钢结构梁大作业讲解

• 考虑要变截面，要留有余地 考虑要变截面，
• 2.截面改变 截面改变 • 变更截面x＝l/6=3m, 与支承加劲肋一致 变更截面 ＝ /6=3m,
M 1 = 3978 kNm, V 1 = 1319 kN
3
M1 W1 = = 1 . 284 × 10 7 mm γx f t w h0 W1 b1 t = − = 4421 mm 6 h0 变更段截面的几何性质 I 1 = 1 . 32 × 10 10 mm S = 8 . 72 × 10 6 mm
M max 7160 × 10 3 3 Wx = = = 23115 × 10 mm γxf 1.05 × 295
*梁高 梁高 最小梁高h 最小梁高 min＝1585mm 经济梁高h 经济梁高 e＝1764mm 取腹板高度h 取腹板高度 0＝1750mm *腹板厚度 腹板厚度 抗剪要求t 抗剪要求 w＝5.4mm 经验适中厚度t 经验适中厚度 w＝h01/2/3.5=12mm 考虑腹板屈曲后强度，取腹板厚度t 考虑腹板屈曲后强度，取腹板厚度 w＝10mm *翼缘尺寸 翼缘尺寸
区段 III ： V 3 = 107 kN,
λ s = 1 . 65
V u = h w t w f V / λ 1 . 2 = 1437 kN s Q V 3 / V u = 107 / 1437 < 0 . 5 ∴用M
3
= M
max
≤ M
eu
验算
fy h0 / t w 通用高厚比 λ b＝ = 1 . 39 > 1 . 25 153 235 ρ = (1 - 0.2/ λ b ) / λ b = 0 . 816
30 bs ts ≥ = 7.3mm, 取t s＝8mm 15 * 中部次梁处支承加劲肋 的验算
λs = 1.65, τ cr = 1.1 fV / λ2 = 68.7N/mm 2 s N s = Vu − τ cr hw t w + F = 751kN
As = 2 × 124 × 10 + 230 × 8 = 4320mm c = 15t w 235 / f y = 124mm
3.设计要求 设计要求 （1）应过程详尽，并插入必要的计算简图； ）应过程详尽，并插入必要的计算简图； 图纸， （2）完成主梁施工图 张（8K图纸，比例尺：1：30） ）完成主梁施工图1张 图纸 比例尺： ： ） 包括正视图、俯视图和5个横剖面图 个横剖面图， 包括正视图、俯视图和 个横剖面图，并附必要的说明 （3）按比例尺1：10绘制主梁与柱的连接构造图； ）按比例尺 ： 绘制主梁与柱的连接构造图 绘制主梁与柱的连接构造图； （4）按比例尺1：10绘制主、次梁连接构造图。 ）按比例尺 ： 绘制主 次梁连接构造图。 绘制主、
2
⋅
fy 235
≤ 0 .8
即 a 1 ≤ 0 . 376 h 0 = 656 mm 时， τ cr ＝ f V ，也就是说 此时区段 作用。 作用。 故取 a 1 = 650 mm I 不会屈曲，支座加劲肋 不会屈曲， 不受水平力的
对区段 I：V1 = 1330kN, M 1 = 865kNm M f = 2889kNm > M 1 , 故用V1 < Vu 验算 Q λs = 1.74 > 1.2, ∴Vu = hw t w fV / λ1.2 = 1531kN s > V1 = 1330kN (OK)
αe
M (OK)
( 1 − ρ ) h c3 t w = 1− = 0 . 942 2Ix
eu
= γ xα eW
x
f = 7326 kNm > M
max
= 7160 kN
• (2)加劲肋计算 加劲肋计算 • 横向加劲肋截面： 横向加劲肋截面： h0 • 宽： bs ≥ + 40mm = 98.3mm, 取bs＝110mm • 厚：
二.柱梁设计 柱梁设计
1.截面设计 截面设计 设主梁自重 标准值q 标准值 k=4kN/m 设计值q=4.8kN/m 设计值 F=2×258＝516kN × ＝ a＝3m 支反力R＝ 支反力 ＝2.5F+3qa
