主次梁钢结构设计
钢结构平台设计计算书
钢结构平台设计计算书 Prepared on 22 November 2020哈尔滨工业大学（威海）土木工程钢结构课程设计计算书姓名：***学1指导教师：***二零一五年七月土木工程系钢结构平台设计计算书一、设计资料某厂房内工作平台，平面尺寸为18×9m 2（平台板无开洞），台顶面标高为 +，平台上均布荷载标准值为12kN/m 2，设计全钢工作平台。
二、结构形式平面布置，主梁跨度9000mm ，次梁跨度6000mm ，次梁间距1500mm ，铺板宽600mm ，长度1500mm ，铺板下设加劲肋，间距600mm 。
共设8根柱。
图1 全钢平台结构布置图三、铺板及其加劲肋设计与计算1、铺板设计与计算（1）铺板的设计铺板采用mm 6厚带肋花纹钢板，钢材牌号为Q235，手工焊，选用E43 型焊条，钢材弹性模量25N/mm 102.06E ⨯=，钢材密度33kg/mm 1085.7⨯=ρ。
（2）荷载计算平台均布活荷载标准值： 212q m kN LK =6mm 厚花纹钢板自重： 2D 0.46q m kN K =恒荷载分项系数为，活荷载分项系数为。
均布荷载标准值： 2121246.0q m kN k =+= 均布荷载设计值： 235.174.1122.146.0q m kN k =⨯+⨯= （3）强度计算 花纹钢板0.25.26001500a b >==，取0.100α=，平台板单位宽度最大弯矩设计值为：（4）挠度计算取520.110, 2.0610/E N mm β==⨯ 设计满足强度和刚度要求。
2、加劲肋设计与计算图2加劲肋计算简图（1）型号及尺寸选择选用钢板尺寸680⨯—，钢材为Q235。
加劲肋与铺板采用单面角焊缝，焊角尺寸6mm ，每焊150mm 长 度后跳开50mm 。
此连接构造满足铺板与加 劲肋作为整体计算的条件。
加劲肋的计算截面为图所示的T 形截面，铺板计算宽度为15t=180mm ，跨度为。
钢结构设计原理
《钢结构设计原理》复习题一、名词解释1. 插入式柱脚：即将柱端直接插入钢筋混凝土杯形基础的杯口中。
2. 复式梁格：在主梁间设纵向次梁，纵向次梁间再设横向次梁。
3. 钢的疲劳：钢材强度降低，即低于一次静力荷载作用下的拉伸试验的极限强度f u，这种现象称为钢的疲劳。
4 工地拼接：由于运输或安装条件的限制，梁必须分段运输，然后在工地拼装连接，称为工地拼接。
5. 极限状态：当结构或其组成部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时，此特定状态就称为该功能的极限状态。
6. 结构可靠度：结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。
7. 双向梁格：有主梁及一个方向的次梁，次梁由主梁支承，是最为常用的梁格类型。
8. 校准法：就是对现有结构构件进行反演计算和综合分析，求得其平均可靠指标来确定今后设计时应采用的目标可靠指标。
9. 徐变现象：当温度在260~320之间时，在应力持续不变的情况下，钢材以很缓慢的速度继续变形，此种现象称为徐变现象。
10. 正常使用极限状态：对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限制，包括出现影响正常使用或影响外观的变形，出现影响正常使用或耐久性能的局部破坏以及影响正常使用的振动等。
11. 对接连接：用于厚度相同或接近相同的两构件的相互连接。
12. 框架柱的计算长度：柱在框架平面内的计算长度应根据柱的形式及两端支承情况而定。
柱在框架平面外的计算长度应取阻止框架平面外位移的侧向支撑点之间的距离。
13. 经济高度：满足抗弯强度，梁用钢量最少的高度。
二、简答题1. 简述高强度螺栓连接的类型及其适用范围。
答：高强螺栓连接有两种类型：一种是只依靠板层间的摩擦阻力传力，并以剪力不超过接触面摩擦力作为设计准则，称为摩擦型连接，特别适用于承受动力荷载的结构；另一种时允许接触面滑移，以连接达到破坏的极限承载力作为设计准则，称为承压型连接，只适用于承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构中。
钢结构设计的八大要点
钢结构设计的八大要点钢结构设计要点钢结构设计简单步骤和设计思路（一）判断结构是否适合用钢结构钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。
