荷载与内力计算： 1．荷载计算： 活荷载于雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。 永久荷载标准值： 防水层（三毡四油上铺小石子）0.35KN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40 KN/㎡保温层（40mm厚泡沫混凝土0.25 KN/㎡预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/㎡钢屋架和支撑自重0.12+0.011×24=0.384 KN/㎡ 总计：2.784 KN/㎡可变荷载标准值： 雪荷载＜屋面活荷载（取两者较大值）0.7KN/㎡积灰荷载0.5KN/㎡风载为吸力，起卸载作用，一般不予考虑。 总计：1.2 KN/㎡永久荷载设计值 1.2×2.784 KN/㎡=3.3408KN/㎡可变荷载设计值 1.4×1.2KN/㎡=1.68KN/㎡2．荷载组合： 设计屋架时应考虑以下三种组合： 组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦荷载P=(3.3408KN/㎡+1.68KN/㎡) ×1.5×6=45.1872KN 组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦荷载P1=3.3408KN/㎡×1.5×6=30.07KN P2=1.68KN/㎡×1.5×6=15.12KN 组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板自重+半跨屋面活荷载 目录 一．小型潜孔式平面钢闸门 1、设计资料及有关规定 (2) 2、闸门结构的形式及布置 (2) 3、面板设计 (3) 4、水平次梁、顶梁和底梁地设计 (4) 5、主梁设计 (6) 6、横隔板设计 (9) 7、纵向连接系 (10) 8、边梁设计 (11) 9、行走支承设计 (12) 10、轨道设计 (13) 11、止水布置方式 (14) 12、埋固构件 (14) 13、闸门启闭力 (14) 14、闸门的启闭机械 (16) 二．固定式平面拦污栅 1、基本资料 (19) 2、拦污栅的结构布置 (19) 3、栅面结构 (19) 4、梁格设计 (20) 一、设计资料及有关规定 1、闸门形式：潜孔式平面钢闸门 2、孔口尺寸（宽×高）：7.0m ×4.0m 3、上游水位：64m 4、下游水位：0m 5、闸底高程：0m 6、启闭方式：电动固定式启闭机 7、材料： 钢结构：Q235-A.F 焊条：E43型 行走支承：采用滚轮支承 止水橡皮：侧止水和顶止水用P 型橡皮，底止水用条型橡皮 8、制造条件：金属结构制造厂制造，手工电弧焊，满足Ⅲ级焊缝质量检验标准。 9、规范：《水利水电工程钢闸门设计规范SL 1974-2005》 二、闸门结构的形式及布置 1、闸门尺寸的确定 闸门高度：4.2m 闸门的荷载跨度为两止水的间距：7.0m 闸门计算跨度：7+2×0.22=7.44 m 设计水头：64m 2、主梁的数目及形式 主梁是闸门的主要受力构件，其数目主要取决于闸门的尺寸。因为闸门跨度L=7m,闸门高度H=4m,L ≥1.5H 。所以闸门采用2根主梁。本闸门决定采用实腹式组合梁。 3、主梁的布置 本闸门为高水头的深孔闸门，主梁的位置可按主梁均匀间隔来布置。设计时按最下 面的那根受力最大的主梁来设计，各主梁采用相同的截面尺寸。 64 4 《水工钢结构》暨露顶式平面钢闸门课程设计 一、设计资料 某水库溢洪道工作闸门，孔口净宽8.0m，设计水头H=5m，采用直升式露顶平面钢闸门，门顶超高取0.2m，试设计闸门门叶结构、门槽埋件、选择启闭机设备。 闸门门叶采用Q235镇静钢，焊条E43 。侧止水选用P60A型，底止水选用I110—16型。行走支承（学号为单号者，采用胶木滑道，压合胶木为MCS—2。学号为双号者，采用滚轮支承）。闸墩混凝土强度等级C20。依照《水利水电工程钢闸门设计规范》SL74—95设计。 二、设计内容及步骤 1、闸门结构的形式及布置 整个设计过程的关键，应综合考虑各方面因素。内容包括：闸门尺寸确定，门叶上需要的各种构件、数目及所在位置，梁格的形式及连接方式，联结系的布置和形式及边梁与行走支承。首先确定主梁形式、数目、位置，然后确定水平次梁及竖直次梁的形式、数目和位置。 2、面板设计 在满足强度要求的基础上，设计出一经济合理的面板厚度。在主梁截面选择之后再验算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力。 3、水平次梁、顶梁和底梁设计 水平次梁采用不等肢角钢（单学号），槽钢（双学号）。顶、底梁 宜采用槽钢。在计算出各构件的内力后，选择各梁的截面，考虑利用部分面板抗弯，将所选截面适当缩小。之后，进行强度、刚度验算。 4、主梁设计 采用焊接组合截面，面板兼作主梁上翼缘的有效宽度按教材（7—11）式确定。内容包括：截面选择、（梁高改变）、翼缘焊缝、腹板局部稳定验算、面板局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力验算。 W=1.4--2.5的要求，可不改变梁高。 