钢结构课设计算书

北华航天工业学院建筑工程系课程设计说明书

设计题目B14钢结构课程设计

课程名称钢结构设计原理

专业名称土木工程

学生姓名齐鹏飞

班级学号 B*****-***********

课设日期2016年7月3日—2016年7月10日北华航天工业学院建筑工程系制

一、设计题目及任务

已知:工业建筑作业平台，平面如附图所示。平台荷载标准值为：按照楼板结构层折算厚度300mm ，双面抹灰总厚度60mm 计算。平台活荷载标准值为：【[学

号值÷4（取整数位）×1.0KN/m 2

]+12KN/㎡】。不考虑水平荷载。中柱上端和两个方向的主梁均为铰接，下端固接于基础，基础顶面标高为-1.000m 。材质为Q345-B 。中柱拟采用热轧普通工字钢作成双肢格构柱。

任务：将中柱设计成缀条式格构柱（缀条初选L50×5）和缀板式格构柱两种。

1.计算选择经济合理的中柱断面及缀件，并布置缀件；

2.计算缀件和分肢间的焊缝连接；

3.分别绘制这两种格构柱的设计图，图中要包含详图、材料表和简 要的加工说明。

二、计算书正文

荷载统计

由《建筑结构荷载规范》GB5009-2012查得：钢筋混凝土自重25KN/m 3,水泥砂浆自重20 KN/m 3。 (1)荷载标准值 ①恒荷载：

抹灰层荷载 1GK S =20×8×9×0.06=86.4KN 楼板结构层荷载 2GK S =25×8×9×0.3=540KN

恒荷载 1286.4540626.4K K K S S S KN KN KN =+=+= ②活荷载： QK S =(16/4+12)×8×9=1152KN （2）荷载设计值

①由永久荷载效应控制的组∑=+=n

i Qik ci Qi GK G d S S S 1ψγγ

1N =1.35×626.4+1.3×0.7×1152=1893.96KN ②由可变荷载效应控制的组合∑=++=n

i Qik ci Qi K Q Qi GK G d S S S S 21ψγγγ

2N =1.2×626.4+1.3×1152 = 2249.28KN

比较1N 、2N ，可知由可变荷载荷载效应控制的组合值最大，将其作为荷载

效应的设计值，取N =2N =2249.28KN

缀条式双肢格构柱设计

A 、初选分肢截面，并验算柱绕实轴的刚度和整体稳定性： N=2624.04kN ，柱高H=8m ，钢材Q345-

B ，2mm N 310=f

1、假定绕实轴的长细比70y ='λ；

2、求r y r i A ，；

根据Q345B ，70y

='λ，b 类截面，查表得：655.0y =ϕ， 则2

3

r

60.124310

655.010

08.2530A

cm

f N =⨯⨯=≥ϕ

cm 8mm 8070

80007.0l i y y 0r y ==⨯='=

λ 3、查教材型钢表，选2Ι36a ；

，

，，， 2.69cm i 555cm I 4.4cm 1i 152.8cm 76.42A 141y 2====⨯= 4、验算绕实轴的刚度和整体稳定性；

=<=⨯=

=][3944

18000

7.0i l y

y 0y λλ，故绕实轴的刚度满足

根据Q345B ，39y =λ，b 类，查教材附表4-2得870.0y =ϕ，

则

2

2

mm N 310mm N 1906

.132932530080A N =<===f

ϕσ，

故绕实轴整稳满足。

B 、确定分肢间距a ，并验算柱绕虚轴的刚度和整体稳定性：

1、根据等稳定原则，设绕虚轴（x-x ）的换算长细比39y x 0

=='λλ； 2、求r x λ和r x i ；

缀条假设取∟50×5，查教材型钢表得：

2

L x 12L cm 6.98.42A 2A cm 8.4A =⨯===，，

x 12

r x x 0A A 27+='λλ，则33960

15280

2739A A 272x 12x 0r x =⨯-=-'=λλ，

cm 0.1734

8000

7.0l i r x

x

0r x =⨯=

=λ

3、求肢间距r a ，并确定b 、a ；

472mm

136336b a b 336mm 6.921702i i 2a 1r r 222

12

r x r =+=+==-⨯=-=，

取mm 480b =，则

344m m 136480b b a 1=-=-=

两工字钢翼缘间净距为m m 100m m 208361344b a 1>=-=-，能进行内部刷 漆。

4、验算绕虚轴的刚度和整体稳定性； 33170

80007.0i l x x 0x =⨯==

λ，

[]15026960

15280

2733A A 27

2x 12x x 0=<=⨯+=+=λλλ，

故绕虚轴的刚度满足。 根据Q345B ，26y =λ，b 类，查教材附表4-2得929.0y =ϕ，

则223mm N 310mm N 178.215280

929.0102530.08A N =<=⨯⨯==

f ϕσ，故绕实轴整稳 满足。

C 、分肢的稳定验算：

缀条按45°布置，12.796.9

2344i l 344mm a l 101101===

==λ，，

35507.07.0max =⨯=λ（因5032max <=λ，故取50），

由357.02.791max 1=<=λλ，故分肢稳定满足 D 、缀条设计：

1、求一根缀条受到的轴力N 1； 单面缀件的剪力：

33.76KN N 33760235

34585310152802123585A 212V y

1==⨯⨯⨯=⨯==

f f V 斜缀件的轴力：47.75KN cos45133.76

ncos V N 11=︒

⨯==

α 2、求缀条的计算长度；

斜缀条按两端铰接，其计算长度为487mm cos45344

cos a l t =︒

==α

3、求缀条的长细比，并验算缀条的刚度和整稳；