韶关冶炼厂冶炼车间料台结构设计
12级机械设计动化2班 彭禹
指导老师：周周 副教授
1 设计概述
11根情况介绍
111 钢结构设计背景
国钢产量品种齐全2021年粗钢产量达7亿吨占世界第位中钢结构行业消耗4钢结构建筑工程桥梁工程工程铁道工程中量钢材性优良钢结构具现代化标准化优势种生材料满足低碳节环保〞持续开展国策根求着开展前景机遇国建成北京奥运会场馆广州亚运会建筑横跨长江座型桥梁遍布全国高速铁路根底设施等批钢结构标志性工程代表世界先进水钢结构公建筑民住宅等方面巨开展潜力必占领更市场份额
新中国成立初期国民济处起步阶段钢结构仅型工业厂房中应鞍钢武钢包钢等钢铁厂型车间根采钢结构20世纪50年代末外国专家帮助南京长江桥成国第座建造型钢结构桥梁改革开放国钢产量幅增加钢材政策限制转变推广钢结构高层超高层建筑层房屋轻钢建筑跨度体育场馆种会展中心型飞机安装检修库跨度公路铁路桥梁海采油台种中型仓库中广泛应着型计算机出现先进结构分析手段断更新型复杂钢结构工程成国出现许工程设计制造水居世界流
112 钢结构特点
〔1〕强度高结构重量轻钢结构容易失稳承受样荷载时钢结构钢筋混凝土木材组成结构重量减轻正强度高钢结构杠件做细长组成杠件板件拟薄样结构整体稳定板件局部稳定变尤突出容易整体局部失稳导致结构破坏
〔2〕复杂情况性优越钢材弹性模量稳定材质均匀性拟符合理想弹朔性体力学假定结构分析计算结果实际情况接钢材具良朔性韧性抗击抗低温冷脆性复杂受力情况性较
〔3〕抗震性钢结构建造拟轻柔受震作较具良量耗散力历次震中损害程度钢材已工程界确定适合抗震结构材料
〔4〕耐热性抗火性差温度高250摄氏度般受热情况钢结构弹性模量强度变形等力学指标变化种较耐热结构材料钢结构抗火力差温度达300摄氏度时强度逐渐降600摄氏度时强度缺乏三分二模量零火灾加防护钢结构快会倒塌需引起特注意
〔5〕密封性脆性状态裂纹容易扩展焊接钢结构渗漏密封性适制造船舶气柜油罐压力容器高压道等钢结构整体刚度焊接结构设计工艺时低温复杂受力情况微裂纹扩展导致整体断裂焊接钢结构弱点
〔6〕材料价格较贵钢结构工业化程度高建筑工期短钢结构钢筋混凝土结构相高层建筑总投资约增加2低矮建筑更少钢结构工厂化生产施工程中机械化程度高工期缩短带效益更明显越越业选择钢结构作土木工程结构
〔7〕钢结构耐腐蚀性差易腐蚀隔段时间业结构重新喷涂刷涂料海边腐蚀性气体浓度拟环境中笔维护费更耐候钢出现钢结构腐蚀环境中更空间通常情况钢结构耐腐蚀性差缺点缺乏钢结构产生明显负面影响
113钢结构合理应范围
基特点合理应范围表达方面：
〔1〕跨度结构飞机装配车间飞机库会堂体育馆展览馆等
〔2〕工业厂房冶金厂房转炉炼钢车间连铸连轧车间重型机械厂铸钢车间水压机车间锻压车间等
〔3〕拆卸移动结构塔式起重机履带式起重机吊臂龙门起重机等
〔4〕高耸结构高层结构钢结构电视塔输电塔架等重轻便安装施工高610米广州新电视塔目前世界第高电视塔正建造中海环球金融中心等高层建筑钢结构建筑
〔5〕密封压力容器钢材质密实抗拉强度高做成容器渗油透水承受较部压力广泛应轮船种油罐气柜等
〔6〕版壳结构油罐煤气柜高炉炉壳热风炉漏斗烟囱水塔种道等
〔7〕承受动力荷载震作结构
钢结构构件分类
钢结构构件分两类：钢结构杠件钢结构板件
〔1〕钢结构杠件受力状态分受拉杠件受压杠件受弯杠件拉弯杠件压弯杠件受拉索等杠件组成钢结构种形式根单元钢结构杠件杠件间组合成合理结构形式充分利钢材种优势效承种作荷载满足结构物种功求具美观造型
〔2〕钢结构板件种面构件般板件面拉应力压应力剪应力作工作状态拟复杂实际应中边界支承状况板件分四边简支版三边简支边板带加劲肋三边简支板等
钢结构时混凝土组合起形成组合构件拱钢架钢构件独立组成结构
钢结构设计根方法
钢结构设计方法理根底结构度分析建筑结构桥梁结构结构度设计统标准求结构取相度理制定出结构设计统目标指标目标指标应该根种结构构件重性破坏性质失效产生果确定