若主梁高度满足门槽宽深比 D 5、竖直次梁及横向联结系设计 横向联结系采用横隔板，并兼作竖直次梁。按构造要求确定其尺寸，即截面高度、腹板厚度与主梁相同，横隔板可不设上翼缘，其下翼缘用宽度100~200mm厚度10~12mm的扁钢做成。因横隔板截面尺寸大应力很小，可不进行强度验算。 6、纵向联结系设计 闸门自重G按教材附录十一附式（1）计算。纵向斜杆采用等肢单角钢其截面尺寸主要按刚度条件要求进行选择。 7、边梁设计 截面型式采用单腹式（适用滑动支承），双腹式（适用滚动支承），尺寸按构造要求确定，即截面高度与主梁端部高度相同，腹板厚度与主梁腹板厚度相。对单腹式边梁，为了便于安装胶木滑快，下翼缘宽度不宜小于300mm。对双腹式边梁，为便于腹板焊接其两腹板间距为300~400mm。边梁需验算的危险截面为与主梁连接处，即求出该截面的弯矩、剪力、轴力，按拉弯构件验算截面的强度以及抗剪强度 工程概况： 闸门是用来关闭、开启或者局部开启水工建筑物中过水孔口的活动结构。其主要作用是控制水位、调节流量。闸门是水工建筑物的重要组成 部分，它的安全与适用，在很大程度影响着整个水工建筑物的原行效果。 1.水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计计算书。。。。。。。。1 （1）设计资料及有关规定。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 （2）闸门结构的形式及布置。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 <1>闸门尺寸的确定。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 <2>主梁的布置。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 （3）面板设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 （4）水平次梁、顶梁和底梁地设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 （5）主梁设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 （6）横隔板设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 （7）边梁设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 （8）行走支承设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 （9）胶木滑块轨道设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11 （10）闸门启闭力和吊座验算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11 2.水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计图。。。。。。。。。。（附图） 水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计计算书 一、设计资料及有关规定： 1.闸门形式： 潜孔式焊接平面钢闸门。 2.孔的性质： 深孔形式。 3.材料： 钢材：Q235 焊条：E43；手工电焊；普通方法检查。 止水：侧止水用P型橡皮，底止水用条型橡皮。 行走支承：采用胶木滑道，压合胶布用MCS—2。 砼强度等级：C20。 启闭机械：卷扬式启闭机。 4.规范： 水利水电工程刚闸门设计规范（SL74-95），中国水利水电出版社1998.8 二、闸门结构的形式及布置 （一）闸门尺寸的确定（图1示） 参考实例： 钢结构课程设计例题 －、设计资料 某一单层单跨工业长房。厂房总长度为120m，柱距6m，跨度为27m。车间内设有两台中级工作制桥式吊车。该地区冬季最低温度为－20℃。 屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。上铺120mm 厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。屋面活荷载标准值为0.6kN/㎡，雪荷载标准值为0.75kN/㎡，积灰荷载标准值为0.5kN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。柱头截面为400mm ×400mm，所用混凝土强度等级为C20。 根据该地区的温度及荷载性质，钢材采用Q235―A―F，其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接。构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度：Lo=27000－2×150=26700mm，端部高度：h=2000mm（轴线处），h=2015mm（计算跨度处）。