钢结构课程设计 打印

《钢结构课程设计》
姓名：XXXXX
学号：XXXXXXX
年级：XXXX
目录
一、设计资料及次梁设计 (1)
二、主梁计算 (3)
三、加劲肋设计 (7)
四、受剪螺栓的连接 (9)
五、结构平面布置图 (10)
六、主梁施工图 (11)
七、次梁施工图及节点详图 (12)
《钢结构》课程设计
一、设计资料
梁上铺100mm厚的钢筋混凝土预制板和30mm素混凝土面层（混凝土预制板与次梁上翼缘连接牢固）。

钢材采用Q235。

工作平台活荷载为6KN／m2。

二、平面布置
三、焊接组合次梁的设计
查《荷载规范》，钢筋混凝土自重按25KN／m3，素混凝土按24KN／m3，则平台板和面层的重力标准为
0.1╳25+0.03╳24=3.22KN／m2
次梁承受的线荷载标准值为
q k=3.22╳2+6╳2=6.44+12=18.44 KN／m
荷载组合按（3.18）即取由可变荷载控制的组合进行计算。

且平台活荷载标准值大于4KN／m2，因此取γQ=1.3，γG=1.2。

故次梁承受的线荷载设计值为
q=1.2╳6.44+1.3╳12=23.33 KN／m
最大弯矩设计值
M max =18q l 2=18
╳23.33×52=72.9KN ·m
最大剪力设计值
V max =12
ql=12
╳23.33╳5=58.33KN
需要的净截面模量 W nxreq
=
M max γx f
=322923.6mm 3=322.9cm 3
梁的最小高度
h min ≥l 25.1=5000
25.1=199.2mm
梁的经济高度
h e =2W x 0.4
=319.6mm
h e =7√W x 3—300=180mm
取h w =200mm
腹板高度
t w ≥1.2V max h of v
=1.2×58330
200×125=2.8
t w =
√h o 3.5
=4.0mm ‘
取t w =6mm
（h o ／t w =33.3<80√f
y
250=80）不需要配横向加劲肋
翼缘尺寸
A 1=W x
h w —1
6
t w h w
=
322.9×103
200—1
6
×6×200=1414.6mm 2
b=（13
~15
）h=（13
~15
）×216=72~43.2mm
取翼缘宽度180mm ，厚度8mm A 1=180╳8=1440mm 2>1416.6mm 2 外伸的宽厚比
（87/8=10.9<13√235/f y =13） 可按部分发展成塑性进行抗弯强度计算。

跨中截面验算 截面面积
A=2×18×0.8+0.6×20=40.8cm 2 梁自重
g k=40.8×10−4×76.98=0.31KN／m
加上梁自重后
V max=58.33+1
2
×1.2×0.31×5=59.26 KN 最大弯矩设计值
M x=72.9+1
8
×1.2×0.31×25=74.1KN·m 截面的几何特性
I x=1
12
×0.6×203+2×18×0.8×10.42=3515cm4
W x=I x
h/2=3515
h/2
=325.5cm3
强度验算①抗弯强度
M max γx W nx =74.1×106
1.05×325.5×103
=219N／mm2≈215 N／mm2（满足）
②预制板与平台梁上翼缘连接牢固，无需进行整体稳定验算
③抗剪强度（支座处）
S=18×0.8×10.4+10×0.6×5=179.69cm3
τ=V max×S
I×t w =59.26×103×179.76×103
3515×104×6
=50.5N／mm2<f v=125 N／mm2
④刚度验算
分别计算全部荷载和活荷载标准值作用下的挠度。

