横梁的设计
§5-2梁的设计梁设计的要求
与轴心受压相仿，钢梁设计应考虑强度、刚度、整体稳定和局部稳定各个方面满足要求。
(1)梁的强度计算主要包括抗弯、抗剪和折算应力等强度应足够。
(2)刚度主要是控制最大挠度不超过按受力和使用要求规定的容许值。
(3)整体稳定指梁不会在刚度较差的侧向发生弯扭失稳，主要通过对梁的受压翼缘设足够的侧向支承，或适当加大梁截面以降低弯曲压应力至临界应力以下。
(4)局部稳定指梁的翼缘和腹板等板件不会发生局部凸曲失稳，在梁中主要通过限制受压翼缘和腹板的宽厚比不超过规定，对组合梁的腹板则常设置加劲肋以提高其局部稳定性。
5.2.1 梁的截面选择
一、型钢梁截面的选择
型钢梁截面应满足梁的强度、刚度、整体稳定和局部稳定四个要求，其中强度包括抗弯、抗剪、局部压应力和折算应力。由于型钢截面的翼缘和腹板等板件常有足够的厚度，一般不必验算局部稳定，无很大孔洞削弱时一般也不必验算剪应力。局部压应力和折算应力只在有较大集中荷载或支座反力时计算。
型钢梁设计通常是先按抗弯强度(当梁的整体稳定有保证或Mmax处截面有较多孔洞削弱时)或整体稳定(当需计算整体稳定时)选择型钢截面，然后验算其它项目是否足够，不够时再作调整。为了节省钢材，应尽量采用牢固连接于受压翼缘的密铺面板或足够的侧向支承以达到不需计算整体稳定的要求。
按抗弯强度或整体稳定(φb值可先估计假定)选择单向(强轴)弯曲梁的型钢截面时，所需要的截面抵抗矩为：
选择型钢梁截面的具体要求和步骤见5.2强度和挠度、5.5梁的整体稳定。
二、组合梁截面的选择
组合梁截面的选择包括：估算梁高、腹板厚度和翼缘尺寸。
1、梁高的估算
2、腹板尺寸
梁高确定后腹板高也就确定了，腹板高为梁高减两个翼缘的厚度，在取腹板高时要考虑钢板的
规格尺寸，一般使腹板高度为50mm的模数。从经济角度出发，腹板薄一些比较省钢，但腹板厚度的确定要考虑腹板的抗剪强度，腹板的局部稳定和构造要求。从抗剪强度角度来看，应满足下式：
3、翼缘尺寸
由式5.2.1求得需要的净截面模量，则整个截面需要的惯性矩为：
5.2.2梁的验算梁的验算包括刚度、强度、整体稳定，对于组合梁还包括局部稳定验算。
一、强度验算
强度验算包括：正应力、剪应力、局部压应力验算，对组合梁还要验算翼缘与腹板交界处的折算应力。
1、正应力
应是否满足要求。双向受弯时采用公式4.2.3验算。使用公式4.2.2及4.2.3时应注意W 运用材料力学知识找出梁截面最大弯矩及可能产生最大正应力处的弯矩（如变截面处和截面有较大削弱处），单向受弯时按公式4.2.2验算截面最大正应力nx及Wny为验算截面处的净截面抵抗矩。
2、剪应力
根据梁是单向受剪还是双向受剪采用公式4.2.4或4.2.5计算剪应力，并应满足公式4.2.6要求。对于型钢梁由于腹板较厚，一般均能满足上式要求，只在剪力较大处截面有较大削弱时方需进行剪应力计算。
3、局部压应力
当梁上翼缘受有沿腹板平面作用的集中荷载、且该荷载处又未设置支承加劲肋时，腹板计算高度上边缘的局部承压强度应该满足式4.2.7的要求。在梁支座处，当不设支承加劲肋时局部承压强度也应该满足式4.2.7的要求。应注意在跨中集中荷载处与支座处荷载在腹板计算高度边缘的分布长度计算公式不同。
4、折算应力
在组合梁的腹板计算高度边缘处，若同时受有较大的正应力、剪应力和局部压应力，或同时受有较大的正应力和剪应力（如连续梁中部支座处或梁的翼缘截面改变处等），应按公式4.2.10验算折算应力。二、梁的刚度验算
众所周知，楼盖梁的挠度过大会给人们一种不舒适感和不安全感，同时也会使附着物如抹灰等脱落，影响使用。吊车梁的挠度过大会影响吊车的正常运行。因此除承载力满足要求外，尚应按式4.2.12验算梁的刚度，以保证梁的正常使用。使用要求不同的构件，最大挠度的限制值也是不同的，附表2.1给出了吊车梁、楼盖梁、屋盖梁、工作平台梁以及墙架梁的挠度容许值。
梁的挠度计算方法较多，可按材料力学和结构力学的方法计算，也可由结构静力计算手册取用，也可采用通用的力学软件计算。梁的荷载一般为均布荷载和集中力，等截面梁均布荷载情况下可用公式5.2.12计算。受多个集中力情况（如吊车梁、楼盖主梁等），其挠度的精确计算比较麻烦，但由于其与受均布荷载作用的梁在最大弯矩相同情况下挠度接近，我们可以得出下列简化计算公式：
三、整体稳定验算
首先根据4.4.6中所述的原则判断该梁是否需要进行整体稳定验算。如需要则按照梁的截面类型选择适当的公式计算整体稳定系数。对于焊接工字钢和轧制H型钢简支梁可按公式4.2.24计算，轧制普通工字钢简支梁可查附表2.2。轧制槽钢简支梁按公式4.4.26计算。不论哪种情况算得的稳定系数ψb大于0.6时，都应采用公式4.4.27算得相应的ψb'代替ψb值。单向受弯、双向受弯构件应分别采用公式4.4.22、4.4.28验算整体稳定承载力是否满足要求。
四、局部稳定验算
型钢梁的局部稳定都已满足要求不必再验算。对于焊接组合梁，翼缘可通过限制板件宽厚比保证其不发生局部失稳。腹板则较为复杂些，一种方法是通过设置加劲肋的方法保证其不发生局部失稳，设置加劲肋的原则及局部稳定验算见4.5.3；另一种方法是允许腹板发生局部失稳，利用其屈曲后承载力，规范建议对于承受静力荷载和间接承受动力荷载的梁宜考虑利用屈曲后强度。[例题5.1]某建筑物采用如图5.1.3(b)所示的梁格布置，次梁间距2米，主梁间距6米, 柱截面高0.5米。采用普通工字型钢作为主次梁。梁上铺设钢筋混凝土预制板，并与主次梁有可靠的连接，能够保证其整体稳定。均布活荷载标准值为3kN/m2，楼板自重标准值为3kN/m2。主梁和次梁、主梁和柱子均采用构造为铰接的连接方法。次梁选用I25a，试设计边部主梁截面。
[例题5.2] 某跨度6米的简支梁承受均布荷载作用（作用在梁的上翼缘），其中永久荷载标准值为20kN/m，可变荷载标准值为25kN/m。该梁拟采用Q235钢制成的焊接组合工字形截面，试设计该梁。
2021年钢结构住宅设计论文
