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设计计算书例子解析

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昆明理工大学《水工钢结构》课程设计任务书电力工程学院水利水电工程专业 2012 级班学生姓名:学号:课程设计题目: 水工平面钢闸门设计课程设计内容:１、结构选型２、结构布置３、结构计算４、绘制施工图５、编写设计说明计算书基层教学组织主任：付俊峰课程设计指导教师：闫毅志2015年8月20日水工钢结构课程设计一、课程设计目的水工钢结构是一门应用性很强的课程，理论学习的目的是为了应用。

课程设计这个教学环节正是为了达到学与致用的目的。

通过设计训练，逐渐掌握钢结构的基本原理和设计方法，熟悉规范规程，强化综合分析问题和解决问题和能力，提高设计计算、绘图、编制说明书的技能。

二、设计题目水工平面钢闸门设计。

三、设计资料1.闸门型式：露顶平面钢闸门2.孔口尺寸：（宽×高）(01)7.0×4.5m2(02)8.0×4.5m2(03)9.0×4.5m2(04)6.0×5.0m2(05)7.0×5.0m2(06)8.0×5.0m2(07)9.0×5.0m2(8)7.0×6.0m2(9)8.0×6.0m2(10)9.0×6.0m23.电动固定式启闭机4.材料：钢结构：Q235.B钢焊条：E43型行走支承：采用滚轮，材料为铸钢ZG45止水橡皮：顶止水，侧止水——P形橡皮；底止水——条形橡皮。

5.制造条件：金属结构制造厂制造，手工电焊，满足Ⅲ级焊缝质量检验标准。

6.规范：《水利水电工程钢闸门设计规范SL74—95》四、设计内容及要求1. 结构选型与结构布置要求按给定的设计资料，确定闸门的型式及尺寸，选择闸门各主要部件的型式并确定其布置。

即：a. 确定主梁的数目、型式及其位置；b. 确定梁格的型式及布置；c. 选择梁格的连接型式；d. 选择联结系的型式并进行布置；e. 选择支承边梁及行走支承的型式等。

要求阐明所选方案的理由，绘制闸门结构的布置简图，以三视图表示，比例1:100或1:50。

2. 结构计算对闸门承重结构的主要部件进行结构计算a. 钢面板计算；b. 次梁设计；c. 主梁设计；d. 联结系的计算；e. 边梁的设计。

要求计算正确，说理清楚，并附有必要的计算简图且要求计算说明书内容完整。

3. 技术设计图根据结构布置和结构计算成果，绘制闸门结构详图。

要求作闸门门叶结构的三视图：立面图、水平剖示图、垂直剖示图。

应做到图面布局合理，投影关系正确，表达清晰，线条分明，字体工整，符合工程制图标准。

五、成果提交1.详细设计说明计算书壹份六、进度安排本次设计时间为1周，具体时间安排建议如下：熟悉任务书、查找资料 0.5天结构选型 0.5天结构布置 1天结构计算 1天绘制施工图 1.5天整理设计说明计算书 0.5天七、参考书目(1) 《钢结构》教材（第二版）。

曹平周、朱召泉编(2) 《水工钢闸门设计》安徽省水利局勘测设计院，水利出版社1980年(3) 《水电站机电设计手册》金属结构（一），水利水电出版社1987年目录一、设计资料 (2)二、闸门结构的形式及布置 (2)三、面板设计 (4)四、水平次梁、顶梁和底梁的设计 (5)五、主梁设计 (10)六、横隔板设计 (16)七、纵向连接系设计 (17)八、边梁设计 (18)九、行走支承设计 (20)十、滚轮轨道设计 (21)十一、闸门启闭力和吊耳计算 (22)十二、液压式启闭机 (23)二、闸门结构的形式及布置水工刚结构露顶式焊接平面钢闸门设计计算书一、设计资料1、闸门形式：露顶式平面钢闸门；2、孔口尺寸（宽*高）：6m*5m；3、启闭方式：液压式启闭机；4、材料：钢结构：Q235-A.F；焊条：E43型；行走支承：滚轮支承；止水橡皮：侧止水用p型橡皮，底止水用条形橡皮；5、制造条件：金属结构制造厂制造，手工电弧焊，满足III级焊缝质量检验标准6、规范：《水利水电工程闸门设计规范SL 1947-2005》二、闸门结构的形式及布置1、闸门尺寸的确定（如下图）闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2m,故闸门高度=14.8+0.2=15m；闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=15m；闸门的计算跨度：L=L0+2×0.2=18+0.4=18.4m。

