第5章-鋼結(jié)構(gòu)例題

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1、,設(shè)計(jì)原理,鋼結(jié)構(gòu),第五章,受彎構(gòu)件例題,【,例,5.1】,設(shè)的平臺(tái)梁格，荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：恒載（不包括梁自重）,1.5kN/m,2,，活荷載,9kN/,。試按平臺(tái)鋪板與次梁連牢，平臺(tái)鋪板不與次梁連牢兩種情況,分別選擇次梁的截面。次梁跨度為,5m,間距為,2.5m,鋼材為,Q235,鋼。,第五章 例題,樓蓋或工作平臺(tái)梁格,（,a,）有剛性鋪板；（,b,）無(wú)剛性鋪板,1,橫向平面支撐；,2,縱向平面支撐；,3,柱間垂直支撐；,4,主梁間垂直支撐；,5,次梁；,6,主梁,平臺(tái)鋪板與次梁連牢時(shí)，不必計(jì)算整體穩(wěn)定。假設(shè)次梁自重為,0.5kN/m,，次梁承受的線(xiàn)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：,【,解,】,荷載設(shè)計(jì)值為,按可

2、變荷載效應(yīng)控制的組合：恒荷載分項(xiàng)系數(shù)為,1.2,，活荷載分項(xiàng)系數(shù)為,1.3:,最大彎矩設(shè)計(jì)值為：,根據(jù)抗彎強(qiáng)度選擇截面，需要的截面模量為：,選用,HN300,150,6.5,9,，其 ，跨中無(wú)孔眼削弱，此 大于需要的,475cm,3,，梁的抗彎強(qiáng)度已足夠。由于型鋼的腹板較厚，一般不必驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度；若將次梁連于主梁的加勁肋上,參見(jiàn)圖,5.24(a),，也不必驗(yàn)算次梁支座處的局部承壓強(qiáng)度。,驗(yàn)算撓度：在全部荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下：,在可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用下：,（注：若選用普通工字鋼，則需,I28a,，自重,43.4kg/m,，比,H,型鋼重,16,）。,若平臺(tái)鋪板不與次梁連牢，則需要計(jì)算其整體穩(wěn)定。,假設(shè)

3、次梁自重為,0.5kN/m,，按整體穩(wěn)定要求試選截面。參考普通工字鋼的整體穩(wěn)定系數(shù),(,附錄,3,的附表,3.2),假設(shè),，已大于,0.6,，故 ，,需要的截面模量為：,選用,HN350,175,7,11,，；自重 ，與假設(shè)相符。另外，,截面的,由于試選截面時(shí)，整體穩(wěn)定系數(shù)是參考普通工字鋼假定的，對(duì),H,型鋼應(yīng)按附錄,3,附式,(3.1),進(jìn)行計(jì)算：,驗(yàn)算整體穩(wěn)定：,兼作為平面支撐桁架橫向腹桿的次梁，其,更小，滿(mǎn)足要求。,其它驗(yàn)算從略。,（若選用普通工字鋼則需,I36a,，自重,59.9kg/m,，比,H,型鋼重,19.8,）。,【,例,5.2】,（注冊(cè)結(jié)構(gòu)工程師考試試題）,某簡(jiǎn)支吊車(chē)梁,跨度

4、,12m,，鋼材為,Q345B,，焊條為,E50,系列，承受兩臺(tái),50/10t,重級(jí)工作制橋式吊車(chē)。吊車(chē)梁截面如圖（,a,）所示，鋼軌與受壓翼緣牢固連接。,1.,為保證吊車(chē)梁的腹板局部穩(wěn)定性，需（）。,（,A,）配置橫向加勁肋 （,B,）配置縱向加勁肋,（,C,）同時(shí)配置縱、橫向加勁肋（,D,）不需配置加勁肋,應(yīng)按計(jì)算配置橫向加勁肋,【,解,】,（,A,）。,（,a,）吊車(chē)梁截面尺寸,（,b,）跨中加勁肋布置,例,5.2,圖,【,解,】,（,B,）。,縱向加勁肋應(yīng)配置在受壓區(qū)而不是受拉區(qū)；橫向加勁肋不應(yīng)與下翼緣焊牢,應(yīng)在距下翼緣,50,100mm,處斷開(kāi),2,、若吊車(chē)梁改為承受兩臺(tái),75/20

