项目一工作平台梁设计(受弯构件).docx

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3kNm2,,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5500弗0025EK)2sW4000上:图0-—祠TTDcE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一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。女叭图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。(g)图i-i梁的截面形式一、 截面初选先计算梁的最大弯矩Mx,由卫亠f从型钢表中取用与Wnx相近的型xWnx钢号。此时,可预先估算一个自重求出 Mx,求出截面后按实际自重进行验算。也可先不考虑自重算出Wnx,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Wnx,按式(1-1)验算抗弯强度。xWnx(1-1)式中:Mx—弯矩X—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。Wnx—梁的净截面抵抗矩f—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Ftwlz(1-2)式中:C—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tw—腹板厚度lz—集中荷载按45°扩散到腹板计算高度上边缘的假定分布长度,按下式计算:lz=a+2hy如果集中荷载位于梁的端部,荷载外侧端距a1小于hy(如图1-2)即0印<hy时则取:lz=a+a1+—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 50mmhy—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nI—■_I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:lz=a+5hy+2hR图1-3局部压应力图(1-3)(3)按式(1-3)抗剪强度。式中:V—计算截面的剪力S—中和轴以上或以下截面对中和轴的面积矩,按毛截面计算tw—腹板厚度VStw1xlx—毛截面绕强轴x的惯性矩fv—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:对变截面简支梁:5qkl4384"ET75qkl4488ElxMkmax110ElxMkmax1(i10EIx31x1x1)25lx(1-10)(1-11)式中:qk—均布线荷载标准值;Mkmax—荷载标准值下梁的最大弯矩;lx—跨中毛截面惯性矩;I灯一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)MxfbWx式中:Mx—弯矩Wx—中和轴以上或以下截面对中和轴的面积矩,按毛截面计算b—整体稳定性系数注:梁整体稳定系数b值的近似计算焊接工字形和轧制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 b――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;y――梁的侧向