弧形钢闸门设计计算实例分析
弧形钢闸门设计计算实例分析
摘要：本文主要根据某面板堆石坝工程弧形钢闸门的实例数据，就其结构布置和结构设计中一些重要参数进行了实际的计算验证分析。
关键词：弧形钢闸门；设计；计算；实例
Abstract: In this paper, according to the instance data of CFRD tainter gate, it analyzed the actual calculation and verification on some important parameters of the structural layout and structure design.
Keywords: tainter gate design; calculation; examples
中图分类号: TV663.2
本文将以工程实例为据通过具体的计算就弧形钢闸门工程设计进行分析。重点对结构的稳定、强度及应力计算进行分析。本文设计计算的内容主要包括框架内力分析、框架结构计算及启闭力计算。
一、水库工程概况说明
大坝坝型为面板堆石坝，主堆石区以中下部强风化或弱风化岩体作为基础持力层，次堆石区以强风化岩体为基础持力层。趾板应放在弱风化岩体中下部。
1）水库特性指标
正常蓄水位：500.00m
正常蓄水位以下库容：1492万m3
设计洪水位：500.44m
校核洪水位：501.70m
总库容：1629万m3（校核洪水对应库容）
死水位：474.00m
死库容：327万m3
浅谈平面、弧形闸门的制作工艺及流程解析
浅谈平面、弧形钢闸门的制作工艺及流程 钢闸门的类型较多，可以按其工作性质、设置部位或形式进行分类。按工作性质可分为事故闸门、检修闸门、工作闸门和施工导流闸门；按设置部位可分为露顶式闸门和潜孔式闸门；按结构形式可分 为平面钢闸门和弧形钢闸门。当今的钢闸门大多数采用钢结构焊接组装成形，钢闸门制造的重点和难点在于对其制造工艺和焊接工艺的控制。 一、平面钢闸门 1平面钢闸门制造工艺流程 材料复检、入库一钢板、型钢校正一绘制下料图—按图下料一检查、记录一主梁拼焊、次梁拼焊、边梁拼焊、闸门面板拼焊一门叶拼装一门叶测量记录一门叶整体焊接一焊缝无损检测、单节闸门整体组焊测量记录一闸门翻身、整体组装一门叶面板放线、切割一水封座板加工―水封零部件组装―防腐—?出厂验收。 2 平面钢闸门制造工艺 2.1零件和单个构件制造 2.1.1钢板和型钢在下料前应进行整平、调直、拼接处理 a. 钢板通过平板机整平； b. 型钢用液压校形机调直； c. 钢板及型钢的拼接； 2.1.2钢板、型钢的放线、切割、坡口的加工
a. 用等离子切割机、数控切割机、全自动切割机、半自动切割机、剪板 机及手把切割机对钢板进行切割； b. 用型钢切割机和手把切割机对型钢进行切割； c. 坡口加工一般宜采用自动切割机或刨床； d. 钢板和型钢下料后应对其进行机械和火焰校形处理； 2.1.3 工字组合梁的制造（包括闸门主梁、边梁、翼缘小梁及其它小梁） a. 对工字组合梁的翼缘板用液压机进行反变形（反变形的弯曲量时通过 反变形试验确定的）； b. 工字组合梁的组对； c. 工字组合梁的定位焊接； d. 工字组合梁的定位焊后检查并记录； e. 工字组合梁用埋弧自动焊进行焊接组合角焊缝； f. 工字组合梁的校形用液压机或火燃来完成； g. 工字组合梁的端头加工（预留闸门整体焊接收缩余量）一般通过动力 头切削完成； h. 工字组合梁的检查并记录； 2.2 闸门面板的拼接和放线 2.2.1 面板的拼接 a. 将整平的钢板放置在工作平台上进行组对，形成的坡口型式严格按焊 接工艺设计执行； b. 面板的焊接用埋弧自动焊机来完成，背缝用碳弧气刨清根，清根过程
潜孔式平面钢闸门设计
潜 孔 式 平 面 钢 闸 门 设 计 工程概况： 闸门是用来关闭、开启或者局部开启水工建筑物中过水孔口的活动结构。其主要作用是控制水位、调节流量。闸门是水工建筑物的重要组成部分，它的安全与适用，在很大程度影响着整个水工建筑物的原行效果。
设计目录： 1.水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计计算书。。。。。。。。1 （1）设计资料及有关规定。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 （2）闸门结构的形式及布置。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 <1>闸门尺寸的确定。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 <2>主梁的布置。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1 （3）面板设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。2 （4）水平次梁、顶梁和底梁地设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。3 （5）主梁设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6 （6）横隔板设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8 （7）边梁设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9 （8）行走支承设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。10 （9）胶木滑块轨道设计。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11 （10）闸门启闭力和吊座验算。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11 2.水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计图。。。。。。。。。。（附图） 水工刚结构潜孔式焊接平面钢闸门设计计算书 一、设计资料及有关规定： 1.闸门形式： 潜孔式焊接平面钢闸门。 2.孔的性质： 深孔形式。 3.材料：