结构构件设计时涉度指标参数隐含计算公式里结构工程师需掌握钢结构极限状态法根原理正确理解概率极限状态概念含义便正确处理设计施工工程事分析工程加固中出现种复杂问题
钢结构极限状态
土木工程结构样钢结构极限状态分承载力极限状态正常极限状态两类
〔1〕承载力极限状态应构件连接强度破坏疲劳破坏度变形适继续承载结构构件丧失稳定结构转变机动体系结构倾覆
12 设计〔题目〕特点性质
121 功求
根述钢结构合理范围考虑设计跨度受动力荷载影响结构功考虑宜采钢结构形式
122 荷载受力分析
料台承受竖变荷载结构重附属连接零部件重力荷载传递方式板面竖永久荷载竖变荷载叠合式板（DHB）均布荷载形式传次梁（CL）次梁集中力形式传梁（ZL）梁集中力形式传格构式柱（GGZ）柱传根底（JC）根底传基
综述设计采板式钢结构单板梁板结构形式
2 荷载聚集
2．1 结构面布置
设计标准知次梁济跨度50007000mm间梁等10000mm考虑料台具体环境施工便利性面布置：
22 标准情况荷载标准值计算
：
：
：
：
221竖永久荷载
222竖变荷载
223竖荷载组合
3 次梁截面设计
31计算简图〔算次梁身重量前提〕
次梁计算简图中设计值标准值柱宽选取
图31
次梁静跨度： 两支座反力距离：
32 初选截面〔算次梁身重量〕
321 截面弯矩设计值计算〔算身重量〕
次梁材料：Q235钢塑性开展系数初取105
弯矩设计值：
322 需截面抵抗矩
322 初选工字型钢
查表选择型号36c工字钢性质
323验算截面抵抗矩
查表设计值
选工字型钢型号符合截面抵抗矩条件
324验算抗弯承载力
算身重量时：
（105）
符合条件
325验算抗剪承载力〔〕
查表知：
选型号符合条件
验算工字钢刚度
限制挠度条件
通截面抵抗矩抗弯承载力抗剪承载力刚度验算选工字型号钢型号合理
4梁设计
41 根情况介绍
41．1 计算简图〔算身重量〕
计算图
图41
412 梁载荷
满足安济合理双重求次设计中工作环境思考现决定选取Q345焊接组合工字型钢梁图梁计算简图：
图42
：
图中静跨度 式中支座圆柱截面直径惯选择
两支座反距离
413截面抵抗矩计算
〔1〕弯矩
剪力
〔2〕截面抵抗矩
〔般单弯曲梁：弯矩外孔眼时〕
42截面设计
421 梁截面长度改变
均布荷载作简支梁般跨中弯矩选定截面尺寸考虑弯矩跨度抛物线分布梁跨度较时跨间弯矩减截面改做成变截面梁节约钢材减轻重焊接工字梁截面改变般改变翼缘宽度
422 变换截面连接图
图43 翼缘连接坡口焊位置
43 具体尺寸计算
431 名称
具体尺寸图〔算身重量力计算〕
432腹板高度〔截面高度h〕
梁截面高度应根建筑高刚度求济求确定建筑高度指求允许梁高度刚度求指保证正常条件梁挠度超规定容许挠度济求指满足抗弯稳定条件腹板翼缘总钢量
梁济高度式计算
根述三条件实际取梁高h满足济高度hh取稍数值时应考虑钢板规格尺寸应该选取50倍数取900mm
腹板厚度确实定
腹板承剪力厚度满足抗剪强度条件计算时似假定剪应力腹板均剪应力12倍
〔1〕
〔2〕考虑腹板局部稳定构造求腹板宜太薄验公式估算
〔3〕选时符合钢板现规格般宜8mm跨度较时宜6mm轻钢结构适度减
〔4〕应取2倍数
述知选取20mm
翼缘宽度b厚度t
腹板尺寸确定强度条件〔选截面系数〕确定翼缘面积工形截面初选截面时取整理写
般采翼缘宽度b宜否翼缘应力分布均匀b值利整体稳定构件连接方便满足制造构造考虑翼缘宽度取防止焊接剩余变形影响加取
435梁高h计算
梁高计算应满足建筑高度值：
中5500功求高度3600工作求净空高
梁高度满足：取
44梁截面设计
441梁截面性质计算
〔1〕截面没改变前性质
：
：
：
：
：
图47 梁截面变化情况尺寸图
图中 标准规定时济变换具体尺寸：
取
：
径
梁身重量引发均布荷载计算
〔身重量引发均布荷载〕
综述参加梁身重量具体力值：
梁强度计算
Ⅰ
① 截面没改变前
〔