工作平台梁次梁的挠度容许值【V T】
=1 250【V Q】=1
300
q KT=18.44+0.31=18.75KN／m
V T l =5
384
q KT
E
l3
I x
=5
384
18.75×50003
206×103×3515×104
=1
237
≈1
250
（满足）
V Q l =1
237
×12
18.75
=1
371
<【V Q】
l
=1
300
（满足）
⑤翼缘与腹板的连接焊缝
h f≥VS1
1.4If w t =59.26×103×149.8×103
1.4×3515×104×160
=1.1mm （S1=18×0.8×10.4=149.8）
h fmin=1.5√t max=4.2mm
h f=5mm<h fmax=1.2t min=1.2×6=7.2mm
主梁的计算
跨中截面选择
次梁传来集中荷载设计值和主梁内力
R K=1
2
×(18.75×5)=46.9KN
设计值 F=
1
2
×5×(23.33+1.2×0.31)=59.26KN
主梁支反力 R=1.5F=88.89KN （不包括梁重） 最大剪力设计值 V max =F=59.26KN 最大弯矩设计值
M max =59.26×3—59.26×1.5=118.52 KN ·m 需要净截面模量 W nxreq =M max γx f
=
118.52×1061.05×215
=525005.5mm 3=525cm 3
最小高度 主梁容许挠度【
V T
l
】=1/400】
h min ≥
l
15.7
=
500015.7
=388mm
梁的经济高度
h e =2W x 0.4
=388mm
h e =7√W x 3—300=264.7mm
取h w =400mm 腹板高度
t w ≥1.2V max h of v
=1.2×
59.26×103400×125
=1.4mm
t w =
√h o
3.5
=5.7mm ‘
取t w =6mm
（h o ／t w =66.7<80√f y 250
=80）
翼缘尺寸
A 1=
W x
h w —1
6
t w h w
=
525005.5400—16
×6×400=912.6mm 2
b=（13
~15
）h=（13
~15
）×416=138.7~83.2mm
取翼缘宽度180mm ，厚度8mm
A1=180╳8=1440mm2>912.6mm2
外伸的宽厚比
（87/8=10.9<13√235/f y=13）可按截面部分发展成塑性计算跨中截面验算
截面面积
A=2×18×0.8+0.6×40=50.8cm2
梁自重
g k=1.1×52.8×10−4×76.98=0.45KN／m
加上梁自重后
支座反力 R=88.89+1
2
×1.2×0.45×6=90.5 KN
V max=58.26+1
2
×1.2×0.45×6=60.88 KN
最大弯矩设计值
M max=118.52+1
8
×1.2×0.045×36=120.95KN·m
截面的几何特性
I x=1
12
×0.6×403+2×18×0.8×20.42=15185.4cm4
W x=I x
h/2=15185.4
h/2
=730cm3
⑴抗弯强度
M max γx w x =12095×104
1.05×730×103
=157.8N／mm2≤215 N／mm2（满足）
⑵主梁整体稳定性验算
主梁可作为主梁的侧向支撑，因此 l1=2000 ,l1
b =2000
180
=11.1<16.小于规定的
Q235钢跨中受压翼缘有侧向支撑点梁的最大l1／b=16，故不需计算整体稳定。

可以看到，强度有剩余，为了经济节约，可以考虑变截面。

⑶抗剪强度、刚度等的验算待截面改变后进行
变截面计算
经济位置：a=l／6=1m
M1=60.88×1+1
2×1.2×0.45×12=60.61 KN·m
M1γx w x =60.61×103
1.05×215
=268482mm3=268.5cm3
A1=b1×t=W x
h w —1
6
t w h w=271.2mm2
不改变t b1=A1／t=33.9mm 取b1=120mm 截面的几何特性
I x=1
12
×0.6×403+2×12×0.8×20.42=11190.3cm4
W x=I x
h/2=11190.3
h/2
=540cm3
按整体稳定性计算可承受的弯矩（预估φb=0.95）：M x=φb w1f=0.95╳540╳103╳215=110.3 KN·m 计算截面理论值
60.88X—1
2
×1.2×0.45×X2=110.3
解得 X=1.8m
此处由跨中截面向两端1:2.5改变截面
（4）改变截面后验算
①抗弯强度验算
M max=60.88×1.8—1
2×1.2×0.45×1.82=108.7 KN·m
M max γx W1=108.7×106
1.05×540×103
=191.7N／mm2<f=215 N／mm2(满足)
②折算应力
δ1=191.7×400
416
=184.3N／mm2
V=60.88—1.2×0.45×1.8=59.9KN S1=0.8×12×20.4=195.8cm3
τ=V1×S1
I×t w =59.9×103×195.8×103
11190.3×104×6
=17.5 N／mm2
√δ12+3τ2=√184.32+3×17.52=186.86 N／mm2<βf=1.1×235=236.5 N／mm2③抗剪强度验算
S1+S w=195.8+20×0.6×10=315.8cm3
τ=V×S
I×t w =60.88×103×315.8×103
11190.3×104×6
=28.6 N／mm2<f V =125 N／mm2
④整体稳定(取支座至第一根次梁间2m梁段)
l1／b1=200／12=16.7，大于规定的不需要计算整体稳定性的最大l1／b1=16，故需验算端部改变截面的整体稳定性。