2021年钢结构住宅设计论文 1钢结构的优点 一般来说，材料的特性是推出新型建筑形式的出发点。钢结构是用钢板、热轧型钢或冷加工成型的薄壁型钢制造而成的。和其它材料的结构相比，钢结构有如下一些特点。 1.1材料的强度高，塑性和韧性好钢材和其它建筑材料诸如混凝土、砖石和木材相比，强度要高得多。因此，特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构。钢材还具有塑性和韧性好的特点。塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂；韧性好，结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能能力和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。另一方面，由于钢材的强度高，做成的构件截面小而壁薄，受压时需要满足稳定的要求，强度有时不能充分发挥。 1.2材质均匀，与力学计算的假定比较符合钢材内部组织比较接近于匀质和各向同性，而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此，钢结构的实际受力情况和工程力学计算结果比较符合。钢材在冶炼和轧制过程中质量可以得到严格控制，材质波动的范围小。 1.3钢结构制造简便，施工周期短钢结构所用的材料单纯而且是成材，加工比较简便，并能使用机械操作，因此，大量的钢结构一般在专业化的金属结构厂做成构件，精确度较高。构件在工地拼装，可以采用安设简便的普通螺栓和高强度螺栓，有时还可以在地面拼装和焊接成较大的单元再行吊装，以缩短施工周期。此外，对已建成的钢结构也比较容易进行改建和加固，用螺栓连接的结构还可以根据需要
进行拆迁。 1.4钢结构的重量轻钢材的密度虽比混凝土等建筑材料大，但钢结构却比钢筋混凝土结构轻，原因是钢材的强度与密度之比要比混凝土大得多。以同样的跨度承受同样荷载，钢屋架的重量最多不超过钢筋混凝土屋架的1/3至1/4，冷弯薄壁型钢屋架甚至接近1/10，为吊装提供了方便条件。对于需要远距离运输的结构，如建造在交通不便的山区和边远地区的工程，重量轻也是一个重要的有利条件。 当然任何一种材料都不是十全十美的，钢材的耐腐蚀性和耐火性就较为欠缺，在对结构进行防护时费用比钢筋混凝土结构高。不过在没有侵蚀性介质的一般厂房中，构件经过彻底除锈并涂上合格的油漆，锈蚀问题也并不严重。近年来出现的耐大气腐蚀的钢材具有较好的抗锈性能，已经逐步推广应用，并取得了良好的效果。钢材长期经受100℃辐射热时，强度没有多大变化，具有一定的耐热性能，但温度达150℃以上时，就须用隔热层加以保护。钢材不耐火，重要的结构必须注意采取防火措施。例如，利用蛭石板、蛭石喷涂层或石膏板等加以防护。 2钢结构住宅的特点 钢结构住宅与传统结构相比，在使用功能、设计、施工以及综合经济方面具有优势，主要体现在以下方面。 2.1设计制造周期短，设计生产一体化现代结构设计借助于计算机和专业化结构分析软件，使得设计周期大大缩短，设计中的修改和调整非常方便。同时，由于钢结构具有工厂预制、现场安装的特点，
车架的改造与副车架的设计
车架的改装 主车架是汽车底盘上各总成及专用工作装置安装的基础，改装时受到的影响最大，因此，要特别引起注意。 主车架是受载荷很大的部件，除承受整车静载荷外，还要受到车辆行驶时的动载荷，为了保持主车架的强度和刚度，原则上不允许在主车架纵梁上钻孔和焊接，应尽量使用车架上原有的孔。如果安装专用设备或其它附件，不得不在车架上钻孔或焊接时．应避免在高应力区钻孔或焊接。主车架纵梁的高应力区在轴距之间纵梁的下冀面和后悬的上冀面处。因为这些部位纵梁应力较大，钻孔容易产生应力集中。 对于主车架纵梁高应力区以外的其余地方需要钻孔或焊接时，应注意以下事项： 1)尽量减小孔径，增加孔间距离，对钻孔的位置和孔径规范，应满足图和表的要求。 主车架钻孔的孔径和孔间 距 2)在纵梁翼面高应力区外的其它部位钻孔，只能在中心处钻一个孔，如图所示。 3)在纵梁的边、角区域亦禁止钻孔或焊接，所示的区域即为不允许钻孔和焊接加的部位。因为在这些部位进行钻孔或焊接，极易引起车架早期开裂。 主车架纵梁禁止钻孔区主车架纵梁禁止焊接区 4)严禁将车架纵梁或横梁的男面加工成缺口形状。 本课题中由于主车架与副车架之间的连接选用止推连接板形式，故主车架不用考虑钻孔，只需考虑焊接的位置得当。 主车架的加长设计 因专用汽车法布置的需要，对主车架有时要进行加长。例如厢式零担货物运输车和轻泡货物运输车，若用普通汽车底盘改装．则需要将轴距加大，改装长货厢来提高运输效率，此时要将车架在其中部断开后再加长。也有将车架后悬部分加长的改装设计。 车架加长部分应尽量采用与原车架纵梁尺寸规格一样、性能相同的材料。车架的加长部分与车架的连接一般采用焊接。首先在纵梁腹板处，按与纵梁轴线成夹角45。或90。的方向把纵梁断开，然后把切口断面加工成坡口形状，如图3-4所示。最后将加部分与车架纵梁对接起来。为了获得v型焊缝对接接头的最佳强度，防止焊缝起点出现焊接缺陷，应朱用引弧焊法或退弧焊法。焊接时应根据纵梁的材料选择合适的焊条型号、直径及焊接
横梁模具设计方案
横梁模具设计方案 一.横梁： 1.横梁是车架的一部分，车架是汽车中的基础，分为箱式车架；X型车架；边梁型车架；脊柱型车架；平台式车架；短车架几种。 2.车架的构造 车架有纵梁、横梁、斜梁三种构成。 3.横梁 和纵梁垂直连接成车架框形结构的构件叫横梁。其中，第一横梁是安装前悬置和发动机支座的重要构件，它的上方和后方是曲轴皮带轮和油底壳，前面有悬置固定座，下面和离地间隙有关，所以形状复杂，帽形地封闭断面有平直形，<字型，两根相平行地形状或者加有斜撑而成K字型等形状；第二横梁是中间的连接构件，兼有发动机后支座的作用，而边梁型车架只有发动机支座而没有第二横梁；第三横梁承受后弹簧和减震器传递的力，断面形状有帽形，Z形和管形等；第四横梁是最后一根横梁，大部分采用]形断面。 二.设计横梁模具的工艺过程 1. 第一工序：（落料）按展开尺寸落料及冲出工艺孔 第二工序：（成形）用冲模板冲压成槽形断面 第三工序：（冲孔）在冲制成的梁上打孔。 所以第一步是分析整个横梁--展开，确定下料，根据展开形状（略），确定合理冲裁尺寸。针对复杂的形状在计算机上计算优化，并排样，实现最经济的尺寸，实现自动化，提高效率。 2．以<字形为例：（图） 图1-1 A-A剖面图
图 1.2横梁俯视图 图 1.3 横梁侧视图 在成形过程中板材加工，形状复杂，所以采用折板机对弯曲面进行加工。 1) 先对板材的竖直面进行加工，其模具示意图为： 图1.4 竖直面的拉深模具示意图 2) 拉伸 对成型的板材进行拉伸：