2、主梁的形式主梁的形式根据水头合跨度大小而定，本闸门属中等跨度为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。

3梁格的布置和形式梁格采用复式布置和等高连接，水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板所支承。

水平次梁为连续梁，其间距应上疏下密，使面板各区格所需要的厚度大致相等，梁格的布置具体尺寸见下页图。

4.连接系的布置和形式（1）横向连接系，根据主梁的跨度决定布置8道横隔板，其间距为2m ，横隔板兼做竖直次梁。

（2）纵向连接系，设在两个主梁下翼缘的竖平面内，采用斜杆式桁架。

单位（mm ）6.边梁与行走支承。

边梁采用单复试，行走支承采用滚轮支承。

三、面板设计根据SL1974-1995《水利水电工程钢闸门设计规范》修订送审稿，关于面板的计算，先估算面板厚度，在主梁界面选择之后再验算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力。

1.估算面板厚度假定梁格布置尺寸如图2所示，面板厚度按下式计算：t=a[]σα92.0kp当b/a ≤3时，α=1.65，则t=a160*65.1*9.0kp=0.065a kp当b/a ≥3时，α=1.55,则t=a 160*55.1*09kp=0.067a kp涛哥，泰明记住把下面的数据修改一下现列表如下： 梁格 a （mm ） b(mm) b/akp(N /)kp t(mm)1 1430 800 1.4 0.517 0.007 0.060 5.832 1350 800 1.48 0.450 0.021 0.097 8.903 1300 800 1.53 0.458 0.034 0.125 11.05 4 1100 800 1.8 0.487 0.045 0.148 11.07 5 1010 800 1.98 0.496 0.056 0.167 11.46 6 950 800 2.10 0.498 0.065 0.17911.567 750 800 2.67 0.500 0.074 0.192 11.52 8 650 800 3.07 0.500 0.081 0.201 9.14 9 700 800 2.85 0.500 0.088 0.209 9.94 10 650 800 3.07 0.500 0.094 0.217 9.87 117008002.850.5000.1010.22510.712、面板与梁格的连接计算面板局部挠曲时产生的垂直于焊缝长度方向的横拉力P ，已知面板厚度t=12mm 并且近似地取板中最大弯应力σmax =[]σ=1602mm N 则P=0.07t σmax =0.0712×160=134.4N/mm面板与主梁连接焊缝方向单位长度内的剪力：T=02I VS==（N/mm ）计算面板与主梁连接的焊缝厚度：hf====(mm )面板与梁格连接焊缝最小厚度h f 四、水平次梁、顶梁和底梁的设计 1.荷载与内力的计算水平次梁和顶底梁都是支承在隔板上的连续梁，作用在它们上面的水压力按q=P 2下上a a +现列表计算如下：q=1284kN/m顶梁荷载按下图计算根据上表计算，水平次梁计算荷载取66.65KN/m, 水平次梁为9跨连续梁，跨度为2m.如下图所示。

水平次梁弯曲时的边跨跨中弯矩为： 次中M =24.24（KN.m ） 支座B 处的负弯矩为： B M 次=25.90(KN.m)2.截面选择W=[]σ M ==161875(3mm )考虑利用面板作为次梁截面的一部分，初选，由附录三表4表查得：A=2883(2mm )； X W =1780000 (3mm ); X I =17804000(4mm )；1b =73(mm); d=7(mm)面板参加次梁工作有效宽度按下式计算，然后取其中最小值。

B ≤1b +60t=73+60×12=793(mm) B=ξ1b( 对跨间正弯矩段）； B=ξ2b(对支座负弯矩段）；按10号梁计算，设梁间距b=(b 1+b 2)/2=(750+650)/2=700(mm).确定上式中面板的有效宽度系数ξ时，需要知道梁弯矩零点之间的距离L 0与梁间距b 之比值。

对于第一跨中正弯矩段取l 0=0.8l=0.8*2000=1600(mm);对于支座负弯矩段取l 0=0.4l=0.4*2000=800(mm)。

根据l 0/b 查表7-1得：对于l 0/b=1600/700=2.3得ξ1=0.70则B=ξ1b=0.7×700=490(mm) 对于l 0/b=800/700=1.143得ξ2=0.44则 B=ξ2b=0.44×700=308(mm)对于第一跨中弯矩选用B=490(mm)，则水平次梁组合截面面积： A=2883+490×12=8763(mm 2) 组合截面形心到槽钢中心线的距离： e=(490×12×106)/8763=71(mm) 跨中组合截面的惯性矩及截面模量为：I 次中=17804000+2883×712+490×12×353=39540203(mm 4)W min ==231223(mm 2)对支座段选用B=308(mm).则组合截面面积：A=2883+308×12=6579(mm 2) 组合截面形心到槽钢中心线的距离：e==59.5(mm)。

