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项目一工作平台梁设计(受弯构件).doc


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项目一工作平台梁设计情景引入:某车间工作平台采用钢结构,如图0-1所示。平台上无动力荷载,平面布置如图0-3,其恒载标准值为3,,钢材为Q235钢,假定平台板为刚性,并可保证次梁的整体稳定,试确定主、次梁的截面。图0-1工作平台框架图图0-2带楼板的工作平台图0-3工作平台平面布置图问题:1、通常,结构布置类型有哪些?2、梁的截面形式有哪些?尺寸怎样确定?3、柱的截面形式有哪些?尺寸怎样确定?任务一次梁截面设计—选用型钢梁钢梁按制作方法的不同分为型钢梁和焊接组合梁。型钢梁又分为热轧型钢梁和冷弯薄壁型钢梁两种。目前常用的热轧型钢有普通工字钢、槽钢、热轧H型钢等(如图1-1a~c)。冷弯薄壁型钢梁截面种类较多,但在我国目前常用的有C形槽钢(图1-1d)和Z形钢(图1-1e)。冷弯薄壁型钢是通过冷轧加工成形的,板壁都很薄,截面尺寸较小。在梁跨较小、承受荷载不大的情况下采用比较经济,例如屋面檩条和墙梁。型钢梁具有加工方便、成本低廉的优点,在结构设计中应优先选用。但由于型钢规格型号所限,在大多情况下,用钢量要多于焊接组合梁。如(图1-1f、g)所示,由钢板焊成的组合梁在工程中应用较多,当抗弯承载力不足时可在翼缘加焊一层翼缘板。如果梁所受荷载较大、而梁高受限或者截面抗扭刚度要求较高时可采用箱形截面(图1-1h)。型钢梁中应用最多的是普通热轧工字钢,H型钢的应用在我国正逐步推广。型钢梁一般应满足强度、刚度和整体稳定的要求。设计时,首先根据建筑要求的跨度及预先假定的结构构造,算出梁的最大弯矩设计值,按此选择型钢截面,然后进行各种验算,具体设计步骤如下。(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)图1-1梁的截面形式一、截面初选先计算梁的最大弯矩,由从型钢表中取用与相近的型钢号。此时,可预先估算一个自重求出,求出截面后按实际自重进行验算。也可先不考虑自重算出,选出截面后按实际自重进行验算。求出截面后按实际自重进行验算,也可先不考虑自重,选出截面后按实际自重进行验算。二、截面验算1、强度验算(1)根据所选用型钢的实际截面参数,按式(1-1)验算抗弯强度。(1-1)式中:—弯矩—截面塑性发展系数,根据附表1截面类别确定,其值小于截面形状系数。—梁的净截面抵抗矩—钢材的抗弯强度(2)当有集中力作用时,按式(1-2)进行局部压应力验算。(1-2)式中:—压应力—集中荷载增大系数(考虑吊车轮压分配不均匀),,—集中荷载,对动荷载应考虑动力系数—腹板厚度—集中荷载按扩散到腹板计算高度上边缘的假定分布长度,按下式计算:如果集中荷载位于梁的端部,荷载外侧端距小于(如图1-2),即时则取:a—集中荷载作用处沿跨度方向的分布长度,对吊车轮压可取为50mm—集中荷载作用处(对于吊车轮压为吊车梁轨顶处)至腹板计算高度边缘处的距离。图1-2局部压应力图如果集中荷载位于梁的中部时(如图1-3)L,则取:图1-3局部压应力图(3)按式(1-3)抗剪强度。(1-3)式中:—计算截面的剪力—中和轴以上或以下截面对中和轴的面积矩,按毛截面计算—腹板厚度—毛截面绕强轴x的惯性矩—钢材抗剪强度设计值,见附表。(4)验算弯矩及剪力较大的截面上的折算应力,通常情况下可略去。2、梁的刚度验算按材料力学公式根据荷载标准值算出最大挠度,应小于容许挠度值。梁的荷载一般为均布荷载和集中力,等截面梁均布荷载情况下可用公式1-10计算。受多个集中力情况(如吊车梁、楼盖主梁等),其挠度的精确计算比较麻烦,但由于其与受均布荷载作用的梁在最大弯矩相同情况下挠度接近,我们可以得出下列简化计算公式:对等截面简支梁:(1-10)对变截面简支梁:(1-11)式中:—均布线荷载标准值;—荷载标准值下梁的最大弯矩;—跨中毛截面惯性矩;—支座附近毛截面惯性矩。3、整体稳定性按(1-12)进行验算。(1-12)式中:—弯矩—中和轴以上或以下截面对中和轴的面积矩,按毛截面计算—整体稳定性系数注:梁整体稳定系数值的近似计算①焊接工字形和轧制H型钢等截面简支梁的整体稳定系数应按下式计算:(1-13)式中——梁整体稳定等效弯矩系数,根据荷载的形式和作用位置按附表2选用;——梁的侧向长细比,;——梁的侧向计算长度,取受压翼缘侧向支承点间的距离;——梁毛截面对轴的回转半径;——梁的毛截面面积;——梁的截面高度;——梁受压翼缘边缘纤维的毛截面抵抗矩;——钢材的屈服强度;——截面不对称影响系数:双轴对称焊接工字形截面(附图9a、d)的=0;单轴对称焊接工字形截面:加强受压翼缘(附图2-1b),加强受拉翼缘(附图9c)的;——受压翼缘与全截面侧向惯性矩比值,;、——受压翼缘和受拉翼缘对轴的惯性矩。当按式(1-13)计算得到的>,应按式(1-14)对进行修正,

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