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1、中南大学土木建筑学院土木工程专业（本科）钢结构设计原理课程设计任务书题 目：钢框架工作平台设计姓 名：班 级：学 号：建筑工程系一、设计规范及参考书籍1、规范（1）中华人民共和国建设部. 建筑结构制图标准（GB/T501052001）（2）中华人民共和国建设部. 房屋建筑制图统一标准（GB/T500012010）（3）中华人民共和国建设部. 建筑结构荷载规范（GB50092001）（4）中华人民共和国建设部. 钢结构设计规范（GB500172003）（5）中华人民共和国建设部. .钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）2、参考书籍（1）沈祖炎等. 钢结构基本原理，中国建筑工业出
2、版社，2006（2）毛德培. 钢结构，中国铁道出版社，1999（3）陈绍藩. 钢结构，中国建筑工业出版社，2003（4）李星荣等. 钢结构连接节点设计手册（第二版），中国建筑工业出版社，2005（5）包头钢铁设计研究院中国钢结构协会房屋建筑钢结构协. 钢结构设计与计算（第二版），机械工业出版社，2006二、设计资料某厂一操作平台，平台尺寸16.00018.000m，标高2.50m（第一组），平台布置图如图1所示。该平台位于室内，楼面板采用压花钢板，平台活载按4.0kN/m2考虑。设计中仅考虑竖向荷载和活载作用。三、设计内容要求（1）板的设计（板的选择、强度验算、挠度验算）（2）选一跨次梁设计（
3、截面设计、强度验算、刚度验算）（3）选一跨主梁设计（截面设计、强度验算、刚度验算）（4）柱的设计（截面设计、整体稳定性验算）（5）节点设计（主梁与柱的连接、主次梁的连接）（6）计算说明书，包括（1）（5）部分内容（7）绘制平台梁柱平面布置图、柱与主次梁截面图、2个主梁与柱连接节点详图（边柱和中柱）、2个次梁与主梁连接节点详图（边梁、中间梁）、设计说明。(A2图纸一张) 四、设计过程 1.板的设计 （1）板的选择选用8mm厚的压纹钢板，钢材牌号为Q235，其自重为66.8kg/m2。铺板采用加劲肋，间距为1000mm，其示意图如下： （2）板的强度验算压花钢板按四边简支板算，对于单位板带有：楼面
4、活载标准值：qk0=4.0KN/m2楼面恒载标准值：qk1=66.89.8103=0.655KN/m2楼面荷载标准值：qk=4+0.655=4.655KN/m2 楼面荷载设计值：q=1.2 qk1+1.4 qk0=0.6551.2+41.4=6.386KN/m2 最大弯矩：= 由b/a=2000/1000=2（a、b分别为四边简支板的短边和长边），查表可得=0.1017，=0.1106，=1.2。 板的强度 所以板的强度满足要求。 （3）板的挠度验算 所以板的挠度满足要求。（4）加劲肋的设计 计算尺寸 肋板的高度取跨度的1/151/12，即取6783mm，选用钢板806mm，钢材为Q235。加
5、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30t=240mm，跨度为1m。 荷载计算 分布在一T形截面简支加劲肋上的设计荷载应为1000mm范围内的荷载，加劲肋自重为0.080.00678.5=0.038KN/m，按均布荷载考虑。=均布荷载标准值： =+=均布荷载设计值： 内力计算 简支梁跨中最大弯矩设计值： 支座处最大剪力设计值： 截面特性计算A=2400mm2Ix=1009664mm4W上=78880mm3W下=13426.4mm3 强度及挠度验算 故加劲肋强度
6、和挠度满足要求。2.次梁设计（1）次梁选择选取I16热轧工字型钢做次梁，钢种为Q235，其截面特性如下：h=160mm b=88mm t=6mm A=26.11cm2Ix=1127cm4 WX=140.9cm3 Sx=80.8cm3 gk=0.2KN/m（2）荷载计算 将次梁看作两端简支于主梁的弯曲构件，梁跨4m。次梁的荷载主要是由铺板加劲肋传来相隔1m分布的集中力，但这一荷载可作为均布荷载考虑。 均布荷载标准值：qk=4.6932+0.2=9.586KN/m 均布荷载设计值：q=6.4322+0.21.2=13.104KN/m计算简图为：13.1044000次梁弯矩图：次梁剪力图：（3）强度
