《金属结构》
课程设计说明书
专业：起重运输机械设计与制造班级：xxx
姓名：xxx
学号：xxxx
指导教师：xx
日期：20xx年x月
目录
第一章绪论.................................. 错误！未定义书签。第二章箱型桥式起重机金属结构设计参数......... 错误！未定义书签。第三章载荷的确定.. (7)
3.1均布载荷的确定 (7)
3.2 集中载荷的确定 (8)
3.3 惯性载荷的确定 (8)
第四章主梁的设计计算 (8)
4.1大车轮距的确定.......................... 错误！未定义书签。
4.2主梁的高度 (8)
4.3端梁的高度 (8)
4.4桥架端部梯形高度 (9)
4.5主梁腹板高度 (9)
4.6确定主梁截面尺寸 (9)
第五章主梁的校核 (12)
5.1．计算载荷的确定 (12)
5.2主梁垂直最大弯矩 (13)
5.3主梁水平最大弯矩 (13)
5.4主梁的强度验算 (14)
5.5主梁的垂直刚度验算 (15)
5.6主梁的水平刚度验算 (16)
第六章端梁的计算 (17)
6.1计算载荷的确定 (17)
6.2端梁垂直最大弯矩 (17)
6.3端梁水平最大弯矩 (17)
6.4端梁截面尺寸的确定 (18)
6.5端梁的强度验算 (19)
第七章主梁和端梁的连接计算 (21)
7.1端梁端部上翼缘焊缝 (21)
7.2端梁端部下翼缘焊缝 (21)
7.3主梁与端梁的连接焊缝 (22)
7.4主梁上盖板焊缝 (22)
致谢 (23)
参考文献....................................... 错误！未定义书签。
第一章绪论
桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。
桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。
普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。
起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。
起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。
起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。
桥架的金属结构由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道，供起重小车运行。桥架主梁的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。
箱形结构又可分为正轨箱形双梁、偏轨箱形双梁、偏轨箱形单主梁等几种。正轨箱形双梁是广泛采用的一种基本形式，主梁由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简单，制造方便，适于成批生产，但自重较大。
偏轨箱形双梁和偏轨箱形单主梁的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主副腹板组成，小车钢轨布置在主腹板上方，箱体内的短加劲板可以省去，其中偏轨箱形单主梁是由一根宽翼缘箱形主梁代替两根主梁，自重较小，但制造较复杂。
四桁架式结构由四片平面桁架组合成封闭型空间结构，在上水平桁架表面一般铺有走台板，自重轻，刚度大，但与其它结构相比，外形尺寸大，制造较复杂，疲劳强度较低，已较少生产。
空腹桁架结构类似偏轨箱形主梁，由四片钢板组成一封闭结构，除主腹板为实腹工字形梁外，其余三片钢板上按照设计要求切割成许多窗口，形成一个无斜杆的空腹桁架，在上、下水平桁架表面铺有走台板，起重机运行机构及电气设备装在桥架内部，
自重较轻，整体刚度大，这在中国是较为广泛采用的一种型式。
桥式起重机分类：
1) 普通桥式起重机主要采用电力驱动，一般是在司机室内操纵，也有远距离控制的。起重量可达五百吨，跨度可达60米。
2) 简易梁桥式起重机又称梁式起重机，其结构组成与普通桥式起重机类似，起重量、跨度和工作速度均较小。桥架主梁是由工字钢或其它型钢和板钢组成的简单截面梁，用手拉葫芦或电动葫芦配上简易小车作为起重小车，小车一般在工字梁的下翼缘上运行。桥架可以沿高架上面的轨道运行，也可沿悬吊在高架下面的轨道运行，这种起重机称为悬挂梁式起重机。
3) 冶金专用桥式起重机在钢铁生产过程中可参与特定的工艺操作，其基本结构与普通桥式起重机相似，但在起重小车上还装有特殊的工作机构或装置。这种起重机的工作特点是使用频繁、条件恶劣，工作级别较高。主要有五种类型。
4) 铸造起重机：供吊运铁水注入混铁炉、炼钢炉和吊运钢水注入连续铸锭设备或钢锭模等用。主小车吊运盛桶，副小车进行翻转盛桶等辅助工作。
5) 夹钳起重机：利用夹钳将高温钢锭垂直地吊运到深坑均热炉中，或把它取出放到运锭车上。
6) 脱锭起重机：用以把钢锭从钢锭模中强制脱出。小车上有专门的脱锭装置，脱锭方式根据锭模的形状而定：有的脱锭起重机用项杆压住钢锭，用大钳提起锭模；有的用大钳压住锭模，用小钳提起钢锭。
7) 加料起重机：用以将炉料加到平炉中。主小车的立柱下端装有挑杆，用以挑动料箱并将它送入炉内。主柱可绕垂直轴回转，挑杆可上下摆动和回转。副小车用于修炉等辅助作业。
以充分利用 8) 锻造起重机：用以与水压机配合锻造大型工件。主小车吊钩上悬挂特殊翻料器，用以支持和翻转工件；副小车用来抬起工件。
在设计过程中，结合起重机的实际工作条件，注意了以下几方面的要求：整台起重机与厂方建筑物的配合，以及小车与桥架的配合要恰当。小车与桥架的相互配合，主要在于：小车轨距（车轮中心线间的水平距离）和桥架上的小车轨距应相同，其次，在于小车的缓冲器与桥架上的挡铁位置要配合好，小车的撞尺和桥架上的行程限位装置要配合好。小车的平面布置愈紧凑小车愈能跑到靠近桥架的两端，起重机工作范围也就愈大。小车的高度小，相应的可使起重机的高度减小，从而降低了厂房建筑物的高度。
小车上机构的布置及同一机构中各零件间的配合要求适当。起升机构和小车平面的布置要合理，二者之间的距离不应太小，否则维修不便，或造成小车架难以设计。但也不应太大，否则小车就不紧凑。
小车车轮的轮压分布要求均匀。如能满足这个要求，则可以获得最小的车轮，轮轴及轴承箱的尺寸，并且使起重机桥架主梁上受到均匀的载荷。一般最大轮压不应该超过平均轮压得20%。
小车架上的机构与小车架配合要适当。为使小车上的起升、运行机构与小车架配合得好，要求二者之间的配合尺寸相符；连接零件选择适当和安装方便。在设计原则上，要以机构为主，尽量用小车架去配合机构；同时机构的布置也要尽量使钢结构的设计制造和运行机构的要求设计，但在不影响机构的工作的条件下，机构的布置也应配合小车架的设计，使其构造简单，合理和便于制造。尽量选用标准零部件，以提高设计与制造的工作效率，降低生产成本。小车各部分的设计应考虑制造，安装和维护检修的方便，尽量保证各部件拆下修理时而不需要移动邻近的部件。总之，要兼顾各个方面的相互关系，做到个部分之间的配合良好。
本次设计为5t电动双梁桥式起重机设计，我在参观，实习和借鉴各种文献资料的基础上，同时在老师的精心指导下及本组成员的共同努力下完成的。
第二章 箱型桥式起重机金属结构设计参数
起重量： 5t 跨度S ： 25.5 m 工作级别： A5 起升高度： 12m 小车轮距C B ： 1.1 m
小车轨距b ： 2m 起升速度： 11m/min 小车运行速度：40 m/min 小车工作级别： M 5 大车运行速度： 90 m/min 小车自重：2.6t 机构总重：23.5t
第三章 载荷的确定
3.1均布载荷的确定
查图4-11曲线得半个桥架（不包括端梁）的自重，G q/2=8.8kN 则主梁由于桥架自重引起的均布载荷： l q =
q/2G L
=
5
.228800=345.1N/m
查表4-3得主梁由于集中驱动大车运行机构的长传动轴系引起的均布载荷： =6.0
7N/cm ，取y q =6.3N/cm
3.2 集中载荷的确定
由表4-3查得运行机构中央驱动部件重量引起的集中载荷为：
d G =7000N 主梁的总均布载荷：
'q =l q +y q =32.2+6.3=37.5N/cm