支座处组合截面的惯性矩及截面模量：I 次B =17804000+2883×59.52+308×12×65.52=43867304(mm 4)W min ==275030(mm 2)3.水平次梁的强度验算由于支座处B 弯矩最大，而截面模量较小，故只需验算支座B 处截面的抗弯强度，即：次 =minW M B次==112N/mm 2=160N/mm 2说明水平次梁选用槽钢满足要求。

扎成梁的剪应力一般很小，可不必验算。

4.水平次梁的挠度验算受均布荷载的等跨连续梁，最大挠度发生在边跨，由于水平次梁在B 支座处，截面的弯矩已经求得M 次B =28.53KNm,则边跨挠度可近似地按下式计算：L w =3845*次EI qL 3-次次EI L M B 16= -=0.000538≤⎥⎦⎤⎢⎣⎡L w =2501=0.004故水平次梁选用槽钢满足强度和刚度要求。

5.顶梁和底梁顶梁所受荷载较小，但考虑水面漂浮物的撞击等影响，必须加强顶梁刚度，所以也采用槽钢。

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模板设计计算书01

模板设计计算书01

附录一模板系统设计计算书在主厂房基础施工，我项目部选用厚度为15mm的木胶板作为面板，背肋采用60*90mm的木方，现对整套模板系统进行分析和验算，确保能够满足工程施工要求。

1.荷载分析在主厂房基础施工中，模板主要作为结构侧面模板，在施工过程中需要考虑的荷载主要有两类，即新浇筑砼对模板的侧压力及倾倒砼时产生的荷载，前者为恒载，后者为活载。

为了保证计算结果具有一般性，现取荷载最大的部位进行计算，即主厂房JB-1a基础短柱。

该短柱截面为800*1800，高度为5.9m。

1.1.新浇筑砼对模板侧压力新浇筑砼对模板的侧压力标准值可以采用以下公式进行计算,并取其中较小值：F=0.22γc t0β1β2V1/2 F=γc H式中F---新浇筑砼对模板最大侧压力（KN/m2）γc--砼的自重密度（KN/m3）t0--新浇筑砼的初凝时间（h），可采用公式t0=200/（T+15）计算，T为混凝土的温度。

V--混凝土的浇筑速度（m/h）H--砼的浇筑高度β1--外加剂影响修正系数β2—砼坍落度影响修正系数取砼自重为25KN/m3，t0取6h, 混凝土的浇筑速度控制在3m/h, 砼的浇筑高度为5.9m，β1取1.0，β2取1.15。

代入上述公式可得出，按第一个公式取F=64.5 KN/m2。

乘以分项系数（取1.2）及折减系数（0.9）可以得出新浇筑砼对模板的侧压力设计值为69.66 KN/m2。

1.2.倾倒砼时产生的水平荷载考虑砼采用泵车进行浇筑，查表得出水平荷载为2 KN/m2，乘以分项系数（取1.2）及折减系数（0.9）得出水平荷载设计值为2.16 KN/m2。