图 1.5 某一截面的拉伸模具示意图 3) 水平弯曲 复杂的变形，需进一步思考： 图 1.6 水平弯曲某一截面模具示意图 4) 对接头处的修改： 3.模具设计： 1）弯曲模的设计： 根据弯曲件的形状、精度要求等，弯曲模的形式有多种多样，最常见的有V形弯曲模和U形弯曲模等。由于横梁形状复杂，用板材加工而成，我们采用折扳机加工。由于折扳机它也是有凹模，凸模组成的，可以参照弯曲模的设计方法。 对于的形状相似的汽车横梁零件，经过提取相似的因素也可以实现系列化，模具的设计不是一次一次的重新开始，我们利用原有的图纸，建立知识库，提取相似性，实现计算机的系列化。在模具图纸中，图形有若干个局部图构成的，通过逐步分解，化成一些基本的图元组成数据库，我们给定一定的变化范围，使形成在某一范围构成一个标准模具，再次设计的过程仅仅是变换一些零件和尺寸的过程。其过程如下：
钢结构设计的八大要点
钢结构设计的八大要点 钢结构设计要点 钢结构设计简单步骤和设计思路 （一)判断结构是否适合用钢结构 钢结构通常用于高层、大跨度、体型复杂、荷载或吊车起重量大、有 较大振动、高温车间、密封性要求高、要求能活动或经常装拆的结构。直观的说：大厦、体育馆、歌剧院、大桥、电视塔、仓棚、工厂、住 宅和临时建筑等。这是和钢结构自身的特点相一致的。 （二）结构选型与结构布置 此处仅简单介绍。详请参考相关专业书籍。由于结构选型涉及广泛, 做结构选型及布置应该在经验丰富的工程师指导下进行。 在钢结构设计的整个过程中都应该被强调的是“概念设计”,它在结构 选型与布置阶段尤其重要。对一些难以作出精确理性分析或规范未规 定的问题，可依据从整体结构体系与分体系之间的力学关系、破坏机理、震害、试验现象和工程经验所获得的设计思想，从全局的角度来 确定控制结构的布置及细部措施。运用概念设计可以在早期迅速、有 效地进行构思、比较与选择。所得结构方案往往易于手算、概念清晰、定性正确，并可避免结构分析阶段不必要的繁琐运算。同时，它也是 判断计算机内力分析输出数据可靠与否的主要依据。（无论结构软件 如何强大，扎实的结构概念和力学分析，及可靠的手算能力，才是过 硬的素质。）钢结构通常有框架、平面(木行)架、网架（壳）、索膜、轻钢、塔桅等结构型式。 其理论与技术大都成熟。亦有部分难题没有解决,或没有简单实用的设 计方法，比如网壳的稳定等。 结构选型时，应考虑它们不同的特点。在轻钢工业厂房中，当有较大 悬挂荷载或移动荷载，就可考虑放弃门式刚架而采用网架。屋面上雪
压大的地区，屋面曲线应有利于积雪滑落（切线50度内需考虑雪载），如亚东水泥厂石灰石仓棚采用三心圆网壳。总雪载释放近一半。降雨 量大的地区相似考虑。建筑允许时，在框架中布置支撑会比简单的节 点刚接的框架有更好的经济性。而屋面覆盖跨度较大的建筑中，可选 择构件受拉为主的悬索或索膜结构体系。高层钢结构设计中，常采用 钢混凝土组合结构，在地震烈度高或很不规则的高层中，不应单纯为 了经济去选择不利抗震的核心筒加外框的形式。宜选择周边巨型src 柱，核心为支撑框架的结构体系。我国半数以上的此类高层为前者。 对抗震不利。（把受力单元尽可能的向结构外围布置，是充分利用材 料性能的关键，就像中空的竹子一样，所以外强内弱很重要。） 结构的布置要根据体系特征,荷载分布情况及性质等综合考虑。一般的 说要刚度均匀。力学模型清晰。尽可能限制大荷载或移动荷载的影响 范围,使其以最直接的线路传递到基础。柱间抗侧支撑的分布应均匀。 其形心要尽量靠近侧向力(风震)的作用线。否则应考虑结构的扭转。 结构的抗侧应有多道防线。比如有支撑框架结构,柱子至少应能单独承 受1/4的总水平力。 框架结构的楼层平面次梁的布置,有时可以调整其荷载传递方向以满足 不同的要求。通常为了减小截面沿短向布置次梁，但是这会使主梁截 面加大，减少了楼层净高,顶层边柱也有时会吃不消，此时把次梁支撑 在较短的主梁上可以牺牲次梁保住主梁和柱子。 （三）预估截面 结构布置结束后，需对构件截面作初步估算。主要是梁柱和支撑等的 断面形状与尺寸的假定。 钢梁可选择槽钢、轧制或焊接h型钢截面等。根据荷载与支座情况， 其截面高度通常在跨度的1/20～1/50之间选择。翼缘宽度根据梁间侧 向支撑的间距按l/b限值确定时，可回避钢梁的整体稳定的复杂计算，这种方法很受欢迎。确定了截面高度和翼缘宽度后，其板件厚度可按 规范中局部稳定的构造规定预估。
谈钢结构住宅建筑设计研究(2)
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/764602309.html, 谈钢结构住宅建筑设计研究 作者：李谷满 来源：《城市建设理论研究》2013年第11期 摘要：本文阐述了常用钢结构住宅体系，探讨了钢结构住宅建筑设计措施。 关键字：钢结构；住宅；建筑；设计 中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号： 一、常用钢结构住宅体系 钢结构体系形式有多种，但应用于住宅建筑的钢结构体系主要可分为轻钢龙骨体系、纯钢框架体系、钢支撑框架体系、钢框架一混凝土剪力墙体系、错列析架体系、钢框架一核心筒体系等。不同的结构体系有不同的适用范围，虽然有些结构体系应用范围较广，但通常会受到经济等因素的限制。轻钢龙骨结构体系较适用于1~3 层的低层住宅，不适用于强震区的高层住宅。纯钢框架体系一般适用于6 层以下的多层住宅，不适用于强震区的高层住宅，并且用于高层住宅经济性相对较差。钢支撑框架体系比纯钢框架体系侧向刚度大，常用于多层及小高层住宅，应用较广;而且当房屋层数较高时，该体系要比纯钢框架体系经济。钢框架—混凝土剪力墙体系常用于小高层及高层住宅;而且从受力特点看出，带缝剪力墙体抗震性能较好，较适用于地震区。错列析架结构体系具有住宅布置灵活、楼板跨度小、结构自重轻和造价低的特点，是一种经济、实用、高效的新型结构体系，适用于多层及小高层住宅。 为了体现钢结构住宅的优越性，减轻结构自重，外墙体一般采用轻质复合板，与梁柱的连接方式，主要采用外挂式，也可采用内嵌式。内墙材料一般可采用空心砌块、加气混凝土等轻质填充材料，也可采用纸面石膏板，纤维石膏板、玻璃纤维增强水泥板、纸面稻草板。楼板体系作为房屋的水平构件，起着支撑竖向荷载和传递水平荷载作用。因此楼板必须有足够的强度、刚度和整体稳定性，还要具有较好的隔音、防水和防火性能，同时宜尽量采用技术和构造措施减轻楼板自重，并提高施工速度。国外钢结构住宅普遍采用木板为楼层板，我国由于木材资源短缺，现阶段主要采用压型钢板—现浇混凝土组合楼板、预制混凝土叠合板、现浇钢筋混凝土楼板、密排托架—现浇混凝土组合楼板、轻骨料或加气混凝土楼板。 钢结构建筑的屋顶依据屋面材料和屋面的结构布置，可以做成平屋顶或是坡屋顶。平屋顶即在钢楼板层的基础上只需将面层换做防水层材料或是彩色涂层牙型钢板，并按要求设置一定的排水坡度和排水天沟。坡屋顶的构造一般是在钢屋架上设置檩条，上铺彩色涂层压型钢板或彩钢板夹芯板，采用彩钢夹芯板，色彩美观，还具有一定的保温隔热效果，施工简便，可以做到不渗水。 二、钢结构住宅建筑设计要点