主梁的总计算均布载荷：
25.415.371.1`4=?=?=q q ψN/cm
式中4?=1.1-冲击系数，由公式2-5得。
3.3 惯性载荷的确定
作用在一根主梁上的小车两个车轮的轮压值可根据表4-4所列数据选用：
1P =21000; 2P =18000
考虑动力系数2?的小车车轮的计算轮压值为：
1P =2?1P =1.15?21000=24150N 1P =2?2P =1.15?18000=20700N
式中 2?=1.15-动力系数，由图2-2中曲线查得。
第四章 主梁的设计计算
4.1主梁的高度H 1
H 1=m s 8.1~5.1)14
1
~171(
= 此处取H 1=1.6m 4.2端梁的高度H 2
为使主、端梁连接方便，考虑主梁弯矩变化情况，将主梁做成变截面，变截面端部高度等于端梁高度，常取8.05.012=≈H H m
4.3桥架端部变截面长度d
m L d 4.6~2.35.25)4
1
~81()61~81(=?== 取d=5m
4.4主梁腹板高度h
根据主梁计算高度m H 6.11=，最后选定腹板高度h =1.55m
4.5主梁两腹板内壁间距1
B
mm H B 5303
1
1=≥
取mm B 5501= 4.6确定主梁截面尺寸
对于t m Q 30~5=腹板厚mm 61=δ 上下翼缘板mm 40~60=δ，取mm 100=δ
4.7盖板宽度4B
mm B B 7622002114=++=δ 取4B =760mm
4.8主梁的实际高度1H
H 1=h+2mm 157010215500=?+=δ 4.9实际的端梁高度2H
mm H 7852=
4.9验算箱形梁的整体稳定性 箱形梁的刚度很大，若梁的高宽比
321
11
≤+δB H ,则梁的整体稳定性不需验算。
38.2562
1570
2111<==+δB H 说明梁整体稳定
4.10加劲板的布置尺寸
4.10.1梁的翼缘板极限宽厚比和加劲肋的设置
箱形梁受压翼缘外伸部分取：s b σδ/23515/01≤。 此式满足
箱形梁在两腹板之间的受压翼缘板取:s b σδ/23550/0≤ 此式不满足，所以应在受压翼缘板内侧等间距设置一条纵向加劲肋，被加劲肋分隔开的翼缘区格宽厚比)2/(0δb 仍需满足上述要求。如下图
4.10.2梁腹板的极限宽厚比和加劲肋的位置
当s b σδ/23580/≤时，不需加设任何加劲肋，不需验算腹板稳定性，b 为腹板高度，δ为腹板厚度。 此题不满足此式
当s s b σδσ/235)/(/23580≤<时，需设置横向加劲肋，横向加劲肋常取等间距布置，其间距宜取a=（5.1~1）b ，且不大于2m 。此题满足此式，所以要设置横向加劲肋。
当160s σ/235<)/(δb ≤320s σ/235时，要加设纵向加劲肋，但此题不满足，所以不加纵向加劲肋。
当240s σ/235<)/(δb ≤320s σ/235时，要加设横向加劲肋，但此题不满足，所以不加横向加劲肋。
综上所述，梁要加设横向加劲肋，其间距a=550~825mm ，此处取
a=700mm
为了保持主梁截面中受压构件的局部稳定性，需要设置一些加劲构件 主梁端部大加劲板的间距：
'a ≈h=1.2m,取'a =1mm
主梁端部（梯形部分）小加劲板的间距：
m
a a 5.02
`
1==
主梁中部（矩形部分）大加劲板的间距：
a =(1.5~2)h=1.8~2.4m,取a =2m
主梁中部小加劲板的间距：若小车钢轨采用15P 轻轨，其对水平中心轴线x-x 的最小抗弯截面模数min
W
=47.33cm ，根据连续梁由钢轨的抗弯强度条件求得加劲
板间距（此时连续梁的支点即加劲板所在位置；使一个车轮轮压作用在两加劲板间距的中央）：
[]m W a 3.10241000002600015.117000
7.47662min 1=?
?
?
??+???=
P
≤
ψσ
式中P －小车的轮压，取平均值，
2?-动力系数，由图2-2曲线查得2?=1.15；
[]σ-钢轨的许用应力，[]σ=170MPa.
因此，根据布置方便，取1a =
2
a
=1m 由于腹板的高厚比h/δ= 1200/6=200<160,所以需要水平加劲杆来保证腹板局部稳定性，采用∟54545??角钢作为水平加劲杆。 第五章
主梁的校核
5.1．计算载荷的确定
查图4-11曲线得半个桥架（不包括端梁）的自重，G q/2=32000N 则主梁由于桥架自重引起的均布载荷：
2.312250
70000
1==
=
L G q q N/cm 查表4-3得主梁由于集中驱动大车运行机构的长传动轴系引起的均布载荷：
65.0~6.0=y q N/cm ，取y q =6.3N/cm
由表4-3查得运行机构中央驱动部件重量引起的集中载荷为：
d G =7000N 主梁的总均布载荷：
'q =l q +y q =31.2+6.3=37.5N/cm
主梁的总计算均布载荷：
25.415.371.1'4=?==q q ψ N/cm 式中4?=1.1-冲击系数，由公式2-5得。
作用在一根主梁上的小车两个车轮的轮压值可根据表4-4所列数据选用：
1P =21000; 2P =18000
考虑动力系数2?的小车车轮的计算轮压值为：
1P =2?1P =1.15?21000=24150N 1P =2?2P =1.15?18000=20700N
式中 2?=1.15-动力系数，由图2-2中曲线查得。
5.2主梁垂直最大弯矩
由公式（4-12）计算主梁垂直最大弯矩：
()
L G q L P P l l G qL L B L P P d XC P G 042
214421max 242ψψψ+?????
????
????
?? ??++-++??? ??-+=M + 设敞开司机室的重量为0G =1000N,其重心距支点的距离为0l =280cm 将各已知数值代入上式公式计算可得：
()
7max 106.5?=M +P G cm ?N
5.3主梁水平最大弯矩
由公式（7-18）计算主梁水平最大弯矩：
'
'
()
max max 0.8.
G P g a
M M g
+=
式中g-重力加速度,g=9.81m/2s ;
q
q
v a t =
-大车起动、制动加速度平均值，q t =6~8s, 则()
25.0~1875.08~66090=?=
a m/2
s ;
'
'
()
max
G P M + -不计冲击系数和动载系数时主梁垂直最大弯矩，由下式算得： ''()max
G P M
+=
'00''
21200'''12[()]
24()
2
xc d L B q L G G l P P L L G l P P q L +
-++-+++ =6108.2?cm ?N 因此得主梁水平最大弯矩： ()cm y ?N ?=?
??=M 46max 1048.4~36.381
.92
.0~15.0108.28.0
取 cm y ?N ?=M 4max 104
5.4主梁的强度验算
主梁中间截面的最大弯曲应力根据公式（7-19）计算：
()()max
max []G p G P g g x y
M M W W σσσσ++=+=
+
≤ 式中 -主梁中间截面对水平中心轴线x-x 的抗弯截面模数，其近似值：
31076803cm h B h W x =??
?
??+=σ
y W -主梁中间截面对垂直中心轴线y-y 的抗弯截面模数，其近似值：
3
138403cm b hf B W y =??
?
??+=σ 因此可得：
pa M =?+?=
-733840
104768010564
6σ
由表（2-19）查得Q235钢的许用应力为[]σ∏
[]/1.33220/1.33165.4s MPa
σσ∏===
故 []σσ∏<
主梁支撑截面的最大剪应力根据公式（7-20）计算：
()max max .[]2G P xo Q S I ττδ
∏+=≤
式中 ()
max G P Q +-主梁支撑截面所受的最大剪力，由公式（7-13）计算：
()N L
L L G G ql L B L P P Q d xc P G 10372620
0442
1max =-+++-+=+ψψ3341[1(164)]
48X
P L f EI αββ+-+=-主梁支撑截面对水平重心轴线x-x 的惯性矩，其近
似值： 3001000031500232cm H h B h H W L x x =???