经过荷载组合得出F’=71.82 KN/m2。

2.强度及刚度计算2.1.面板计算面板按单向板进行计算，以宽度为1.8m面为例，此面长度取1m左右，肋的间距为300mm，所以面板按三跨连续梁进行计算。

2.1.1.强度验算查《三等跨连续梁内力和挠度系数表》可得弯距系数为-0.08。

设计计算书

设计计算书

3.1.1.1粗格栅设计参数： 污水由市政管网自流入污水厂最高日最高时流量Qmax=812l/s ； 格栅设计两组每组数据，每组污水量Q1=406 l/s,过栅流速v=1.0m/s 栅条宽度s=0.01m ，格栅间隙e=20mm 栅前部分长度0.5m ，格栅倾角α=60° 单位栅渣量ω1=0.08m 3栅渣/103m 3污水3.1.1.2设计计算（1）设过栅流速v=1.0m/s ，格栅安装倾角为60度则:栅前槽宽 栅前水深 9.01406.02121≈⨯==v Q B m 栅前水深m B h 45.029.021=== （2）栅条间隙数98.41145.002.060sin 0.406sin 1=⨯⨯︒==ehv Q n α(取n=42)（3）栅槽有效宽度B=s （n-1）+en=0.01（42-1）+0.02×42=1.25m （4）进水渠道渐宽部分长度m B B L 1.120tan 245.025.1tan 2111=︒-=-=α（其中α1为进水渠展开角）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m L L 55.0212== （6）过栅水头损失（h 1） 因栅条边为矩形截面，取k=3，则m g v k kh h 127.060sin 81.921)02.001.0(42.23sin 2234201=︒⨯⨯⨯⨯===αε取h1=0.13m 其中ε=β（s/e ）4/3h 0：计算水头损失k ：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3 ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为锐边矩形时β=2.42 （7）栅后槽总高度（H ）取栅前渠道超高h 2=4m ，则栅前槽总高度H 1=h+h 2=0.45+4=4.45m 栅后槽总高度H=h+h 1+h 2=0.45+0.127+4=4.58m（8）格栅总长度L=L 1+L 2+0.5+1.0+H1/tan α=1.1+0.55+0.5+1.0+（0.45+4）/tan60°=5.62m（9）每日栅渣量ω=Q 平均日ω1=100008.046890⨯=3.75m 3/d>0.2m 3/d所以宜采用机械格栅清渣3.1.1.1细格栅设计参数：最高日最高时流量Qmax=812 l/s ； 格栅设计两组每组数据，每组污水量Q1=406 l/s ，过栅流速v=1.0m/s 栅条宽度s=0.01m ，格栅间隙e=10mm 栅前部分长度0.5m ，格栅倾角α=60° 单位栅渣量ω1=0.08m 3栅渣/103m 3污水3.1.1.2设计计算（2）设过栅流速v=1.0m/s ，格栅安装倾角为60度则:栅前槽宽 栅前水深 9.01406.02121≈⨯==vQ B m 栅前水深m B h 45.029.021===（2）栅条间隙数84145.001.060sin 0.406sin max =⨯⨯︒==ehv Q n α(取n=118)（3）栅槽有效宽度B=s （n-1）+en=0.01（84-1）+0.01×84=1.67m （4）进水渠道渐宽部分长度m B B L 68.120tan 245.067.1tan 2111=︒-=-=α（其中α1为进水渠展开角）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m L L 84.0212== （6）过栅水头损失（h 1） 因栅条边为矩形截面，取k=3，则m g v k kh h 32.060sin 81.921)01.001.0(42.23sin 2234201=︒⨯⨯⨯⨯===αε取h1=0.32m 其中ε=β（s/e ）4/3h 0：计算水头损失k ：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3 ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为锐边矩形时β=2.42 （7）栅后槽总高度（H ）取栅前渠道超高h 2=1m ，则栅前槽总高度H 1=h+h 2=0.45+1=1.45m; 栅后槽总高度H=h+h 1+h 2=0.45+1+0.32=1.77m（8）格栅总长度L=L 1+L 2+0.5+1.0+H1/tan α=1.68+0.84+0.5+1.0+（1+0.45）/tan60°=4.86m（9）每日栅渣量ω=Q 平均日ω1=100008.046890⨯=3.75m 3/d>0.2m 3/d所以宜采用机械格栅清渣3.1.3、沉砂池采用曝气沉砂池 3.1.3.1 设计参数设计流量：s l Q / 812max =（设计1组，分为2格） 设计水平流速：v1=0.1m/s 水力停留时间：t=2.5min处理每m ³污水的曝气量d=0.2m ³空气进水方向与池中旋流方向一致，出水方向与进水方向垂直并设挡板。

设计计算算例

设计计算算例

柱下独立基础的设计计算算例：第一节：独立基础尺寸确定1. 由于第二层土层厚度较深且土质较好，同时地下稳定水位为2.9m —3.9m ，故初步拟定基础持力层取为第二层土，假定深度为d=1.8m.。

（以标高0.00为基准线），如上页图。

因基底尺寸尚未确定，故先计算深度修正后的承载力。

e=0.687<0.850.4120.85L I =< 粉质黏土查《基础工程》表3-4，承载力修正系数0.3, 1.6bd ηη==因为稳定水位为2.9m —3.9m ，对于基底以上部分不考虑地下水的影响，取基础底面以上的土的加权平均重度，a f 修正取标高-0.15m 为基准线。

