钢结构(实践)(02443)题目[001]

钢结构（实践）（02443）题目土木工程专业（专业代码：080825）一、目的和要求（一）考核目的课程设计是钢结构课程的实践教学环节，是基本理论在实践中的应用。通过本课程设计的训练，加强学生对结构构造的理解，使学生能够熟练掌握钢结构基本构件的设计计算原理和方法，熟悉钢结构的施工及相关的构造要求，培养学生独立思考问题、解决问题的能力。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖賃軔。（二）考核要求学生选做一个题目，按任务书的设计计算内容完成设计，形成一套完整的计算书（手写），并绘制施工图（A3，不少于一张）。聞創沟燴鐺險爱氇谴净祸測。二、题目及任务书（一）题目一：工作平台设计1.设计资料一工作平台的布置如图1所示，主次梁分别采用Q235钢材的组合梁和工字型钢梁，用E43型焊条手工焊。次梁上作用的恒载：110mm厚的预制钢筋混凝土板（容重25kN/m3）与次梁焊接，预制板上铺有50mm厚的豆石混凝土（容重24kN/m3），平台上活载的标准值为9kN/m2，恒、活载的荷载分项系数分别为1.2、1.4。主次梁等高连接，主梁以突缘加劲肋的形式支承于钢柱上。平台面标高6.0m（室内地坪算起），平台下要求净空高度3.5m。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟婭骒。2.设计要求(1)设计一根中间次梁（容许挠跨比为1/250）(2)设计中间主梁截面采用焊接工形截面梁（容许挠跨比为1/400）。计算主梁翼缘连接焊缝。设计并布置主梁腹板加劲肋、支座及次梁处的支承加劲肋。设计主梁与次梁的连接。假定主梁在跨中断开，分段运往工地，设计工地高强螺栓的拼接。(3)设计钢柱（按轴心受压柱计算）图1 工作平台构造(尺寸单位：mm)3.设计指导书工作平台设计主要步骤：(1)次梁设计计算次梁荷载计算作用在次梁上的永久荷载：110mm厚的预制钢筋混凝土板（容重25kN/m3）和50mm厚的豆石混凝土（容重24kN/m3）。酽锕极額閉镇桧猪訣锥顧荭。作用在次梁上的活荷载：活载的标准值为9kN/m2。荷载组合1.2恒载+1.4活载。内力计算次梁按支撑于主梁上的简支梁计算内力。截面选择根据抗弯强度的要求选定型钢型号。截面检算包括强度和刚度计算。(2)主梁设计计算内力计算主梁按支承于钢柱上的简支梁计算内力。截面选择根据抗弯强度的要求初步拟定截面高度h；根据抗剪要求及经验公式确定腹板厚度；根据抗弯要求及局部稳定要求确定翼缘宽度b和厚度t。采用在处变截面，厚度不变，根据处的抗弯要求设计该处的翼缘宽度。截面检算包括强度、刚度、整体稳定及局部稳定计算。计算主梁翼缘连接焊缝取单位长度的焊缝计算；作用在两条焊缝上的力为水平剪力；计算两条焊缝上的剪应力不超过角焊缝的强度设计值。腹板加劲肋设计根据规范要求及梁的截面尺寸判断应设置何种加劲肋；按规范规定的间距要求假定加劲肋间距；根据规范上局部稳定的验算公式验算腹板的局部稳定性。主梁与次梁连接的设计本设计采用等高连接；计算焊缝时把梁的支反力加大20%30%，按围焊缝受剪计算。工地高强螺栓的拼接设计翼缘连接按与翼缘等强度设计，腹板连接受扭矩和剪力，通常先排列好螺栓，然后再验算。（二）题目二：吊车梁设计1.设计资料吊车梁跨度6m，无制动结构，支承于钢柱，采用平板支座。设有两台起重量Q16t/3.2t中级工作制（A5）软钩吊车，吊车跨度Lk31.5m。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑诒尔。吊车梁采用Q235钢材，焊条为E43型。吊车规格：宽度B6390mm，轮距BQ5000mm，小车重g6.326t，吊车总重G41.0t，最大轮压Pmax22.3t。吊车轮压及轮距见图2。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔點鉍。