?
??+=-
≈δ S-主梁支撑截面半面积对水平重心轴线x-x 的静距，其近似值： 310100217422422cm h B h h S =??
?
??++??
=δδδ 因此可得： pa M =???=
66
.023********
103726max τ
由表（2-24）查得3A 钢的许用剪应力为 []τ∏ =
[]95.63
MPa σ∏
= ， 故 m a x
[]τσ∏< 由上面的计算可知，强度足够。
5.5主梁的垂直刚度验算
主梁在满载小车轮压作用下，在跨中所产生的最大垂直挠度 可按照公式（7-23） 进行计算：
式中
857.024*********
2===P P α 05.02250
110
===
L B xc β 5108.42
125
76802?=?=?≈H W L x x
因此可得：
()[]
cm f 133.010
8.310214807.0405.061857.012250241506
64
23=?????+?-+?= 允许的挠度值由公式 （7-22）得：
[]cm L
f 86.2700
==
因此 []f f <
5.6主梁的水平刚度验算
主梁在大车运行机构起、制动惯性载荷作用下 ，产生的水平最大挠度可按公式（7-25） 计算（略去第三项，简化成简支梁）：
y
y g y
y g g EI l q EI L P f 38448+
+=
式中g p -作用在主梁上的集中惯性载荷
()()
N P P v P G 1170
~58502.0~01.0'2'1=+= g q -作用在主梁上的均布惯性载荷 ()cm N g vq q 125.1~5625.002.0~01.0'==
4960002
50
38402cm B W I y y =?=?
= 由此可得：
cm f g 18.096000
1021384225025.1196000102148225011706
4
63=????+????= 水平挠度的许用值：
[]cm f g
125.12000
2250==
因此
由上面计算可知，主梁的垂直和水平刚度均满足要求。 当起重机工作无特殊要求时，可以不必进行主梁的动刚度验算 主梁的局部稳定性验算从略
第六章 端梁的计算
6.1计算载荷的确定
设两根主梁对端梁的作用力()
max G P Q +相等，则端梁的最大支反力由公式（4-30）
计算（参见图4-17）
()
2max (2)G P xc A Q L a R K
+=+
式中 K -大车轮距，K =400cm; xc L - 小车轨距， cm L xc 140=
2a -传动侧车轮轴线至主梁中心线的距离，取2a =120cm.
因此可得：
()6.114098400
1202200103726=?+=
A R N
6.2端梁垂直最大弯矩
端梁在主梁支反力()
max G P Q +作用下产生的垂直最大弯矩由公式（4-27）计算：
cm N a R M A Z ??=?=?=61max 1027.10906.114098
式中 1a -导电侧车轮轴线至主梁水平中心线的距离，1a =90cm.
6.3端梁水平最大弯矩
端梁因车轮在侧向载荷作用下而产生的最大水平弯矩由公式（4-27）计算：
'1max .P M s a =
式中S-车轮侧向载荷，由公式（2-6）计算S=P λ；
λ-侧压系数，由图2-3查得，λ=0.08；
P-车轮轮压，即端梁的支反力P=A R .
因此cm N a R A p ?=??=?=M 92.821509906.11409808.01'max λ
端梁因小车在起、制动惯性载荷作用下而产生的最大水平弯矩由公式（4-32）计算：
2'
1max
(2)xg xc P P L a M a K
+= 式中 xg P -小车惯性载荷，由公式（7-8）计算：
N p p xg 30007
2100071===
因此()cm N p ?=??+?=M 29700090400120220030000max
比较'
max P M 和''max p M 两值可知，应取其中较大值进行强度计算
6.4端梁截面尺寸的确定
端梁长L=14mm
根据表4-2推荐，选定端梁各构件的板厚如下： 上盖板18mm δ= 中部下盖板18mm δ= 头部下盖板212mm δ= 腹板6mm δ=
按照[4]查得400Φ车轮组的尺寸，确定端梁盖板宽度和腹板高度时，首先应配置好支撑车轮的截面（图4-23a ）,其次再决定端梁中间截面尺寸（图4-23b ）.
如图7-23配置的结果，车轮轮缘距上盖板底面32mm;车轮两侧面距支撑处两下盖板内边为10mm 因此车轮与端梁不致磨损。同时腹板中线正好通过车轮轴承箱的中心平面。最后，要检端梁中部下盖板与轨道面的距离。如图，4-23b 所以此距离为60mm ，最合适。
6.5端梁的强度验算
端梁中间截面对水平重心线x-x 的截面模数：
31'30003cm h B h W x =??
? ??+=δδ
端梁中间截面对水平重心线x-x 的惯性矩：
4'
'900002
60
3000cm W X x =?
≈=I 端梁中间截面对水平重心线y-y 的截面模数：
31'13204.276.0583403cm b h B W y =???
?
???+=??? ??+=δδ
端梁中间截面对水平重心线
x-x 的半面积距：
3115755.291402
29
6.02922422cm h B h h S x =??+???=+?+??
=δδδ
端梁中间截面的最大弯曲应力由公式(7-34)计算的得：
Mpa W a S W a R W M W M y X A y p z Z 41'
1'
1max max max ''=?+?=+=σ
端梁中间截面的剪应力：
()Mpa S Q x x P G 5.56
.02900005751037262max =???=?I ?=+δτ
端梁支撑截面对水平重心线x-x 的惯性矩、截面模数及面积距的计算如下： 首先求水平重心线的位置 水平重心线距上盖板的距离：
()()cm C 45.82
.11226.02.1821406.02.165.02.11225.02.185.06.02.1821=??+??+?++??++???=
水平重心线距腹板中线的距离：
cm C 45.12.185.015.82-=?-=
水平重心线距下盖板的中心线的距离：
()cm C 15.1115.86.05.02.183=-++= 端梁支撑截面对水平重心线x-x 的惯性矩：
4
2
22223'403.63215.112.11222.112
1
245.16.02.1826.02.1812
1
215.8140140121cm N x ?=???+??+???+???+??+??=
I + 端梁支撑截对水平重心线x-x 的最小截面模数：
3
2
2'40'5386.015.111
63232
10cm C W x x =+?=+?I =+δ 端梁支撑截面水平重心线x-x 下部半面积距：
()3
'3232
6
.015.116.06.015.1115.112.11220
cm S x =-??-+???=
端梁支撑截面附近的弯矩：
cm N d R A z ?=?=?=M 4.1597380146.114098
式中 d 即图中7-23中H 尺寸（参见图4-17） 断裂支撑截面的弯曲应力由公式（4-36）计算：
Mpa W x z 7.29538
4
.15973800'==M =
σ
桥式起重机课程设计 一. 起重机设计的总体方案 本次起重机设计的主要参数如下： 起重量10 t，跨度15 m，起升高度为7 m，起升速度7 m/min 小车运行速度v = 40 m/min，大车运行速度v = 85 m/min，大车运行传动方 式为分别传动：桥架主梁型式，箱型梁，小车估计重量4t，起重机的重量16.8 t。 1.起重机的介绍 2.主梁跨度15 m，是由上、下盖板和两块垂直的腹板组成封闭箱形截面实体板梁连接，主梁横截面腹板的厚度为6mm，翼缘板的厚度为10mm，主梁上的走台的宽度取决于端梁的长度和达成运行机构的平面尺寸，主梁跨度中部高度取H=L/17，主梁和端梁采用搭接形式，主梁和端梁连接处的高取 H0=0.4-0.6H，腹板的稳定性有横向加劲板和纵向加劲条或者角钢来维持，纵向加劲条的焊接采用连续点焊，主梁翼缘板和腹板的焊接采用贴角焊缝，主梁通 常会产生下挠变形，但加工和装配时采用预制上拱。 大车的设计 一．设计的基本原则和要求 大车运行机构的设计通常和桥架的设计一起考虑，两者的设计工作要交叉 进行，一般的设计步骤： 1. 确定桥架结构的形式和大车运行机构的传方式 2. 布置桥架的结构尺寸 3. 安排大车运行机构的具体位置和尺寸 4. 综合考虑二者的关系和完成部分的设计 对大车运行机构设计的基本要求是： 1. 机构要紧凑，重量要轻 2. 和桥架配合要合适，这样桥架设计容易，机构好布置 3. 尽量减轻主梁的扭转载荷，不影响桥架刚度 4. 维修检修方便，机构布置合理 二．大车运行机构具体布置大车运行机构的零部件时应该注意以几点：