钢结构设计计算公式及计算用表
钢结构设计计算公式及计算用表 为保证承重结构的承载能力和防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据结构的重要性、荷载特征、结构形式、应力状态、连接方法、钢材厚度和工作环境等因素综合考虑，选用合适的钢材牌号和材性。 承重结构的钢材宜采用Q235钢、Q345钢、Q390钢和Q420钢，其质量应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB/T700和《低合金高强度结构钢》GB/T 1591的规定。当采用其他牌号的钢材时，尚应符合相应有关标准的规定和要求。对Q235钢宜选用镇静钢或半镇静钢。 承重结构的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有碳含量的合格保证。 焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构的钢材还应具有冷弯试验的合格保证。 对于需要验算疲劳的焊接结构的钢材，应具有常温冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于0℃但高于-20℃时，Q235钢和Q345钢应具有0℃C冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-40℃冲击韧性的合格保证。 对于需要验算疲劳的非焊接结构的钢材亦应具有常温冲击韧性的合格保证，当结构工作温度等于或低于-20℃时，对Q235钢和Q345钢应具有0℃冲击韧性的合格保证；对Q390钢和Q420钢应具有-20℃冲击韧性的合格保证。 当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢时，其材质应符合现行国家标准《厚度方向性能钢板》GB/T 5313的规定。 钢材的强度设计值（材料强度的标准值除以抗力分项系数），应根据钢材厚度或直径按表1采用。钢铸件的强度设计值应按表2采用。连接的强度设计值应按表3~5采用。
弧形工作闸门安装方案(最终)
江西省浯溪口水利枢纽工程金属结构制作安装及安装工程 溢流表孔弧形闸门安装方案 批准： 审核： 编写： 湖南水木工程有限公司 2016年9月14日
目录 1、编制依据 0 2、施工概况 0 3、施工需要协调的事项 (1) 4 、吊装方案的选择与计算 (1) 4.1 吊装前的准备工作 (1) 4.2 施工机械的选用 (1) 4.3 索具、吊耳选择 (2) 5、吊装方案 (4) 5.1吊装示意图 (4) 5.2 吊装步骤 (10)
溢流表孔弧形工作闸门安装方案 1、编制依据 1.1 《设备起重吊装工程便携手册》何焯编 1.2 《实用起重工手册》陈兆铭编 1.3 《起重吊装常用数据手册》杨文渊编 1.4 《重型设备吊装工程施工工艺与计算》杨文柱编 1.5 80t汽车式起重机性能参数、单向门机性能参数 1.6 弧门各个部件的重量、吊装高度及其设计尺寸参数 1.7 施工图纸； 1.8 本项目制作安装工程引用下列标准及规程规范（但不限于） 《水利水电工程钢闸门制造、安装及验收规范》GB/T14173—2008 《水工金属结构防腐蚀规范》SL105—2007 《水工金属结构焊接技术条件》SL36-1992 2、施工概况 根据现场实际情况，弧形工作闸门采用“80t汽车吊+单向门机+专用卷扬机系统”的方案进行安装。 弧形工作闸门主要采用低合金Q345B钢材制作，为便于运输及安装，门叶分六节制作，最大尺寸为：2660mm×11940mm×2002mm，最大重约：17.942t。 弧形工作闸门的主要大件
3、施工需要协调的事项 弧门安装前需要协调解决以下问题： 1、从金结厂到坝顶的道路畅通，坝顶公路贯通，坝顶公路桥可承载弧门构件（构件最大重量按18t计算）通过； 2、坝顶单向门机轨道全线铺设完毕； 3、检修门孔口尺寸不出现负偏差，闸墩间距（尤其是检修门门槽与弧门侧轨之间）不出现负偏差； 4、支铰平台及爬梯需形成。 4 、安装方案的选择与计算 4.1 吊装前的准备工作 闸门和支臂吊装前,必须完成以下工作： 1、弧形工作闸门单件（6节门叶，上、下支臂）的拼装、焊接及防腐完毕并检验合格；各对接焊缝无损检测合格； 2、施工人员必须熟习施工图及技术要求，施工措施等。 3、项目部向施工人员进行技术交底，做到施工人员心中有数,保证施工质量。 4、制定安全措施，防止发生人身、设备事故。 5、确定关键高程、坐标控制点，保证安装高程点、位置的正确性。 6、埋件安装完毕，门槽内杂物清理干净； 7、施工电源、电焊机、卷扬机等布置到位； 8、需要协调的事项全部完成。 4.2 施工机械的选用
钢结构雨篷设计计算书.