直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住宅和临时建筑等。
这是和钢结构自身的特点相一致的。
（二）结构选型与结构布置此处仅简单介绍。
详请参考相关专业书籍。
由于结构选型涉及广泛, 做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指导下进行。
在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”,它在结构选型与布置阶段尤其重要。
对一些难以作出精确理性分析或规范未规定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来确定控制结构的布置及细部措施。
运用概念设计可以在早期迅速、有效地进行构思、比较与选择。
所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。
同时，它也是判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。
（无论结构软件如何强大，扎实的结构概念和力学分析，及可靠的手算能力，才是过硬的素质。
）钢结构通常有框架、平面（木行）架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。
其理论与技术大都成熟。
亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设计方法，比如网壳的稳定等。
结构选型时，应考虑它们不同的特点。
在轻钢工业厂房中，当有较大悬挂荷载或移动荷载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。
屋面上雪压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落（切线50度内需考虑雪载），如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳。
总雪载释放近一半。
降雨量大的地区相似考虑。
建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的节点刚接的框架有更好的经济性。
而屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。
高层钢结构设计中，常采用钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中，不应单纯为了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。
建筑钢结构工程技术 4.11 主梁与次梁的连接
主梁与次梁的连接主梁与次梁相互连接的构造与次梁的计算简图有关。
次梁可以简支于主梁，也可以在和主梁连接处做成连续的。
就主次梁相对位置的不同，连接构造可以划分为叠接和侧面连接。
一、次梁为简支梁（一）叠接叠接（图4-42）比较简单，直接将次梁搁在主梁上，用C级螺栓、高强螺栓或者焊缝固定其相互位置，不需计算。
为避免主梁腹板局部压力过大，在主梁相应位置应设支承加劲肋。
叠接构造简单、安装方便。
缺点是主次梁所占净空大，不宜用于楼层梁系，使用受到一定限制。
图4-42 叠接（二）侧面连接侧面连接是将次梁连接于主梁侧面，次梁顶面与主梁顶面标高相同，可大大降低建筑高度，应用较广。
图4-43为几种典型的主次梁简支的侧面连接，其中前三个图的次梁都是只连接腹板，不连接翼缘。
不同的是有的用角钢，有的用连接板或利用主梁加劲肋。
（b）图的连接板较宽，使次梁不必切除部分翼缘；（d）图在次梁下面设有承托角钢，可便于安装。
承托虽然能够传递次梁的全部支座压力，但为了提供扭转约束，次梁腹板上部还需要有连接角钢，可只在一侧设置；（c）图需将次梁上下翼缘的一侧局部切除。
考虑到连接处有一定的约束作用，并非理想铰接，可将次梁反力R加大20%~30%进行连接计算。
当用螺栓连接不能满足需要时，也可采用工地焊缝连接（图e），此时螺栓只起临时固定作用。
（a）图的主次梁用短角钢螺栓连接，需将次梁上翼缘局部切除，次梁腹板每侧各放一个短角钢，其中一侧的短角钢应预先固定在主梁腹板上，以便次梁就位。
当计算次梁与短角钢之间的连接螺栓B时，可将短角钢视为与次梁一体。