1. 因为大车运行机构要安装在起重机桥架上，桥架的运行速度很高，而且受载之后向下挠曲，机构零部件在桥架上的安装可能不十分准确，所以如果单从保持机构的运动性能和补偿安装的不准确性着眼，凡是靠近电动机、减速器和车轮的轴，最好都用浮动轴。 2. 为了减少主梁的扭转载荷，应该使机构零件尽量靠近主梁而远离走台栏杆；尽量靠近端梁，使端梁能直接支撑一部分零部件的重量。 3. 对于分别传动的大车运行机构应该参考现有的资料，在浮动轴有足够的长度的条件下，使安装运行机构的平台减小，占用桥架的一个节间到两个节间的长度，总之考虑到桥架的设计和制造方便。 4. 制动器要安装在靠近电动机，使浮动轴可以在运行机构制动时发挥吸收冲击动能的作用。 小车的设计： 小车主要有起升结构、运行结构和小车架组成。 起升机构采用闭式传动方案，电动机轴与二级圆柱齿轮减速器的高轴速轴之间采用两个半齿联轴器和一中间浮动轴联系起来，减速器的低速轴鱼卷筒之间采用圆柱齿轮传动。 运行机构采用全部为闭式齿轮传动，小车的四个车轮固定在小车架的四周，车轮采用带有角形轴承箱的成组部件，电动机装在小车架的台面上，由于电动机轴好和车轮轴不在同一平面上，所以运行机构采用立式三级圆柱齿轮减速器，在减速器的输入轴与电动机轴之间以及减速器的两个输出轴与车轮之间均采用带浮动的半齿联轴器的连接方式。 小车架的设计，采用粗略的计算方法，靠现有资料和经验来进行，采用钢 板冲压成型的型钢来代替原来的焊接横梁。 1．特征 一）起升和运行机构由独立的部件构成 端梁的设计： 端梁部分在起重机中有着重要的作用，它是承载平移运部分运输的关键部件。 端梁部分是有仇车轮组合端梁架组成，端梁部分主要有上盖板，腹板和下盖
中南大学 《钢结构基本原理》 课程设计 设计名称：钢框架主次梁设计 专业班级：土木1112班 姓名：周世超 学号： 指导老师：龚永智 设计任务书 （一）、设计题目 某钢平台结构（布置及）设计。 （二）、设计规范及参考书籍 1、规范 （1）中华人民共和国建设部. 建筑结构制图标准[S]（GB/T50105－2001） （2）中华人民共和国建设部. 房屋建筑制图统一标准[S]（GB/T50001－2001） （3）中华人民共和国建设部. 建筑结构荷载规范[S]（GB5009－2001）（4）中华人民共和国建设部. 钢结构设计规范[S]（GB50017－2003）（5）中华人民共和国建设部. 钢结构工程施工质量验收规范[S]（GB50205-2001） 2、参考书籍
（1）沈祖炎等. 钢结构基本原理[M]. 中国建筑工业出版社，2006 （2）毛德培. 钢结构[M]. 中国铁道出版社，1999 （3）陈绍藩. 钢结构[M]. 中国建筑工业出版社，2003 （4）李星荣等. 钢结构连接节点设计手册（第二版）[M]. 中国建筑工业出版社，2005 （5）包头钢铁设计研究院?中国钢结构协会房屋建筑钢结构协. 钢结构设计与计算（第二版）[M]. 机械工业出版社，2006 （三）、设计内容 某多层图书馆二楼书库楼面结构布置示意图如图一所示，结构采用横向框架承重，楼面板为120mm厚的单向实心钢筋混凝土板。荷载的传力途径为：楼面板—次梁—主梁—柱—基础，设计中仅考虑竖向荷载与动荷载的作用。框架按照连续梁计算，次梁按照简支梁计算。其中框架柱为焊接H型钢，截面尺寸为H600X300X12X18，楼层层高取3.9米 采用的钢材为Q345，焊条为E50 柱网尺寸9 ×9，永久荷载5，活荷载10 活荷载分项系数为1.4 恒荷载分项系数为1.2 （四）、设计内容要求 1)验算焊接H型钢框架柱的承载能力，如不满足请自行调整 2)设计次梁截面CL-1（热轧H型钢）。 3)设计框架主梁截面KL-1（焊接工字钢）。 4)设计框架主梁短梁段与框架柱连接节点，要求采用焊缝连接，短
贵州大学高等教育自学考试实践考试 钢结构课程设计 课程代码：02443 题目：单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计 年级：2 0 1 3 级 专业：建筑工程 层次：本科 姓名：张伟 准考证号：21001181132 衔接院校：贵州大学 指导老师：张筱芸 完成日期： 2015. 4. 24
附件：设计资料 1、设计题目：《单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计》 2、设计任务及参数： 第五组： 某地一机械加工车间，长84m，跨度24m，柱距6m，车间内设有两台40/10T中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m，柱顶标高27m，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m2），上铺100mm厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m3），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m2），找平层2cm厚（0.3KN/m2），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，上柱截面400×400mm。钢材选用Q235B，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m2，积灰荷载标准值0.6KN/m2， 3、设计任务分解 学生按照下表分派的条件，完成梯形钢屋架设计的全部相关计算和验算及构造设计内容。 表-3 4、设计成果要求 在教师指导下，能根据设计任务书的要求，搜集有关资料，熟悉并应用有关规范、标准和图集，独立完成课程设计任务书（指导书）规定的全部内容。 1）需提交完整的设计计算书和梯形钢屋架施工图。 2）梯形钢屋架设计要求：经济合理，技术先进，施工方便。 3）设计计算书要求：计算依据充分、文理通顺、计算结果正确、书写工整、数字准确、图文并茂，统一用A4纸书写（打印）。 A、按步骤设计计算，各设计计算步骤应表达清楚，写出计算表达式及必要的计算过程，对数据的选取应写明判断依据。 B、计算过程中，必须配以相应的计算简图。 C、对计算结果进行复核后，为保证施工质量且方便施工，应按规范要求对计算结果进行调整并写明依据。 4）梯形钢屋架施工图共两张，图纸绘制的要求：布图合理，版面整齐，图线清晰，标注规范，符合规范/图集要求。
混凝土及砌体结构课程设计—单层工业厂房设计-金属结构车间双跨等高厂房05号方案计算书【可提供完整设计图纸】
混凝土及砌体结构课程设计 学生姓名： 学号： 指导教师： 专业班级：11土木（1） 所在学院：工程学院 中国·大庆 2013年10月
混凝土及砌体结构课程设计 ——单层工业厂房设计任务书 (土木11（1）和11（2）) 一、设计题目：金属结构车间双跨等高厂房。 二、设计内容： 1．计算排架所受的各项荷载； 2．计算各种荷载作用下的排架内力(对于吊车荷载不考虑厂房的空间作用)； 3．柱及牛腿设计，柱下独立基础设计； 4．绘施工图：柱模板图和配筋图；基础模板和配筋图。 三、设计资料 1．金属结构车间为两跨厂房，安全等级为一级，厂房总长66m，柱距为6m，厂房剖面如图1所示； 2．厂房每跨内设两台吊车； 3．建设地点为东北某城市(基本风压0.4kN／m2，基本雪压0.6kN／m2，地面粗糙程度B类，冻结深度2.0m)； 4．地基为均匀粘性土，地基承载力特征值180kpa； 5．厂房标准构件选用及载荷标准值： (1)屋架采用梯形钢屋架，屋架自重标准值：18m跨69kN／每榀，21m跨93kN／每榀，24m跨106.8kN／每榀，27m跨123kN／每榀，30m跨142.4kN／每榀(均包括支撑自重) (2)吊车梁选用预应力混凝土吊车梁，参数见表3。轨道及零件自重0.85kN／m，轨道及垫层构造高度187mm； (3)天窗采用矩形纵向天窗，每榀天窗架重：18m跨25kN／每榀，21m跨29kN／每榀，24m跨33kN／每榀，27m跨36.2kN／每榀，30m跨40.5kN／每榀(包括自重，侧板、窗扇支撑等自重)； (4)天沟板自重标准值为2.12kN／m； (5)围护墙采用240mm双面粉刷墙，自重5.24kN/m2。塑钢窗：自重0.45kN／m2，窗宽4.5m，窗高见图1。 (6)基础梁截面为250 m m×600mm；基础梁自重4.4kN／m；