② 截面改变
〔
Ⅱ
Ⅲ
公式里面
Ⅳ
① 截面没改变前C截面弯矩剪力：
截面改变：
② 翼缘
③
综述应力承载力达求梁强度求满足
444梁刚度验算
保证梁正常梁应足够刚度梁正常极限状态求限制容梁挠度控制荷载标准值引起挠度超受力求规定容许值
45梁整体稳定
梁整体稳定概念
概念：梁般做成高窄截面承受横荷载作时刚度面产生弯曲变形截面翼缘受压翼缘受拉弯矩增受拉翼缘弯曲压应力达某数值梁会偶然侧干扰力突然刚度侧发生较弯曲受拉翼缘阻止钢梁发生恢复变扭屈曲弯矩继续增弯矩变形迅速继续增梁丧失承载力种弯矩超界限制钢梁稳定衡状态转变稳定衡状态发生侧变扭屈曲现象称梁测扭屈曲梁丧失整体稳定
452 梁整体稳定计算原理
变形条件梁处弹性阶段根薄壁构件计算理梁失稳界弯矩式知抗弯刚度抗扭刚度抗翘曲刚度愈界弯矩愈梁跨度测支承点间距愈界弯矩愈
影响梁整体稳定承载力素荷载类型荷载作载面位置截面面外抗弯刚度抗扭刚度梁受压翼缘侧承点距离
提高梁整体稳定承载力效措施加梁侧抗弯刚度抗扭刚度减梁侧计算长度
453 梁整体稳定系数
梁整体稳定系数整体稳定界应力钢材屈服强度值
般受横荷载等端弯矩作焊接工字形等截面简支梁包括单轴称双轴称工字形截面式确定整体稳定系数
式中梁整体稳定等效界弯矩系数查表115梁侧支撑点面截面弱轴yy长细A梁毛截面面积A36000ht梁截面全高受压翼缘厚度分h960t30截面称影响系数
1171>06
06说明梁弹朔性状态失稳应式计算代值：
454 梁整体稳定计算方法
计算公式饶强轴作弯矩
满足整体稳定条件
46梁局部稳定性设计
461根情况介绍：
Ⅰ定义：梁强度整体稳定承载力保证前提腹板翼缘局部作板件首先发生屈曲失稳定称梁丧失局部稳定性
Ⅱ
Ⅲ理局部稳定原条件：
原：梁翼缘受均匀分布弯曲正应力宽厚超某限制翼缘会产生凹凸变形丧失稳定
条件：
Ⅳ采取方法保证稳定
① 梁受压翼缘外伸宽度b厚度应符合式求截面尺量
② 恰布置加劲肋 减
加劲肋设计
Ⅰ加劲肋布置构造求：加劲肋原布置
1仅布置横加劲肋2时布置加劲肋横加劲肋3时布置加劲肋横加劲肋短加劲肋加劲肋提高腹板弯曲界应力特效横加劲肋提高腹板界应力作加劲肋支承短加劲肋常局部压应力较情况
钢结构设计标准规定：
〔1〕时局部压应力梁应构造配置横加劲肋局部压应力梁配置加劲肋
〔2〕时应配置横加劲肋计算腹板局部稳定性
〔3〕应弯曲应力较曲格受压区配置横加劲肋配置加劲肋局部压应力梁必时宜受压区配置短加劲肋
〔4〕梁支座处翼缘受较固定集中荷载处宜设置支承加劲肋
加劲肋布置求：加劲肋宜腹板两侧成配置单侧配置支承加劲肋重级工作制起重机梁加劲肋应单侧配置
设计中
述钢结构标准规定布置横加劲肋施工便利标准梁支座处翼缘受较固定荷载处布置支承加劲肋取a1000
Ⅱ加劲肋尺寸计算
加劲肋局部尺寸图：
① 5倍数
取
2倍数取
②
取
取
Ⅲ加劲肋焊接
钢结构焊接程中局部区域受高温作引起均匀加热冷构件产生焊接变形冷时焊缝焊缝附钢材收缩受约束产生焊接剩余应力焊接剩余变形焊接剩余应力焊接结构问题影响结构实际工作
焊接剩余应力剩余应力横剩余应力厚度方剩余应力剩余应力指焊缝长度方应力横剩余应力垂直焊缝长度方行构件外表应力厚度方剩余应力垂直焊缝长度方垂直构件外表应力三种剩余应力收缩变形引起
支承加劲肋设计〔拟采凸缘式支承加劲肋〕
Ⅰ 根情况介绍
支承加劲肋般成布置钢板做成凸缘式加劲肋凸缘长度厚度2倍支承加劲肋保证腹板局部稳定外支反力固定集中力传递支座梁截面支承加劲肋截面满足加劲肋项求外应传递支反力集中力轴心压杠进行计算截面常常般加劲肋截面稍设计采凸缘式支承加劲肋
支承加劲肋设计包括面三方面：
1） 腹板面外稳定性 保证支承加劲肋安传递支反力集中荷载F梁支承加劲肋应承受梁支座反力固定集中荷载轴心受压构件计算腹板面外稳定性受压构件截面应包括加劲肋加劲肋侧范围腹板面积计算长度取
2） 端面承压强度 支承加劲肋端部般刨顶紧梁翼支座应式计算端面承压应力
