土木类专业钢结构课程设计例题工作平台梁格体系设计设计

土木类专业《钢结构》课程设计例题
工作平台梁格体系设计
一、设计资料
1 .结构型式
一工作平台尺寸为15m x 12m，次梁跨度为6米，次梁间距2.5米，预制钢筋混凝土铺板焊于次梁上翼缘•平台永久荷载(不包括次梁自重)为8.5KN /m2,荷载分项系数为1.2 ,
活荷载为20KN/m2,荷载分项系数为1.4 .主梁跨度为15米。

(若考虑次梁叠接在主梁上，
其支承长度a=15 cm^ 44MJ )。

2 .材料
钢材：Q235
焊条：E43，手工电焊，普通方法检查；
3 .规范
《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
二、设计内容
1•结构布置
要求拟出合理的结构布置方案，并扼要说明选型的理由与根据，按比例绘出结构布置简图。

(1) 梁格的型式
(2) 主梁型式
(3) 次梁型式及数目
(4) 梁格的连接形式
2•次梁设计
(1) 次梁的荷载和内力计算
(2) 次梁截面选择
(3) 次梁截面验算(包括强度、稳定，局部承压及刚度验算)
3•主梁设计
(1) 主梁的设计荷载和内力
(2) 主梁截面设计及验算
(3) 主梁截面改变及验算
(4) 主梁翼缘焊缝设计
(5) 腹板加劲肋设计
二、《钢结构》课程设计计算
(一)结构布置
—6
(二)次梁设计:
设计数据：/门価"
1次梁的荷载及内力
均布荷载设计值：
沪(12x8芍十14x 2^x25= 955KNfm
最大弯矩：
M x =-,gi" =-x95_5x6" = 42975K7VJK
2、初选截面
105x215
选用I 50 b,
氏二1 舛2Jem[右=48556OH47J =139J5cm\r = 14IWB
g x- JWJliy/m=]60mm,t =2(bnm
3、强度验算：
(1)正应力验算：
次梁自重弯矩:
(2)剪应力验算:
支座剪力:
160-14-1M
2x20
=3J <137235/235
人二］05
M^M X__(429 75 +5 9)x10*
7^~ L05X1M22XM)1=ITiANimn2 </ = 21W/imw3
(3)
次梁承受均布荷载作用， 其上翼缘没有局部集中荷载作用，
可不验算局部压应力,
但考虑次梁叠接在主梁上，应验算支座处腹板局部压应力。

支座反力：出-2904
财严LU
设支承长度：
支承面至腹板边缘的垂直距离：
毎二 F
+* 二 14+20 二刘伽
T r = a^5h r =15 + 5x34=32on
局部承压强度：
承 L0x232_6xl0fi c = ----- = --------------------
匕 14x320
4 、整体稳定性验算：
由于次梁受压翼缘与刚性面板焊接
(钢筋混凝土铺板焊于上翼缘)
，能保证其整体稳定
性，按规范要求，可不验算整体稳定性。

5、 局部稳定性：
由于次梁采用型钢梁，可不验算其局部稳定性。

6、 刚度验算：
刚度验算按正常使用极限状态进行验算，采用荷载的标准组合：
^(8J5+20)x25 + 10931= T23^KNfm 二7234趴mm V = 2空=
Ax
4 "2
切
C 丄 “*
3M £f a 384 X06X 105X 35278X 10+
400
VS 29044X101 xll46«xl03 ~li^~ 485%jcltt*xl4
= nwf < 尤=125 昭鬲
=64-&AT/ mm 2
<f = 2A5Nimm^
(1 )、主梁荷载及内力：
由次梁传来的集中荷载：P=^ = "2恥一44 = 46^KN 假设主梁自重为，加劲肋等的附加重量构造系数为
1.1，荷载分项系数为1.2，
则自重荷载的设计值为1 ^xl-lx3 = 3_96X?//ffi 。

跨中最大弯矩：
= -x468_2x7J5-4fi5J2<5 + 2-5)+| 2 *
支座最大剪力:
(2)、截面设计及验算：
1、截面选择：
考虑主梁跨度较大，翼缘板厚度在
16〜40mm 范围内选用，『皿N “卅,
需要的净截面抵抗矩为:
(三)主梁设计
F/t
g x3_96xl5 =5344_S75XWJf
非才 i&nQCi
>
=5344_875.10^=2483h7M
1.05 x 205
由公式（524 ）计算梁的经济高度为：
耳=叫庐7-30 = 7x?/2®31-30 = 174ow
因此取梁腹板高
由公式（5.2.6
却=175 on
计算腹板抗剪所需的厚度:
、口乙lJ.xll<n_7xM3 .
t., >---------- = ----------------------- = v-omm
' ”1750x120
由公式（5.2.7 ）得:
取腹板厚为：. 叫⑷，腹板采用—1750 X 14的钢板。