该梁段属于端部有弯矩但跨中无荷载作用情况
βb=1.75—1.05（M2
M1）+0.3（M2
M1
）2
其中为M1第一根次梁处弯矩，M2=0(支座处弯矩)，故βb=1.75
I y=2×1
12×0.8×123=230.4cm4 A=12×0.8×2+0.6×40=
43.2cm2
i y=√I y
A =2.3cmλy=ℓ
i y
=2000
2.3
=87 ηb=0（双轴对称截面）
φb=βb4320Ah
λy2W x 【√1+（ λy t1
4.4h
）2+ ηb】235
f y
=1.75×4320×43.2×41.6
872×540【√1+（
87×0.84.4×41.6
）2
】
235235
=3.56 φ‘=1.07—
0.2823.56
=0.991
取改变截面处弯矩进行计算
M 1φb W x
=
108.7×1061.05×540×103
=203.1 N ／mm 2<f=215 N ／mm 2(满足)
⑤刚度验算
分别计算全部荷载和活荷载标准值作用下的挠度。

工作平台梁次梁的挠度容许值【V T 】=
1400
【V Q 】=
1
500
全部荷载产生的弯矩标准值
M KT =46.9×3—46.9×1.0+18
×045×36=95.8KN ·m 活荷载产生的弯矩 M KQ =12×5=60KN ·m
V T l
=
M KT 10E l
I x
×(1+
325
I x —I 1I x
) =
95.8×106×6000
10×206×103l 15185.4×104
×(1+325
×
15185.4×104—11190.3×104
15185.4×104
)=1
528<
【V T 】l
=
1
400
（满足）
V Q l
=
1528
×
6095.8
=
1842
<
【V Q 】
l
=
1
300
（满足）
⑥翼缘与腹板的连接焊缝
h f ≥
VS 11.4If w
t =
60.88×103×19.58×103
1.4×11190.3×104×160
=0.48mm
h fmin =1.5√t max =1.5√8=4.2mm h f =5mm <h fmax =1.2t min =1.2×6=7.2mm
三、加劲肋的设计
h O t W
=4006=66.7<80√
f y
235
=80
考虑的有局部压力，应设置加劲肋（对称布置）
b s ≥h
O 30+40=400
30+40=53.3mm
取b s =55mm t s =
b s 15
=3.4mm 取6mm
对于加劲肋
1 12t W（2×b s+t W）
3
=1
12×6×（2×55+16）
3
=1000cm3>3×120t W3=3×400×63=259.2cm3
支撑加劲肋的验算
1）腹板的整体稳定性
按支撑加劲肋两侧腹板（一侧至端部，另一侧15t W）√235／f y=15×6=90mm组成十字形截面轴心压杆，如图阴影部分所示）
A=2×5.5×0.6+(9+9+0.6)×0.6=17.76cm2
I Z=1
12×0.6×（11.6）
3
=78cm3i Z=√I Z
A
=2.1cm λZ=400
2.1
=19
查附表1.2.，φ=0.973，按b类计算
R φA =（1.5×60.88+
1
2
×0.45×6）×103
0.973×17.76×102
=53.6N／mm2<f=215 N／mm2(满足)
2）端部承压
f ce=R
A ce =92.67×103
2×（55—20）×6
=220 N／mm2<f ce=325 N／mm2(满足)
3)支撑加劲肋与腹板的连接焊缝
h f=5mm>h fmin=1.5√8=4.2mm<1.2t min=1.2×6=7.2mm
τ=N
4×0.7×5×h f×l W =92.67×103
4×0.7×5×(400—2×30—2×5)
=20.1 N／mm2<f t W=160N／
mm2(满足)
四、受剪螺栓的连接
主次梁采用螺栓连接 ，选用C 级M22螺栓。

n V b =n V πd 24f V b =1×3.14×2224×140=53.2KN
n C b =d ∑（t ×f C b ）=22×6×305=40.3KN
考虑到连接并非理想铰接，会有一定的弯矩作用，故需计算时将次梁反力增加20%~30%，V=60.88×1.2=73.1 KN
故取N min b =40.3KN ，连接螺栓需要的数目
n=
V N min b =60.8840.3=1.8 去n=2个。