第1章绪论 1.1 概述 起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械。又称吊车。属于物料搬运机械。起重机的工作特点是做间歇性运动，即在一个工作循环中取料、运移、卸载等动作的相应机构是交替工作的。 架型起重机的雏形。14世纪，西欧出现了人力和畜力驱动的转动臂架型起重机。19世纪前期，出现了桥式；起重机的重要磨损件如轴、齿轮和吊具等开始采用金属材料制造，并开始采用水力驱动。19世纪后期，蒸汽驱动的起重机逐渐取代了水力驱动的起重机。20世纪20年代开始，由于电气工业和内燃机工业迅速发展，以电动机或内燃机为动力装置的各种起重机基本形成。主要包括起升机构、运行机构、变幅机构、回转机构和金属结构等。起升机构是起重机的基本工作机构，它们大多是由吊挂系统和绞车组成，也有通过液压系统升降重物的。运行机构用以纵向水平运移重物或调整起重机的工作位置，一般是由电动机、减速器、制动器和车轮组成。变幅机构只配备在臂架型起重机上，臂架仰起时幅度减小，俯下时幅度增大，分平衡变幅和非平衡变幅两种。回转机构用以使臂架回转，是由驱动装置和回转支承装置组成。金属结构是起重机的骨架，主要承载件如桥架、臂架和门架可为箱形结构或桁架结构，也可为腹板结构，有的可用型钢作为支承梁。 起重机是减轻笨重的体力劳动、提高工作效率、实现安全生产的起重运输设备。在国民经济各部门的物质生产和物资流通中，起重机作为关键的工艺设备或主要的辅助机械，应用十分广泛。 图1.1 双悬臂集装箱龙门起重机
图1.2 无悬臂集装箱龙门起重机 长期以来，龙门起重机仅小车运行机构采用交流驱动，近年来，起升机构和大车运行也相继采用了交流驱动技术，这样减少了维护和修理费，降低了营运成本。最近日本三井公司成功地采用了交流变频调速装置，解决了起升机构位势负载和车轮支承压力变化导致车轮转速变化的关键技术，达到了集装箱堆场作业的使用要求。德国派纳公司将其在自动控制领域所拥有的丰富经验成功地应用在大型轨道吊上,满足了现 代化集装箱堆场对自动化控制的需要。 1.2 集装箱龙门起重机的分类和特点 1.2.1 集装箱龙门起重机的分类 集装箱龙门起重机是用于集装箱堆场的车辆装卸、集装箱的堆码、拆垛和转运的专用机械。集装箱龙门起重机分为轮胎式集装箱龙门起重机和轨道式集装箱龙门起重机。 1.2.3 轨道式集装箱龙门起重机的特点 轨道式集装箱龙门起重机是集装箱码头货场进行装卸、堆码集装箱的专用机械。它由两片双悬臂的门架组成，两侧门腿用下横梁连接，两侧悬臂用上横梁连接，门架通过大车运行机构在地面铺设的轨道上行走。在港口多采用双梁箱型焊接结构的轨道式集装箱龙门起重机，个别采用L型单梁箱型焊接结构。在集装箱专用码头上，岸边集装箱起重机将集装箱从船上卸到码头前沿的拖挂车上，拖到堆场，用轨道式集装箱龙门起重机进行装卸堆码作业，或者相反。轨道式集装箱龙门起重机结构较为简单，操作容易，维修方便，有利于实现自动化控制。
一由设计任务书可知： 厂房总长为120m，柱距6m，跨度为24m，屋架端部高度为2m，车间内设有两台中级工作制吊车，该地区冬季最低温度为-22℃。暂不考虑地震设防。 屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。卷材防水层面（上铺120mm 泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层）。屋面活荷载标准值为0.7KN/㎡，雪荷载标准值为0.4KN/㎡，积灰荷载标准值为0.5KN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，钢屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20. 二选材： 根据该地区温度及荷载性质，钢材采用Q235-C。其设计强度为215KN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接，构件采用钢板及热轧钢筋，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度L。=24000-2×150=23700，端部高度：h=2000mm(轴线处)，h=2150(计算跨度处)。 三结构形式与布置： 屋架形式及几何尺寸见图1所示： 图1 屋架支撑布置见图2所示：
图2 四荷载与内力计算： 1．荷载计算： 活荷载于雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。 永久荷载标准值： 防水层（三毡四油上铺小石子）0.35KN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40 KN/㎡保温层（40mm厚泡沫混凝土0.25 KN/㎡预应力混凝土大型屋面板 1.4 KN/㎡钢屋架和支撑自重0.12+0.011×24=0.384 KN/㎡ 总计：2.784 KN/㎡可变荷载标准值： 雪荷载＜屋面活荷载（取两者较大值）0.7KN/㎡积灰荷载0.5KN/㎡风载为吸力，起卸载作用，一般不予考虑。 总计：1.2 KN/㎡永久荷载设计值 1.2×2.784 KN/㎡=3.3408KN/㎡可变荷载设计值 1.4×1.2KN/㎡=1.68KN/㎡2．荷载组合： 设计屋架时应考虑以下三种组合： 组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦荷载P=(3.3408KN/㎡+1.68KN/㎡) ×1.5×6=45.1872KN 组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦荷载P1=3.3408KN/㎡×1.5×6=30.07KN P2=1.68KN/㎡×1.5×6=15.12KN 组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板自重+半跨屋面活荷载
《金属结构》 课程设计说明书 专业：起重运输机械设计与制造班级： 姓名： 学号： 指导教师：安林超 日期：2012年10月
第一章绪论 桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。 桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。 普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。 起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。 起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。 起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。 桥架的金属结构由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道，供起重小车运行。桥架主梁的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。 箱形结构又可分为正轨箱形双梁、偏轨箱形双梁、偏轨箱形单主梁等几种。正轨箱形双梁是广泛采用的一种基本形式，主梁由上、下翼缘板和两侧的垂直腹
目录 第1章绪论 (2) 第2章载荷计算 (6) 2.1 尺寸设计 (6) 2.1.1.桥架尺寸的确定 (6) 2.1.2.主梁尺寸 (6) 2.1.3.端梁尺寸 (6) 2.2 固定载荷 (7) 2.3 小车轮压 (8) 2.4 动力效应系数 (9) 2.5 惯性载荷 (9) 2.6 偏斜运行侧向力 (10) 2.6.1满载小车在主梁跨中央 (10) 2.6.2 满载小车在主梁左端极限位置 (11) 2.7扭转载荷 (11) 第3章主梁计算 (13) 3.1 内力 (13) 3.1.1垂直载荷 (13) 3.1.2水平载荷 (15) 3.2强度 (17) 3.3 主梁稳定性 (21) 3.3.1 整体稳定性 (21) 3.3.2 局部稳定性 (21) 第4章端梁计算 (22) 4.1 载荷与内力 (22) 4.1.1垂直载荷 (22) 4.1.2水平载荷 (24) 4.2疲劳强度 (27) 4.2.1 弯板翼缘焊缝 (27) 4.2.2 端梁中央拼接截面 (28) 4.3 稳定性 (29) 4.4 端梁拼接 (30) 4.4.1 内力及分配 (30) 4.4.2翼缘拼接计算 (32) 4.4.3腹板拼接计算 (33) 4.4.4端梁拼接接截面1-1的强度 (35) 第5章主梁和端梁的连接 (37) 第6章总结 (38) 参考文献 (40)
