中南大学2011级钢结构基本原理课程设计计算书(3)

2019-04-09 11:01

又:AWxf??tw?h6?2865mm2h t?Af2865b?280?10.23mm,取t?20mm. 初选截面如图所示:

2.4、主梁的截面特性

I1x??280?10003?1??280?12???1000?40?3?3574229333mm41212W?Ixxh/2?7148458.7mm3Sx?280?20?(500-10)?12?480?240?4126400mm3I1y??960?123?2?112?20?2803?73311573mm412A?2?280?20?12?960?22720mm2iIxx?A?357422933322720?396.6mmiIy73311573y?A?22720?56.8mm2.5、翼缘与腹板连接焊缝计算

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ffw?160N/mm2,V?Vmax?495.9KN20960?)?2744000mm3,221V?S1??1.7mm hf?wIx1.4ffS1?280?20?(hfmin?1.5tmax?1.5?20?6.7mm,hfmax?1.2tmin?1.2?12?14.4mm取hf?10mm,钢结构在焊接时采用E43系列焊条,手工焊。

2.6、主梁截面验算

主梁自重标准值:q'?22720?7.85?9.8?10?6?1.75kN/m 主梁自重设计值:1.2q'?1.2?1.75?2.1kN/m

主梁(包括自重)所承受的最大弯矩与最大剪力按照近似计算:

11'Mmax?Mmax?q'l2?1025.4??2.1?82?1042.2kN?m88

11'Vmax?Vmax?q'l?495.9??2.1?8?504.3kN22(1)抗弯强度验算

考虑部分发展塑性变形 取?x?1.05

M1042.2?106????138.9N/mm2?215N/mm2,

?x?Wx1.05?7148458.7所以抗弯强度满足要求 (2)抗剪强度验算

VSx504.3?103?4126400????48.5N/mm2?125N/mm2

Ixt3574229333?12所以抗剪强度满足要求 (3)局部承压强度验算

跨中集中力:F?445.5kN

lz?a?5h?300?5?14?370mm 局部压应力:

F445.5?103 ?c???100.3N/mm2?215N/mm2

twlz12?370(4)折算应力验算

翼缘与腹板相接处计算折算应力:

?2??c2???c?3?2?133.32?100.32?133.3?100.3?3?48.52?146.7Nmm2?215N/mm2

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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

My11042.2?106?480其中,????133.3Nmm2,跨中截面腹板与翼缘处

?xIx1.05?3574229333正应力

折算应力满足。

(5)整体稳定性验算

连续梁两端固结,受压翼缘自由长度l1?4m,次梁可视为主梁受压翼缘的

l14000??14.3?16。故不需要验算该梁的整体稳定性。 b280 所以主梁的整体稳定性满足要求

(6)局部稳定性

由于考虑了截面部分发展塑性变形,受压翼缘板的自由外伸宽度与其厚度之比

一个侧向支承点,故

b?280?20?/2235??6.5?15?235t20fy hw960235??80?84?84tw12fy局部稳定性符合要求。 (7)主梁刚度验算

主梁在组合荷载作用下的最大挠度为

5ql4Fl3???384EIx48EIx5?1.75?80004891?103?80003???13.03mm 55384?2.06?10?357422933348?2.06?10?3574229333????l?8000?26.7mm?13.03mm300300所以主框架梁刚度满足要求。 (8)翼缘与腹板焊缝计算

VS1504.3?103?2744000 ??1.73mm?hf?10mm w1.4ffIx1.4?160?3574229333 故满足。

综上所述,主梁设计截面满足要求。

四、验算框架柱的承载能力

.2kN?m 边柱验算:N?504.3kN,M?1042

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①强度验算

NM504.3?1031042.2?106????301N/mm2?215N/mm2 不满足 A?xW175681.05?3647508因此选用HN700*300型钢

NM504.3?1031042.2?106????193.74N/mm2?215N/mm2 满足 A?xW235501.05?5760000②整体稳定性及刚度

39003900?13.3?????150,?y??57.5?????150 29367.8弯矩作用在平面内:

?x??x?13.3,?b?0.965,?x?1.05,?mx?1.0

?2EA?2?2.06?105?23550Nex???246071836.3N221.1?x1.1?13.3504.3?1031.0?1042.2?106??0.965?23550??504.3?103?N??1.05?5760000???xW??1?0.8?246071836?1?0.8N'??.3???EX???194.8N/mm2?215N/mm2N??bA?mxM

弯矩作用在平面外:

?y?57.5,?y?0.827,??1.0,?ex?1.057.52?b?1.07??/44000?1.07??0.99544000?exMN504.3?1031.0?1042.2?106????1.0??207.7N/mm2?215N/mm2?yA?bW0.827?235500.995?57600002y ③局部稳定性:

H型钢不需要验算局部稳定性 综上所述框架柱承载能力足够。

五、主梁短梁段与柱的焊缝连接设计

1、 焊缝处内力计算

由主梁在各种不利荷载组合下的内力图可知,在连接处的最大内力为:

11'Mmax?Mmax?q'l2?1025.4??2.1?82?1042.2kN?m88

11'Vmax?Vmax?q'l?495.9??2.1?8?504.3kN22焊缝分布情况如下

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2 、 焊脚尺寸的设计

焊件均采用Q235钢材,焊条为E43型,角焊缝为手工焊接,采用引弧板,没有起弧和落弧引起的缺陷。 按构造要求确定焊脚的尺寸:

角焊缝的尺寸除满足强度要求外,还必须符合对其尺寸的限制和构造的要求 根据构造要求

最大焊脚尺寸: 当采用手工焊时,hfmax?1.2tmin?1.2?12?14.4mm 其中tmin为较薄板件的厚度

最小焊脚尺寸:当采用手工焊时,hfmin?1.5tmax?1.5?20?6.71mm 其中tmax为较厚板件的厚度 由上取hf?14mm 3 验算焊缝强度

3.1焊缝截面特征

我国设计规范中规定侧面角焊缝的计算长度不宜大于60hf,当超过这个值时,超出部分不予考虑。设计中竖直焊缝为960mm?60hf?840mm故焊缝计算截面如图所示:

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