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸见图1所示。 图1 屋架形式及几何尺寸 屋架支撑布置见图2所示。 符号说明：GWJ-（钢屋架）；SC-（上弦支撑）：XC-（下弦支撑）； CC-（垂直支撑）；GG-（刚性系杆）；LG-（柔性系杆） 图2 屋架支撑布置图 三、荷载与内力计算 1.荷载计算 荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。 永久荷载标准值 放水层（三毡四油上铺小石子）0.35kN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40kN/㎡保温层（120mm厚泡沫混凝土）0.12*6=0.70kN/㎡ 预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡ 钢屋架和支撑自重0.12+0.011×27=0.417kN/㎡管道设备自重0.10 kN/㎡ 总计 3.387kN/㎡可变荷载标准值 雪荷载0.75kN/㎡ 积灰荷载0.50kN/㎡ 总计 1.25kN/㎡ 永久荷载设计值 1.2×3.387=4.0644 kN/㎡（由可变荷载控制） 可变荷载设计值 1.4×1.25=1.75kN/㎡ 2.荷载组合 设计屋架时，应考虑以下三种组合： 组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦节点荷载P=(4.0644+1.75) ×1.5×6=52.3296 kN 组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦节点荷载 P=4.0644×1.5×6=36.59 kN 1 P=1.75×1.5×6=15.75 kN 2 组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载 P=0.417×1.2×1.5×6=4.5 kN 屋架上弦节点荷载 3 P=(1.4×1.2+0.75×1.4) ×1.5×6=24.57 kN 4 3.内力计算 本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。 水工钢结构钢闸门 课程设计 水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计计算书 一、设计资料及有关规定： 闸门形式：潜孔式平面钢闸门 孔口净宽：10m 孔口净高：13m 上游水位：73m 下游水位：0.1m 闸底高程：0m 启闭方式：电动固定式启闭机 启闭机械：液压式启闭机 材料：钢材：Q235-A.F； 焊条：E43型； 行走支承：采用滚轮支承； 止水橡皮：侧止水和顶止水用P型橡皮，底止水用条型橡皮。 制造条件：金属结构制造厂制造，手工电弧焊，满足III级焊缝质量检验标准 规范：《水利水电工程刚闸门设计规范 SL 1974- 》 混凝土强度等级：C30 二、闸门结构的形式及布置 （一）闸门尺寸的确定（图 1示） 1 闸门孔口尺寸： 孔口净跨：10m 孔口净高：13m 闸门高度: 13.2m 闸门宽度: 10.4m 荷载跨度: 13.2m 计算跨度: 10.4m 2 计算水头:73m （二）主梁的布置 1.主梁的数目及形式 主梁是闸门的主要受力构件，其数目主要取决于闸门的尺寸。因为闸门跨度L=10m,闸门高度h=13m,L 中等跨度，为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。 2.主梁的布置 本闸门为高水头的深孔闸门，孔口尺寸较小，门顶与门底的水压强度差值相对较小。因此，主梁的位置按等间距来布置。设计时按最下面的那根受力最大的主梁来设计，各主梁采用相同的截面尺寸。 3.梁格的布置及形式 梁格采用复式布置与等高连接，水平次梁穿过横隔板所支承。水平梁为连续梁，间距应上疏下密，使面板个区格需要的厚度大致相等，布置图2示 三、面板设计 根据《钢闸门设计规范SDJ—78（试行）》关于面板的设计，先估算面 目录 一.课程设计任务与要求 (1) 二．设计资料 (1) 三．闸门结构形式及布置 (1) 四、面板设计 (2) 五、水平次梁，顶梁和底梁地设计 (3) 六、主梁设计 (5) 七、横隔板设计 (10) 八、边梁设计 (11) 九、行走支承设计 (12) 十、胶木滑块轨道设计 (12) 十一、闸门启闭力和吊座验算 (13) 水工钢结构钢闸门课程设计计算书 一.课程设计任务与要求 1、《钢结构》课程设计的任务为某节制闸工作闸门的设计。 2、要求根据钢闸门设计规范与要求，设计出合理、可行的平面定轮钢闸门。 二．设计资料 某供水工程，工程等级为1等1级，其某段渠道上设有节制闸。节制闸工作闸门操作要求为动水启闭，采用平面定轮钢闸门。本闸门结构设计按SL74-95《水利水电工程钢闸门设计规范》进行。基本资料如下： 孔口尺寸：6.0m×6.0m(宽×高)； 底槛高程：23.0m； 正常高水位：35.0m； 设计水头：12.0m； 门叶结构材料：Q235A。 三．闸门结构形式及布置 1.