第1章绪论 桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。 桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。 普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。 起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。 起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用制动器、减速器和电动机分散安装的驱动方式。 起重机运行机构一般只用两个主动和两个从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。 桥架的金属结构由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和两根端梁组成。主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道，供起重小车运行。桥架主梁的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。 箱形结构又可分为正轨箱形双梁、偏轨箱形双梁、偏轨箱形单主梁等几种。正轨箱形双梁是广泛采用的一种基本形式，主梁由上、下翼缘板和两侧的垂直腹
. . XX 工程学院 建筑钢结构 课程设计 班级： 学号： ：
目录 前言 (2) 某车间刚屋架设计 1.设计资料 (3) 2.荷载计算 (5) 3.荷载组合 (5) 4.内力计算 (6) 5.杆件设计 (7) 6.节点设计 (11) 参考文献 (19)
前言 本书意在完成钢结构设计课的作业，以及对自己两学期来钢结构设计课所学知识的一次检验。本书主要对一个单层厂房的屋盖进行设计验算，。编撰过程由于疏忽或个人知识面的局限性，难免会产生一些失误以及错误，望各位老师批评改正。
某车间钢屋架设计 1. 设计资料 １.１屋面类型 无檩屋面，屋面采用1.5X6m 的预应力钢筋混凝土大型屋面板。 １.２杆件及连接 杆件采用Q235钢，钢材强度设计值f =215N/mm 2。角焊缝强度设计值 为 2/160mm kN f w f １.３屋架主要尺寸 Ⅰ.跨度30ｍ Ⅱ.屋架上弦坡度１/１０ Ⅲ.架端架高度1990ｍｍ Ⅳ.屋架跨中高度3340ｍｍ １.４其他设计资料 Ⅰ.厂房长度２４０ｍ Ⅱ.屋架支撑于钢筋混凝土柱顶 Ⅲ.柱距６ｍ Ⅳ.柱网布置如图
Ⅴ.架几何尺寸 Ⅵ.屋架支撑布置
2.荷载计算 预应力混凝土大型屋面板 1.0?1.4 kN/m2=1.4 kN/m2 屋架自重0.12+0.011?30=0.45 KN/m2 永久荷载 2.2 KN/m2 共 4.05 kN/m2屋面活载 1.0 kN/m2 3. 荷载组合 由永久荷载控制的荷载组合值为 q=1.35×4.05＋1.4×0.7×1.0=6.45KN／㎡ 由可变荷载控制的荷载组合值为 q=1.2×4.05+1.4×1.0=6.26KN／㎡ 故永久荷载控制的组合起控制作用。 Ⅰ.全垮永久荷载加全垮可变荷载 F=6.45×1.5×6=58.05KN Ⅱ.全垮永久荷载加半跨可变荷载
参考实例： 钢结构课程设计例题 －、设计资料 某一单层单跨工业长房。厂房总长度为120m，柱距6m，跨度为27m。车间内设有两台中级工作制桥式吊车。该地区冬季最低温度为－20℃。 屋面采用1.5m×6.0m预应力大型屋面板，屋面坡度为i=1:10。上铺120mm 厚泡沫混凝土保温层和三毡四油防水层等。屋面活荷载标准值为0.6kN/㎡，雪荷载标准值为0.75kN/㎡，积灰荷载标准值为0.5kN/㎡。 屋架采用梯形钢屋架，其两端铰支于钢劲混凝土柱上。柱头截面为400mm ×400mm，所用混凝土强度等级为C20。 根据该地区的温度及荷载性质，钢材采用Q235―A―F，其设计强度f=215kN/㎡,焊条采用E43型，手工焊接。构件采用钢板及热轧钢劲，构件与支撑的连接用M20普通螺栓。 屋架的计算跨度：Lo=27000－2×150=26700mm，端部高度：h=2000mm（轴线处），h=2015mm（计算跨度处）。 二、结构形式与布置 屋架形式及几何尺寸见图1所示。 图1 屋架形式及几何尺寸
屋架支撑布置见图2所示。 符号说明：GWJ-（钢屋架）；SC-（上弦支撑）：XC-（下弦支撑）； CC-（垂直支撑）；GG-（刚性系杆）；LG-（柔性系杆） 图2 屋架支撑布置图
三、荷载与内力计算 1.荷载计算 荷载与雪荷载不会同时出现，故取两者较大的活荷载计算。 永久荷载标准值 放水层（三毡四油上铺小石子）0.35kN/㎡找平层（20mm厚水泥砂浆）0.02×20=0.40kN/㎡保温层（120mm厚泡沫混凝土）0.12*6=0.70kN/㎡ 预应力混凝土大型屋面板 1.40kN/㎡ 钢屋架和支撑自重0.12+0.011×27=0.417kN/㎡管道设备自重0.10 kN/㎡ 总计 3.387kN/㎡可变荷载标准值 雪荷载0.75kN/㎡ 积灰荷载0.50kN/㎡ 总计 1.25kN/㎡ 永久荷载设计值 1.2×3.387=4.0644 kN/㎡（由可变荷载控制） 可变荷载设计值 1.4×1.25=1.75kN/㎡ 2.荷载组合 设计屋架时，应考虑以下三种组合： 组合一全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦节点荷载P=(4.0644+1.75) ×1.5×6=52.3296 kN 组合二全跨永久荷载+半跨可变荷载 屋架上弦节点荷载 P=4.0644×1.5×6=36.59 kN 1 P=1.75×1.5×6=15.75 kN 2 组合三全跨屋架及支撑自重+半跨大型屋面板重+半跨屋面活荷载 P=0.417×1.2×1.5×6=4.5 kN 屋架上弦节点荷载 3 P=(1.4×1.2+0.75×1.4) ×1.5×6=24.57 kN 4 3.内力计算 本设计采用程序计算杆件在单位节点力作用下各杆件的内力系数，见表1。由表内三种组合可见：组合一，对杆件计算主要起控制作用；组合三，可能引起中间几根斜腹杆发生内力变号。如果施工过程中，在屋架两侧对称均匀铺设面板，则可避免内力变号而不用组合三。
《钢结构设计原理》课程设计 计 算 书 姓名：×× 学号：U2009158×× 专业班级:土木工程0905班 指导老师：张卉 完成时间：2012年2月18日
第一部分钢结构课程设计任务书 一、设计资料及依据 根据学号U1及次序14得已知条件：某车间跨度为24m，厂房总长度102m，柱距6m，车间内设有两台50/10t中级工作制软钩桥式吊车，地区计算温度高于-20℃，无侵蚀性介质，地震设防烈度为6度，屋架下弦标高为18m；采用×6 m 预应力钢筋混凝土大型屋面板，Ⅱ级防水，卷材屋面，桁架采用梯形钢桁架，两端铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为450×450mm，混凝土强度等级为C25，屋架采用的钢材为Q235B钢，焊条为E43型。 屋架计算跨度： 03002400030023700mm L L =-=-= 屋架端部高度： 01900mm H=跨度： 01 10 i=计算跨度处高度: 19001200150120001915mm H=+?÷= 屋架跨中高度: 1 1900120003100mm 10 h=+?= 表1 荷载标准值 二、屋架尺寸及支撑布置
屋架形式及尺寸如图1： 屋盖的支撑布置如图2： 层架上弦（下弦）支撑布置图 垂直支撑1-1 垂直支撑2-2 图2 桁架支撑布置 符号说明：GWJ—钢屋架；SC—上线支撑；XC—下弦支撑；