钢结构雨篷设计计算书 1基本参数 1.1雨篷所在地区： 苏州地区； 1.2地面粗糙度分类等级： 按《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012) A类：指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区； B类：指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区； C类：指有密集建筑群的城市市区； D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区； 依照上面分类标准，本工程按B类地形考虑。 2雨篷荷载计算 2.1玻璃雨篷的荷载作用说明： 玻璃雨篷承受的荷载包括：自重、风荷载、雪荷载以及活荷载。 (1)自重：包括玻璃、连接件、附件等的自重，可以按照400N/m2估算： (2)风荷载：是垂直作用于雨篷表面的荷载，按GB50009采用； (3)雪荷载：是指雨篷水平投影面上的雪荷载，按GB50009采用； (4)活荷载：是指雨篷水平投影面上的活荷载，按GB50009，可按500N/m2采用； 在实际工程的雨篷结构计算中，对上面的几种荷载，考虑最不利组合，有下面几种方式，取用其最大值： A：考虑正风压时： a.当永久荷载起控制作用的时候，按下面公式进行荷载组合： S k+=1.35G k +0.6×1.4w k +0.7×1.4S k (或Q k ) b.当永久荷载不起控制作用的时候，按下面公式进行荷载组合： S k+=1.2G k +1.4×w k +0.7×1.4S k (或Q k ) B：考虑负风压时： 按下面公式进行荷载组合： S k-=1.0G k +1.4w k
2.2风荷载标准值计算： 按建筑结构荷载规范(GB50009-2012)计算： w k+=β gz μ z μ s1+ w ……7.1.1-2[GB50009-2012 2006年版] w k-=β gz μ z μ s1- w 上式中： w k+ ：正风压下作用在雨篷上的风荷载标准值(MPa)； w k- ：负风压下作用在雨篷上的风荷载标准值(MPa)； Z：计算点标高：4m； β gz ：瞬时风压的阵风系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算(高度不足5m按5m计算)： β gz =K(1+2μ f ) 其中K为地面粗糙度调整系数，μ f 为脉动系数 A类场地：β gz =0.92×(1+2μ f ) 其中：μ f =0.387×(Z/10)-0.12 B类场地：β gz =0.89×(1+2μ f ) 其中：μ f =0.5(Z/10)-0.16 C类场地：β gz =0.85×(1+2μ f ) 其中：μ f =0.734(Z/10)-0.22 D类场地：β gz =0.80×(1+2μ f ) 其中：μ f =1.2248(Z/10)-0.3 对于B类地形，5m高度处瞬时风压的阵风系数： β gz =0.89×(1+2×(0.5(Z/10)-0.16))=1.8844 μ z ：风压高度变化系数； 根据不同场地类型,按以下公式计算： A类场地：μ z =1.379×(Z/10)0.24 当Z>300m时，取Z=300m，当Z<5m时，取Z=5m； B类场地：μ z =(Z/10)0.32 当Z>350m时，取Z=350m，当Z<10m时，取Z=10m； C类场地：μ z =0.616×(Z/10)0.44 当Z>400m时，取Z=400m，当Z<15m时，取Z=15m； D类场地：μ z =0.318×(Z/10)0.60 当Z>450m时，取Z=450m，当Z<30m时，取Z=30m； 对于B类地形，5m高度处风压高度变化系数： μ z =1.000×(Z/10)0.32=1 μ s1 ：局部风压体型系数，对于雨篷结构，按规范，计算正风压时，取μ
平面弧形钢闸门自重公式
钢闸门自重(G)计算公式 一、 露顶式平面闸门 当5m ≤H ≤8m 时 KN B H K K K G g c Z 8.988.043.1?= 式中 H 、B ----- 分别为孔口高度(m)及宽度(m); K z ----- 闸门行走支承系数;对滑动式支承K z = 0.81;对于滚 轮式支承K z = 1.0;对于台车式支承K z = 1.3; K c ----- 材料系数:闸门用普通碳素钢时取1.0;用低合金钢 时取0.8; K g ----- 孔口高度系数:当H<5m 时取0.156;当5m
三、 潜孔式平面滚轮闸门 KN H A KK K K G s 8.9073.079.093.0321?= 式中 A ----- 孔口面积，m 2 K 1----- 闸门工作性质系数：对于工作闸门与事故闸门取 1.0；对于检修门与导流门取0.9； K 2----- 孔口宽度比修正系数：当H/B ≥2时取0.93； H/B<1取1.1；其他情况取1.0； K 3----- 水头修正系数：当H s <60m 时取1.0；当H s ≥60m 时K 3 = 25.0)(A H s 其他符号意义同前 四、潜孔式平面滑动闸门 KN H A KK K K G s 8.9022.063.034.1321?= 式中 K 1----- 意义同前：对于工作闸门与事故闸门取1.1； 对于检修门取1.0； K 3----- 意义同前：当H s <70m 时取1.0；当H s ≥70m 时K 3 = 25.0)(A H s 其他符号意义同前 五、 潜孔式弧形闸门 KN H A K G s 8.9012.006.127.12?= 式中 K 2-----意义同前：当B/H ≥3时取1.2；其他情况取1.0； 其他符号意义同前