闸门尺寸的确定 闸门的高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.5m，故闸门高度H=6+0.5=6.5m 闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=6.1m 闸门计算跨度：L=L0+2d=6+2×0.2=6.4m 闸门尺寸图见附图1 2.主梁的数目及形式 主梁是闸门的主要受力构件，其数目主要取决于闸门的尺寸。因为闸门跨度L=6.4，闸门高度H=6.5，L 目录 一、设计资料及有关规定 (1) 二、闸门结构的形式及布置 (1) 三、面板设计 (2) 四、水平次梁、顶梁和底梁地设计 (3) 五、主梁设计 (6) 六、横隔板设计 (9) 七、纵向连接系 (10) 八、边梁设计 (10) 九、行走支承设计 (12) 十、轨道设计 (13) 十一、止水布置方式 (13) 十二、埋固构件 (14) 十三、闸门启闭力 (14) 十四、闸门的启闭机械 (14) 一、设计资料及有关规定 1、闸门形式：潜孔式平面钢闸门 2、孔口尺寸（宽×高）：7.0m×12.0m 3、上游水位：67m 4、下游水位：0.1m 5、闸底高程：0m 6、启闭方式：电动固定式启闭机 7、材料：钢结构：Q235-A.F 焊条：E43型 行走支承：采用滚轮支承 止水橡皮：侧止水和顶止水用P型橡皮，底止水用条型橡皮 8、制造条件：金属结构制造厂制造，手工电弧焊，满足Ⅲ级焊缝质量检验标准。 9、规范：《水利水电工程钢闸门设计规范 SL 1974-2005》 二、闸门结构的形式及布置 1、闸门尺寸的确定 闸门高度：12.2m 闸门的荷载跨度为两止水的间距：7.0m 闸门计算跨度：10+2×0.22=7.44(m) 设计水头：67m 2、主梁的数目及形式 主梁是闸门的主要受力构件，其数目主要取决于闸门的尺寸。因为闸门跨度L=7m,闸门高度h=12m,L 水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计计算书 一、设计资料及有关规定： 闸门形式：潜孔式平面钢闸门 孔口净宽：10m 孔口净高：13m 上游水位：73m 下游水位：0.1m 闸底高程：0m 启闭方式：电动固定式启闭机 启闭机械：液压式启闭机 材料： 钢材：Q235-A.F ； 焊条：E43型； 行走支承：采用滚轮支承； 止水橡皮：侧止水和顶止水用P 型橡皮，底止水用条型橡皮。 制造条件： 金属结构制造厂制造，手工电弧焊，满足III 级焊缝质量检验标准 规范：《水利水电工程刚闸门设计规范 SL 1974-2005》 混凝土强度等级：C30 二、闸门结构的形式及布置 （一）闸门尺寸的确定（图1示） 1 闸门孔口尺寸： 孔口净跨：10m 孔口净高：13m 闸门高度: 13.2m 闸门宽度: 10.4m 10.0 10.4 10 13.2 73 计算跨度: 10.4m 2 计算水头:73m （二）主梁的布置 1.主梁的数目及形式 主梁是闸门的主要受力构件，其数目主要取决于闸门的尺寸。因为闸门跨度L=10m,闸门高度h=13m,L 土建专业 钢结构 课程设计 钢结构课程设计 一、课程设计的性质和任务 《钢结构》是土木工程专业的重要专业课，为了加强学生对基本理论的理解和《钢结构》设计规范条文的应用，培养学生独立分析问题和解决问题的能力，必须在讲完有关课程内容后，安排2周的课程设计，以提高学生的综合运用能力。课程设计又是知识深化、拓宽的重要过程，也是对学生综合素质与工程实践能力的全面锻炼，是实现本科培养目标的重要阶段。通过课程设计，着重培养学生综合分析和解决问题的能力以及严谨、扎实的工作作风。为学生将来走上工作岗位，顺利完成设计任务奠定基础。 课程设计的任务是，通过进一步的设计训练，使学生熟悉钢结构基本构件的设计和构造设计的基本原理和方法，具备一般钢结构设计的基本技能；能够根据不同情况，合理地选择结构、构造方案，熟练地进行结构设计计算，并学会利用各种设计资料。 二、课程设计基本要求 课程设计是综合性很强的专业训练过程，对学生综合素质的提高起着重要的作用。基本要求如下： 1、时间要求。一般不少于2周； 2、任务要求。在教师指导下，独立完成一项给定的设计任务，编写出符合要求的设计说明（计算）书，并绘制必要的施工图。 3、知识和能力要求。在课程设计工作中，能综合应用各学科的理论知识与技能，去分 析和解决工程实际问题，使理论深化，知识拓宽，专业技能得到进一步延伸。通过毕业设计，使学生学会依据设计任务进行资料收集、和整理，能正确运用工具书，掌握钢结构设计程序、方法和技术规范，提高工程设计计算、理论分析、技术文件编写的能力，提高计算机的应用能力。 三、课程设计的内容 《钢结构》课程设计的选题要符合教学基本要求，设计内容要有足够的深度，使学生达到本专业基本能力的训练。对学习好、能力强的学生，可适当加深加宽。 题目：钢屋架设计 采用平面钢屋架作为设计题目。设计内容包括：屋架内力计算、屋架杆件设计；节点设计；施工图绘制以及材料用量计算等。 完成的设计成果包括：结构设计计算书一份，施工图1~3张（2号）。 