采用43kg/m钢轨，hR140mm2.设计要求按钢结构设计规范GB50017规范设计此吊车梁。图2 吊车轮压及轮距尺寸(尺寸单位：mm)3.设计指导书计算内容及主要步骤(1)吊车荷载计算吊车荷载动力系数1.05，吊车荷载分项系数1.4，计算出竖直方向和水平方向荷载设计值。(2)内力计算最大弯矩及相应剪力。最大剪力。水平荷载产生的最大弯矩。(3)截面选择宜考虑单轴对称工字形截面。(4)计算截面特征(5)强度计算包括正应力、剪应力、局部压应力、腹板计算高度折算应力。(6)稳定计算整体稳定。局部稳定。通常设置加劲肋以保证腹板的稳定性。(7)疲劳计算按一台吊车计算，荷载采用标准值，不计动力系数。欠载系数取0.5。验算部位：腹板与下翼缘连接焊缝附近主体金属。加劲肋下端部焊缝附近主体金属。(8)挠度计算按一台吊车时计算挠度，。(9)支承加劲肋设计(10)焊缝计算计算部位：上翼缘与腹板连接焊缝、下翼缘与腹板连接焊缝、支承加劲肋与腹板连接焊缝。（三）题目三：钢屋架设计1.设计资料梯形屋架，跨度24m，屋架间距6m，铰支于钢筋混凝土柱上。厂房长度54m。屋架上弦放置1.5m6m大型屋面板，上做油毡防水屋面。下弦杆仅仅在两端和中央设系杆作为侧向支撑。厦礴恳蹒骈時盡继價骚卺癩。屋面离地面高度约为20m，基本风压0.4kN/m2，基本雪压0.35kN/m2。设计为不上人的屋面，屋面均布活荷载0.7kN/m2。茕桢广鳓鯡选块网羈泪镀齐。钢材采用Q235-B，焊条采用E43型。屋架每端支座中线缩进0.15m，计算跨度23.7m，端部高度2m，中部高度3.2m，屋架几何长度见图3。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴縈诘。图3屋架几何长度(尺寸单位：mm)2.设计要求按规范设计此钢屋架。3.设计指导书计算内容及主要步骤(1)荷载计算屋架永久荷载包括：屋架和支撑自重0.120.0111.5m6m大型屋面板1.4kN/m2150mm加气混凝土0.9kN/m220mm水泥砂浆找平层0.4kN/m2二毡三油上铺小石子0.35kN/m2吊顶0.4kN/m2屋架活荷载包括：屋面均布活荷载0.7kN/m2，基本风压0.4kN/m2，基本雪压0.35kN/m2，以上全部均按作用在上弦节点。籟丛妈羥为贍偾蛏练淨槠挞。(2)荷载组合荷载组合情况：组合1 全部恒、活荷载组合2 全跨恒荷载、半跨活荷载组合3 全跨屋架、支撑重半跨屋面板重和活荷载因为屋架采用重型屋面板，可不考虑风力作用。雪压与屋面活荷载不同时考虑，取其大者。杆件内力组合。(3)内力计算桁架只受节点荷载，杆件内力按节点荷载作用下的桁架计算，可采用数解法或图解法或内力系数法。所有杆件都是轴心受压或轴心受拉杆件，不承受弯矩。主要考虑第一组合内力，但第二、三组合会使个别杆件的内力大于第一组合内力，并可能使第一组合为拉力的杆件变为受压。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴買闥。(4)截面选择确定桁架杆件的计算长度桁架平面内的计算长度：一端为上弦节点，另一端为下弦节点，并用节点板连接的非支座腹杆，取；桁架其他杆件均取。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦鋇絨。桁架平面外的计算长度：上、下弦杆取=。为侧向支承点（水平、垂直或相应系杆节点）的间距。当受压弦杆侧向支承点间距为节间长度的2倍，且两个节间的轴心压力不等于时，取=，取大于等于。一般腹杆取=。铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡缝勵。斜平面的计算长度：弦杆、支座腹杆=，一般腹杆=0.9。选择桁架杆件的截面形式上下弦杆：当大于2倍以上时，采用短边相并的双不等边角钢T形截面。当接近于2倍时可采用双等边角钢T形截面。擁締凤袜备訊顎轮烂蔷報赢。