(1)内力 内力 Vmax＝R＝1333kN，V1＝R－qa＝1319kN － ＝ ＝ ， Mmax＝4.5(qa+F)a=7160kNm 7160kNm M1＝2.5(qa+F)a=3978kNm 3978kNm （2）截面选择 ） 估计翼缘厚度>16mm, 估计翼缘厚度>16mm,6 f=295N/mm2
面承压： 面承压： N u /( 310 × 14 ) = 366 N/mm 缝
vT vT
1 400 1 500
l1 3000 Q = = 13 < 16 235 / 345 = 13.2 b1 230 ∴ 不必验算整体稳定
• 3.翼缘和腹板焊缝的连接计算 翼缘和腹板焊缝的连接计算 • 按构造要求选择即可
h f min = 1.5 24 = 7.35mm h f max = 1.2t min = 12mm 取h f = 8mm
先选HN400×200×8×13， × 先选 × ×13， Wx＝1190cm3，A＝8412mm2 ＝ 后经验算，不满足刚度要求。 后经验算，不满足刚度要求。 故选HN446×199×8×12， 故选 × × ×12， Wx＝1300cm3， A＝8495mm2 ＝ *自重0.654kN/m<0.7kN/m(假设值），不必验算抗弯 自重0.654kN/m<0.7kN/m(假设值），不必验算抗弯 假设值）， 自重 强度。 强度。 • *面板密铺焊牢，不必验算整体稳定。 面板密铺焊牢， 面板密铺焊牢 不必验算整体稳定。 • *主次梁平侧接，不必验算次梁承压强度 主次梁平侧接， 主次梁平侧接 • • • • • •
4.主梁加劲肋设计 主梁加劲肋设计 （1）各板段的强度验算 ） • 腹板宜考虑屈曲后强度，应在支座和次梁处设置 腹板宜考虑屈曲后强度， 横向支承加劲肋，另在距支座a 横向支承加劲肋，另在距支座 1<h0处增设中间加 劲肋， 劲肋，使
λs =
h0 / t w 41 4 + 5 . 34 ( h 0 / a 1 )
3 4
2
⇒ b 1 = 184 mm 面段的整体稳定
3
取 b 1＝ 230 mm ，可免去计算主梁窄截 ：
, W 1 = 1 . 47 × 10 7 mm
* 验算变更截面的弯曲强 度 M1 = 258N/mm 2 p f = 295N/mm 2 γ xW1 * 验算端面的抗剪强度 Vmax S τ max＝ = 88N/mm 2 p f v = 170N/mm 2 I1t w * 验算弯曲刚度 vT 3 I x − I1 1 )= p = = ( )等直梁 （1＋ ⋅ l l 25 I x 438 l vQ 3 I x − I1 1 vQ vQ )= p = = ( )等直梁 （1＋ ⋅ l l 25 I x 501 l
W x t w h0 2 bt = − = 10292mm h0 6 b = h / 5 ~ h / 3 = 350 ~ 583mm b ≥ l1 / 16 235 / f y = 227mm(保证整稳） 保证整稳） b ≤ 26t 235 / f y = 21.5t (局部稳定条件 )
故取b＝ 故取 ＝470mm， t＝24mm，b/t=19.6<21.5 ， ＝24mm，
4.验算 验算 （1）抗剪强度 ） h1＝446－12－110/2 － － =379mm, 取h1＝ 370mm
max
V max = 1 .5 1 = 131 N / mm h tw
2
p f V = 180 N/mm
（2）刚度验算 ）
1 1 p [vT / l ] = vT / l = 319 250 1 1 vQ / l = p [vQ / l ] = 354 300