3） 支承加劲肋腹板连接焊缝 假定F力焊缝全长均匀分布进行计算支承加劲肋腹板连接焊缝应承受全部支座反力计算通常采角焊缝连接焊脚尺寸应满足构造求
Ⅱ
取
取
图
〔1〕 性
取
〔3〕
符合条件求
465 局部受压承载力验算
部：
〔
47 焊接计算
角焊缝焊脚尺寸指焊缝脚焊缝外边尺寸图普通焊缝截面方计凸局部余高 称焊缝截面效厚度防止焊缝烧穿较薄焊件减体金属翘曲焊接剩余应力角焊缝焊脚尺寸宜太焊脚尺寸宜较薄焊件厚度12倍〔钢结构酌量增加〕板边缘角焊缝应满足圆孔槽孔宜圆孔直径槽孔短径
计算尺寸焊脚尺寸焊缝计算长度考虑施焊时起弧落弧影响条焊缝计算长度取实际长度减
472焊缝长度设计计算
脚焊缝长度40mm宜 焊缝
473 具体公式计算：
Ⅰ
Ⅱ
式中： ：
〕
Ⅲ ：
取
5
51
511
Ⅰ 截面高度较压弯构件采格沟式节省材料格构式压弯构件般厂房框架柱高独立支柱截面高度受较外剪力构件常常缀条连接缀板连接格沟式压弯构件较少采设计中采缀条式格沟柱截面局部名称左图
Ⅱ
Ⅲ 图51中求日述
52 格构式柱尺寸设计计算
521 缀条式格构柱肢件设计
Ⅰ
Ⅱ查号
图52 ［14b截面根尺寸图
Ⅲ
标准规定：选取
③ 总两槽钢
：
中
综
图53 缀板式格构柱截面局部尺寸图
522缀条设计计算
Ⅰ 选择角钢
Ⅱ
Ⅲ 定义
53 肢体设计
531 肢架整体稳定性验算
弯矩作缀材面相垂直面时构件绕实轴产生弯曲失稳受力性实腹式压弯构件完全相弯矩绕实轴作格构式压弯构件弯矩作面面外整体稳定计算均实腹式构件相计算弯矩作面外整体稳定时长细取换算长细整体稳定系数取
Ⅰ 长细计算
公式 公式中
Ⅱ 绕虚轴失稳换算长细
代
Ⅲ长细计算
稳定系数件稳定系数
：
Ⅳ
公式 ：
〔满足肢件整体稳定性求〕
532 单肢体稳定性验算
Ⅰ
Ⅱ 中： 11矢稳时长细
Ⅲ
缀条应满足
〔满足单肢件整体稳定性求〕
533 肢体刚度验算
满足刚度求
534 肢体刚度问题
Ⅰ
Ⅱ 较标准规定进行局部稳定性
54 缀条设计
541 计算力值
：中
542
中
Q235b类系数
543
倍
肢尖
544 整体稳定性验算
中
545 计算缀条肢体连接焊缝
Ⅰ 焊脚尺寸
标准： 剩余变形
中度值
①
②
③ 时取参计算
④ 果
⑤
取
Ⅱ 进行力计算
中 取焊接时
取
条件
Ⅲ
55 柱脚设计
关柱脚部名称
551 相关知识介绍
Ⅰ 柱脚形式：
柱脚构造应柱身力传根底根底牢固连接偏心受压柱柱脚传递偏心压力根底连接般采铰接柱脚铰接柱
Ⅱ 柱脚材料：
设计标准① 应选择
② 肢件厚度选择
④
④ 选取
⑤
取取
⑥ 螺栓
取
取 初步设
⑦两孔面积
552 底板设计
Ⅰ 底板净面积：
底板面尺寸决定根底材料抗压力根底底板压应力似认均匀分布需底板净面积应式确定：
中：A N：
影
根底混凝土局部承压时强度提高系数里取
混凝土U
底面做成长方形
取：施工方便模数50mm
：
取：
Ⅱ 确定底板厚度t
底板厚度板抗弯强度决定底板视支承靴梁隔板柱端受弯板承受根底传均匀反力靴梁肋板隔板柱端面均视底板支承边底板分隔成区格图三种支承方式区格分四边三边单边支承
1〕①板弯矩：
查手册
2〕②板弯矩：
查表
3〕③板弯矩：
2倍数 20～40mm
选择厚度
553 靴梁设计
靴梁高度柱边连接需焊缝长度决定连接焊缝承受柱身传压力N靴梁厚度柱翼缘厚度略靴梁支承柱边双悬臂梁计算根承受弯矩剪力值验算靴梁抗弯强度
Ⅰ 简图
图56 靴梁计算简图
Ⅱ 具体尺寸确实定：
②
②
取
50倍数
取：取
图57 格构柱脚根尺寸图
Ⅲ 靴梁验算
554 靴梁底板焊缝计算
：
〔
56 柱头设计
现采 里 取
柱顶板尺寸：
a） b）
图59 柱头具体尺寸图
57 螺栓联接强度校核
梁次梁联接选M20螺栓预紧力查表
——
——
——
——
——
：
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12级机械设计动化2班 彭禹