5、t,重級(jí)工作制橋式吊車(chē),相 應(yīng)吊車(chē)梁截面尺寸作了修改（仍然為雙軸對(duì)稱(chēng)工字型組合截面），經(jīng)驗(yàn)算此時(shí)吊車(chē)梁需同時(shí)配置縱、橫向加勁肋。圖（,b,）所示為該吊車(chē)梁跨中加勁肋布置圖。從構(gòu)造上看,其中共有幾處不妥或錯(cuò)誤之處（）,（,A,）一處（,B,）兩處（,C,）三處（,D,）無(wú)不妥或錯(cuò)誤之處,【,例,5.3】,一鋼梁端部支承加勁肋設(shè)計(jì)采用突緣加勁板，尺寸如圖所示,支座反力,F=682.5kN,鋼材采用,Q235B,試驗(yàn)算該加勁肋。,16,180,160,1500,1450,20,20,20,160,z,z,【,解,】,（,1,）支承加勁肋在腹板平面外的整體穩(wěn)定,查附表,1.2,得：,（,2,）端部承壓

6、強(qiáng)度,查附表,1.1,可知,（,3,）支承加勁肋與腹板的連接焊接,查附表,1.2,可知，,所以該加勁肋滿(mǎn)足要求。,【,例,5.4】,設(shè)計(jì)一支承壓型鋼板屋面的檁條，屋面坡度為,1/10,，雪荷載為,0.25kN/,無(wú)積灰荷載。檁條跨度,12m,，水平間距為,5m(,坡向間距,5.025m),。采用,H,型鋼,(a),材料為,Q235B,。,(a),壓型鋼板屋面自重約為,0.15kN/(,坡向,),。檁條自重假設(shè)為,0.5kN/m,。,【,解,】,檁條受荷水平投影面積為,5,12,60,，為超過(guò),60,，故屋面均布活荷載取,0.5kN/,，大于雪荷載，故不考慮雪荷載。,檁條線(xiàn)荷載為,對(duì)輕屋面，只考

7、慮式,(1.29),可變荷載效應(yīng)控制的組合,：,標(biāo)準(zhǔn)值：,設(shè)計(jì)值：,彎矩設(shè)計(jì)值為：,采用緊固件（自攻螺釘，鋼拉鉚釘或射釘?shù)龋┦箟盒弯摪迮c檁條受壓翼緣連牢，可不計(jì)算檁條的整體穩(wěn)定。由抗彎強(qiáng)度要求的截面模量近似值為,式,(5.53),：,選用,HN346,174,6,9,，其,自重,0.41kN/m,，加上連接壓型鋼板零件重量，與假設(shè)自重,0.5kN/m,相等。,驗(yàn)算強(qiáng)度,(,跨中無(wú)孔眼削弱，,),：,為使屋面平整，檁條在垂直于屋面方向的撓度,v,(,或相對(duì)撓度,v,/,l,),不能超過(guò)其容許值,v,(,對(duì)壓型鋼板屋面,v,=,l,/200),：,作為屋架上弦水平支撐橫桿或剛性系桿的檁條,應(yīng)驗(yàn)算其

8、長(zhǎng)細(xì)比,(,屋面坡向由于有壓型鋼板連牢,可不驗(yàn)算,),：,【,例,5.5】,設(shè)計(jì)一支承波形石棉瓦屋面的檁條，屋面坡度為,1/2.5,，無(wú)雪荷載和積灰荷載。檁條跨度為,6m,，水平間距為,0.79m(,沿屋面坡向間距為,0.851m),，跨中設(shè)置一道拉條，采用槽鋼截面,圖,(b),，材料,Q235B,。,(b),波形石棉瓦自重約為,0.20kN/(,坡向,),，預(yù)估檁條,(,包括拉條,),自重,0.15kN/m,；可變荷載：無(wú)雪荷載，但屋面均布荷載為,0.50kN/m(,水平投影面,),。,【,解,】,檁條線(xiàn)荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：,線(xiàn)荷載設(shè)計(jì)值為,只考慮式,(1.29),可變荷載效應(yīng)控制的組合,：,彎矩

9、設(shè)計(jì)值,(,圖,5.29),：,由抗彎強(qiáng)度要求的截面模量近似值為：,選用,10,，自重,0.10kN/m,（加拉條重后與假設(shè)基本相符），截面幾何特性：,因?yàn)橛欣瓧l，不必驗(yàn)算整體穩(wěn)定，按式,(5.5),驗(yàn)算強(qiáng)度：,驗(yàn)算垂直于屋面方向的撓度：,作為屋架上弦平面支撐的橫桿或剛性撐桿的檁條，應(yīng)驗(yàn)算其長(zhǎng)細(xì)比：,故知此種檁條在坡向的剛度不足,可焊小角鋼,(,圖,5.30),予以加強(qiáng)，不作支撐橫桿或剛性系桿的一般檁條不必加強(qiáng)。有時(shí)為了施工簡(jiǎn)便也可將檁條改為,12.6(,i,y,=1.57),則不必考慮加強(qiáng)問(wèn)題。,例,5.5,圖,【,例,5.6】,圖（,a,）為一工作平臺(tái)主梁的計(jì)算簡(jiǎn)圖,次梁傳來(lái)的集中荷載標(biāo)準(zhǔn)