副车架设计说明书
摘要 本文是对侧倾式自卸汽车副车架总成设计的简要说明。 本文首先对自卸车的设计特点以及国内外发展现状做了相关的概述，简要介绍了自卸汽车的历史跟发展前景。文中通过对所给参数进行分析论证，对副车架纵梁的尺寸参数、材料选择，横梁的参数设计、材料选择，纵梁与横梁之间连接结构，举升机构在副车架上的安装方式进行了设计。在设计副车架总成纵梁的的过程中，充分考虑了自卸汽车的经济性跟使用功能。在其他部件的设计过程中，充分考虑了它们之间的相互配合，使它们能够协调工作。 所设计的副车架总成能够满足预期期望。提供车厢、举升机构的安装位置，改善自卸汽车主车架的应力分布情况。 关键字：自卸汽车副车架总成，纵梁，横梁，连接结构安装位置，举升机构安装位置，设计
ABSTRACT That design specification is a simple explanation for the design of a subframe for a roll-type dump truck. In that design specification,a simple but clear view about the roll-type dump truck was given to help people understand the history of the roll-type dump truck better. To achieve that target,in this design specification,the deputy frame rails,the subframe beams,the connection of the deputy frame rails and the subframe beams,the installation location of lifting mechanism must be well designed. This subframe can achieve the expectation of the roll-type dump truck as required.And that subframe also provide some place to install the lifting mechanism and the compartment.As people expect,it also can make the roll-type dump truck have a better work situation. When design the subframe beams,the economic effect and the function was considered.And so on the others. Key words: subframe for a roll-type dump truck，deputy frame rails，subframe beams，location of connection，location of lifting mechanism，design
钢结构住宅建筑设计探讨 吴启东
钢结构住宅建筑设计探讨吴啟东 发表时间：2019-07-24T11:30:51.380Z 来源：《防护工程》2019年8期作者：吴啟东[导读] 本文对上述问题进行了分析,并对住宅平面进行了研究,推出几种适合钢结构体系的住宅单体平面。 广东天元建筑设计有限公司 528237 摘要：钢结构住宅的建筑设计是钢结构住宅设计的重要组成部分,钢结构住宅除了要将钢结构建筑的特点体现出来之外,同时又要满足多样化的住宅功能需求，使人们对多样化住宅功能的需求得到满足，故设计人员应该着力解决钢结构结构体系和住宅房型功能需求之间的冲突，同时还应与住宅建筑设计相结合，基于此，本文对钢结构住宅建筑设计进行了分析和介绍，着力解决住宅房型功能需求与钢结构结构体系的矛盾,并结合住宅建筑设计,采用标准化、模数化的方式对连接部件和结构构件进行设计。本文对上述问题进行了分析,并对住宅平面进行了研究,推出几种适合钢结构体系的住宅单体平面。 关键词：钢结构；住宅；建筑设计；标准化;模数化 前言：在我国住宅建筑工程高速发展的今天，有越来越多的住宅工程开始采用钢结构体系，整个住宅建筑工程的质量在很大程度上受到了设计质量的影响，因此在住宅工程设计中钢结构住宅建筑设计具有十分重要的地位，正因为如此住宅建筑设计人员开始重视钢结构的设计工作并全面的提升住宅建筑工程的整体质量。钢结构住宅跟传统的砌筑式住宅不同,具有自重轻、强度高、抗震性能好、施工快等优点,钢构件以工厂加工为主,易实现标准化、模数化、系列化,同时,其结构体系及维护体系也有别于传统的住宅同时也是钢结构住宅的建筑设计是钢结构住宅设计的重要组成部分。因此杜宇钢结构住宅,需要针对钢结构建筑的特点,在建筑设计方面进行研究,并对一些特殊问题进行深入探讨。 1钢结构住宅建筑的优势 (1)便于功能区间的合理布置钢结构住宅本身具有较强的钢材强度，因此在布置的时候可以采用大开间柱的方式，灵活地分割建筑平面，通过其非承重墙体可以对室内空间进行灵活分割，从而实现开放式住宅。同时，由于钢结构具有连接简单的优势，因此可以将跃层或错层结构更好地应用在垂直平面内。在结构布置条件相同的情况下，通过改造可以根据需要改成2室2厅2卫或者2室2厅1卫两种形式。 (2)具有较高的抗震性能和承载强度在荷载相同的情况下，采用钢结构具有最小的截面；在截面相同的情况下，采用钢结构具有最大的承载力。因为钢结构本身具有较轻的重量，4层砖混结构的重量相当于6层轻钢住宅的重量，所以地震对钢结构的影响作用比较小。 (3)具有较短的设计制造周期通过对专业化结构分析软件和计算机的运用，钢结构住宅建筑设计中能够极大地缩短设计周期，而且还可以很方便地进行设计修改和调整。由于可以实现工厂预制和现场安装，因此设计人员在工作室完成钢结构住宅的设计工作之后，工厂的生产线就可以将后续的产品制作完成，因此其可以有效的缩短项目建设周期[1]。 (4)钢结构重量轻、强度高。从国内外震害调查结果看,钢结构住宅建筑倒塌数量最少。钢结构构件、墙板及有关部品在工厂制作,减少现场工作量,缩短施工工期,钢结构住宅在工地的施工实质上是工厂产品的组装和集成,再补充少量无法在工厂进行的工序项目,符合产业化的要求。