钢结构设计PPT全套教程课件5章例题.ppt

钢结构,设计原理例题,【例5.1】设图5.12的平台梁格，荷载标准值为恒载（不包括梁自重）1.5kN/m，活荷载9kN/㎡。试按①平台铺板与次梁连牢，②平台铺板不与次梁连牢两种情况,分别选择次梁的截面。次梁跨度为5m,间距为2.5m,钢材为Q235钢。,第五章例题,图6.12楼盖或工作平台梁格（a）有刚性铺板；（b）无刚性铺板1－横向平面支撑；2－纵向平面支撑；3－柱间垂直支撑；4－主梁间垂直支撑；5－次梁；6－主梁,①平台铺板与次梁连牢时，不必计算整体稳定。假设次梁自重为0.5kN/m，次梁承受的线荷载标准值为,【解】,荷载设计值为[按可变荷载效应控制的组合恒荷载分项系数为1.2，活荷载分项系数为1.3],最大弯矩设计值为,根据抗弯强度选择截面，需要的截面模量为,选用HN3001506.59，其，跨中无孔眼削弱，此大于需要的475cm3，梁的抗弯强度已足够。由于型钢的腹板较厚，一般不必验算抗剪强度；若将次梁连于主梁的加劲肋上[参见图5.24a]，也不必验算次梁支座处的局部承压强度。,验算挠度在全部荷载标准值作用下,在可变荷载标准值作用下,（注若选用普通工字钢，则需I28a，自重43.4kg/m，比H型钢重16％）。,②若平台铺板不与次梁连牢，则需要计算其整体稳定。,假设次梁自重为0.5kN/m，按整体稳定要求试选截面。参考普通工字钢的整体稳定系数附录3的附表3.2,假设，已大于0.6，故，需要的截面模量为,选用HN350175711，；自重，与假设相符。另外，截面的,由于试选截面时，整体稳定系数是参考普通工字钢假定的，对H型钢应按附录3附式3.1进行计算,验算整体稳定,兼作为平面支撑桁架横向腹杆的次梁，其更小，满足要求。其它验算从略。,（若选用普通工字钢则需I36a，自重59.9kg/m，比H型钢重19.8％）。,【例5.2】（注册结构工程师考试试题）某简支吊车梁,跨度12m，钢材为Q345B，焊条为E50系列，承受两台50/10t重级工作制桥式吊车。吊车梁截面如图5.22（a）所示，钢轨与受压翼缘牢固连接。1.为保证吊车梁的腹板局部稳定性，需（）。（A）配置横向加劲肋（B）配置纵向加劲肋（C）同时配置纵、横向加劲肋（D）不需配置加劲肋,应按计算配置横向加劲肋,【解】（A）。,（a）吊车梁截面尺寸,（b）跨中加劲肋布置,图5.22例5.2图,【解】（B）。纵向加劲肋应配置在受压区而不是受拉区；横向加劲肋不应与下翼缘焊牢,应在距下翼缘50～100mm处断开,2、若吊车梁改为承受两台75/20t重级工作制桥式吊车,相应吊车梁截面尺寸作了修改（仍然为双轴对称工字型组合截面），经验算此时吊车梁需同时配置纵、横向加劲肋。图5.22（b）所示为该吊车梁跨中加劲肋布置图。从构造上看,其中共有几处不妥或错误之处（）（A）一处（B）两处（C）三处（D）无不妥或错误之处,【例5.3】一钢梁端部支承加劲肋设计采用突缘加劲板，尺寸如图5.23所示,支座反力F682.5kN,钢材采用Q235B,试验算该加劲肋。,【解】（1）支承加劲肋在腹板平面外的整体稳定,查附表1.2得,（2）端部承压强度查附表1.1可知,（3）支承加劲肋与腹板的连接焊接查附表1.2可知，,所以该加劲肋满足要求。,【例5.4】设计一支承压型钢板屋面的檩条，屋面坡度为1/10，雪荷载为0.25kN/㎡,无积灰荷载。檩条跨度12m，水平间距为5m坡向间距5.025m。采用H型钢[图5.26a],材料为Q235B。,图5.26a,压型钢板屋面自重约为0.15kN/㎡坡向。檩条自重假设为0.5kN/m。,【解】,檩条受荷水平投影面积为512＝60㎡，为超过60㎡，故屋面均布活荷载取0.5kN/㎡，大于雪荷载，故不考虑雪荷载。,檩条线荷载为[对轻屋面，只考虑式1.29可变荷载效应控制的组合],标准值,设计值,弯矩设计值为,采用紧固件（自攻螺钉，钢拉铆钉或射钉等）使压型钢板与檩条受压翼缘连牢，可不计算檩条的整体稳定。由抗弯强度要求的截面模量近似值为[式5.53],选用HN34617469，其自重0.41kN/m，加上连接压型钢板零件重量，与假设自重0.5kN/m相等。