10、值為,設(shè)計(jì)值為,323kN,。試設(shè)計(jì)此主梁，鋼材為,Q235,，焊條為,E43,型。,例,5.6,圖,【,解,】,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)假設(shè)此主梁自重標(biāo)準(zhǔn)值,3kN/m,設(shè)計(jì)值為,1.2,3=3.6kN/m,。,支座處最大剪力為：,跨中最大彎矩為：,采用焊接組合梁，估計(jì)翼緣板厚度 故抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ，需要的截面模量為,最大的軋制型鋼也不能提供如此大的截面模量，可見(jiàn)此梁需選用組合梁。,（,1,）試選截面,查附表,2.1,可知，,按剛度條件，梁的最小高度為,式（,5.54,）,：,梁的經(jīng)濟(jì)高度,式（,5.56,）,：,取梁的腹板高度,按抗剪要求的腹板厚度,按經(jīng)驗(yàn)公式,考慮腹板屈曲后強(qiáng)度，取腹板厚度,每個(gè)翼緣所需

11、截面積,翼緣寬度,取,翼緣厚度,取,翼緣板外伸寬度,翼緣板外伸寬度與厚度之比,206/24=8.6,滿(mǎn)足局部穩(wěn)定要求。,此組合梁的跨度并不很大，為了施工方便，不沿梁長(zhǎng)度改變截面。,（,2,）強(qiáng)度驗(yàn)算,梁的截面幾何常數(shù),梁自重（鋼材質(zhì)量密度為 ，重量集度為：,）,考慮腹板加勁肋等增加的重量,原假設(shè)的梁自重,3kN/m,比較合適。,驗(yàn)算抗彎強(qiáng)度（無(wú)孔眼 ）,驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度,主梁的支承處以及支承次梁處均配置支承加勁肋，故不驗(yàn)算局部承壓強(qiáng)度。,（,3,）梁整體穩(wěn)定驗(yàn)算,次梁可視為主梁受壓翼緣的側(cè)向支承，主梁受壓翼,緣自由長(zhǎng)度與寬度之比,故不需驗(yàn)算主梁的整體穩(wěn)定性。,（,4,）剛度驗(yàn)算,由附表,2.1,，

12、撓度容許值為 （全部荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用）或 （僅有可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值作用）,全部荷載標(biāo)準(zhǔn)值在梁跨中產(chǎn)生的最大彎矩：,由式（,5.12,）得：,因 已小于,1/500,，故不必再驗(yàn)算僅有可變荷載作用下的撓度。,（,5,）翼緣和腹板的連接焊縫計(jì)算,翼緣和腹板之間采用角焊縫連接，按式（,5.60,）：,（,6,）主梁加勁肋設(shè)計(jì),1,、各段板的強(qiáng)度驗(yàn)算,此種梁腹板宜考慮屈曲后強(qiáng)度，應(yīng)在支座處和每個(gè)次梁處（即固定集中荷載處）設(shè)置支承加勁肋。另外，端部板段采用如圖（,b,）（第,2,方案）的構(gòu)造，另加橫向加勁肋，使,使板段 范圍內(nèi)（圖,5.46,）不會(huì)屈曲，支座,加勁肋就不會(huì)受到水平力 的作用。,例,5.6,圖,

13、例,5.6,的主梁加勁肋,對(duì)板段,I,：,左側(cè)截面剪力：,相應(yīng)彎矩：,（通過(guò)）,對(duì)板段,，驗(yàn)算右側(cè)截面：,對(duì)板段,一般可不驗(yàn)算,若驗(yàn)算,應(yīng)分別計(jì)算其左右截面強(qiáng)度。,2,、加勁肋計(jì)算,橫向加勁肋的截面：,寬度：,厚度：,中部承受次梁支座反力的支承加勁肋的截面計(jì)算：,由上可知：,故該加勁肋所承受軸心力：,截面面積：,驗(yàn)算在腹板平面外穩(wěn)定：,采用次梁連與主梁加勁肋的構(gòu)造,圖,5.42(a),故不必驗(yàn)算加勁肋端部的承壓強(qiáng)度。,靠近支座加勁肋的中間橫向加勁肋仍用,120,8,截面，不必驗(yàn)算。,支座加勁肋的驗(yàn)算,:,承受圖,5.44,的支座反力,R=834.5kN,另外還應(yīng)加上邊部次梁直接傳給主梁的支反力,采用,2160,14,板，,驗(yàn)算在腹板平面外穩(wěn)定：,計(jì)算與腹板的連接焊縫：,驗(yàn)算端部承壓：,