CC —垂直支撑；GC —刚性系杆；LG —柔性系杆 三、 荷载计算 屋面活载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活载大于雪荷载，故取屋 面活载计算。沿屋面斜面分布的永久荷载乘以1/cos /10 1.005α==换算为沿水平投影面分布的荷载。 标准永久荷载： 2222222 0.4kN/m 0.402kN/m 201:2.50.4kN/m 0.402kN/m 1500.9kN/m 0.905kN/m kN/m 1.?=?=?=?=改性沥青防水层 1.005厚水泥砂浆找平层 1.005厚加气混凝土保温层 1.005预应力混凝土大型屋面板（包括灌缝） 1.005 1.42 222 407kN/m kN/m 0.386kN/m kN/m ?=屋架和支撑自重 1.0050.384悬挂管道 + 0.0001 23.537kN/m ?共 1.35 2 kN/m 共 4.775 标准可变荷载： 222 2 0.7kN/m 0.98kN/m 0.7kN/m 0.98kN/m ?=?=不上人屋面活载 1.4积灰荷载 + 1.4 21.96kN/m 共 设计桁架时应考虑一下三种荷载组合： 1、全跨永久荷载+全跨可变荷载 屋架上弦节点荷载：(4.775 1.96) 1.5660.615kN F =+??= 2、全跨永久荷载+半跨可变荷载 全跨节点永久荷载： 1 4.775 1.5642.975kN F =??=
课程设计 课程名称：钢结构设计 设计题目：昆明地区某工厂金工车间钢屋架设计学院：土木工程学院 专业：土木工程 年级：大学三年级 姓名：郭锐 学号：19 指导教师：王鹏 日期：2016年12月
课程设计任务书 土木工程学院学院土木工程专业 3 年级姓名：郭锐学号：13325 课程设计题目：昆明地区某工厂金工车间钢屋架设计 课程设计主要内容： （一）设计资料 昆明地区某工厂金工车间，长度90m，柱距6m，车间内设有两台30/5t中级工作制桥式吊车，屋面采用1.5×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板。20mm厚水泥砂浆找平层，三毡四油防水层，屋面坡度1/10~1/12。屋架两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400m m，混凝土C20，屋面活荷载0.50 kN/m2，屋面积灰荷载0.75 kN/m2，屋架跨度、屋架计算跨度、屋面做法和屋架端高按指定的数据进行计算。 1、屋架跨度（1）21m（2）24m 2、屋面计算跨度（1）L0＝L （2）L0＝L-300mm 3、屋面做法（1）有保温层（2）无保温层 4、屋架端高（1）h0=1.8m （2）h0=1.9m （3）h0=2.0m h=2.1m （4）0 （二）设计要求 1、由结构重要性，荷载特征（静荷），连接方法（焊接）及工作温度选用钢材及焊条。 2、合理布置支撑体系，主要考虑 （1）上弦横向水平支撑 （2）下弦横向水平支撑 （3）垂直支撑 （4）系杆（刚性或柔性） 并在计算书上画出屋盖支撑布置图，并对各榀屋架进行编号 3、荷载及内力计算
（1）屋面恒载计算。 （2）屋面活荷载与屋面雪荷载不同时考虑。 （3）屋面积灰荷载属于可变荷载。 （4）利用结构的对称性，仅计算屋架左半跨杆件内力。 （5）计算屋架杆力时，应考虑三种荷载组合。 （6）将屋面分布荷载转化为屋架节点荷载，利用左半跨单位节点荷载内力图计算杆力。 （7）确定各杆最不利内力（最大拉力或最大压力） 4、杆件截面选择 （1）屋架杆件常采用双角钢组合组成的T形截面或十字形截面，要根据λx=λy的等稳条件选择合理的截面形式。 （2）正确确定杆件的长细比，由轴心受力杆件确定杆件截面及填板数量。 （3）设计小组内每位同学所计算的上弦杆，下弦杆，斜杆截面选择过程要在计算书内详细说明，其余杆件截面选择可按同组内其他同学计算成果统一列表取用。 （4）杆件截面规格不宜过多，与垂直支撑相连的竖杆截面则不宜小于2L63×5。 5、节点设计 （1）熟知节点设计的基本要求及一般步骤。 （2）要在计算书内写出一般上下弦节点，下弦跨中节点，下弦支座节点及屋脊节点设计过程。 6、屋架施工图 （1）用铅笔绘制1#施工图 （2）施工图应包括 ①屋架简图（比例1∶100），左半跨标明杆件长度，右半跨注明杆件最不利内力，以及起拱度。 ②屋架正面图，上、下弦平面图（轴线比例1：20，杆件、节点比例1：10）。 ③侧面图，剖面图及零件详图。 ④注明全部零件的编号，规格及尺寸（包括加工尺寸和定位尺寸）孔洞位置，孔洞及螺 栓直径，焊缝尺寸以及对工厂加工和工地施工的要求。 ⑤材料表（一榀屋架的材料用量）。 ⑥说明（钢号、焊条型号、起拱要求、图中未注明的焊缝尺寸和油漆要求等）。 指导教师（签字）：
焊接结构课程设计任务书 设计题目：门式起重机焊接箱形梁的设计校核 课程名称焊接结构课程设计班级09513 地点自定起止时间2012.12.3～2012.12.19 设计内容及要求1．箱型梁式桥架结构的构造及尺寸，满足强度、刚度及稳定性的要求，考虑主梁上拱度及上翘度等问题。 2．制定主梁的制造工艺过程，根据板厚等条件确定坡口形式及尺寸，并考虑焊接变形的控制。 3．绘制装配图及零件图。 4．设计说明书1份。要求说明书能以“工程语言和格式”阐明自己的设计观点、设计方案的优劣及设计数据的合理性；按照设计步骤、进程，科学地编排设计说明书的格式与内容，书写工整、叙述简明，约20页左右。 设 计参数起重量40/10t 起升高度12/18m 轮距3.7m 轨距2.5m 工作级别A6净跨度30m 进度要求 阶段进度 第一阶段 查阅文献资料，熟悉焊接结构设计的思路，初步了解起重机主梁的 设计方法及程序 第二阶段对结构进行合理设计，并进行相关的计算； 第三阶段绘制设计的焊接结构； 第四阶段对设计的结构进行合理性审查，并选择合适的加工制造方案 第五阶段检查图纸、编写设计说明书 参考资料推荐［1］《起重机课程设计》陈道南、盛汉中. [M].北京：冶金工业出版社，1993 ［2］《起重机设计手册》起重机设计手册编写组.北京：机械工业出版社,1980 ［3］《起重机设计手册》张文质、虞和谦、王金诺等.北京：中国铁道部出版社，1998.3 ［4］《材料力学》材料成型与控制工程专业（本科）《材料力学》课现用教科书［5］《焊接手册》第三卷机械工程学会焊接学会编..北京: 机械工业出版社,2001.8 ［6］《焊接结构》田锡唐.北京：机械工业出版社,1994.10 ［7］《起重机设计规范》GBT3811-2008
XX 工学院 课程实训 课程名称：钢结构设计原理专业层次：土木工程（卓越）
1、设计资料 1）某厂房跨度为24m，总长90m，柱距6m，屋架下弦标高为18m。 2）屋架铰支于钢筋混凝土柱顶，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C30。 3）屋面采用1.5×6m的预应力钢筋混凝土大型屋面板（屋面板不考虑作为支撑用）。 4）该车间所属地区西安。 5）采用梯形钢屋架。 考虑静载：①预应力钢筋混凝土屋面板（包括嵌缝）1400N/m2 ②二毡三油防水层400N/m2 ③20mm厚水泥砂浆找平400N/m2 ④支撑重量70N/m2 考虑活载：活载700N/m2
6）钢材选用Q345钢，焊条为E50型。 2、屋架形式和几何尺寸 屋面材料为大型屋面板，故采用无檩体系平破梯形屋架。 屋面坡度 i=1/10； 屋架计算跨度L 0＝24000－300＝23700mm ； 端部高度取H=1990mm ，中部高度取H=3190mm （为L 0/7.4）。 屋架几何尺寸如图1所示： 1拱50 图1：24米跨屋架几何尺寸
三、支撑布置 由于房屋长度有6米，故在房屋两端及中间设置上、下横向水平支撑和屋架两端及跨中三处设置垂直支撑。其他屋架则在垂直支撑处分别于上、下弦设置三道系杆，其中屋脊和两支座处为刚性系杆，其余三道为柔性系杆。 上弦平面支撑布置
屋架和下弦平面支撑布置
垂直支撑布置 4、设计屋架荷载 屋面活荷载与雪荷载不会同时出现，从资料可知屋面活荷载大于雪荷载，故取屋面活荷载计算。由于风荷载为0.35kN/m2 小于0.49kN/m2，故不考虑风荷载的影响。沿屋面分布的永久荷载乘以1/cosα=√1+102/10=1.005换算为沿水平投影面分布的荷载。桁架沿水平投影面积分布的自重（包括支撑）按经验公式（ P=0.12+0.011 跨度）计 w 算，跨度单位为m。 标准永久荷载： 二毡三油防水层
土建专业 钢结构 课程设计 钢结构课程设计 一、课程设计的性质和任务 《钢结构》是土木工程专业的重要专业课，为了加强学生对基本理论的理解和《钢结构》设计规范条文的应用，培养学生独立分析问题和解决问题的能力，必须在讲完有关课程内容后，安排2周的课程设计，以提高学生的综合运用能力。课程设计又是知识深化、拓宽的重要过程，也是对学生综合素质与工程实践能力的全面锻炼，是实现本科培养目标的重要阶段。通过课程设计，着重培养学生综合分析和解决问题的能力以及严谨、扎实的工作作风。为学生将来走上工作岗位，顺利完成设计任务奠定基础。 课程设计的任务是，通过进一步的设计训练，使学生熟悉钢结构基本构件的设计和构造设计的基本原理和方法，具备一般钢结构设计的基本技能；能够根据不同情况，合理地选择结构、构造方案，熟练地进行结构设计计算，并学会利用各种设计资料。 二、课程设计基本要求 课程设计是综合性很强的专业训练过程，对学生综合素质的提高起着重要的作用。基本要求如下： 1、时间要求。一般不少于2周； 2、任务要求。在教师指导下，独立完成一项给定的设计任务，编写出符合要求的设计说明（计算）书，并绘制必要的施工图。 3、知识和能力要求。在课程设计工作中，能综合应用各学科的理论知识与技能，去分