水工钢结构平面钢闸门设计计算书
水工钢结构平面钢闸门设计计算书 一、设计资料及有关规定: 1?闸门形式：潜孔式平面钢闸门。 2. 孔的性质：深孔形式。 3. 材料：钢材：Q235 焊条：E43;手工电焊；普通方法检查。 止水：侧止水用P型橡皮，底止水用条型橡皮。 行走支承：采用胶木滑道，压合胶布用MC—2。砼强度等级：C20b 启闭机械：卷扬式启闭机。 4. 规范：水利水电工程刚闸门设计规范(SL74-95)，中国水利水电出版社1998.8 二、闸门结构的形式及布置 (一)闸门尺寸的确定(图1示) 1?闸门孔口尺寸： 孔口净跨(L) : 3.50m。孔口净高：3.50m。 闸门高度(H) : 3.66m。闸门宽度：4.20m。 2. 计算水头：50.00m。 (二)主梁的布置 1. 主梁的数目及形式 主梁是闸门的主要受力构件，其数目主要取决于闸门的尺寸。因为闸门跨度L=3.50m,闸门高度h=3.66m,L 三、面板设计 根据《钢闸门设计规范 SD — 78 (试行)》关于面板的设计，先估算面板厚度，在主梁截面选择以 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 匸9 ?OF ：］ 现列表1计算如下: 表1 根据上表计算，选用面板厚度。 2.面板与梁格的连接计算 已知面板厚度t=14mm ,并且近似地取板中最大弯应力c max=[c ]=160N/mn n ,则 p=0.07 x 14x 面板与主梁连接焊缝方向单位长度内地应力： 3 VS 790 10 1000 14 272 T = =— 21。 2 3776770000 面板与主梁连接的焊缝厚度： h f . P 2 T 2 /0.7 [ t w ] 398/0.7 113 5mm ， 面板与梁格连接焊缝厚度取起最小厚度 h f 6mm 。 四、水平次梁，顶梁和底梁地设计 1. 荷载与内力地验算 水平次梁和顶，底梁都时支承在横隔板上地连续梁，作用在它们上面的水压力可 按下式计算，即 a 上 a 下 现列表2计算如下: 表2 当 b/a < 3 时，a=1.65,则 t=a kp =0.065 a% kp 0.9 1.65 160 当 b/a >3 时，a=1.55,则 t=a kp 0.9 1.55 160 =0.067 a., kp 398N / mm, 水利水电工程弧形工作闸门制作工艺方案 发表时间：2018-05-14T14:16:26.610Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第3期作者：马艳荣[导读] 由于弧门结构比较复杂，在制作过程中每一道工序要严格按图纸工艺和标准规范执行，才能保证弧门的整体制作质量，才能保证弧门的使用安全。 河北省水利工程局河北石家庄 050011 摘要：弧形工作闸门顾名思义是挡水面为圆柱体的部分弧形面的闸门，常用于水工建筑物上作为工作闸门。主要优点是启门力小，可以封闭相当大面积的孔口。按照封水结构形式分为：表孔式弧门和深孔式弧门。表孔式弧门主要用于大型水库和电站的溢洪道、溢流坝、渠道的倒虹吸出口等地方，深孔式弧门主要用于输水洞、泄洪洞、渠道涵管出口、冲砂洞等地方。弧形闸门主要由门叶、支臂、支铰三部分组成，下面主要对这三部分的制作工艺进行介绍。关键词：弧形工作闸门；水利水电工程；制造工艺1.门叶制造工艺 1.1放样 首先用机械制图按图纸尺寸进行1：1放样，确定弧形的边、纵梁腹板下料图。为预防门叶焊后变形，根据弧门的规格参数有时采取把门叶的曲率半径适当加大的预防措施，曲率半径加大后，同时测量确定纵、边梁翼板、劲板的下料长度。 1.2单件下料、刨边 依据确定的尺寸，用数控切割机、剪板机下料，坡口边留刨边余量，刨边机刨边。面板按各节分块配料图进行下料，配料图是根据门叶布置，板材几何尺寸和卷板设备而定，面板各拼缝间隔大于500mm并与纵梁、主梁等间的相邻焊缝错150mm，面板总宽留修割余量。纵梁腹板采用数控切割机下料，主梁腹板、翼板宽度留刨边量，长度留焊接收缩余量。各零件下料、刨边后，质检按GB/T14173-2008《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》要求检测几何尺寸精度。 1.3构件小组装 组成门叶的主要构件有：主横梁、纵梁、边梁、面板。主横梁为工字梁结构。腹板刨边，严格控制平行，组装前翼板在油压机上压制反变形。在平整坚固的工作台上将腹板、翼板组装，然后利用埋弧焊，焊腹板、翼板的连接角焊缝。各部件组装、焊接、整形后，质检按GB/T14173-2008《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》要求进行检测，合格后进行门叶大组装。 