钢结构课设计算书

北华航天工业学院

建筑工程系课程设计说明书

设计题目B14钢结构课程设计 课程名称钢结构设计原理 专业名称土木工程

学生姓名 齐鹏飞 班级学号B14412-20144041216

课设日期2016年7月3日—2016年7月10日

北华航天工业学院建筑工程系制

一、设计题目及任务

已知:工业建筑作业平台，平面如附图所示。平台荷载标准值为：按照楼板结构层折算厚度300mm，双面抹灰总厚度60mm计算。平台活荷载标准值为：【[学

2

号值÷4（取整数位）×1.0KN/m]+12KN/㎡】。不考虑水平荷载。中柱上端和两个方向的主梁均为铰接，下端固接于基础，基础顶面标高为-1.000m。材质为Q345-B。中柱拟采用热轧普通工字钢作成双肢格构柱。

任务：将中柱设计成缀条式格构柱（缀条初选L50×5）和缀板式格构柱两种。

1.计算选择经济合理的中柱断面及缀件，并布置缀件； 2.计算缀件和分肢间的焊缝连接；

3.分别绘制这两种格构柱的设计图，图中要包含详图、材料表和简 要的加工说明。

二、计算书正文

荷载统计

3

由《建筑结构荷载规范》GB5009-2012查得：钢筋混凝土自重25KN/m,水泥砂浆自重20 KN/m3。 (1)荷载标准值 ①恒荷载：

抹灰层荷载 SGK1=20×8×9×0.06=86.4KN 楼板结构层荷载 SGK2=25×8×9×0.3=540KN

恒荷载 SK?SK1?SK2?86.4KN?540KN?626.4KN ②活荷载：SQK=(16/4+12)×8×9=1152KN （2）荷载设计值

①由永久荷载效应控制的组Sd??GSGK???Qi?ciSQik

i?1nN1=1.35×626.4+1.3×0.7×1152=1893.96KN

②由可变荷载效应控制的组合Sd??GSGK??QiSQ1K???Qi?ciSQik

i?2nN2=1.2×626.4+1.3×1152 = 2249.28KN

比较N1、N2，可知由可变荷载荷载效应控制的组合值最大，将其作为荷载 效应的设计值，取N=N2=2249.28KN

缀条式双肢格构柱设计

A、初选分肢截面，并验算柱绕实轴的刚度和整体稳定性： N=2624.04kN，柱高H=8m，钢材Q345-B，f?310Nmm2

??70； 1、假定绕实轴的长细比?y2、求Ar，iry；

??70，b类截面，查表得：?y?0.655， 根据Q345B，?y则ArN2530.08?10???f0.655?3103?124.60cm2

iry?l0y0.7?8000??80mm?8cm ??y703、查教材型钢表，选2Ι36a；

24 A?2?76.4?152.8cm，iy?14.4cm，I1?555cm，i1?2.69cm，4、验算绕实轴的刚度和整体稳定性；

?y?l0yiy?0.7?8000?39?[?]?，故绕实轴的刚度满足

144根据Q345B，?y?39，b类，查教材附表4-2得?y?0.870，

则

2??N?2530080?190Nmm?f?A13293.62?310Nmm，

故绕实轴整稳满足。

B、确定分肢间距a，并验算柱绕虚轴的刚度和整体稳定性：

?x??y?39； 1、根据等稳定原则，设绕虚轴（x-x）的换算长细比?02、求?rx和irx；

缀条假设取∟50×5，查教材型钢表得：

AL?4.8cm2，A1x?2AL?2?4.8?9.6cm2，

?x??rx?27?0irx?l0x?2AA15280?x2?27，则?rx??0?392?27??33，

A1xA1x960?rx0.7?8000?17.0cm 343、求肢间距ar，并确定b、a；

2ar?2irx?i1?2?1702?26.92?336mm，br?ar?b1?336?136?472mm

2取b?480mm，则a?b?b1?480?136?344mm

两工字钢翼缘间净距为a?b1?344?136?208mm?100mm，能进行内部刷 漆。

4、验算绕虚轴的刚度和整体稳定性；

?x?l0x0.7?8000??33， ix170?0x??2x?27A15280?332?27??26?????150，故绕虚轴的刚度满足。 A1x960根据Q345B，?y?26，b类，查教材附表4-2得?y?0.929，

N2530.08?103则????178.2Nmm2?f?310Nmm2，故绕实轴整稳

?A0.929?15280满足。

C、分肢的稳定验算：

，?1?缀条按45°布置，l01?a?344mml01344??12.79， i126.90.7?max?0.7?50?35（因?max?32?50，故取50）， 由?1?12.79?0.7?max?35，故分肢稳定满足 D、缀条设计：

1、求一根缀条受到的轴力N1； 单面缀件的剪力：

V1?fyV1Af115280?310345??????33760N?33.76KN 2285235285235V133.76??47.75KN ncos?1?cos45?2、求缀条的计算长度；

a344??487mm 斜缀条按两端铰接，其计算长度为lt?cos?cos45?3、求缀条的长细比，并验算缀条的刚度和整稳；

斜缀件的轴力：N1?查教材附表7-4知∟50×5的i1?0.98cm，

??lti?4879.8?49.69?????150，故缀条刚度满足。 1根据Q345B，??49.69，b类截面，查教材附表4-2得??0.807

??N1?47750.807?480?123KNmm2?A0

单面连接单角钢，材料强度需折减，折减系数?：

??0.6?0.0015??0.6?0.0015?49.69?0.674535

?f?0.674535?310?209.1KNmm2???123KN/mm2

???f，故缀条整体稳定满足，所选斜缀条（∟50×5）适用。 E、缀条与分肢间连接焊缝计算：

采用两面侧焊的角焊缝，经计算取hf?5mm，焊条E50型（缀条按Q345）强度折减系数??0.85， 肢背焊缝需要长度：

L11?k1?N0.7hw?2hf?0.7?477507?5?0.85?200?2?8?68.65mmf???ff0. 肢尖焊缝需要长度：

Lk2?N10.3?2?0.7h?fw?2hf?47750?2?8?40.08mmf??f0.7?5?0.85?200

F、横隔布置：

柱截面最大宽度b=480mm，9×b=9×0.48=4.32m，柱全长8m，无水平力。故除上下两端部设置横隔外，尚需设置二道横隔。

缀板式双肢格构柱设计

A、初选分肢截面，并验算柱绕实轴的刚度和整体稳定性： N=2530.08kN，柱高H=8m，钢材Q345-B，f?310Nmm2。

1、假定绕实轴的长细比??y?70； 2、求Ar，iry；

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