因此螺栓B应承担次梁支座反力R和力矩M = Re的共同作用，而短角钢与主梁腹板间的连接螺栓A则只承担次梁反力R。
也可以反过来看做短角钢与主梁成为一体，则螺栓B只承受反力R，而螺栓A则承受R和M = Re的共同作用。
此时螺栓A既受拉又受剪。
若采用（e）图所示焊缝连接，其计算方法与上面相似，即焊缝①和焊缝②也应分别承担R或R和M = Re的共同作用。
主次梁钢结构设计
主次梁钢结构设计主次梁是钢结构设计中常用的梁型之一，它具有梁材轻、承载能力强、施工方便等优点，被广泛应用于建筑、桥梁等领域。
本文将从主次梁的定义、设计方法、施工要点等方面进行详细介绍。
首先，主次梁的定义。
主次梁是指在钢结构中，承担主要荷载的梁称为主梁，承担次要荷载的梁称为次梁。
主次梁在结构中起着承载和传递荷载的作用，主梁承载的荷载较大，通常为楼板和屋面荷载，而次梁承载的荷载较小，通常为挡土墙荷载或局部荷载。
其次，主次梁的设计方法。
主次梁的设计主要包括受力分析、截面设计和节点设计。
首先，通过对结构荷载和支座条件的分析，确定主次梁所受荷载的大小和类型。
然后，根据荷载大小和跨度选择合适的钢材型号，并进行截面设计，计算梁的承载能力和挠度。
最后，进行节点设计，确定连接方式和节点尺寸，保证节点的承载能力和刚度。
再次，主次梁的施工要点。
主次梁的施工过程中需要注意以下几个方面。
首先，要保证梁的几何尺寸和拱度的准确性，避免出现偏差。
其次，梁的初始计算预应力应合理施加，保证混凝土的使用寿命和强度。
接下来，施工时要确保梁的防腐措施和防火措施得以有效实施，保证梁的使用寿命和安全性。
最后，要进行梁的质量检验，包括尺寸精度、截面精度和力学性能等方面的检验，保证梁的质量符合设计要求。
综上所述，主次梁作为钢结构设计中常用的一种结构形式，具有诸多优点，但在设计和施工过程中也需要注意一些要点，以确保梁的结构安全和使用寿命。
因此，在进行主次梁的设计和施工时，应遵循相关规范和标准，做好细致的分析和计算，保证梁的质量和稳定性。
钢结构设计说明
1总则钢结构的图纸分为钢结构设计图和钢结构施工详图（也称为钢结构加工制作详图）两个部分，土建结构专业施工图设计阶段提供钢结构设计图，本总说明为钢结构设计图的说明。
钢结构施工详图需由具有相应资质级别的钢结构加工制造企业或委托设计单位完成。
本工程土建结构部分主厂房及附属部分等钢结构的设计、制作、运输、堆放与安装，除本工程土建部分施工图总说明以及设计图纸中另有注明的外，均应按本说明书下列各项要求进行(如各施工图卷册中有关钢结构要求与本说明有冲突之处应以本说明为准)。
钢结构建（构）筑物设计使用年限为50年。
2规程、规范及标准本钢结构工程在遵照本说明第1条“总则”的前提下，设计、制作与安装应符合下列规程、规范及标准(最新版)：GB50017-2003 钢结构设计规范GB50205-2001 钢结构工程施工质量验收规范JGJ81-2002 建筑钢结构焊接技术规程JGJ82-1991 钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程GB/T700－1988 碳素结构钢GB/T1591－1994 低合金高强度结构钢GB/T5313---1985 厚度方向性能钢板GB/T3632---1995 钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副GB/T3633---1995 钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副技术条件GB/T1228---1991 钢结构用高强度大六角头螺栓GB/T1229---1991 钢结构用高强度大六角螺母GB/T1230---1991 钢结构用高强度垫圈GB/T1231---1991 钢结构用高强度大六角头螺栓、大六角螺母、垫圈技术条件GB/T5780－2000 六角头螺栓C级GB/T41---2000 六角螺母C级GB/T95－1985 平垫圈C级GB/T852--1988 工字钢用方斜垫圈GB/T853--1988 槽钢用方斜垫圈GB/T708--1988 冷轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许误差GB/T709--1988 热轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许误差GB/T3277-1991 花纹钢板GB/T5117-1995 