指导老师：周周 副教授
1 设计概述
11根情况介绍
111 钢结构设计背景
国钢产量品种齐全2021年粗钢产量达7亿吨占世界第位中钢结构行业消耗4钢结构建筑工程桥梁工程工程铁道工程中量钢材性优良钢结构具现代化标准化优势种生材料满足低碳节环保〞持续开展国策根求着开展前景机遇国建成北京奥运会场馆广州亚运会建筑横跨长江座型桥梁遍布全国高速铁路根底设施等批钢结构标志性工程代表世界先进水钢结构公建筑民住宅等方面巨开展潜力必占领更市场份额
新中国成立初期国民济处起步阶段钢结构仅型工业厂房中应鞍钢武钢包钢等钢铁厂型车间根采钢结构20世纪50年代末外国专家帮助南京长江桥成国第座建造型钢结构桥梁改革开放国钢产量幅增加钢材政策限制转变推广钢结构高层超高层建筑层房屋轻钢建筑跨度体育场馆种会展中心型飞机安装检修库跨度公路铁路桥梁海采油台种中型仓库中广泛应着型计算机出现先进结构分析手段断更新型复杂钢结构工程成国出现许工程设计制造水居世界流
112 钢结构特点
〔1〕强度高结构重量轻钢结构容易失稳承受样荷载时钢结构钢筋混凝土木材组成结构重量减轻正强度高钢结构杠件做细长组成杠件板件拟薄样结构整体稳定板件局部稳定变尤突出容易整体局部失稳导致结构破坏
〔2〕复杂情况性优越钢材弹性模量稳定材质均匀性拟符合理想弹朔性体力学假定结构分析计算结果实际情况接钢材具良朔性韧性抗击抗低温冷脆性复杂受力情况性较
〔3〕抗震性钢结构建造拟轻柔受震作较具良量耗散力历次震中损害程度钢材已工程界确定适合抗震结构材料
〔4〕耐热性抗火性差温度高250摄氏度般受热情况钢结构弹性模量强度变形等力学指标变化种较耐热结构材料钢结构抗火力差温度达300摄氏度时强度逐渐降600摄氏度时强度缺乏三分二模量零火灾加防护钢结构快会倒塌需引起特注意
〔5〕密封性脆性状态裂纹容易扩展焊接钢结构渗漏密封性适制造船舶气柜油罐压力容器高压道等钢结构整体刚度焊接结构设计工艺时低温复杂受力情况微裂纹扩展导致整体断裂焊接钢结构弱点
〔6〕材料价格较贵钢结构工业化程度高建筑工期短钢结构钢筋混凝土结构相高层建筑总投资约增加2低矮建筑更少钢结构工厂化生产施工程中机械化程度高工期缩短带效益更明显越越业选择钢结构作土木工程结构
〔7〕钢结构耐腐蚀性差易腐蚀隔段时间业结构重新喷涂刷涂料海边腐蚀性气体浓度拟环境中笔维护费更耐候钢出现钢结构腐蚀环境中更空间通常情况钢结构耐腐蚀性差缺点缺乏钢结构产生明显负面影响
113钢结构合理应范围
基特点合理应范围表达方面：
〔1〕跨度结构飞机装配车间飞机库会堂体育馆展览馆等
〔2〕工业厂房冶金厂房转炉炼钢车间连铸连轧车间重型机械厂铸钢车间水压机车间锻压车间等
〔3〕拆卸移动结构塔式起重机履带式起重机吊臂龙门起重机等
〔4〕高耸结构高层结构钢结构电视塔输电塔架等重轻便安装施工高610米广州新电视塔目前世界第高电视塔正建造中海环球金融中心等高层建筑钢结构建筑
〔5〕密封压力容器钢材质密实抗拉强度高做成容器渗油透水承受较部压力广泛应轮船种油罐气柜等
〔6〕版壳结构油罐煤气柜高炉炉壳热风炉漏斗烟囱水塔种道等
〔7〕承受动力荷载震作结构
钢结构构件分类
钢结构构件分两类：钢结构杠件钢结构板件
〔1〕钢结构杠件受力状态分受拉杠件受压杠件受弯杠件拉弯杠件压弯杠件受拉索等杠件组成钢结构种形式根单元钢结构杠件杠件间组合成合理结构形式充分利钢材种优势效承种作荷载满足结构物种功求具美观造型
〔2〕钢结构板件种面构件般板件面拉应力压应力剪应力作工作状态拟复杂实际应中边界支承状况板件分四边简支版三边简支边板带加劲肋三边简支板等
钢结构时混凝土组合起形成组合构件拱钢架钢构件独立组成结构
钢结构设计根方法
钢结构设计方法理根底结构度分析建筑结构桥梁结构结构度设计统标准求结构取相度理制定出结构设计统目标指标目标指标应该根种结构构件重性破坏性质失效产生果确定