【大作业】平台梁格结构设计 大作业】 1.已知条件 已知条件 平台梁格布置如图所示，铺板为预制钢筋混凝土板， 平台梁格布置如图所示，铺板为预制钢筋混凝土板，焊 于次梁上。 于次梁上。 设平台恒荷载的标准值(不包括梁自重 不包括梁自重)为 设平台恒荷载的标准值 不包括梁自重 为2.0kN/m2.活荷 活荷 载的标准值为20kN/m2。 载的标准值为 次梁的钢材为Q345钢；E50型焊条 手工焊 型焊条(手工焊 主、次梁的钢材为 钢 型焊条 手工焊) 2.设计任务 设计任务 热轧型钢）； （1）选择次梁截面（采用窄翼 热轧型钢）； ）选择次梁截面（采用窄翼H热轧型钢 焊接组合工字梁)； （2）设计中间主梁 焊接组合工字梁 ； ）设计中间主梁(焊接组合工字梁 包括选择截面、变截面设计、计算翼缘焊缝、 包括选择截面、变截面设计、计算翼缘焊缝、腹板加劲 肋设计、支承加劲肋设计。 肋设计、支承加劲 1.线荷载计算 线荷载计算 • 设次梁自重 设次梁自重0.7kN/m，因平台面荷载较大， ，因平台面荷载较大， • 按可变荷载效应控制的综合
qk＝( 2.0 × 3＋0.7）＋20 × 3＝6.7＋60 ＝66.7kN / m q = 6.7 × 1.2＋60 × 1.3＝86.4kN/m
2
I z = 8 × 230 / 12 = 8.11 × 10 mm
3 6
4
i z = I z / As = 43.3mm, λ z = h0 / i z = 40.4 235 腹板面外稳定： 腹板面外稳定： Ns 2 2 = 202N/mm < f = 310N/mm ϕ z As 主次梁平接，不必验算 加劲肋端部承压强度 主次梁平接， * 支座加劲肋(端板）的计算 端板） N u = R + F / 2 = 1591kN, I z = 3.48 × 10 mm
• 2.内力 内力
1 2 1 M max = ql = × 86.4 × 6 2＝387kNm 8 8 1 1 Vmax = ql = × 86.4 × 6＝258kN 2 2
3.初选截面 初选截面
W nx M max 387 × 10 6 3 3 = = = 1190 × 10 mm γxf 1.05 × 310
A = 2 × 470 × 24 + 1750 × 10 = 40060mm 2 qk = βρA = 3.71kN/m < 4kN/m(假设值） 假设值）
值计算（保守） ∴ 荷载和内力仍按前面的 值计算（保守）
ho＝1750， tw＝10mm ，
（3）截面验算 ） 截面几何性质： 截面几何性质： Ix＝2.23×1010mm4; Wx=2.488×107mm3 × =2.488× *中央截面抗弯强度： 中央截面抗弯强度： 中央截面抗弯强度 Mmax/(γxWx)=278N/mm2<f=295N/mm2 f=295N/mm γ *端面抗剪强度（端部截面变窄后再验算） 端面抗剪强度（ 端面抗剪强度 端部截面变窄后再验算） *局部承压强度（在主梁的支座和次梁下要设置支承加 局部承压强度（ 局部承压强度 劲肋，所以不需验算。） 劲肋，所以不需验算。） *整体稳定和翼缘的局部稳定（已得到保证） 整体稳定和翼缘的局部稳定（ 整体稳定和翼缘的局部稳定 已得到保证） *弯曲刚度： 弯曲刚度： 弯曲刚度
Fk = 66.7 × 6 = 400kN qk = 4kN / m , Fq = 60 × 6 = 360kN M k = 4.5(qk a + Fk )a = 5565kNm M q = 4.5 Fq a = 4860kNm vt Mkl 1 1 vt p = = = l 10 EI x 459 l 400 vq Mql vq 1 1 p = = = l 10 EI x 526 l 500
7 4
λz
fy
= 48 ⇒ b类 ⇒ ϕ z = 0.861
As = 124 × 10＋310 × 14＝5580mm 2， z = 79mm i
1750 = = 22 . 2 , λ z 79
2
fy 235
= 27 ⇒ b 类 ⇒ ϕ z = 0 . 946
2
Nu = 301 N/mm As
< f = 310 N/mm