普通钢屋架设计 案例及设计指导 参考题目： 一、题目：普通梯形钢屋架设计 （一）设计资料 郑州某工业厂房，长度102m，屋架间距6m，车间内设有两台20/5t中级工作工作制桥式吊车，屋面采用×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板。水混珍珠岩制品保温层10cm，20mm 厚水混砂浆找平层，三毡四油防水层，屋面坡度1/10。屋架两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土C30，屋架跨度和屋面积灰荷载按指定的数据进行计算。 1、屋架跨度（1）24m （2）27m 2、屋面积灰荷载标准值（1）m2（2）m2 露顶式平面钢闸门设计 1、设计资料 1.1闸门形式：露顶式平面钢闸门。 1.2设计水头：6.00m 。 1.3孔口净宽：9.00m 。 1.4结构材料：碳素钢Q235B-F 。 1.5焊条：E43型手工焊。 1.6止水橡皮：侧止水用P 型橡皮，底止水用条形橡皮。 1.7行走支承：采用胶木滑道，压合木为MCS-2。 1.8启闭方式：电动固定式启闭机。 1.9制造条件：金属结构制造，手工电弧焊，焊缝满足III 级质量检验标准。 1.10执行规：《水利水电工程钢闸门设计规》(SL74-95) 2、闸门结构的形式及布置 2.1 闸门尺寸的确定(图1)。 (1)闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2m,故闸门高度=6.0+0.2=6.2（m ）； (2)闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=9(m); (3)闸门的计算跨度：L=L0+2×0.2=9.0+0.4=9.4(m); 2.2主梁的形式 主梁的形式根据水头合跨度大小而定，本闸门属中等跨度为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。 2.3 主梁的布置 根据闸门的高跨比，决定采用双主梁。为使两个主梁在设计水位时所承受的水压力相等，两个主梁的位置应对称于水压力合力的作用线y =H/3=2.0(m)（图1）,并要求下悬臂a ≥0.12H 和a ≥0.4m,上悬臂、c ≤0.45H,今取，a=0.7m ≈0.12H=0.67（m ） 则主梁间距：)(6.2)(22m a y b =-= 则H m a b H c 45.0)(7.27.06.262==--=--=（满足要求） 2.4 梁格的布置和形式 梁格采用复式布置和等高连接，水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板所支承。水平次梁为连续梁，其间应上疏下密，使面板各区格所需要的厚度大致相等，梁布置的具 6金属结构设计 6.3金属结构设计计算 6.3.1设计资料 (1)闸门型式：露顶式平面钢闸门 (2)孔口尺寸(宽辭)：6mX3m (3)设计水头:3.16m (4)结构材料：Q235钢 (5)焊条:E43 (6)止水橡皮：侧止水型号采用P45-A,底止水型号采用1110-16 (7)行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为MCS-2 (8)混凝土强度等级：C25 (9)规范：《利水电工程钢闸门设计规范》(SL74-95) 6.3.2闸门结构的形式及布置 6.3.2.1 闸门尺寸的确定 1.闸门高度：考虑风浪产生的水位超高，将闸门的高度确定为3m 2?闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L o=6.Om 3.闸门计算跨度：L=L+2d=6.0+2X).15=6.3m 6.3.2.2静水总压力 9.8 32 2 = 44.1kN /m 闸门在关闭位置的静水总压力如图 6.1所示，其计算公式为: 图6.1闸门静水总压力计算简图 632.3 主梁的形式 主梁的形式应根据水头的大小和跨度大小而定， 本设计中主梁采用实腹式组 合梁。 6.3.2.4主梁的布置 根据主梁的高跨比，决定采用双主梁。两根主梁应布置在静水压力合力线上 下等距离的位置上，并要求两主梁的距离值要尽量大些， 且上主梁到闸门顶缘的 距离c 小于0.45H ,且不宜大于3.6m ，底主梁到底止水的距离应符合底缘布置的 要求。故主梁的布置如图6.2所示 6.3.2.5 梁格的布置和形式 梁格采用复式布置并等高连接，并使用实腹式竖向隔板兼作竖直次梁， 使水 平次梁穿过隔板上的预留孔而成为连续梁， 其间距上疏下密，面板各区格需要的 厚度大致相等，具体布置尺寸如图 6.2所示。 6.3.3面板设计 根据《利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95），关于面板的计算，先估算 面板厚度，在主梁截面选择之后再计算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应 力。 初选面板厚度。面板厚度计算公式为: 当 b/a >3 时，a =1.4 ；当 b/a W 时，a =1.5。 列表进行计算，见表6.1 :图6.2主梁及梁格布置图 二 a 1.设计资料： ................................................................ 