7、验算 抗弯强度： 抗剪强度： 折算应力（腹板与翼缘连接处）： 故次梁的强度满足要求。（4）刚度验算所以次梁的刚度满足要求。（5）整体稳定性验算 由于，所以需验算其整体稳定性。由查表可得：。故： 所以整体稳定性满足要求。由于选用的次梁为热轧工字钢，故不需验算其局部稳定性。3.主梁设计 （1）主梁选择由于边主梁荷载小于中间主梁荷载，所以按中间主梁设计计算。选取I32a热轧工字型钢做主梁，钢种为Q235，其截面特性如下：h=320mm b=130mm t=9.5mm A=67.12cm2 Ix=11080cm4 Wx=692.5cm3 Sx=400.5cm3 =52.69kg/m(2)荷载计算设主梁
8、与柱子两端为铰接，主梁承受自重和次梁传递的集中荷载。其计算简图如下：荷载标准值： 主梁自重： 恒载集中力： 活载集中力：荷载设计值： 主梁自重： 恒载集中力： 活载集中力: 梁内跨中最大弯矩为： 两端最大剪力为：（3）强度验算 抗弯强度 在翼缘边缘的弯曲应力为：抗剪强度在腹板中间处剪应力为：折算应力腹板与翼缘连接处为：所以强度满足要求。 （4）刚度验算 所以刚度满足要求。 （5）整体稳定性验算 由于，所以需验算其整体稳定性。由查表可得：。故：所以整体稳定性满足要求。由于选用的主梁为热轧工字钢，故不需验算其局部稳定性。4.柱的设计 （1）柱的选择 平台柱承受平台主梁传来的荷载，平台柱承受平台主梁
9、采用铰接。选用HW150150型钢，钢种为Q235，其截面特性如下： t=10mm tw=7mm A=4055mm2 =31.9kg/m Wx=221cm3 Ix=1600cm4 Iy=564cm4 ix=6.39cm iy=3.73cm Wy=75.1cm3 (2)无偏心柱设计计算荷载计算 一根主梁传递的竖向反力设计值：N1=52.83KN 一根次梁传递的竖向反力设计值：N2=26.208KN柱顶轴力设计值：N=(52.83+26.208)2=158.076KN整体稳定性验算长细比： 由，故只需考虑y方向。查表得：。 所以整体稳定性满足要求。 （3）主梁作用偏心柱设计计算 荷载计算柱顶轴力设
10、计值：N=52.83+26.2082=105.246KN 柱顶弯矩设计值：M=52.83150/210-3=3.96KN m 强度验算整体稳定性验算平面内稳定：查表得，而。 所以平面内稳定满足要求。 平面外稳定：查表得，而，。 所以平面外稳定满足要求。（4）次梁作用偏心柱设计计算 荷载计算柱顶轴力设计值：N=52.832+26.208=131.868KN 柱顶弯矩设计值：M=26.208150/210-3=1.966KN m 强度验算整体稳定性验算平面内稳定：查表得，而。 所以平面内稳定满足要求。 平面外稳定：查表得，而，。 故。 所以平面外稳定满足要求。（5）角柱设计计算 荷载计算柱顶轴力设
11、计值：N=52.83+26.208=79.038KN 柱顶弯矩设计值：Mx=52.83150/210-3=3.96KN m My=26.208150/210-3=1.966KN m 强度验算 整体稳定性验算 所以整体稳定性满足要求。5.节点设计 （1）主次梁连接试采用下图的连接形式。根据主次梁截面几何尺寸，选连接角钢708，长度130mm，钢材为Q235。角钢用6mm角焊缝焊于主梁腹板，施焊时，不采用引弧板。次梁与角钢采用10.9级高强度螺栓承压型连接，螺栓规格m16。螺栓排列时，离肢背距离按最小容许距离确定以减小偏心影响，螺栓边距皆40mm，中心距皆50mm，孔径为17.5mm。设梁端仅腹板参与工作,螺栓开孔处内力为 :腹板参与工作部分的截面特性剪应力按平均应力计算，弯曲应力仍按平截面假定计算。 折算应力近似按以下方式计算：螺栓连接计算： 梁端剪力引起的螺栓剪力： 梁端弯矩引起的螺栓剪力：单个螺栓的抗剪承载：单个螺栓的承压承载力：强度计算：角钢连接焊缝计算：