析和解决工程实际问题，使理论深化，知识拓宽，专业技能得到进一步延伸。通过毕业设计，使学生学会依据设计任务进行资料收集、和整理，能正确运用工具书，掌握钢结构设计程序、方法和技术规范，提高工程设计计算、理论分析、技术文件编写的能力，提高计算机的应用能力。 三、课程设计的内容 《钢结构》课程设计的选题要符合教学基本要求，设计内容要有足够的深度，使学生达到本专业基本能力的训练。对学习好、能力强的学生，可适当加深加宽。 题目：钢屋架设计 采用平面钢屋架作为设计题目。设计内容包括：屋架内力计算、屋架杆件设计；节点设计；施工图绘制以及材料用量计算等。 完成的设计成果包括：结构设计计算书一份，施工图1~3张（2号）。 普通钢屋架设计 案例及设计指导 参考题目： 一、题目：普通梯形钢屋架设计 （一）设计资料 郑州某工业厂房，长度102m，屋架间距6m，车间内设有两台20/5t中级工作工作制桥式吊车，屋面采用×6m预应力钢筋混凝土大型屋面板。水混珍珠岩制品保温层10cm，20mm 厚水混砂浆找平层，三毡四油防水层，屋面坡度1/10。屋架两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土C30，屋架跨度和屋面积灰荷载按指定的数据进行计算。 1、屋架跨度（1）24m （2）27m 2、屋面积灰荷载标准值（1）m2（2）m2
1.设计资料： ................................................................ 错误！未定义书签。 2.结构形式与布置 ............................................................ 错误！未定义书签。 3.荷载计算 .................................................................. 错误！未定义书签。 4.内力计算 .................................................................. 错误！未定义书签。 附件：设计资料 1、设计题目：《单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计》 2、设计任务及参数： 第五组： 某地一机械加工车间，长84m ，跨度24m ，柱距6m ，车间内设有两台40/10T 中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m ，柱顶标高27m ，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m 2 ），上铺100mm 厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m 3 ），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m 2 ），找平层2cm 厚（0.3KN/m 2 ），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，上柱截面400×400mm 。钢材选用Q235B ，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m 2 ，积灰荷载标准值0.6KN/m 2 ，雪荷载及风荷载见下表，7位同学依次按序号进行选取。 活载KN/m 2 1 2 3 4 5 6 7 基本雪压 0.30 0.75 0.10 0.20 0.45 0.50 0.35 基本风压 0.35 0.60 0.25 0.55 0.30 0.50 0.45 3、设计任务分解 学生按照下表分派的条件，完成梯形钢屋架设计的全部相关计算和验算及构造设计内容。 表-3 4、设计成果要求 在教师指导下，能根据设计任务书的要求，搜集有关资料，熟悉并应用有关规范、标准和图集，独立完成课程设计任务书（指导书）规定的全部内容。 1）需提交完整的设计计算书和梯形钢屋架施工图。 2）梯形钢屋架设计要求：经济合理，技术先进，施工方便。 3）设计计算书要求：计算依据充分、文理通顺、计算结果正确、书写工整、数字准确、图文并茂，统一用A4纸书写（打印）。 A 、按步骤设计计算，各设计计算步骤应表达清楚，写出计算表达式及必要的计算过程，对数据的选取应写明判断依据。 B 、计算过程中，必须配以相应的计算简图。 C 、对计算结果进行复核后，为保证施工质量且方便施工，应按规范要求对计算结果进行调整并写明依据。 4）梯形钢屋架施工图共两张，图纸绘制的要求：布图合理，版面整齐，图线清晰，标注规范，符合规范/图集要求。 单层工业厂房屋盖结构——梯形钢屋架设计 1.设计资料：（1）某地一机械加工车间，长84m ，跨度24m ，柱距6m ，车间内设有两台40/10T 中级工作制桥式吊车，轨顶标高18.5m ，柱顶标高27m ，地震设计烈度7度。采用梯形钢屋架，封闭结合，1.5×6m 预应力钢筋混凝土大型屋面板（1.4KN/m 2 ），上铺100mm 厚泡沫混凝土保温层（容重为1KN/m 3 ），三毡四油（上铺绿豆砂）防水层（0.4KN/m 2 ），找平层2cm 厚（0.3KN/m 2 ），卷材屋面，屋面坡度i=1/10，屋架简支于钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级C20，上柱截面400×400mm 。钢材选用Q235B ，焊条采用E43型。屋面活荷载标准值0.7KN/m 2 ，积灰荷载标准值0.6KN/m 2 ，雪荷载及风荷载见下表。 活载KN/m 2 1 2 3 4 5 6 7 基本雪压 0.30 0.75 0.10 0.20 0.45 0.50 0.35 基本风压 0.35 0.60 0.25 0.55 0.30 0.50 0.45 （2）屋架计算跨度 )(7.233.0240 m l =-= （3）跨中及端部高度：设计为无檩屋盖方案，采用平坡梯形屋架，端部高度 mm h 19000=中部高度
现代机械工程基础实验1(机设) ——金属结构设计部分 题目：现代工程基础实验 金属结构设计 院（部）：机电工程学院 专业：机械工程及自动化 班级：机械XXX 姓名： XXXX 学号： XXXXXXXXXX 指导教师：王积永沈孝琴 完成日期： 2012年6月9号
目录 任务书-----------------------------------------------------------------------------1 设计目的与要求-----------------------------------------------------------------2 确定起重臂结构方案-----------------------------------------------------------2 确定起重臂的计算简图及载荷-----------------------------------------------3 臂架内力组合与计算-----------------------------------------------------------6 截面选择与验算-----------------------------------------------------------------12 计算耳板焊缝--------------------------------------------------------------------17 设计总结--------------------------------------------------------------------------19 参考文献--------------------------------------------------------------------------20