错误！未定义书签。 2.结构形式与布置 ............................................................ 错误！未定义书签。 3.荷载计算 .................................................................. 错误！未定义书签。 4.内力计算 .................................................................. 错误！未定义书签。 附件：设计资料 1、设计题目：《单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计》 2、设计任务及参数： 第五组： 某地一机械加工车间，长84m ，跨度24m ，柱距6m ，车间内设有两台40/10T 中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m ，柱顶标高27m ，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m 2 ），上铺100mm 厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m 3 ），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m 2 ），找平层2cm 厚（0.3KN/m 2 ），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，上柱截面400×400mm 。钢材选用Q235B ，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m 2 ，积灰荷载标准值0.6KN/m 2 ，雪荷载及风荷载见下表，7位同学依次按序号进行选取。 活载KN/m 2 1 2 3 4 5 6 7 基本雪压 0.30 0.75 0.10 0.20 0.45 0.50 0.35 基本风压 0.35 0.60 0.25 0.55 0.30 0.50 0.45 3、设计任务分解 学生按照下表分派的条件，完成梯形钢屋架设计的全部相关计算和验算及构造设计内容。 表-3 4、设计成果要求 在教师指导下，能根据设计任务书的要求，搜集有关资料，熟悉并应用有关规范、标准和图集，独立完成课程设计任务书（指导书）规定的全部内容。 1）需提交完整的设计计算书和梯形钢屋架施工图。 2）梯形钢屋架设计要求：经济合理，技术先进，施工方便。 3）设计计算书要求：计算依据充分、文理通顺、计算结果正确、书写工整、数字准确、图文并茂，统一用A4纸书写（打印）。 A 、按步骤设计计算，各设计计算步骤应表达清楚，写出计算表达式及必要的计算过程，对数据的选取应写明判断依据。 B 、计算过程中，必须配以相应的计算简图。 C 、对计算结果进行复核后，为保证施工质量且方便施工，应按规范要求对计算结果进行调整并写明依据。 4）梯形钢屋架施工图共两张，图纸绘制的要求：布图合理，版面整齐，图线清晰，标注规范，符合规范/图集要求。 单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计 1.设计资料：（1）某地一机械加工车间，长84m ，跨度24m ，柱距6m ，车间内设有两台40/10T 中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m ，柱顶标高27m ，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m 2 ），上铺100mm 厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m 3 ），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m 2 ），找平层2cm 厚（0.3KN/m 2 ），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，上柱截面400×400mm 。钢材选用Q235B ，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m 2 ，积灰荷载标准值0.6KN/m 2 ，雪荷载及风荷载见下表。 活载KN/m 2 1 2 3 4 5 6 7 基本雪压 0.30 0.75 0.10 0.20 0.45 0.50 0.35 基本风压 0.35 0.60 0.25 0.55 0.30 0.50 0.45 （2）屋架计算跨度 )(7.233.0240 m l =-= （3）跨中及端部高度：设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，端部高度 mm h 19000=中部高度钢结构课程设计计算书
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