1.4弧门门叶大组装 1.4.1弧台调整 门叶大组装在弧形工作台上进行。根据放大的门叶曲率半径计算弧台的调整参数。调整时用水准仪测量、控制各支承角钢位置尺寸，高程允许误差为±1mm。同时确定弧台的纵、横向中心线，并做好明确标记，质检合格后加支承固定。 1.4.2门叶大组装步骤 根据弧台支承角钢位置、间距及门叶结构尺寸，确定面板在弧台上的位置。首先在位于弧台中部的中节面板上放出面板位置线，上弧台后使此位置线与弧台横向中心线重合，然后依次铺各节面板。要求节与节面板对接处缝隙1mm，面板与支承角钢贴合，达到要求后，面板分节处加强、固接。 首先划出垂直在底缘的门叶中心线，然后以中心线为基准，按放线图放出各构件位置，放线尺寸加焊接收缩量。质检检测后，打样冲，并用红漆标识。 按线组装主梁、纵梁、边梁等各构件，找正并点固焊。 1.5门叶组装完成后，质检按GB/T14173-2008《水利水电工程钢闸门制造安装及验收规范》要求进行检测，检测合格后，进行门叶整体焊接。 1.6门叶焊接 焊前对节与节之间连接处的工地焊缝进行明确标记。节与节之间连接处用连接板连接，每块腹板两侧在上、下两端分别焊连接板两块。检查门叶加固情况，合格后开始施焊。焊接顺序为：立缝→主梁上翼板与面板连接缝→各构件与面板的连接焊缝→ 其余焊缝。焊接时焊工对称布置由中心向四周扩展，最后封闭。对接焊缝必须焊透，焊接一面后，在反面焊前必须清根。在焊接过程中，注意监测变形，若发现异常，及时调整焊接顺序及焊接参数。 1.7.门叶焊后整形、齐边 单节门叶下弧台后，整形，分节处面板直线度小于2mm，以门叶垂直中心线为基准，放门宽切割线，半自动切割机切割，割后砂轮修磨，门宽尺寸偏差应符合图纸要求。配钻侧水封孔，配钻支臂与主梁连接孔。检测合格后待与支臂试总装。 2.支臂制造工艺 2.1构件制作 支臂腹板、翼板下料时，长度方向留焊接收缩及修割余量。为保证其组装后的几何尺寸精度，腹板刨边，并严格控制腹板坡口边平行，组装前翼板压制反变形。在平整的工作台上将腹板、翼板组装，利用吊线控制腹板、翼板的垂直及整体扭曲、弯曲。然后利用埋弧自动焊焊腹板、翼板的连接角焊缝。焊后超声波探伤，合格后装焊肋板。 2.2.组装上、下支臂及连接板、后端板 在工作台上按1：1放支臂轴线几何尺寸大样及后端板，连接板位置线。按大样、支臂扭角固定上、下支臂位置，保证上、下支臂夹角和开口值。扭角调整利用千斤顶，并利用水准仪控制上、下支臂轴线在同一水平，然后装焊连接杆，连接板、后端板。用动力铣头铣后端板与支铰的连接平面。检测合格后待与门叶、支铰试总装。 《钢结构课程设计任务书》 一、设计题目：焊接普通钢屋架设计 二、普通钢屋架课程设计目的及要求 通过钢屋架课程设计要求能掌握屋盖系统结构布置和进行构件编号的方法；能综合运用有关力学和钢结构课程所学知识，对钢屋架进行内力分析、截面设计和节点设计；掌握钢屋架施工图的绘制方法。 三、课程设计资料 1. 建筑类别 厂房总长度120m，檐口高度15m。厂房为单层单跨结构，内设两台中级工作制桥式吊车。 拟设计钢屋架简支与钢筋混凝土柱上，混凝土强度等级为C30。柱顶截面尺寸为400?400mm。钢屋架设计不考虑抗震设防。 厂房柱距选择： 6米 2. 屋架形式 2.1 三角形屋架 1）属有檩体系：檩条采用槽钢10，跨度为6m，跨中设一根拉条φ10。 2）屋架屋面做法及荷载取值（标准荷载值） 永久荷载：波形石棉瓦自重 0.20kN/m2 檩条及拉条自重 0.20kN/m2 保温木丝板重 2 2 2 2 2 d4cm 0.25kN/m e4cm 0.38kN/m f8cm 0.50kN/m 10cm 0.60kN/m h12cm 0.70kN/m ? ? ? ? ? ? ? ?? ：厚 ：厚 ：厚 g：厚 ：厚 钢屋架及支撑重（0.12+0.011?跨度）kN/m2 可变荷载：屋面活荷载 0.30kN/m2 积灰荷载 10.2 20.3 30.35 40.4 --- ? ?--- ? ? --- ? ?--- ? kN/m2 注: 1.以上荷载值均为水平投影 2.A,B屋架的形式与尺寸见图1 2.2 梯形钢屋架 1）属无檩体系：采用预应力混凝土大型屋面板(1.5m ?6m)。 2）屋架屋面做法及荷载取值（标准荷载值） 永久荷载：防水层（三毡四油上铺小石子） 0.35kN/m 2 找平层（2cm 厚水泥砂浆）0.02?20＝0.4kN/m 2 保温层（泡沫混凝土）：222d 4cm 0.25kN/m e 8cm 0.50kN/m f 12cm 0.70kN/m ?? ??? ：厚：厚：厚 预应力大型屋面板： 1.4kN/m 2 钢屋架及支撑重： (0.12+0.011?跨度)kN/m 2 可变荷载：屋面活荷载 0.70kN/m 2 积灰荷载 ??? ? ??? ------------6.045.034.023.01kN/m 2 注：1.以上数值均为水平投影值 2.C 形式及尺寸见图1 弧形钢闸门计算实例 一、基本资料和结构布置 1．基本参数 孔口形式：露顶式； 孔口宽度：12.0m； 底槛高程：323.865m； 检修平台高程：337.0m； 正常高水位（设计水位）：335.0m； 设计水头：11.135m； 闸门高度：11.5m； 孔口数量：3孔； 操作条件：动水启闭； 吊点间距：11.2m； 启闭机：后拉式固定卷扬机。 