钢材可以回收,建造和拆除时对环境污染较少。符合推进住宅产业化,发展节能省地型住宅的国家政钢结构工厂制作质量可靠,尺寸精确,安装方便,易与相关部品配合。 2存在的主要问题 (1)钢结构住宅的研发投入不够如对钢结构住宅防火、防腐性能研究及施工集成的研究还不系统配套。当前要集中力量解决多层(4～6层)、小高层(11～12层)、高层(12层以上)与钢结构住宅配套使用的外墙板性能、生产、施工和价格的难题。 (2)缺乏政策的配套和支持,缺乏系统合理的协调与分工,使产业总体发展不协调没有制订废物处理、有效利用资源、建筑材料回收等政策法律。建筑业应对砂石开采应有严格政策和措施、对水泥工业的发展、对水的利用等应有总量控制。应建立“钢结构住宅产业体系技术开发补助金制度”、“钢结构住宅产业化基金”、对钢结构住宅试点工程应给予补贴,对钢结构住宅也应制订专门的经济技术考核指标等。 (3)钢结构住宅数量少钢结构住宅在住宅建筑中的比例不足1%,虽有部分房地产开发商也开始研究钢结构住宅,但广大住宅开发商还未投入钢结构住宅中来,成本高、防火、防锈问题,影响他们的积极性。没有从钢结构住宅综合效益和“终生成本”来考虑也是原因之一。 (4)住宅单元的标准化设计与建筑空间造型多样化的矛盾按照钢结构特点,在钢框架范围内可按照使用需求对内部空间进行分割,但对钢结构的外部维护结构的处理,由于受到钢框架结构的限制而无法象传统住宅一样有较大的选择余地。钢结构住宅单元或套型模块设计要综合考虑柱、梁、楼板、外墙板、屋面板和隔墙板及设备、管线的优化选型,但不能因此完全简单划一,要尽量避免钢结构带来的建筑平、立面单调呆板,创造形式丰富多样的钢结构住宅造型。 3提高钢结构住宅设计的建议 (1)建筑设备要考虑钢结构住宅的特点,各种管线和设备是住户一进门首先遇到的问题。要选用和开发适合钢结构住宅的各项设备,选用先进的技术和设备用于钢结构住宅。 (2)钢结构设计要做到安全合理。选择合理结构体系、可靠方便的节点构造、尽量减少构件规格品种;现场焊接工作量较少、为构件制作、运输、吊装创造条件。 (3)钢结构住宅建筑要以建筑设计为主导,其他专业紧密互动配合。改变目前仅有结构工程师的积极性,而没有建筑师声音。钢结构住宅建筑除要遵循住宅建筑设计一般原则外,还要注重解决:如何发挥钢结构的优势?梁跨度可增大、开间更灵活、为住户创造更大的空间和面积;如何避免钢结构带来的建筑平、立面单调呆板的问题。目前在钢结构住宅设计中建筑师的智慧和积极性发挥不够。要发挥建筑师与结构、水、电、设备等专业协调能力,如解决钢结构住宅建筑防火、防腐蚀问题,做到成本增加不多而效果较好。 (4)从试点工程和国外的经验看,要发展钢结构住宅体系,宜釆用研究开发、设计制造、施工维修、管理一条龙的模式。以企业为核心,院校、设计、研究单位发挥各自优势,相互配合解决关键技术和产品的研发生产,组成专业的钢结构房屋开发公司或房地产开发公司来实施。如莱钢建设集团公司、北京赛博思金属结构工程有限责任公司、天津市建委、北新建材集团、杭萧钢构、浙江宝业集团等公司的做法。各企业要找到钢结构住宅突破口,长远规划,分步实施,以取得较好的经济效益。
高层钢结构设计四大关键点
在高层钢结构设计过程中，需要对结构布置、构件设计、节点设计及图纸编制等四个关键点进行重点把握，从而有效的提高设计水平，确保钢结构的质量和安全性。 一、结构布置 高层钢结构多以六层以上结构体系为主，在高层钢结构设计过程中，结构布置作为关键所在，通过将型钢、钢板连接或焊接成构件，然后将若干个构件利用螺栓或是焊接的方式组装成钢结构。在具体设计过程中，需要根据整体结构体系与分体系之间的力学关系及机理来进行结构布置，以此来对结构的重要性、荷载特征。结构形式、应力状态、连接方式、钢材厚度及工作环境等因素进行综合分析，从而确保设计的合理性，使结构布置更为科学。 二、构件设计 在高层钢结构设计过程中，构件设计作为其中较为关键的环节，在这个过程
中需要重视材料的选择，尽可能保证所选择的材料具有较好的承载能力，这样整体承重结构才不会因为钢材自身的脆性受到破坏。在连接构件时，轴心受拉构件的刚度要保证，这样才能提高钢结构的稳定性。 三、节点设计 在钢结构设计时，节点设计根据传力特点不同，可以分为三种，即刚接、铰接和半刚接。在节点设计时需要做好以下几方面的工作： 1、焊接：严格对焊接焊缝的形式和尺寸进行规定，焊接过程中要遵循规定的焊缝形式和尺寸进行，所选择的焊条要与金属连接材料具有较好的匹配性。 2、栓接：使用高强螺栓作为高层建筑钢结构连接传力螺栓，通常可以选择扭剪类型的螺栓，连接的螺栓则以摩擦类型为主。 3、连接板：将梁腹板加厚4mm，不过需要进行抗剪净截面验算。节点设计还需要考虑的是考虑螺栓的安装、现场焊接等工作空间与吊装构件的具体顺序等。
4、梁腹板：验算栓孔位置的腹板抗剪净截面，连接时使用高强承压型螺栓时，验算时还要包括局部孔壁承压能力。 四、图纸编制 在高层钢结构设计时，图纸编制主要以施工图作为参照标准，并做好细部设计工作，控制好桁架的整体稳定性，对设计流程进行规范，通过对钢结构的跨度、柱距、建模等进行确定，根据荷载规范进行加载和计算，从而绘制出施工图。
钢结构设计规范和标准图集汇总
钢结构规范和图集【国家标准】 1、GB-50017-2003、《钢结构设计规范》 2、GB50018-2002、《冷弯薄壁型钢结构技术规范》 3、GB-50205-2001、《钢结构结构施工质量验收规范》 4、GB50191-93、《构筑物抗震设计规范》 5、GB59135-200 6、《高耸结构设计规范》 6、GB500046-2008、《工业建筑防腐蚀设计规范》 7、GB8923-88、《涂装前钢材表面锈蚀等级和涂装等级》 8、GB14907-2002、《钢结构防火涂料通用技术条件》 9、GB-50009-2001（2006）、《建筑结构荷载规范》 10、GBT-50105-2001、《建筑结构制图标准》 11、GB-50045-95、《高层民用建筑设计防火规范》(2001年修订版) 12、GB-50187-93、《工业企业总平面设计规范》 【行业标准】 1、JGJ138-2001/J130-2001、型钢混凝土组合结构技术规程 2、JGJ7-1991、网架结构设计与施工规程 3、JGJ61-2003/J258-2003、网壳结构技术规程 4、JGJ99-1998、高层民用建筑钢结构技术规程(正修订) 5、JGJ82-91、钢结构高强度螺栓连接的设计、施工及验收规程 