支座腹杆：采用长边相并的双不等边角钢T形截面，当杆件较短内力较大，规格合适有时可采用双等边角钢T形截面。贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷鯛汉。一般腹杆：采用双等边角钢T形截面。桁架正中竖杆：采用双角钢十形截面。确定钢桁架的节点板厚度确定厚度的主要依据指标是各节点处每根杆件传给节点板的内力，以其中最大内力为准来确定全桁架的节点板厚度。在杆件为双角钢截面的普通桁架中，节点板厚度按设计经验确定，为了加强支座节点刚性，支座节点板通常另行加厚2。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚跻馱。桁架杆件的截面选择和计算桁架杆件一般是轴心受拉构件或轴心受压构件，其截面选择的要求、方法和步骤按轴心构件的设计规定进行计算。轴心受拉构件满足强度和刚度要求。轴心受压构件满足强度、刚度、整体稳定和局部稳定。注意在计算T型钢或双角钢的长细比注意按新规范考虑扭转。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘籜葦。(5)节点设计桁架节点设计的主要任务是确定节点处各杆件的切断点位置以保证杆件间有足够的空隙；确定节点板的形状、大小和定位尺寸以保证节点板上正好足以布置各杆件按计算所需要的焊缝或螺栓等。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄届嬌。通常根据各腹杆内力和所需要的焊缝长度确定节点板尺寸。确定焊缝长度设计时对控制节点板尺寸的焊缝应采用适当大一些的焊脚尺寸，以减小其所需焊缝长度并相应尽量减小节点板尺寸。对其它焊缝，则是所定节点板尺寸已经确定其实有长度，所以其焊脚尺寸在满足受力和构造要求下尽量小些。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴飙钪。确定节点板尺寸根据上面确定的焊缝长度确定节点板尺寸。（四）题目四：钢桁架桥设计1.基本资料上承式人行钢桁架桥，由两榀主桁架、上平纵联、下平纵联及横向联结等组成，跨度为L=20m，主桁高度为H=2.0m，支承于两端桥台上，主桁中心间距为2.4m，桥面宽度为3.2m，每侧栏杆高度为1m。驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦諑琼。桥面板为预制混凝土板，厚度100mm，预制混凝土板上浦3cm后水泥砂浆结合层，水泥砂浆结合层上为1cm厚地砖。猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑献鵬。材料：主桁架、上平纵联、下平纵联及横向联结材料为Q235B 主桁架为焊接结构，焊条采用E43型 预制混凝土板材料为C30混凝土图4主桁结构示意图2.荷载条件上平纵联、下平纵联及横向联结 0.5kN/m2栏杆 0.2kN/m钢材容重 78.5kN/m3混凝土容重 25kN/m3水泥砂浆容重 20kN/m3地砖容重 22kN/m3人群荷载 3.5kN/m2基本风压 0.35kN/m2基本雪压 0.3kN/m23.设计内容(1)主桁架各杆件内力计算(2)主桁架各杆件截面设计(3)节点计算(4)图纸绘制4.设计指导书主要设计内容和步骤(1)荷载计算永久荷载包括：主桁自重估算5.0kN/m纵联及横向联结 0.5kN/m2预制混凝土板3cm水泥砂浆结合层1cm地砖栏杆0.2kN/m主桁活荷载包括：人群荷载 3.5kN/m2基本风压 0.35kN/m2基本雪压 0.3kN/m2不考虑地震作用，以上全部均按作用在上弦节点。(2)荷载组合荷载组合情况组合1 全部恒、活荷载组合2 全跨恒荷载、半跨活荷载由于桥面板为混凝土板，并且有纵横联，可不考虑风力作用。杆件内力组合(3)内力计算桁架只受节点荷载，杆件内力按节点荷载作用下的桁架计算，可采用数解法或图解法或内力系数法。