需要的净截面惯性矩:
腹板惯性矩为:
=G23260.42OK4所需翼缘板的面积:
2(2172712 - 625260-42)
175^
取b = 500mm t = 22mm梁高= 22 + 22+1750 —1794mm o
占在kt-方气勺册…柄之间
J 4 =
2x50x22+17SxL4= 46S TR 3
3、截面验算：
(1)受弯强度验算：
梁自重：= LU/ = l_lxflL(M65c785xlO= 4KTifrn
见二？ x 4652x7^ - 4® 邛 +对)+ - x4xl5
2
= 534«ZWJf
2 8
= 3346X1
, = 1SM.W/ mm 2 < / = 2052^/™^ L05 x 26224.53 xlO 5
(2)剪应力、刚度不需验算，因选择梁高及腹板厚度时已得到满
足。

(3)整体稳定性验算：因次梁与刚性铺板连接，主梁的侧向支
.= 250/
<16 0
承点间距等于次梁的间距，即 —am ，则有 •，故
不需验算梁的整体稳定性。

(4)主梁截面改变及验算：
1 、截面改变：为节约钢材，在距支座'蘇2处开始改变翼缘的宽度,
所需翼缘的宽度由截面改变处的抗弯强度确定，截面改变点的弯矩和剪力为：
2、梁截面特性计算:
235234035GB 3
(50x]79_43 -4&.6xl75J )=
M x 2^5 xlO fl y~f~ 1J05X205
.-
片二——
^16_4cm
〔 则
，取改变后的翼缘宽度为
2、截面改变处折算应力验算:
—X ]_4X J75S +2X 20X 12X (175/2 +1J )3 = 1316057cm
邑=沁顶」竺“畑
w
h 1316057X104
2
KA 1153xlO i x38M_4xlO' 乞““2
= ------------------- ---------- = 24.4A/ mnr 仏 TJ16O5 丁 xlbxM
碍=
+r ； = ^KL51+24_41 <1.1/= 225土阿『—
(4)主梁翼缘焊缝设计
支座最大剪力:
需^要
卡些心一卜心讨二如*
=2X4e5J_4x2j5 =,15343tf
= BW_5cm 3
20cm .
1討37
则需要的焊缝厚度为:
、
1 J 斗 1 1163x10? x389fix lft 1
-1.4/7 ~i l_4xlC0 ~
10*
按构造要求:
"Tr ，选取翼缘焊缝的焊脚尺寸巧 Em 。

(5)腹板加劲肋设计：
80<^ = 1^? = 125<170
根据腹板的局部稳定性要求，因
11
，按规范要求，应设置横
向加劲肋，而不需设置纵向加劲肋。

首先，按构造要求，在每根次梁下面和支座处设置加劲 肋，即取加劲肋的间
a = 2.5m ，将半跨范围内划分为三个区段，分别验算每个区段的局部稳定性。

1、加劲肋的设计：
在腹板两侧成对配置加劲肋，加劲肋截面外伸宽度：
2、区段I
取也IOCW E ,加劲肋的厚度:
=6_7mm
区段左边截面内力 M = 0,
乙=
1163£N
区段右边截面内力
M t = 2£95i^J/ J ； = H53!W
—
買=(11551-1163/ 2=115KV
腹板计算高度边缘处由平均弯矩和剪力所引起的应力: M474 诃 1^0
Bl^TxlO 4 〒
片科 _ 1158xltfx38M_4xlO^
£一 ~1316057x10^x14
(2)5的计算:
互=_ --- -- = 1_12« 235 41^534 * 4(175/250)3
175/1.4 =24_5^/mwF 2
临界应力计算：
(1)心才的计算:
仪
250 = L43>l_0
3、区段U
区段左边截面内力: 细皿虫,
＞；=1153-1*521 = 687_8AW
区段右边截面内力:
= -x«5Jx5--x4x52^465J2x2J=4«Ei3fJf
2 2 2
K = -x46522-4x5-4652 = «77_8XN
：2
区段截面平均内力: —㈣^咖”一口炖也
F = (6»7«+6718)/2= 682沏
5^50x22x^6=9146^
腹板计算高度边缘处由平均弯矩和剪力所引起的应力：
M. 3748:5x10* 1750 a FF.=—IL二------------------------------ x------ =139J3ff/Bwr
h2352340JSxlO4 2
235234035 X104X M
临界应力计算：
(1) ^的计算：
(2) 的计算:
片氐 IA 175/1.1
41加4 吨吋 恼
肛丽订両丽 0.8<^>1_2
咕二[1-（159亿-0^=[1-OJ9（1J28-0^）]X ]M=%W TOB :
腹板局部稳定验算:
区段U 的局部稳定满足要求。

3、区段m 是局部稳定验算略。

2 二 %%
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