,验算强度跨中无孔眼削弱，,为使屋面平整，檩条在垂直于屋面方向的挠度v或相对挠度v/l不能超过其容许值[v]对压型钢板屋面[v]l/200,作为屋架上弦水平支撑横杆或刚性系杆的檩条,应验算其长细比屋面坡向由于有压型钢板连牢,可不验算,【例5.5】设计一支承波形石棉瓦屋面的檩条，屋面坡度为1/2.5，无雪荷载和积灰荷载。檩条跨度为6m，水平间距为0.79m沿屋面坡向间距为0.851m，跨中设置一道拉条，采用槽钢截面[图5.26b]，材料Q235B。,图5.26b,波形石棉瓦自重约为0.20kN/㎡坡向，预估檩条包括拉条自重0.15kN/m；可变荷载无雪荷载，但屋面均布荷载为0.50kN/m水平投影面。,【解】,檩条线荷载标准值为,线荷载设计值为[只考虑式1.29可变荷载效应控制的组合],弯矩设计值图5.29,由抗弯强度要求的截面模量近似值为,选用［10，自重0.10kN/m（加拉条重后与假设基本相符），截面几何特性,因为有拉条，不必验算整体稳定，按式5.5验算强度,验算垂直于屋面方向的挠度,作为屋架上弦平面支撑的横杆或刚性撑杆的檩条，应验算其长细比,故知此种檩条在坡向的刚度不足,可焊小角钢图5.30予以加强，不作支撑横杆或刚性系杆的一般檩条不必加强。有时为了施工简便也可将檩条改为[12.6iy1.57,则不必考虑加强问题。,例5.5图,【例5.6】图5.44（a）为一工作平台主梁的计算简图,次梁传来的集中荷载标准值为,设计值为323kN。试设计此主梁，钢材为Q235，焊条为E43型。,图5.44例5.6图,【解】根据经验假设此主梁自重标准值3kN/m,设计值为1.233.6kN/m。支座处最大剪力为,跨中最大弯矩为,采用焊接组合梁，估计翼缘板厚度故抗弯强度设计值，需要的截面模量为,最大的轧制型钢也不能提供如此大的截面模量，可见此梁需选用组合梁。,（1）试选截面,查附表2.1可知，,按刚度条件，梁的最小高度为[式（5.54）],梁的经济高度[式（5.56）],取梁的腹板高度,按抗剪要求的腹板厚度,按经验公式,考虑腹板屈曲后强度，取腹板厚度,每个翼缘所需截面积,翼缘板外伸宽度,翼缘板外伸宽度与厚度之比206/248.6,满足局部稳定要求。此组合梁的跨度并不很大，为了施工方便，不沿梁长度改变截面。,（2）强度验算梁的截面几何常数（图5.45）,梁自重（钢材质量密度为，重量集度为）,考虑腹板加劲肋等增加的重量,原假设的梁自重3kN/m比较合适。,验算抗弯强度（无孔眼）,验算抗剪强度,主梁的支承处以及支承次梁处均配置支承加劲肋，故不验算局部承压强度。,（3）梁整体稳定验算次梁可视为主梁受压翼缘的侧向支承，主梁受压翼缘自由长度与宽度之比,故不需验算主梁的整体稳定性。,（4）刚度验算,由附表2.1，挠度容许值为（全部荷载标准值作用）或（仅有可变荷载标准值作用）,全部荷载标准值在梁跨中产生的最大弯矩,由式（5.12）得,因已小于1/500，故不必再验算仅有可变荷载作用下的挠度。,（5）翼缘和腹板的连接焊缝计算翼缘和腹板之间采用角焊缝连接，按式（5.60）,（6）主梁加劲肋设计1、各段板的强度验算此种梁腹板宜考虑屈曲后强度，应在支座处和每个次梁处（即固定集中荷载处）设置支承加劲肋。另外，端部板段采用如图5.26（b）（第2方案）的构造，另加横向加劲肋，使,图5.44例5.6图,图5.46例5.6的主梁加劲肋,对板段I（图5.46）左侧截面剪力相应弯矩,（通过）,对板段Ⅲ（图5.46），验算右侧截面,对板段Ⅱ一般可不验算,若验算,应分别计算其左右截面强度。2、加劲肋计算横向加劲肋的截面宽度,厚度,中部承受次梁支座反力的支承加劲肋的截面计算由上可知,故该加劲肋所承受轴心力,截面面积,验算在腹板平面外稳定,采用次梁连与主梁加劲肋的构造[图5.42a],故不必验算加劲肋端部的承压强度。靠近支座加劲肋的中间横向加劲肋仍用─1208截面，不必验算。支座加劲肋的验算承受图5.44的支座反力R834.5kN,另外还应加上边部次梁直接传给主梁的支反力,采用2─16014板，,验算在腹板平面外稳定,计算与腹板的连接焊缝,验算端部承压,