鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理課程設(shè)計(jì)

計(jì)算說明書班級(jí)姓名學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理》課程設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)目的1、鞏固、提高、充實(shí)和運(yùn)用所學(xué)的《鋼結(jié)構(gòu)》課程有關(guān)理論知識(shí)；2、培養(yǎng)和鍛煉獨(dú)立工作能力及分析和解決實(shí)際問題的能力；3、為將來畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。二、設(shè)計(jì)要求必須符合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ17-88規(guī)定的有關(guān)設(shè)計(jì)公式及設(shè)計(jì)內(nèi)容。@三、設(shè)計(jì)題目按照表格中所給設(shè)計(jì)任務(wù)條件，進(jìn)行簡(jiǎn)支鋼板梁橋的主梁設(shè)計(jì)，截面都采用焊接雙軸對(duì)稱工型截面。四、設(shè)計(jì)內(nèi)容包括主梁的截面選擇、變截面設(shè)計(jì)、截面校核、翼緣焊縫計(jì)算、腹板加勁肋配置、支座處支承加勁肋設(shè)計(jì)等內(nèi)容，并畫出設(shè)計(jì)后的主梁構(gòu)造圖。五、已知條件跨度：14米鋼號(hào)：Q345焊條號(hào)：E50 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值：88kN活載標(biāo)準(zhǔn)值：196kN集中荷載個(gè)數(shù)：6個(gè) 集中荷載跨度C=2米六、其它說明1、 恒、活荷載的分項(xiàng)系數(shù)分別為、；2、 表中恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值包括主梁上的次梁自重，且集中荷載F是恒、活荷載通過次梁傳到主梁上；3、 主梁自重估計(jì)值均為q=4kN/m，且主梁鋼板采用手工焊接；4、 主梁允許最大撓度值?/1]=1/400；5、 主梁的截面建筑容許最大高度為2500mm。七、設(shè)計(jì)過程㈠主梁設(shè)計(jì)1、荷載和內(nèi)力的計(jì)算及內(nèi)力圖的繪制荷載標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)計(jì)值恒荷載88kN88kNX=活荷載?196kN202kNX=合計(jì)Fk=284kNF=380kN主梁自重標(biāo)準(zhǔn)值q =4kN/m，設(shè)計(jì)值為q=1.2x4kN/m=4.8kN/m。GK則主梁最大剪力（支座處）為6 ql（6 48x14\V =-xF+q=-x380+ kN=1173.6kNmax2 2 12 2丿最大彎矩（跨中）為M =Rl-空-Fx7-Fx5-Fx3-F1330x141330x14一4.8x142一380x7一380x5一380x3一380kN-m=4442.4kN-m2丿采用焊接工字形組合截面梁，估計(jì)翼緣板厚度故抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值采用焊接工字形組合截面梁，估計(jì)翼緣板厚度故抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f=295N/mm2f=295N/mm2。計(jì)算需要的截面模量為W=

x4442.4x106mm3=14342x103mm31.05x2952、試選截面⑴確定腹板高度h0①建筑允許最大高度=①建筑允許最大高度=2500mmmax按剛度條件，梁的最小高度為f l 295h= - = x400x14000mm=1286mmmin1.285x106lv/1」1.285x106T經(jīng)濟(jì)梁高，按經(jīng)驗(yàn)公式h=7-3：W—300=1401mmce x取梁的腹板高度為h=1400mm0⑵確定腹板厚度tw按抗剪要求腹板厚度為t>1.2Vmax=1.2xx mm=5.6mmwhf 1400x180-(0)按經(jīng)驗(yàn)公式t>、;h/11=140/11Cm=1.1cmw“0取腹板厚度t=12mmw⑶確定翼緣尺寸每個(gè)翼緣所需截面積為14342x14342x103_12x1400、mm2=7444mm2WthA=——w0=fh60翼緣寬度為b二h/5?h/3二1400/5?1400/3mm二280?467mm 取b二320mm翼緣厚度為t=A/b=7444/320mm=23.3mm 取t二26mm截面驗(yàn)算⑴梁的截面幾何參數(shù)h=h0+2xt=(1400+2x26h=h0h=h+2xt/2=(1400+2x26/2)mm=1426mm10I=丄bh3-(b-1)xh31丄(32x145.23-30.8x1403)m4=1120419cm4x12w012叫=^IFcm3=15433cm3t=12mmwA=(th+2bt)=(1.2x140+2x32x2.6)cm2=344.4cm2w0⑵強(qiáng)度驗(yàn)算驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度Mc= Mc= s—YW

xnx4442.4x1061.05x15433x103N/mm2=274.1N/mm2<f=295N/mm2驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度VS1173.6x103x(320x26x713+700x12x350'八T=—mas—= N/mm2It 1120419x104x12xw=77.4N/mm2<f=170N/mm2v③主梁的支承處以及支承次梁處均配置支承加勁肋，故不驗(yàn)算局部承壓強(qiáng)度(即=0)。驗(yàn)算折算應(yīng)力(腹板端部)M(h/2) 4442.4x106x(1400/2)c=—mas0 = N/mm2=277N/mm21I 1120419x104xVS190x103x320x26x7131120419x104x12t= 4= N/mm2=1120419x104x121Itxw