同时荷载取标准组合。

m γ=1.6017.1(1.81.75)20.31.80.15⨯+-⨯-=17.20kN/m 3a f =ak f +d η.m γ.(d-0.5)=200+1.6×17.20×(1.8-0.15-0.5)=231.65kPa2. 确定基底尺寸。

先按中心荷载计算： A ≥H f F G a k⋅-γ=450163.35231.6520(1.80.075)+-⨯-=3.11m 2扩大面积1.2倍得：1.2A=1.2×3.11=3.73m 2 基底尺寸拟定为2.4×1.9m 2=4.56m 2，由于b=1.9m<3.0m ，所以无需重新进行宽度修正。

3. 承载力和偏心距e 的验算：①P k =k k F G 450163.3520 2.4 1.9(1.80.075)A 4.56+++⨯⨯⨯-= =169.01 kPa<a f =231.65kPa （中心承载力满足要求） ②F k =F k1+F k2=450+163.35=613.35KN G k =a A a''⋅⋅γ=20×2.4×1.9×(1.8-0.075)=157.32KNM k =M k1+M H -M J =200+30×(1.8-0.075)-163.35×(0.145+0.7/2)=170.89kNmmaxk k k kmin F G M 170.89P 169.01A W 1/6 1.9 2.4 2.4+=±=±⨯⨯⨯第二节 确定基础高度确定基础高度和配筋时采用基本组合值1. 计算基底基础梁由标准值提高1.2倍为基本组合值 即F=650+163.35×1.2=846.02KNM=280+50×(1.8-0.075)-163.35×1.2×(0.145+0.35)=269.22kNmjmax jmin 2F M 846.02269.22P 185.53147.60A W 2.4 1.91/6 1.9 2.4333.13kPa 37.93kPa=±=±=±⨯⨯⨯⎧=⎨⎩2. 确定基础高度初步拟定高度h=500mm ，按规范要求，铺设垫层时保护层厚度不小于40mm ，因此假定钢筋中心到混凝土外表面的距离为50mm ，故钢筋的有效高度h 。

钢结构课程设计计算书(豪式)剖析

钢结构课程设计计算书(豪式)剖析

目录1. 设计资料 (1)2. 屋架形式及几何尺寸 (1)3. 支撑的布置 (1)4. 檩条布置 (2)5. 荷载标准值 (3)6. 内力组合 (4)7.截面的选择 (4)8.节点设计 (6)8.1杆件焊缝尺寸的计算 (6)8.2 形心距离的确定 (6)8.3 节点的设计 (7)8.3.1下弦中间节点“6,7,8” (7)8.3.2上弦中间节点“2，3，4” (8)8.3.3上弦节点”5” (12)8.3.4下弦节点”9” (13)8.3.5支座节点连接计算 (15)8.4节点板在斜腹杆作用下的稳定计算 (18)8.5节点板的强度计算 (19)8.6 填板的计算 (20)钢结构课程设计计算书1. 设计资料某车间厂房总长度约为57.6米,跨度为15m 。

车间设有两台30吨中级工作制吊车。

车间无腐蚀性的介质。

该车间为单跨双坡封闭式厂房,屋架采用三角形豪式钢屋架。

屋面坡度为1：2，屋架间距为6m,屋架下弦标高为9米，其两端铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面尺寸为错误!未找到引用源。

,混泥土强度等级为C30。

屋面采用彩色压型钢屋板加保温层屋面，C 型檩条，檩距为1.2～2.6米。

结构的重要度系数为错误!未找到引用源。

，屋面的恒荷载的标准值为2/0.2m kN 。

屋面的雪荷载为错误!未找到引用源。

，不考虑积灰荷载、风荷载和积雪不均匀分布状况。

屋架采用Q235B ，焊条采用E43型。

2. 屋架形式及几何尺寸2屋架形式及几何尺寸如图檩条支承于屋架上弦节点。

屋架坡角为错误!未找到引用源。

,檩距为1.25m 。

3. 支撑的布置上、下弦横向水平支撑设置在厂房两端和中部的同一柱间，并在相应开间的屋架跨中设置垂直支撑，在其余开间的屋架上弦跨中设置一道通长的刚性细杆，下弦跨中设置一道通长的柔性细杆。

在下弦两端设纵向水平支撑。

支撑的布置见图2。

4. 檩条布置檩条设置在屋架上弦的每个节点上，间距2.474m。

因屋架间距为6m，所以在檩条跨中设一道直拉条。