结构构件设计时涉度指标参数隐含计算公式里结构工程师需掌握钢结构极限状态法根原理正确理解概率极限状态概念含义便正确处理设计施工工程事分析工程加固中出现种复杂问题
钢结构极限状态
土木工程结构样钢结构极限状态分承载力极限状态正常极限状态两类
〔1〕承载力极限状态应构件连接强度破坏疲劳破坏度变形适继续承载结构构件丧失稳定结构转变机动体系结构倾覆
12 设计〔题目〕特点性质
121 功求
根述钢结构合理范围考虑设计跨度受动力荷载影响结构功考虑宜采钢结构形式
122 荷载受力分析
料台承受竖变荷载结构重附属连接零部件重力荷载传递方式板面竖永久荷载竖变荷载叠合式板（DHB）均布荷载形式传次梁（CL）次梁集中力形式传梁（ZL）梁集中力形式传格构式柱（GGZ）柱传根底（JC）根底传基
综述设计采板式钢结构单板梁板结构形式
2 荷载聚集
2．1 结构面布置
设计标准知次梁济跨度50007000mm间梁等10000mm考虑料台具体环境施工便利性面布置：
22 标准情况荷载标准值计算
：
：
：
：
221竖永久荷载
222竖变荷载
223竖荷载组合
3 次梁截面设计
31计算简图〔算次梁身重量前提〕
次梁计算简图中设计值标准值柱宽选取
图31
次梁静跨度： 两支座反力距离：
32 初选截面〔算次梁身重量〕
321 截面弯矩设计值计算〔算身重量〕
次梁材料：Q235钢塑性开展系数初取105
弯矩设计值：
322 需截面抵抗矩
322 初选工字型钢
查表选择型号36c工字钢性质
323验算截面抵抗矩
查表设计值
选工字型钢型号符合截面抵抗矩条件
324验算抗弯承载力
算身重量时：
（105）
符合条件
325验算抗剪承载力〔〕
查表知：
选型号符合条件
验算工字钢刚度
限制挠度条件
通截面抵抗矩抗弯承载力抗剪承载力刚度验算选工字型号钢型号合理
4梁设计
41 根情况介绍
41．1 计算简图〔算身重量〕
计算图
图41
412 梁载荷
满足安济合理双重求次设计中工作环境思考现决定选取Q345焊接组合工字型钢梁图梁计算简图：
图42
：
图中静跨度 式中支座圆柱截面直径惯选择
两支座反距离
413截面抵抗矩计算
〔1〕弯矩
剪力
〔2〕截面抵抗矩
〔般单弯曲梁：弯矩外孔眼时〕
42截面设计
421 梁截面长度改变
均布荷载作简支梁般跨中弯矩选定截面尺寸考虑弯矩跨度抛物线分布梁跨度较时跨间弯矩减截面改做成变截面梁节约钢材减轻重焊接工字梁截面改变般改变翼缘宽度
422 变换截面连接图
图43 翼缘连接坡口焊位置
43 具体尺寸计算
431 名称
具体尺寸图〔算身重量力计算〕
432腹板高度〔截面高度h〕
梁截面高度应根建筑高刚度求济求确定建筑高度指求允许梁高度刚度求指保证正常条件梁挠度超规定容许挠度济求指满足抗弯稳定条件腹板翼缘总钢量
梁济高度式计算
根述三条件实际取梁高h满足济高度hh取稍数值时应考虑钢板规格尺寸应该选取50倍数取900mm
腹板厚度确实定
腹板承剪力厚度满足抗剪强度条件计算时似假定剪应力腹板均剪应力12倍
〔1〕
〔2〕考虑腹板局部稳定构造求腹板宜太薄验公式估算
〔3〕选时符合钢板现规格般宜8mm跨度较时宜6mm轻钢结构适度减
〔4〕应取2倍数
述知选取20mm
翼缘宽度b厚度t
腹板尺寸确定强度条件〔选截面系数〕确定翼缘面积工形截面初选截面时取整理写
般采翼缘宽度b宜否翼缘应力分布均匀b值利整体稳定构件连接方便满足制造构造考虑翼缘宽度取防止焊接剩余变形影响加取
435梁高h计算
梁高计算应满足建筑高度值：
中5500功求高度3600工作求净空高
梁高度满足：取
44梁截面设计
441梁截面性质计算
〔1〕截面没改变前性质
：
：
：
：
：
图47 梁截面变化情况尺寸图
图中 标准规定时济变换具体尺寸：
取
：
径
梁身重量引发均布荷载计算
〔身重量引发均布荷载〕
综述参加梁身重量具体力值：
梁强度计算
Ⅰ
① 截面没改变前
