2013中南大学钢结构课程设计(房建)解析(3)

2019-01-12 15:04

钢结构基本原理课程设计

MX850.651?106Wx=?10?3?3430.044cm3 =

?bf0.80?310代入得;b×t≥

3430.0441??67?1.0?40.028cm2 (a) 676在确定b和t时,应考虑翼缘板的局部稳定性要求,近似取

b235235≤15=15=12.38 2tfy345b (b) 24.76 则有:t≥

即由式(a)及(b)得b=

b320?=12.92mm,即取t=14mm。 24.7624.7640.028?24.76?31.48cm,取b=320mm,t≥

因具体?bb×t=32×1.4=40.8cm2(需要b×t=38.87cm2是在假设?b=0.80时提出来的,值还不确定,故供给的b×t值不一定大于或等于38.87cm2。所选b×t是否恰当,要在进行验算后才知道,故这里采用的都是初选的尺寸)。翼缘板的局部稳定性:

b?tw320?10??11.07?15 2t2?14(4).截面特征系数

由以上(1)、(2)、(3)得出所设计的截面特征系数为:

320?6983310?6703Ix???1298779620mm41212I1298779620Wx?x??3721431.576mm3h/2698/2335Sx?335?10??320?14?342?2093285mm32670?10314?3203Iy??2??76514500mm41212A?2?320?14?10?670?15660mm2ix?iy?Ix?288.0mmAIy

?69.90mmA每米自重:N??Ag?7.85?103?15660?10?6?9.8?1204.7238N/m- 11 -

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2.强度验算

钢材自重与所设相当,且稍小,因为不能重新计算内力。其内力值为:

Mmax??850.651kN?mVmax??390.706kNNmax??124.337kN(压力)

跨中集中力: 232.631?453.6?686.231kN

(1)抗弯强度

跨中截面弯矩最大,按照有限塑性发展准则(取?x = 1.05)得,

Mx850.631?106 ????218KN/m?f?310N/mm2

?xWex1.05?3721431.576抗弯强度满足。 (2) 抗剪强度 座边缘处的剪力最大

VmaxSx390.706?103?2093285 ?max ???62.97kN?fv?180N/mm2

Ixtw1298779620?10.00抗剪强度满足 (3).局部承压强度

1.0?686.231?103?c???185.47N/mm2?f?310N/mm2

twlz10?370?F

式中: F----跨中集中力: 232.631?453.6?686.231kN

lz---- 集中荷载在腹板计算高度上边缘的假定分布长度错误!未指定书签。错误!

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未指定书签。集中荷载,错误!未指定书签。

lz?a?5hy?2hR?300?5?14?0?370mm

a----集中荷载沿梁跨度方向上的支撑长度,此处次梁的宽度为300mm,取

a?300mm

hy----自集中荷载作用面至腹板计算点的距离,hy=14mm

?---- 集中荷载增大系数,此处取?=1.0错误!未指定书签。

f---- 钢材的抗压强度设计值错误!未指定书签。f?310N/mm2

局部承压满足。 (4).折算应力

由内力图可知,最大弯矩和剪力发生的截面(跨中)很接近,可当成发生在同一截面来验算,且在跨中作用有集中荷载。

因此需验算跨中截面腹板与翼缘处折算应力

?2??c2???c?3?2?208.962?185.472?208.96?185.47?3?62.972?226.3kN/m?f?310N/mm2

式中, ?、?c、?-------- 腹板计算高度边缘同一点上同时产生的正应力、剪应力和局部压应力

My1850.651?106?335 其中, ????208.96kN/m,跨中截面腹板与翼缘处正应力

?xIx1.05?1298779620折算应力满足。

按照抗弯构件演算强度算:

MxN?124.337?103850.651?106?210.1N/mm2?f?310N/mm2 ???An?xWnx156601.05?3721431.576满足。3.整体稳定性验算

1).弯矩作用平面内的稳定性验算

连续梁两端固结,受压翼缘自由长度l1为4.5m,次梁可视为主梁受压翼缘一个侧向支承点,故

l1b1?4500320?14.06?16235?13.2,由《钢结构基本原理》表6-3可知,需要验算345整体稳定性。其侧向的计算长度应为4.5?0.7?3.15m。

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长细比: ?x?ll0x45003150??15.625,?y?0y??45.06 ix288.0iy69.90?max = max(?x,?y) = 45.06 < [?] =150.00 长细比(即刚度)满足 。 对x轴,y轴均为b类截面 计算?xfy235?15.625fy345345?18.9,?y?45.06?54.60,查《钢结构基本原理》235235235附表4-4得 ?x?0.973,?y?0.833

简支梁整体稳定系数

?235?yt124320Ah? ?b1??b2)??b??1?(?yWx?4.4h???fy式中?b -梁整体稳定的等效临界弯矩系数, 根据规范GB50017-2003之表B.1, 取1.75

?y-梁在侧向支承点间对截面弱轴y-y的长细比, ?y?45.06 A-毛截面面积 15660mm2

h-梁截面的全高698mm

t1--------受压翼缘厚度1.40cm

?b--------截面不对称系数,取?b=0

把以上各值代入得 ?b?1.75??235432015660?698?45.06?1421?()?0?7.60 > ??245.063721431.576?4.4?698?3450.6, ?b应根据弹塑性方法来修正,?b'?min(1.0,1.07?同理侧向支撑的另外一端?b2'?1.0。

0.282?b)?1.0

?2EA3.142?2.06?105?15660欧拉临界力: Nex = ??118560000N 221.1?x1.1?15.625有端弯矩和横向荷载作用且使构件产生同向弯曲 ?mx?1.0 在构件段内有弯矩和横向荷载作用且使构件产生异向弯曲?tx?0.85 由公式:

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?mxMxN?124.337?1031.0?850.651?106???

?124.337?103?xA?W(1?0.8N)0.973?156601.05?3721431.576?(1?0.8?)xxNex118560000?209.4N/mm2?310N/mm2 平面内整体稳定满足。

2). 弯矩作用平面外的稳定性验算

?txMx?124.331?103N0.85?850.651?106 ??'??1.0??yA?bWx0.833?156601.0?3721431.576 ?184.8/mm2?310N/mm2 平面内整体稳定满足。 整体稳定满足。 4.局部稳定性验算

翼缘:设计时已考虑,因此不必再验算。 腹板:

h0670235235??67?80?80?68.03,满足局部稳定要求。 tw10.00fy345不用配置横向加劲肋。 5.翼缘与腹板连接焊缝计算

翼缘与腹板连接采用双面角焊缝如图:

nf???传力摩擦面数目2。

????摩擦面的抗滑移系数,按照《钢结构基本原理》表8-7,钢材采用Q345,喷砂(丸)

??0.50

P???每个高强度螺栓的预拉应力,表8-8,P=125kN最大剪力值为:V=390.706kN

上翼缘板对梁截面中和轴X的面积矩:

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