碳钢焊条GB/T5118-1995 低合金钢焊条GB/T983--95 不锈钢焊条YB3301--92 焊接H型钢YB/T4001-98 压焊钢格栅板GB/T11263-1998 热轧H型钢和部分T型钢GB324-88 焊缝符号表示法GB/T9787－1988 热轧等边角钢GB/T9788－1988 热轧不等边角钢GB/T706-1988 热轧工字钢GB/T707-1988 热轧槽钢尺寸GB10854-89 钢结构焊缝外形尺寸GB8923-88 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级3钢材钢材采用碳素结构钢Q235B、低合金结构钢Q345B。
钢结构钢结构的基本构建设计
• 考虑腹板局部稳定和构造等因素时，可按下 列经验公式确定：
(4.29)
3)翼缘宽度b及厚度t (2)翼缘焊缝的计算 • 如图4.11所示，其焊缝单位长度上的水平剪
应力为：
图4.11 翼缘焊缝的受力情况
• 翼缘焊缝的强度条件：
• 由式(4.4)可得：
(4.30)
• 在T1和V1的共同作用下，翼缘焊缝强度应满 足下式要求：
4.2.3 格构式轴心受压构件的设计 (1)格构式轴心受压构件的缀材设计 1)缀材的剪力 • 格构式轴心受压构件受压屈曲时，将产生
横向剪力V，该剪力按下式计算：
(4.49) 2)缀条计算 斜缀条可以看做平行弦桁架的腹杆，为轴心
受压构件(图4.26)，其内力Nt按下式计算：
(4.50)
图4.26 缀条计算简图
求确定荷载、跨度和支承情况，选定钢材型 号，确定强度指标。
2)计算梁的内力:Mmax和Vmax。 3)初选截面：计算梁所需的净截面抵抗矩Wnx。
(4.25)
4)截面强度验算 抗弯强度： 抗剪强度： 局压强度： 折算应力： 5)刚度验算 • 钢梁的刚度验算应按荷载标准值计算，并按
材料力学所述的挠度计算方法进行刚度验算。 6)整体稳定性验算 • 当型钢无保证整体稳定的可靠措施时，应按
2)确定肢件截面
3)确定肢件间的间距
• 根据等稳定条件λox=λy，由式(4.36)、(4.37) 可得虚轴的长细比：
缀板式构件 由λxT求得：
(4.53) (4.54)
4)截面验算 强度验算： 刚度验算： 整体稳定性验算： 单肢稳定性验算： 4.2.4 轴心受压柱的柱头与柱脚 (1)柱头 1)梁支承于柱顶的构造
(4.31)
4.1.4 梁的拼接与连接 (1)梁的拼接
LOFT隔层钢结构搭建中主梁和副梁的规格计算
LOFT隔层钢结构搭建中主梁和副梁的规格一般来说，LOFT隔层钢结构的承重单位为吨每平方米（t/m²），需要根据钢结构的跨度、面积、材料等因素进行计算。
计算LOFT隔层钢结构的承重，需要考虑以下因素1：•A、钢结构的跨长•B、面积•C、包括选择的是什么样的钢结构，密度大小是多少钢结构楼板的承重值计算公式为：根据弯矩力学原理，利用弯曲理论计算承重能力。
公式为：M=σWl^2/8I，其中M表示弯矩，σ表示材料的弯曲应力，W表示所承受荷载，l表示跨度，I表示梁的惯性矩。
根据桁架结构原理，利用截面特性计算承重。
搭建钢结构二层楼板的承重值的计算公式为Q=D×K×L×S。
公式中，D为荷载标准值，K为修正系数，L为跨度长度，S为结构系数。
在上述公式中，Q代表二层楼板的承重值。
这个公式主要用于计算钢结构二层楼板能够承受的重量，以便在设计时确保结构的安全性和稳定性。
具体计算步骤如下2：1.计算出每平米所承受的重量。
2.根据重量单位换算得出每平米可承重多少千克。
3.根据每平米可承重多少千克，计算出整个LOFT隔层钢结构可以承受多少重量。
4.梁的跨度：梁的跨度越大，需要承受的荷载也越大，因此需要选择较大的截面尺寸和较高的承载能力。
5.梁的跨高比：梁的跨高比越大，需要承受的剪力和弯矩也越大，因此需要选择较高的截面高度和较宽的截面宽度。
6.梁的截面形式：梁的截面形式也会影响承载能力，例如工字钢的承载能力高于槽钢，而H型钢的承载能力高于工字钢和槽钢。
7.梁的材料：梁的材料也会影响承载能力，例如Q235钢的承载能力低于Q345钢。
注：Q235和Q345的区别如下：材质：Q235钢为碳素结构钢，Q345为低合金钢。
元素含量：Mn元素和Mg元素含量，Q345钢比Q235钢高。
其中Q345钢的Mn含量不超过1.7%，Q235钢的Mn含量在0.3%-0.65%之间。
强度：Q345钢比Q235钢的强度好。