〔
② 截面改变
〔
Ⅱ
Ⅲ
公式里面
Ⅳ
① 截面没改变前C截面弯矩剪力：
截面改变：
② 翼缘
③
综述应力承载力达求梁强度求满足
444梁刚度验算
保证梁正常梁应足够刚度梁正常极限状态求限制容梁挠度控制荷载标准值引起挠度超受力求规定容许值
45梁整体稳定
梁整体稳定概念
概念：梁般做成高窄截面承受横荷载作时刚度面产生弯曲变形截面翼缘受压翼缘受拉弯矩增受拉翼缘弯曲压应力达某数值梁会偶然侧干扰力突然刚度侧发生较弯曲受拉翼缘阻止钢梁发生恢复变扭屈曲弯矩继续增弯矩变形迅速继续增梁丧失承载力种弯矩超界限制钢梁稳定衡状态转变稳定衡状态发生侧变扭屈曲现象称梁测扭屈曲梁丧失整体稳定
452 梁整体稳定计算原理
变形条件梁处弹性阶段根薄壁构件计算理梁失稳界弯矩式知抗弯刚度抗扭刚度抗翘曲刚度愈界弯矩愈梁跨度测支承点间距愈界弯矩愈
影响梁整体稳定承载力素荷载类型荷载作载面位置截面面外抗弯刚度抗扭刚度梁受压翼缘侧承点距离
提高梁整体稳定承载力效措施加梁侧抗弯刚度抗扭刚度减梁侧计算长度
453 梁整体稳定系数
梁整体稳定系数整体稳定界应力钢材屈服强度值
般受横荷载等端弯矩作焊接工字形等截面简支梁包括单轴称双轴称工字形截面式确定整体稳定系数
式中梁整体稳定等效界弯矩系数查表115梁侧支撑点面截面弱轴yy长细A梁毛截面面积A36000ht梁截面全高受压翼缘厚度分h960t30截面称影响系数
1171>06
06说明梁弹朔性状态失稳应式计算代值：
454 梁整体稳定计算方法
计算公式饶强轴作弯矩
满足整体稳定条件
46梁局部稳定性设计
461根情况介绍：
Ⅰ定义：梁强度整体稳定承载力保证前提腹板翼缘局部作板件首先发生屈曲失稳定称梁丧失局部稳定性
Ⅱ
Ⅲ理局部稳定原条件：
原：梁翼缘受均匀分布弯曲正应力宽厚超某限制翼缘会产生凹凸变形丧失稳定
条件：
Ⅳ采取方法保证稳定
① 梁受压翼缘外伸宽度b厚度应符合式求截面尺量
② 恰布置加劲肋 减
加劲肋设计
Ⅰ加劲肋布置构造求：加劲肋原布置
1仅布置横加劲肋2时布置加劲肋横加劲肋3时布置加劲肋横加劲肋短加劲肋加劲肋提高腹板弯曲界应力特效横加劲肋提高腹板界应力作加劲肋支承短加劲肋常局部压应力较情况
钢结构设计标准规定：
〔1〕时局部压应力梁应构造配置横加劲肋局部压应力梁配置加劲肋
〔2〕时应配置横加劲肋计算腹板局部稳定性
〔3〕应弯曲应力较曲格受压区配置横加劲肋配置加劲肋局部压应力梁必时宜受压区配置短加劲肋
〔4〕梁支座处翼缘受较固定集中荷载处宜设置支承加劲肋
加劲肋布置求：加劲肋宜腹板两侧成配置单侧配置支承加劲肋重级工作制起重机梁加劲肋应单侧配置
设计中
述钢结构标准规定布置横加劲肋施工便利标准梁支座处翼缘受较固定荷载处布置支承加劲肋取a1000
Ⅱ加劲肋尺寸计算
加劲肋局部尺寸图：
① 5倍数
取
2倍数取
②
取
取
Ⅲ加劲肋焊接
钢结构焊接程中局部区域受高温作引起均匀加热冷构件产生焊接变形冷时焊缝焊缝附钢材收缩受约束产生焊接剩余应力焊接剩余变形焊接剩余应力焊接结构问题影响结构实际工作
焊接剩余应力剩余应力横剩余应力厚度方剩余应力剩余应力指焊缝长度方应力横剩余应力垂直焊缝长度方行构件外表应力厚度方剩余应力垂直焊缝长度方垂直构件外表应力三种剩余应力收缩变形引起
支承加劲肋设计〔拟采凸缘式支承加劲肋〕
Ⅰ 根情况介绍
支承加劲肋般成布置钢板做成凸缘式加劲肋凸缘长度厚度2倍支承加劲肋保证腹板局部稳定外支反力固定集中力传递支座梁截面支承加劲肋截面满足加劲肋项求外应传递支反力集中力轴心压杠进行计算截面常常般加劲肋截面稍设计采凸缘式支承加劲肋
支承加劲肋设计包括面三方面：
1） 腹板面外稳定性 保证支承加劲肋安传递支反力集中荷载F梁支承加劲肋应承受梁支座反力固定集中荷载轴心受压构件计算腹板面外稳定性受压构件截面应包括加劲肋加劲肋侧范围腹板面积计算长度取
2） 端面承压强度 支承加劲肋端部般刨顶紧梁翼支座应式计算端面承压应力