所有杆件都是轴心受压或轴心受拉杆件，不承受弯矩。主要考虑第一组合内力，但第二、三组合会使个别杆件的内力大于第一组合内力，并可能使第一组合为拉力的杆件变为受压。锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔嗚訝。(4)截面选择确定桁架杆件的计算长度桁架平面内的计算长度：一端为上弦节点，另一端为下弦节点，并用节点板连接的非支座腹杆，取；桁架其他杆件均取。構氽頑黉碩饨荠龈话骛門戲。桁架平面外的计算长度：上、下弦杆取=。为侧向支承点（水平、垂直或相应系杆节点）的间距。当受压弦杆侧向支承点间距为节间长度的2倍，且两个节间的轴心压力不等于时，取=，取大于等于。一般腹杆取=。輒峄陽檉簖疖網儂號泶蛴镧。斜平面的计算长度：弦杆、支座腹杆=，一般腹杆=0.9。选择桁架杆件的截面形式上下弦杆：当大于2倍以上时，采用短边相并的双不等边角钢T形截面。当接近于2倍时可采用双等边角钢T形截面。尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅瀝纰。支座腹杆：采用长边相并的双不等边角钢T形截面，当杆件较短内力较大，规格合适有时可采用双等边角钢T形截面。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒侬减。一般腹杆：采用双等边角钢T形截面。桁架正中竖杆：采用双角钢十形截面。确定钢桁架的节点板厚度确定厚度的主要依据指标是各节点处每根杆件传给节点板的内力，以其中最大内力为准来确定全桁架的节点板厚度。在杆件为双角钢截面的普通桁架中，节点板厚度按设计经验确定，为了加强支座节点刚性，支座节点板通常另行加厚2。凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴铍賄。桁架杆件的截面选择和计算桁架杆件一般是轴心受拉构件或轴心受压构件，其截面选择的要求、方法和步骤按轴心构件的设计规定进行计算。轴心受拉构件满足强度和刚度要求。轴心受压构件满足强度、刚度、整体稳定和局部稳定。注意在计算T型钢或双角钢的长细比注意按新规范考虑扭转。恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦聰櫻。(5)节点设计桁架节点设计的主要任务是确定节点处各杆件的切断点位置以保证杆件间有足够的空隙；确定节点板的形状、大小和定位尺寸以保证节点板上正好足以布置各杆件按计算所需要的焊缝或螺栓等。鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫摇饬。通常根据各腹杆内力和所需要的焊缝长度确定节点板尺寸。确定焊缝长度设计时对控制节点板尺寸的焊缝应采用适当大一些的焊脚尺寸，以减小其所需焊缝长度并相应尽量减小节点板尺寸。对其它焊缝，则是所定节点板尺寸已经确定其实有长度，所以其焊脚尺寸在满足受力和构造要求下尽量小些。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹鸶胶。确定节点板尺寸根据上面确定的焊缝长度确定节点板尺寸。四、实施时间2周完成本课程设计。五、参考资料（一）张志国，张庆芳钢结构M北京：中国铁道出版社，20XX（二）魏明钟钢结构M武汉：武汉理工大学出版社，20XX（三）王国周，瞿履谦钢结构原理与设计M北京：清华大学出版社，20XX（四）钢结构设计手册编辑委员会钢结构设计手册M北京：中国建筑工业出版社，20XX阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖輛埙。六、考核方式和评定标准（一）考核方式：教师根据学生所提交的课程设计报告进行评分。（二）评定标准：百分制，60分为及格线。8 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