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主次梁连接节点设计
由于所有的次梁截面都相同，选取荷载较大的次梁节点进行验算。
楼面荷载
Q G V V V 4.12.1max +=
kN
65.7125.264.1085.292.1=⨯+⨯= 屋面荷载
Q G V V V 4.12.1max +=
kN
45.4675.34.1335.342.1=⨯+⨯= 设计指标：
所以选取最大的楼面荷载进行计算，kN V 65.71max =。
主次梁连接为铰接，腹板连接采用8.8级M20高强螺栓，采用摩擦型连接，摩擦面采用喷砂处理，kN P 125,45.0==μ，连接板双面连接（2=f n ）。
次梁腹板：22/125,/215,5.6mm N f mm N f mm t v ===；
焊缝：角焊缝2/160mm N f w f =。
设计假定：
次梁梁端剪力：kN V 65.71=。
设计计算：
1) 螺栓布置
安装缝隙mm f 15=，切角mm b 25=，主次梁间隙mm d 01=。
螺栓至连接板端部的距离mm d b 4422220=⨯=≥，取mm c 45=；螺栓至连接板边缘的距离mm d d 335.10=≥，取mm d 35=；螺栓间距mm d c 6630=≥，取mm c 70=。
2) 螺栓抗剪验算
单个螺栓受剪承载力设计值为：（双连接板2=f n ）
kN P n N f R b V 25.10112545.029.0=⨯⨯⨯==μα
由剪力确定所需的螺栓数为：
7.025
.10165.71===b V N V n ，取3=n ，双排布置。
剪力作用的偏心距为：
mm e 5.14435102
199=++= 螺栓群所承担的弯矩为：
m kN Ve M e ·35.10105.14465.713=⨯⨯==-
在梁端剪力作用下单个螺栓所受的剪力为：
kN n V N V 88.233
65.71=== 在偏心弯矩Ve M e =作用下，边行受力最大的一个高强度螺栓所受的剪力为：
kN y y M N i
e M 93.73702701035.10232max =⨯⨯⨯==∑ 在剪力和偏心弯矩共同作用下，边行受力最大的一个高强螺栓所受的剪力为： 22m a x )()(M V N N N +=
kN N kN b
V 25.10103.2688.2335.102
2=<=+=
满足要求。
3) 主梁加劲肋厚度
mm t t w c 5.6==，取mm b mm t s 3.6)152/()10199(15/7=⨯-=>=（满足要求） mm a mm t c 83.512/7012/7==>=（满足要求）
4) 主梁加劲肋的连接焊缝计算
按构造要求f h ：
mm t h 6.5)14,9,7max(5.15.12
1max min ===（加劲肋与柱梁腹板、翼缘相连） mm t h 4.872.1)14,9,7min(2.12.1min max =⨯===
角焊缝尺寸取mm h f 6=。
验算焊缝强度：
焊缝长度：
mm b t h l f f 418)2514(2496)(21=+⨯-=+-=主梁
mm h mm h l l f f f w 36060406624182=>=⨯-=-=
3224.2307706
40667.0267.02mm l h W w f w =⨯⨯⨯=⨯=
角焊缝正应力：
26/85.444
.2307701035.10mm N W M w e M
f =⨯==σ 角焊缝剪应力：
23
/2140667.021065.717.02mm N l h V w f V
f
=⨯⨯⨯⨯=⨯=τ 角焊缝折算应力：（放大系数22.1=β）
22)()(V
f f M
f f z
τβσσ+= 222
2/160/34.4221)22
.185.44(
mm N mm N <=+= 满足要求。
5) 连接板计算
每块连接板净截面惯性矩：（下列式中，t 为连接板厚度）
t t t t y t d t d t h I i ns 797429)7022212
22(12230)121(1223
3203032=⨯⨯+-=+-=∑ 每块连接板净截面面积：
t t nd h t A ns 164)223230()(02=⨯-=-= 连接板净截面模量：
t t h I W ns ns 6934230
5.07974295.02=⨯== 抗剪承载力求t ：
12516421065.7123
≤⨯⨯==t
A V ns τ。