6、JGJ81-2002/J218-2002、建筑钢结构焊接技术规程 7、DL/T5085-1999、钢－混凝土组合结构设计规程 8、JCJ01-89、钢管混凝土结构设计与施工规程 9、YB9238-92、钢－混凝土组合楼盖结构设计与施工规程 10、YB9082-1997、钢骨混凝土结构技术规程 11、YBJ216-88、压型金属钢板设计施工规程(正修订) 12、YB/T9256-96、钢结构、管道涂装技术规程 13、YB9081-97、冶金建筑抗震设计规范 14、CECS102:2002、门式刚架轻型房屋钢结构技术规程 15、CECS77：96、钢结构加固技术规范 16、YB9257-96、钢结构检测评定及加固技术规范 17、CECS28：90、钢管混凝土结构设计与施工规程 18、YB9254-1995、钢结构制作安装施工规程 19、CECS159：2004、矩形钢管混凝土结构技术规程 20、CECS24:90、钢结构防火涂料应用技术规范 21、CECS158：2004、索膜结构技术规程 22、CECS23:90、钢货架结构设计规范 23、CECS78:96、塔桅钢结构施工及验收规程 24、CECS167:2004、拱形波纹钢屋盖结构技术规程 25、JGJ85-92、预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程 26、CECS、多、高层建筑钢－混凝土混合结构设计规程 27、CECS、热轧H型钢构件技术规程 28、CECS、钢结构住宅建筑设计技术规程 29、CECS、建筑拱形钢结构技术规程
梁的合理设计
梁的合理设计 能动二班曲力涛 1305060212 梁的设计的基本问题是如何保证在满足强度、刚度和稳定性要求的前提下，以最经济的代价，对梁进行合理设计，即满足实用又经济的要求。所以我们要在一定外力为作用下设计出一种杆件使其一方面满足强度要求，一方面使用材料很少。 在设计梁时，实用上的要求就是跨度和承载能力。我们作强度和刚度计算的时候，梁的跨度和承受的载荷应视为给定条件，也是我们讨论的前提。关于经济的要求，要考虑施工条件、材料选择、截面尺寸、技术经济指标等几个方面，这里只能考虑材料和截面尺寸两个因素。 一、对于材料截面的合理选择 对于一般情况，在梁的设计中，正应力骑着控制作用，不必核校切应力。 下面我选择正应力公式分析： 由正应力公式可见，梁所可以承受的额最大弯矩与弯曲截面系数成正比，由此可见，在截面面积相同的情况下，Wz越大的截面设计越合理。我们可以通过不同形状截面的W/A来比较其合理性。通过计算
分析得出，工字型截面、槽型截面比矩形截面合理，矩形截面比圆形截面合理。 二、选择离心铸造材料 根据梁的正应力分布情况来看，材料截面的两端正应力最大而中性轴附近正应力最小，由此可见，增强钢梁的抗弯能力，以加强两翼，将梁做成工字形或箱形横截面为最合理。我们可以采取离心铸造法铸造材料，由于两端材料密度大，中性轴处密度小的特点，使得材料两端的强度大，而中性轴附近的材料强度在满足条件下相对较小，从而达到节约材料用量、充分利用材料的设计目的。 通常我们设计梁的截面尺寸一般是根据最大弯矩设计并制成等截面，要求最大应力处小于容许应力即可，这样对于其它应力要求小的部分使用同样大小的截面很大程度的浪费了材料的性能，而且加大了用量。
高层钢结构设计课后习题
1-1在高层钢结构设计中，为什么说水平荷载成为决定因素，结构侧移成为控制指标? 一方面结构自重和楼面使用荷载在竖向构件中所引起的轴力和弯矩的数值，仅与楼房髙度的一次方成正比，而水平荷载对结构产生的倾覆力矩，以及由此在竖向构件中所引起的轴力，是与楼房高度的二次方成正比；另一方面，对某一高度的楼房来说，竖向荷载大体上是定值，而作为水平荷载的风荷载和地震作用，其数值随结构动力特性的不同而有较大幅度的变化，从而使合理确定水平荷载比确定竖向荷载困难。 1)结构顶点的侧移△与结构高度H的四次方成正比;2)结构的侧移与结构的使用功能和安全有着密切的关系; 过大侧移会使人产生不安全感；使填充墙和主体结构出现裂缝或损坏，影响正常使用；因P-△效应而使结构产生附加内力，使结构安全受威胁。 1-2在高层钢结构设计中，为什么需要考虑柱的轴向变形和梁柱节点域的剪切变形？ 在高层钢结构中，由于柱中轴力大（特别是底层柱），因而轴向变形大，同时各柱轴向变形差异随房屋高度的增加而加大。当房屋很高时，中柱和边柱的轴向压缩差异将会达到较大数值，其后果相当于连续梁的中间支座产生沉陷，从而使连续梁中间支座处的负弯矩值减小，跨中正弯矩值和端支座负弯矩值增大。因此，若忽略柱中轴向变形，将会使结构内力和位移的分析结果产生一定的误差。另一方面，在高层建筑中，特别是在超高层建筑中，柱的负载很大，其总高度又很大，整根柱在重力荷载下的轴向变形有时可能达到数百毫米，对建筑物的楼面标高产生不可忽视的影响。因此，在构件下料时，应根据轴向变形计算值，对下料长度进行调整。 在结构设计中，钢框架的梁、柱大都采用工字形或箱形截面，若假设梁、柱端弯矩完全由梁、柱翼缘板承担，并忽略轴力对节点域变形的影响，则节点域可视为处于纯剪切状态工作，加之节点域板件一般较薄，剪切变形较大，因此，对结构内力和侧移的影响不能忽视。 1-3试述线性构件、平面构件和空间构件的特点与区别。 (1)线形构件具有较大长细比的细长构件，称为线形构件或线构件。当它作为框架中的柱或梁使用时，主要承受弯矩、剪力和压力，其变形中的最主要成分是垂直于杆轴方向的弯曲变形。当它作为桁架或支撑中的弦杆和腹杆使用时，主要是承受轴向压力或拉力，轴向压缩或轴向拉伸是其变形的主要成分。 线构件是组成框架-支撑体系、框架-剪力墙体系的基本构件。 (2)平面构件具有较大横截曲宽厚比的片状构件，称为平面构件或面构件。它作为楼板使用时，承受平面外弯矩，垂直于其平面的挠度是其变形的特点。它作为墙体使用时，承受着沿其平面作用的水平剪力和弯矩，也承担一定的竖向压力；弯曲变形和剪切变形是墙体侧移的主要成分。面构件出平面方向的刚度和承载力很小，结构分析中常略去不计。 面构件是组成框架-剪力墙体系、框架-核心筒体系的基本构件。 (3)空间构件由线构件和（或）面构件组成的具有较大横截面尺寸和较小壁厚的组合构件，称为空间构件或立体构件。框筒就是由梁和柱等线构件组成的空间构件；框架-核心筒体系中的核心筒常由面构件组成空间构件；巨型结构体系中的巨型柱常由线构件或线构件与面构件组合成空间构件，其巨型梁通常由线构件组成。在高层建筑结构中，空间构件作为竖向筒体或巨型柱使用时，主要承受倾覆力矩、水平剪力和扭转力矩。