3） 支承加劲肋腹板连接焊缝 假定F力焊缝全长均匀分布进行计算支承加劲肋腹板连接焊缝应承受全部支座反力计算通常采角焊缝连接焊脚尺寸应满足构造求
Ⅱ
取
取
图
〔1〕 性
取
〔3〕
符合条件求
465 局部受压承载力验算
部：
〔
47 焊接计算
角焊缝焊脚尺寸指焊缝脚焊缝外边尺寸图普通焊缝截面方计凸局部余高 称焊缝截面效厚度防止焊缝烧穿较薄焊件减体金属翘曲焊接剩余应力角焊缝焊脚尺寸宜太焊脚尺寸宜较薄焊件厚度12倍〔钢结构酌量增加〕板边缘角焊缝应满足圆孔槽孔宜圆孔直径槽孔短径
计算尺寸焊脚尺寸焊缝计算长度考虑施焊时起弧落弧影响条焊缝计算长度取实际长度减
472焊缝长度设计计算
脚焊缝长度40mm宜 焊缝
473 具体公式计算：
Ⅰ
Ⅱ
式中： ：
〕
Ⅲ ：
取
5
51
511
Ⅰ 截面高度较压弯构件采格沟式节省材料格构式压弯构件般厂房框架柱高独立支柱截面高度受较外剪力构件常常缀条连接缀板连接格沟式压弯构件较少采设计中采缀条式格沟柱截面局部名称左图
Ⅱ
Ⅲ 图51中求日述
52 格构式柱尺寸设计计算
521 缀条式格构柱肢件设计
Ⅰ
Ⅱ查号
图52 ［14b截面根尺寸图
Ⅲ
标准规定：选取
③ 总两槽钢
：
中
综
图53 缀板式格构柱截面局部尺寸图
522缀条设计计算
Ⅰ 选择角钢
Ⅱ
Ⅲ 定义
53 肢体设计
531 肢架整体稳定性验算
弯矩作缀材面相垂直面时构件绕实轴产生弯曲失稳受力性实腹式压弯构件完全相弯矩绕实轴作格构式压弯构件弯矩作面面外整体稳定计算均实腹式构件相计算弯矩作面外整体稳定时长细取换算长细整体稳定系数取
Ⅰ 长细计算
公式 公式中
Ⅱ 绕虚轴失稳换算长细
代
Ⅲ长细计算
稳定系数件稳定系数
：
Ⅳ
公式 ：
〔满足肢件整体稳定性求〕
532 单肢体稳定性验算
Ⅰ
Ⅱ 中： 11矢稳时长细
Ⅲ
缀条应满足
〔满足单肢件整体稳定性求〕
533 肢体刚度验算
满足刚度求
534 肢体刚度问题
Ⅰ
Ⅱ 较标准规定进行局部稳定性
54 缀条设计
541 计算力值
：中
542
中
Q235b类系数
543
倍
肢尖
544 整体稳定性验算
中
545 计算缀条肢体连接焊缝
Ⅰ 焊脚尺寸
标准： 剩余变形
中度值
①
②
③ 时取参计算
④ 果
⑤
取
Ⅱ 进行力计算
中 取焊接时
取
条件
Ⅲ
55 柱脚设计
关柱脚部名称
551 相关知识介绍
Ⅰ 柱脚形式：
柱脚构造应柱身力传根底根底牢固连接偏心受压柱柱脚传递偏心压力根底连接般采铰接柱脚铰接柱
Ⅱ 柱脚材料：
设计标准① 应选择
② 肢件厚度选择
④
④ 选取
⑤
取取
⑥ 螺栓
取
取 初步设
⑦两孔面积
552 底板设计
Ⅰ 底板净面积：
底板面尺寸决定根底材料抗压力根底底板压应力似认均匀分布需底板净面积应式确定：
中：A N：
影
根底混凝土局部承压时强度提高系数里取
混凝土U
底面做成长方形
取：施工方便模数50mm
：
取：
Ⅱ 确定底板厚度t
底板厚度板抗弯强度决定底板视支承靴梁隔板柱端受弯板承受根底传均匀反力靴梁肋板隔板柱端面均视底板支承边底板分隔成区格图三种支承方式区格分四边三边单边支承
1〕①板弯矩：
查手册
2〕②板弯矩：
查表
3〕③板弯矩：
2倍数 20～40mm
选择厚度
553 靴梁设计
靴梁高度柱边连接需焊缝长度决定连接焊缝承受柱身传压力N靴梁厚度柱翼缘厚度略靴梁支承柱边双悬臂梁计算根承受弯矩剪力值验算靴梁抗弯强度
Ⅰ 简图
图56 靴梁计算简图
Ⅱ 具体尺寸确实定：
②
②
取
50倍数
取：取
图57 格构柱脚根尺寸图
Ⅲ 靴梁验算
554 靴梁底板焊缝计算
：
〔
56 柱头设计
现采 里 取
柱顶板尺寸：
a） b）
图59 柱头具体尺寸图
57 螺栓联接强度校核
梁次梁联接选M20螺栓预紧力查表
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