2．基本结构布置 闸门采用斜支臂双主横梁式焊接结构，其结构布置见图3-31。孤门半径R=15.0m，支铰高度H2=5m。垂直向设置五道实腹板式隔板及两道边梁，区格间距为1.9m，边梁距闸墩边线为0.3m；水平向除上、下主梁及顶、底次梁外，还设置了11根水平次梁，其中上主梁以上布置4根，两主梁之间布置7根。支铰采用圆柱铰，侧水封为“L”形 橡皮水封，底水封为“刀”形橡皮水封。在闸门底主梁靠近边梁的位置设置两个吊耳，与启闭机吊具通过吊轴相连接。采用2×500KN 固定式卷扬机操作。 本闸门结构设计按SL74-95《水利水电工程钢闸门设计规范》进行。门叶结构材料采用Q235，支铰材料为铸钢ZG310-570。材料容许应力（应力调整系数0.95）： Q235第1组：[б]=150MPa ，[τ]=90 MPa ； 第2组：[б]=140MPa ，[τ]=85 MPa ； ZG310-570：[б]=150MPa ，[τ]=105 MPa 。 3．荷载计算 闸门在关闭位置的静水压力，由水平压力和垂直水压力组成，如图1所示： 水平水压力： ()kN B H P s s 3.74390.12135 .11102 12 12 2 =???= = γ 垂直水压力： ()()??? ? ?? ??????-----= 212 2122 21sin sin 2sin 2sin 180/21 φφφφφφπφγB R V s 式中： () 471 .19,3333333.015 5 sin 142 24,409.015 5135 .11sin 22 2111==== ==-= =φφφφ所以所以R H 。R H 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 6 金属结构设计 6.3 金属结构设计计算 6.3.1 设计资料 （1）闸门型式：露顶式平面钢闸门 （2）孔口尺寸（宽×高）：6m ×3m （3）设计水头:3.16m （4）结构材料：Q235钢 （5）焊条：E43 （6）止水橡皮：侧止水型号采用P45-A ，底止水型号采用I110-16 （7）行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为MCS-2 （8）混凝土强度等级：C25 （9）规范：《利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95） 6.3.2 闸门结构的形式及布置 6.3.2.1 闸门尺寸的确定 1.闸门高度:考虑风浪产生的水位超高，将闸门的高度确定为3m 。 2.闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L 0=6.0m 3.闸门计算跨度：L=L 0+2d=6.0+2×0.15=6.3m 6.3.2.2静水总压力 闸门在关闭位置的静水总压力如图6.1所示，其计算公式为： 2 29.8344.1/2 2gh P kN m ρ?= == 图6.1 闸门静水总压力计算简图 P 6.3.2.3 主梁的形式 主梁的形式应根据水头的大小和跨度大小而定，本设计中主梁采用实腹式组合梁。 6.3.2.4主梁的布置 根据主梁的高跨比，决定采用双主梁。两根主梁应布置在静水压力合力线上下等距离的位置上，并要求两主梁的距离值要尽量大些，且上主梁到闸门顶缘的距离c 小于0.45H ，且不宜大于3.6m ，底主梁到底止水的距离应符合底缘布置的要求。故主梁的布置如图6.2所示 图6.2 主梁及梁格布置图 6.3.2.5 梁格的布置和形式 梁格采用复式布置并等高连接，并使用实腹式竖向隔板兼作竖直次梁，使水平次梁穿过隔板上的预留孔而成为连续梁，其间距上疏下密，面板各区格需要的厚度大致相等，具体布置尺寸如图6.2所示。 6.3.3 面板设计 根据《利水电工程钢闸门设计规范》（SL74-95），关于面板的计算，先估算面板厚度，在主梁截面选择之后再计算面板的局部弯曲与主梁整体弯曲的折算应力。 初选面板厚度。面板厚度计算公式为： δ当b/a ＞3时，α=1.4；当b/a ≤3时，α=1.5。 列表进行计算，见表6.1： 设计资料 北京地区某金工车间。采用无檩屋盖体系，梯形钢屋架。车间跨度21m，长度144m，柱距6m，厂房高度15.7m。车间内设有两台150/520kN中级工作制吊车。设计温度高于-20℃。采用三毡四油，上铺小石子防水屋面，水泥砂浆找平层，8cm厚泡沫混凝土保温层，1.5m×6.0m预应力混凝土大型屋面板。屋面积灰荷载0.6kN/m2，屋面活荷载0.35 kN/m2，雪荷载为0.45kN/m2，风荷载为0.5kN/m2。屋架铰支在钢筋混凝土柱上，上柱截面为400mm ×400mm，混凝土标号为C20。 一、选择钢材和焊条 根据北京地区的计算温度和荷载性质及连接方法，钢材选用Q235-B。焊条采用E43型，手工焊。 二、屋架形式及尺寸 无檩屋盖，i＝1/10，采用平坡梯形屋架。 ＝L-300＝20700mm， 屋架计算跨度为L ＝1990mm， 端部高度取H 中部高度取H＝H +1/2iL＝1990+0.1×2100/2＝3040mm， 屋架杆件几何长度见附图1所示，屋架跨中起拱42mm（按L/500考虑）。 