則折算應(yīng)力為g= 2+3t2=i.2772+3x8.42N/mm2=277.4N/mm2<1.1f=324.5N/mm2ZS\ 1 1⑶剛度驗(yàn)算全部永久荷載與可變荷載的標(biāo)準(zhǔn)值在梁跨中產(chǎn)生的最大彎矩為R=-(6x284+284+4x15)kN=1024kN2930x154x152 1 —_x284x7.5-284x6-284x6-284x6kN-m=2389.5kN-m282v5Ml 5x2389.5x106x14000 1L] 1-TU k = = <—1=l 1.3x48EI 1.3x48x2.06x105x1120419x104 623l400x4、變截面的設(shè)計(jì)⑴變截面位置和端部截面尺寸梁的截面在半跨內(nèi)通常做一次改變，可以節(jié)約鋼材，一般在距支座l/7處改變截面比較經(jīng)濟(jì)。此處的彎矩M'=2270.4kN-m，剪力V'=1130.4kN變截面所需的翼緣寬度M' 2270.4x106W= = mm3=7.330x106mm3Yf1.05x295xb't=Wh-1h3/6^/h2=C.330x106x1452-12x14003/6》14262mm2=3143mm2w01令厚度t=26mm不變，采用b，=200mm仍滿足各項(xiàng)要求。|⑵變截面后強(qiáng)度驗(yàn)算t3t3]w0，1= 4=8.034=8.03x109mm4=丄(200x14523-(200-12)x14003122I 2I x

h2x8.03x109mm3=1.106x107mm3S=b，t(h/2)=200x26x(1426/2)mm3=3.71x106mm311佇=[3.71x佇=[3.71x106+4I1400214004mm3=6.65x106mm3丿②變截面強(qiáng)度驗(yàn)算a.②變截面強(qiáng)度驗(yàn)算a.驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度M，YWxx=195.5M，YWxx=195.5N/mm2<f=295N/mm2N/mm21.05x1.106x107b.驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度N/mm2=78.0N/mm2<=170N/mm21130.4N/mm2=78.0N/mm2<=170N/mm2Itxw8.03x109xItxwc.驗(yàn)算折算應(yīng)力（腹板端部）8.03x109'M'噸=2270.4x106』400/2）“/mm2=197.91N8.03x1091130.4x103x3.71x1068.03x109x12N/mm2=43.52N/mm2xw則折算應(yīng)力為o=22+3t2=,197.912+3x43.522N/mm2=211.8N/mm2<1.1f=324.5N/mmTOC\o"1-5"\h\zZS 1 1變截面剛度驗(yàn)算跨中有6個(gè)間距（C=2m）相等的集中荷載F=284kN，近似折算成均布荷載kF 284q=—+4= +5=147kN/mm，變截面位置在距支座1/7處，即a=1/7。kC 2最大相對(duì)撓度為「v 5q13-t= k—11+3.2厶-1a3(4-3a)1 384EIIIxLV1 丿X—5124x140003(1120419x1041r-1\xx1+3.2x-1x—x4-3x—3842.06x105x1120419x104[8.03x109丿73V 7丿1L] 1—<―j=—415 1 400

⑴支座處⑴支座處VSnmax,1——1.41fwxf1173.6x10VSnmax,1——1.41fwxfmm=1.39mm1.4x8.03x109x200)⑵變截面處「VS 1130.4x103x320x26x713h> 1= mm=2.14mmf1.4Ifw 1.4x1120419x104x200xf對(duì)于手工焊h>1.5、.t=1.5x26=7.65mm，采用h=10mm。

fmin max f㈡設(shè)計(jì)和布置其腹板加勁肋h(yuǎn)/1=1400/12=116.7>80.235/f=66，并且h/1<170;235/f=140，應(yīng)配置橫向0w y 0w y加勁肋。按構(gòu)造要求橫向加勁肋的間距應(yīng)為a>0.5h=0.5x1400mm=700mm,0a<2h=2x1400mm=2800mm。故在兩個(gè)次梁與主梁連接處之間應(yīng)增設(shè)一個(gè)橫向加勁肋，加0勁肋之間的間距取為a=2000mm，加勁肋成對(duì)布置于腹板兩側(cè)，如圖所示，1、計(jì)算區(qū)格腹板的局部穩(wěn)定僅布置橫向加勁肋，由于b=1、計(jì)算區(qū)格腹板的局部穩(wěn)定僅布置橫向加勁肋，由于b=0，故按公式c，b'廠cr，T'廠cr<1進(jìn)行計(jì)算。2、則bcr=2、則bcr=2f0=20905N/mm2200020002000臨界應(yīng)力計(jì)算(l)b的計(jì)算：由于主梁受壓翼緣扭轉(zhuǎn)受到約束cr=1400/12x‘逹=0.799<0.85177 235 177 235⑵的計(jì)算：a/h=2000/1400=1.4>1.0，故cr01400/12九= 01400/12九= 0—w y=s 41J5.34+4(h/a八2350=1-0.59(X-0.8)]f=1-0.59x(1.28-0.8)]x170N/mm2=121.856N/mm2sv41x(5.34+4x(1400/20002 \235則Tcr加勁肋的設(shè)計(jì)橫向加勁肋采用對(duì)稱布置，其尺寸為外伸寬度為b>s+40mm=86.7mm丿取b=90mm。s厚度為b90t>s=mm=6mms15 15取t=6mm。s5、支座支承加勁肋的設(shè)計(jì)①支座加勁肋的寬度為支座處翼緣的寬度b=200mm，則支座支承加勁肋采用ce200mm200mmx16mm—x1.6x203—x1.6x203+—x14.85x1.2311212cm4=1068.81cm4丿,1068.81 ’“= cm=4.63cm49.82h九=—0=i 4.63x10=30.2查表得p=0.935,（b類）R 1237.2xR 1237.2x103= N/mm2申A0.935