与线构件和面构件相比，它具有较大的抗扭刚度和极大的抗推刚度，在水平荷载下的侧移较小，因而在高层或超高层建筑中，宜尽量选用空间构件。 空间构件是框筒体系、筒中筒体系、束筒体系、支撑框筒体系、大型支撑筒体系及巨型结构体系中的基本构件。2-1试述高层建筑结构类型及其主要特征。 根据主要结构所用材料或不同材料的组合可将高层建筑结构分为：钢筋混凝土结构、纯钢结构、钢-混凝土混合结构和钢-混凝土组合结构四种结构类型。后三种可归属于高层建筑钢结构范围，统称髙层建筑钢结构。这三种结构类型的主要特征分别为： 1.纯钢结构 这种结构类型的梁、柱及支撑（含等效支撑，如钢板剪力墙、嵌入式内藏钢板支撑剪力墙和带竖缝的混凝土剪力墙）等主要构件均采用钢材。 该类型主要用于纯框架体系或框架-支撑（等效支撑）体系。 2.钢-混凝土混合结构 这种结构类型的梁、柱构件采用钢材，而主要抗侧力构件采用钢筋混凝土内筒或钢筋混凝土剪力墙。 该类型主要用于框架-内筒体系或框架-剪力墙体系。 3.钢-混凝土组合结构 这种结构类型包括钢骨（型钢）混凝土结构、钢管混凝土结构。该类结构的柱和主要抗侧力构件（筒体、剪力墙等竖向构件）常采用钢骨混凝土或钢管混凝土，而梁等横向构件仍采用钢材。 2-2试述高层建筑钢结构体系的分类方法及其适用范围。 根据抗侧力结构的力学模型及其受力特性，可将常见的高层建筑钢结构分成如下四大体系：框架结构体系、双重抗侧力结构体系、筒体结构体系和巨型结构体系。框架体系由于结构自身力学特性的局限，对于30层以上的楼房经济性欠佳。双重抗侧力体系是在框架体系中增设支撑或剪力墙或核心筒等抗侧力构件，其水平荷载主要由抗侧力构件承担，可用于30层以上的楼房。当房屋层数更多时，由于支撑等抗侧力构件的高宽比值超过一定限度，水平荷载产生的倾覆力矩引起的支撑等抗侧力构件中的轴压应力很大，结构侧移也较大，宜采用加劲框架-支撑体系，利用外柱来提高结构体系的抗倾覆能力。随着房屋高度的增大，水平荷载引起的倾覆力矩，按照房屋高度二次方的关系急剧增大。因此当房屋层数很多时，倾覆力矩很大，此时宜采用以立体构件为主的结构体系，即简体体系或巨型结构体系。这种结构体系能够较好地满足很高楼房抗倾覆能力的要求。
钢结构住宅设计中应注意的问题
钢结构住宅设计中应注意的问题 1.钢结构，有低层和多层之分。低层一般不超过 3 层，用于别墅；多层用于公寓。本文介绍多层公寓住宅钢结构设计中一些问题 2.超过 9 层为高层。10-12 层又称小高层。抗震规范ＧＢ50011 对12 层以下和 12 层以上的房屋提出不同要求。住宅钢结构一般不宜超过12 层 3.结构抗震性能与结构布置规则性有很大关系。结构布置不规则，地震时易损坏，而且除弹性设计外还要作弹塑性层间位移验算。因此应尽量使结构布置符合规则性要求 4.住宅钢结构的平面布置应力求规则、对称。住宅钢结构常见的布置不规则，主要是平面不规则。如平面形状不规则，Ｌ形等，特别是支撑剪力墙偏置，明显不对称等。若楼层的最大弹性水平位移超过质心水平位移的 1.2 倍就属于平面不规则此时需对支撑剪力墙的配置进行调整 结构体系选择 1.5－6 层以下的，可采用框架体系或框架－支撑体系，6 层以上的可采用框架支撑体系或框架－混凝土剪力墙（核心筒）体系。多层房屋大多采用双重体系 2.框架柱有Ｈ型钢柱，钢管砼柱和钢骨砼柱，后两种为组合柱。在小高层中，组合柱比Ｈ型钢柱省钢 3.剪力墙比钢支撑的延性低，在大震时延性低的地震力大，延性好的地震力小，从抗大震的性能来说，钢支撑比砼剪力墙好
4.钢框架－砼剪力墙体系属混合结构，对它的抗震性能目前研究还不够，未列入抗震规范，虽然现在应用较多，选用时应慎重。核心筒宜用小钢柱加强，也有利于安装 楼板要求 1.楼板除了承受竖向荷载并将它传给框架外，还将水平力传到各个柱上，因此楼板平面内的刚度、整体性和承载力也很重要。作为建筑要求，住宅楼板还应能隔音 2.现在用得较多的是压型钢板组合楼板，叠合板加现浇层，现浇楼板等。这几种楼板的整体性都很好。钢梁宜形成组合梁，梁上要设置栓钉 3.预制板中应设预埋件，与钢梁焊接 4.在强震区或重要建筑，柱周边宜设置钢筋和箍筋，以免楼板在水平力下被柱子压坏 抗震计算的基本要求 1.对双重体系，框架部分独立承担的水平力不应少于结构底部剪力的 25％。其目的是检验框架作为抗震二道防线是否满足要求。检验方法是忽略支撑或剪力墙进行，仅对框架部分进行验算。有的单元式住宅柱子很少，用隔墙支撑钢梁，往往不满足此项要求 2.验算是否符合强柱弱梁，这关系到结构倒塌机制，很重要
副车架的改装分析及设计要点
专用汽车副车架的改装分析及设计要点 专用汽车的各种专用装置都直接或间接地安装在汽车底盘车架（简称主车架）上，即主车架是专用汽车上专用装置的主要承载构件。设计中，为了防止主车架纵梁的应力集中，使纵梁载荷均匀分布，一般在专用装置与主车架之间采用副车架过渡。通过近几年对专用汽车使用情况的调查发现，专用汽车副车架出现裂纹、断裂及焊缝撕裂现象是专用汽车使用中存在的主要问题，而副车架的载荷分析是否正确、结构设计是否合理，则是产生这些现象的重要原因。 2 副车架的结构分析 专用汽车在使用中，其副车架纵梁出现的裂纹、断裂及焊缝撕裂现象，以自卸汽车尤为严重。下面以自卸汽车为例，对副车架所受的静载荷、动载荷和疲劳破坏三方面进行分析。 2 . 1 静载荷分析 副车架所受的静载荷主要有焊接应力和静弯曲应力等。 2 . 1 . 1 焊接应力 副车架在焊接加工过程中产生的焊接应力对其焊缝的强度及冲击值都有较大影响，特别是三项应力集中的部位，极易产生裂纹。若焊接尺寸过长、焊缝不均匀，均可使焊接应力增大。焊接应力影响较大的部位，一般出现在纵梁焊有腹板处，如图l 中a 、b 、c 、d 等处。 2 . 1 . 2 静弯曲应力 以自卸汽车为例，设主车架纵梁与副车架纵梁为一整体（简称组合梁），货物重量与车厢自重的合力G 均匀作用在组合梁上面，使后桥支点O的两边有向下弯曲的趋势，即载荷P0和Pl （参看图2 ) ，支点后边的载荷通过后翻转轴传至副车架。通过下面公式可简略地计算出组合梁所受弯曲应力σ。
由此可知，汽车大梁与副车架纵梁在后桥部位承受较大的弯曲应力，其后悬越长，