为使屋架上弦承受节点荷载，配合屋面板1.5m的宽度，腹杆体系大部分采用下弦间长为3.0m的人字式，仅在跨中考虑到腹杆的适宜倾角，采用再分式。 屋架杆件几何长度（单位：mm） 三、屋盖支撑布置 根据车间长度、屋架跨度和荷载情况，设置四道上、下弦横向水平支撑。因柱网采用封闭结合，为统一支撑规格，厂房两端的横向水平支撑设在第二柱间。在第一柱间的上弦平面设置刚性系杆保证安装时上弦杆的稳定，第一柱间下弦平面也设置刚性系杆以传递山墙风荷载。在设置横向水平支撑的柱间，于屋架跨中和两端共设四道垂直支撑。在屋脊节点及支座节点处沿厂房纵向设置通长的刚性系杆，下弦跨中节点处设置一道纵向通长的柔性系杆，支撑布置见附图2。图中与横向水平支撑连接的屋架编号为GWJ-2，山墙的端屋架编号为GWJ-3，其他屋架编号均为GWJ-1。 大型弧形钢闸门安装施工工法 1、前言 弧形钢闸门是现代水利水电工程中使用较多的门型之一，它具有闸门门叶较轻、启闭力小且运行速度快、操作灵活、运转安全的特点，同时它所对应的闸墩高度和厚度也较小，是众多的闸门中最为经济的一种门型。虽然弧形钢闸门在水利水电工程中被广泛采用，但其结构上比平面钢闸门复杂，特别是大型弧形钢闸门，受运输条件、安装场地的限制较大，其安装施工也较为困难。在鲁甸县洪石岩水电站建设中，大坝拦水堰设计由5孔大型弧形钢闸门承当蓄水和泄洪的功能，弧门孔口尺寸为14.0m×11.0m, 设计水头11.0m,闸门单重78t,总重量390t。闸门设计为斜支臂、圆柱铰球面轴承连接，采用单缸双作用液压启闭机操作运行。本文结合该工程弧形钢闸门的安装施工成功实践，对施工中所采取的各种技术、工艺措施及施工过程进行分析、整理，形成本工法。 2、工法特点 由于大型弧形钢闸门门体尺寸大，并受运输条件、安装场地的限制，本工法充分利用安装现场的施工场地，在混凝土闸墩上部合理布置起重锚点，采用卷扬机组对弧形钢闸门及附件进行分节、分组安装施工，弧形钢闸门门叶采用在闸室里安装位置分节段竖式安装施工。 3、适用围 适用于水利水电工程中的露顶式、潜孔式及其他大型弧形钢闸门的现场安装施工，液压启闭机操作运行。 4、工艺原理 分后从泄洪孔道上、下游反弧段拖运至 安装部位，采用卷扬机组通过预埋在闸室侧墙和顶部的预埋件，用卷扬机及滑车组对弧形钢闸门门叶、支铰座、支臂、油缸等进行安装施工。分节段的闸门门叶采用在闸里自下往上的竖式安装施工，并用临时钢支撑焊接加固。见图4.1 图4.1 弧形钢闸门安装施工示意图5、施工工艺流程及操作要点 5.1 施工工艺流程 5.2 操作要点 5.2.1 施工准备工作 1、组织施工人员熟悉安装图纸与质量要求,进行施工技术交底、会审图纸，熟悉设备 钢结构课程设计任务书 姓名：杨文博学号：A13110059 指导教师：王洪涛 目录 1、设计资料 0 1.1结构形式 (2) 1.2屋架形式及选材 (2) 1.3荷载标准值（水平投影面计） (2) 2、支撑布置 (2) 2.1桁架形式及几何尺寸布置 (2) 2.2桁架支撑布置如图 (3) 3、荷载计算 (5) 4、内力计算 (5) 5、杆件设计 (8) 5.1上弦杆 (8) 5.2下弦杆 (9) 5.3端斜杆A B (9) 5.4腹杆 (11) 5.5竖杆 (16) 5.6其余各杆件的截面 (16) 6、节点设计 (20) 6.1下弦节点“C” (20) 6.2上弦节点“B” (21) 6.3屋脊节点“H” (22) 6.4支座节点“A” (23) 6.5下弦中央节点“H” (23) 参考文献 (27) 图纸 (27) 1、设计资料 1.1、结构形式 某厂房跨度为24m，总长90m，柱距6m，采用梯形钢屋架、1.5×6.0m预应力混凝土大型屋面板，屋架铰支于钢筋混凝土柱上，上柱截面400×400，混凝土强度等级为C25，屋面坡度为10 = i。地区计算温度高于-200C，无侵蚀性介质，地震设防烈度为7 :1 度，屋架下弦标高为18m；厂房内桥式吊车为2台150/30t（中级工作制），锻锤为2台5t。 1.2、屋架形式及选材 屋架跨度为24m，屋架形式、几何尺寸及内力系数如附图所示。屋架采用的钢材及焊条为：设计方案采用235B钢，焊条为E43型。 1.3、荷载标准值（水平投影面计） ①永久荷载： 三毡四油（上铺绿豆砂）防水层0.4 kN/m2 20厚水泥砂浆找平层0.4 kN/m2 100厚加气混凝土保温层0.6kN/m2 一毡二油隔气层0.05kN/m2 预应力混凝土大屋面板（加灌缝） 1.4kN/m2 屋架及支撑自重(按经验公式L .0+ =计算) 0.384 KN/m2 12 .0 q011 ②可变荷载： 屋面活荷载标准值： 0.8 KN/m2 雪荷载标准值： 0.5 KN/m2 积灰荷载标准值： 0.7 KN/m2 2、支撑布置 2.1桁架形式及几何尺寸布置 弧形钢闸门的结构 作者：闸门来源：https://www.360docs.net/doc/8513261495.html,/ 弧形钢闸门是应用非常广泛的一种门型，具有结构简单，启闭力小、水流条件好等优点，适用于泄水建筑物上作为工作门之用。与平面钢闸门一样，它也是由门叶部分、门槽埋件与启闭机械三部分组成。 弧形闸门有潜孔式和露顶式两种。目前国内露顶式弧形闸门孔口尺寸达19mX 23m(相应设计水头23m)；潜孔式弧形闸门封堵面积一般达48—63m2，水头一般达80一90m，最大封堵面积达195m2(相应设计水头37m)，最大设计水头达142m。 弧形闸门的门叶靠启闭机械的牵引可绕固定的水平铰轴转动，其启门时只需克服闸门自重以及止水与铰轴的摩阻力对轴心的阻力矩，因而弧形闸门启闭省力、迅速、运转可靠；由于弧形闸门不需门槽，泄流时水流流态良好。因此，弧形闸门普遍应用作高水头工作闸门及需要局部开启控制流量的工作闸门。 一，总体布置 弧型闸门的铰轴一般布置在弧形面板的曲率中心，故作用在面板上的全部水压力通过铰轴中心。当孔口关闭时，水压力经门叶梁系及支臂而传给支铰，最后把水压力传到闸墩上。 露顶式弧形闸门面板曲率半径只一般可取门高片的1．o～1．5倍，潜孔式弧形闸门面板曲率半径R一般可取门高片的1．1～2．2倍。 弧形闸门支铰宜布置在过流时支铰不受水流及漂浮物冲击的高程上，溢流坝上的露顶式弧形闸门，支铰位置可布置在闸门底槛以上(o．50—o．75)H处；水闸的露顶式弧形闸门，支铰位置。可布置在闸门底槛以上(o．67～1．o)H处；潜孔式弧形闸门，支 铰位置可布置在底槛以上大于1．1片处。支铰位置越高，R值也应 随着增大，否则静水压力会加大，门不稳定，底缘布置困难。当 支臂加长时，闸墩也将相应地加长，但启闭力可以减小。 二、弧型闸门框架形式 弧型闸门根据主梁的布置可分为主横粱式和主纵梁式。 对宽高比较大的弧形闸门，宜采用主横梁式结构，见图3—l。其主要由门叶、支臂、支铰及止水、吊耳等组成。 renchunmin 一、设计计算资料 1. 办公室平面尺寸为18m ×66m ，柱距8m ，跨度为32m ，柱网采用封闭结合。火灾危险性：戊类，火灾等级：二级，设计使用年限：50年。 2. 屋面采用长尺复合屋面板，板厚50mm ，檩距不大于1800mm 。檩条采用冷弯薄壁卷边槽钢C200×70×20×2.5，屋面坡度i =l/20～l/8。 3. 钢屋架简支在钢筋混凝土柱顶上，柱顶标高9.800m ，柱上端设有钢筋混凝土连系梁。上柱截面为600mm ×600mm ，所用混凝土强度等级为C30，轴心抗压强度设计值f c ＝1 4.3N/mm 2 。 抗风柱的柱距为6m ，上端与屋架上弦用板铰连接。 4. 钢材用 Q235-B ，焊条用 E43系列型。 5. 屋架采用平坡梯形屋架，无天窗，外形尺寸如下图所示。 6. 该办公楼建于苏州大生公司所 属区内。 7. 屋盖荷载标准值： (l) 屋面活荷载 0.50 kN/m 2 (2) 基本雪压 s 0 0.40 kN/m 2(3) 基本风压 w 0 0.45 kN/m 2(4) 复合屋面板自重 0.15 kN/m 2(5) 檩条自重 查型钢表 (6) 屋架及支撑自重 0.12+0. 01l kN/m 28. 运输单元最大尺寸长度为9m ，高度为0.55m 。 二、屋架几何尺寸的确定 1.屋架杆件几何长度 屋架的计算跨度mm L l 17700300180003000=-=-=，端部高度取mm H 15000=跨中高度为mm 1943H ,5.194220 217700 150020==?+ =+=取mm L i H H 。跨中起拱高度为60mm （L/500）。梯形钢屋架形式和几何尺寸如图1所示。 目录 一.课程设计任务与要求 (1) 二．设计资料 (1) 三．闸门结构形式及布置 (1) 四、面板设计 (2) 五、水平次梁，顶梁和底梁地设计 (3) 六、主梁设计 (5) 七、横隔板设计 (10) 八、边梁设计 (11) 九、行走支承设计 (12) 十、胶木滑块轨道设计 (12) 十一、闸门启闭力和吊座验算 (13) 水工钢结构钢闸门课程设计计算书 一.课程设计任务与要求 1、《钢结构》课程设计的任务为某节制闸工作闸门的设计。 2、要求根据钢闸门设计规范与要求，设计出合理、可行的平面定轮钢闸门。 二．设计资料 某供水工程，工程等级为1等1级，其某段渠道上设有节制闸。节制闸工作闸门操作要求为动水启闭，采用平面定轮钢闸门。本闸门结构设计按SL74-95《水利水电工程钢闸门设计规范》进行。基本资料如下： 孔口尺寸：6.0m×6.0m(宽×高)； 底槛高程：23.0m； 正常高水位：35.0m； 设计水头：12.0m； 门叶结构材料：Q235A。 三．闸门结构形式及布置 1.闸门尺寸的确定 闸门的高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.5m，故闸门高度H=6+0.5=6.5m 闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=6.1m 闸门计算跨度：L=L0+2d=6+2×0.2=6.4m 闸门尺寸图见附图1 2.主梁的数目及形式 主梁是闸门的主要受力构件，其数目主要取决于闸门的尺寸。因为闸门跨度L=6.4，闸门高度H=6.5，L水利水电工程弧形工作闸门制作工艺方案
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弧形钢闸门计算实例
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水工钢闸门结构设计(详细计算过程)
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