弯曲应力越大。此外作用在组合大梁的垂直载荷在偏离各自的弯曲中心时，除产生弯曲应力外，还会产生扭转变形。 2 . 2 动载荷分析 汽车在行驶过程中，上述的弯曲应力与扭转应力都将变为动载荷，即出现动弯曲应力和扭转应力，其值将比静载荷大3～4 倍。另外，行驶路面的好坏以及载荷分布不均匀，也使副车架纵梁产生严重的扭转变形。一般来说，在副车架纵梁所受的弯曲和扭转复合应力中，扭转应力是主要的，其值将随副车架装置条件的不同而有显著变化。如纵梁在装有加强腹板的地方扭转应力会减小，但在它们的交界处（刚度变化的地方）扭转应力会增大。 2 . 3 疲劳破坏分析 疲劳破坏是由于构件外部形状的突变以及材料不均匀等原因，使构件某些局部应力特别高。而汽车是一个复杂的多质量振动系统，振动意味着交变应力长期重复出现，在交变应力的作用下，应力较高的点或材料有缺陷的点逐步形成了裂纹。当裂纹扩展到一定程度时，遇到偶然的超载冲击，构件就会沿薄弱的截面发生突然脆性断裂。 由于专用汽车在行驶中其副车架的受力情况比较复杂，结构设计时，必须针对其受力情况进行合理布局。否则副车架即会出现裂纹、断裂及焊缝撕裂等缺陷，严重影响专用汽车的使用寿命。 3 副车架的结构设计 了解了副车架的受力情况，则可在副车架的设计中采取相应措施，最大限度地避免副车架产生上述各种缺陷。副车架的设计应从两方面考虑其结构，一是副车架对主车架强度的影响，二是副车架自身的强度问题。 3 . 1 副车架纵梁（简称副梁）的前端形状 为避免副梁前端刚度的突然变化对主车架造成的应力集中，同时为防止汽车制动时和超载后副车架对主车架冲击而产生的附加集中应力，通常在设计中将副梁的前端做成逐步过渡的形式，如图3 所示。 3 . 2 腹板的采用 副车架纵梁多数采用槽形截面，在承受较大载荷部位，采用腹板将槽形盒封闭，
梁的设计尺寸
梁柱设计经验 一、梁的设计 1．梁尺寸确定。 该工程定为纵横向承重，主要为横向承重，根据梁尺寸初步确定： 主梁高h : (1/8—1/12)L, 宽b(1/3—1/2)h 连系梁高h : (1/10-1/15)L, 宽b(1/3-1/2)h 次梁高h : (1/12-1/18)L, 宽b(1/3-1/2)h 2我这里引用一些梁设计的经验： (1).梁上有次梁处(包括挑梁端部)应附加箍筋和吊筋，宜优先采用“附加箍筋”。 梁上小柱和水箱下, 架在板上的梁, 不必加附加筋。 可在结构设计总说明处画一节点，有次梁处两侧各加三根主梁箍筋，荷载较大处详施工图。 (2).当外部梁跨度相差不大时，梁高宜等高，尤其是外部的框架梁。 当梁底距外窗顶尺寸较小时，宜加大梁高做至窗顶。 外部框架梁尽量做成梁外皮与柱外皮齐平。 当建筑有要求时：梁也可偏出柱边一较小尺寸。梁与柱的偏心可大于1/4柱宽，并宜小于1/3柱宽。(3).折梁阴角在下时纵筋应断开，并锚入受压区内La，还应加附加箍筋 (4).梁上有次梁时，应避免次梁搭接在主梁的支座附近，否则应考虑由次梁引起的主梁抗扭，或增加构造抗扭纵筋和箍筋。（此条是从弹性计算角度出发）。当采用现浇板时，抗扭问题并不严重。 (5).原则上梁纵筋宜小直径小间距，有利于抗裂，但应注意钢筋间距要满足要求，并与梁的断面相应。箍筋按规定在梁端头加密。布筋时应将纵筋等距，箍筋肢距可不等。小断面的连续梁或框架梁，上、下部纵筋均应采用同直径的，尽量不在支座搭接。 (6).端部与框架梁相交或弹性支承在墙体上的次梁，梁端支座可按简支考虑，但梁端箍筋应加密。 (7).考虑抗扭的梁，纵筋间距不应大于300和梁宽，即要求加腰筋，并且纵筋和腰筋锚入支座内La。箍筋要求同抗震设防时的要求。
7 副车架设计指导书
副车架设计指导书 1 副车架设计 副车架与主车架的连接一般采用刚性连接。副车架在设计中应考虑自身结构、刚性分布等，要尽量符合主车架在承载状况下的变形规律，使副车架顺应主车架的扭曲，达到主、副车架的刚性尽量匹配合理(如图2)。 2 车架强度校核 在实际使用状况下车架受力比较复杂，在车架初始设计时，一般对车架强度校核简化为对车架纵梁进行弯曲强度校核。 2．1基本假设 车架纵梁进行弯曲强度校核时，作以下假设：纵梁是支承在悬架支座上的简支梁；所有作用力均通过车架纵梁断面的弯曲中心(即纵梁只发生纯弯曲)；空车簧载质量均匀分布在汽车左、右纵梁上；满载时有效载质量e 为集中载荷，分布如图3所示：主、副车架为刚性连接，即主、副车架挠度 2．2车架受力分析及计算 车架受力分析如图3所示。 图三 图中：G ef ,G er 为前、后支架所 承受的有效载质量，由上装平衡条件”1计算可得：G ef = ) 2/2//()2/(n f e d n f G e ++++ )2/2//()2/(n f e d d e ef e er G G G G e ++++=-=; F f ,F r 为前后轴对车架的
支反力，由车架平衡条件计算可得： F f =b n f l b G a L e s G /)]()2/ [--++-, F r =[l)]/b -n (f G L)-(L/2[e ++G s ; G s 为空车簧载重质量，取G s =20m g/3z(0m 为汽车整备质量) 2.3车架纵梁弯矩计算 由受力分析和计算结果，可计算每侧车架纵梁各段的弯矩： 21/(2)S M G X L =- 0X a <≤ 22/(2)()S f M G X L F X a =-+- a X a c <≤+ 223/(2)())s f ef M G X L F X a G X a c =-+---- a c X a c d +<≤++ 24/(2)()() s f ef M G X L F X a G X a c d =-+----- a c d X a b ++<≤+ 25()()/(2)er s M G X a b G X a b L =------ a c d X a b l n ++<≤++-226()/(2)()/(2) S er M G X a b l n L G X a b l n n =----+----+ a b l n X L ++-<≤ 式中：X 为截面至车架前端距离。由此可以求得车架纵梁的最大弯矩 max M 2.4 主，副车架弯矩计算 设车架纵梁在任一截面的弯矩为M,而在截面处，主车架纵梁所受弯矩 Z M ,副车架所受的弯矩为f M ，则有如下关系式； z f M M M += ''//yz z z z D dx M E J = '' //yf z f f D dx M E J = z f y y = 式中; z y f y 为主副车架纵梁的挠度；f z E E ,为主，副车架纵梁材料的弹性模量，f z J J ,为主副车架纵梁的截面惯性矩；假设主副车架纵梁的材料基本相似，即 z f E E =,则可求得主副车架的弯矩 ) () /(f z f f f z z z J J MJ M J J MJ M +=+= 2.5 强度校核