CATIAV5在水工金属结构设计中的应用

CA TIA V5在水工

金属结构设计中的应用

王　可　黄　元

(长江勘测规划设计研究院枢纽处,湖北武汉430010)

摘　要:以某水工钢闸门的悬臂轮装置为例,介绍了基于CA TIA软件的三维零件设计、装配、干涉分析、有限元分析、工程制图、数据转换。

关键词:CA TIA V5;水工金属结构;三维零件设计;装配设计;有限元分析

中图分类号:T H 文献标识码:A 文章编号:167223198(2008)0520357202

1　引言

CA TIA(Computer-aided Three-dimensional Interac2 tive Application)软件是由法国Dassault System公司开发的,广泛应用于航空航天、汽车、机械、电子等方面的一套完整的3D CAD/CAM/CA E一体化软件。它的集成解决方案覆盖了几乎所有的产品设计与制造领域。

水工金属结构系泛指应用于水利水电工程中的各种永久性的钢结构和机械设备,在这些钢结构和机械设备当中最基本和应用最广泛的是各类闸门、阀门及相应的启闭机械。对水利水电工程而言,各种水工金属结构设备合理的布置,正确的设计、优良的制造安装质量,对于保证工程正常和安全运行是十分重要的。

随着现代CAD软件技术的发展,从事水工金属结构的设计人员早已淘汰了手工绘图的图板,全面的转向CAD的二维绘图时代,从而明显降低设计成本,缩短设计、生产准备周期,浓缩和提炼优秀的设计经验,提高产品设计水平。在CAD所涉及的众多应用技术中,二维工程图与三维模型关联技术的应用,标志着工程制图不仅只是借助CAD软件的视图绘制工作,更重要的是体现设计思想和确定技术要求的设计工作。

本文以某水工钢闸门的悬臂轮设计为例,浅析CA TIA V5软件在水工金属结构设计中的三维造型、装配、干涉分析、有限元分析、工程制图的应用。

2　悬臂轮结构简介

某水工钢闸门,整个模型基于CA TIA V5软件三维建模、装配而成。主要由面板、梁系及行走支承的悬臂轮组成。因此处篇幅有限,故选取其中比较有代表性的悬臂轮装置为例详细的介绍此部分基于CA TIA V5软件的零件建模、装配、有限元分析步骤。

悬臂轮装置的装配图,可以看出悬臂轮装置主要由滚轮、轴、自润滑轴套、轴端挡板等组成。滚轮可以绕轴自由旋转,轴端挡板可以限制滚轮在轴向上的位移,并且可以防止滚轮在水中工作时,较大的颗粒状物体进入轴套内。

3　基于CA TIA的零件设计和装配设计

零件设计是机械设计的第一步,首先在一系列基准平面上绘制草图轮廓,然后利用零件设计的特征操作生成基

本实体,最后通过对基本实体进行修饰、变换及布尔运算等操作生成最终的零件。在通常情况下,利用零件设计工作台和草图工作台的默认工具栏就可以完成零件实体设计,但对于复杂形体来说可能涉及更多的工作平台。

以滚轮为例介绍如何利用CA TIA中的“零部件设计”模块生成滚轮的实体模型。首先在YZ基准面上以Y轴为对称轴绘制滚轮的截面草图。然后利用“旋转体”工具,将草绘截面绕Y轴旋转360°,生成的滚轮“毛坯”。选取滚轮“毛坯”的上端面为基准面,绘制直径D=105mm的圆,利用“凹槽”工具,类型选择“直到最后”,便完成了滚轮上的轴孔。

利用“孔”工具可以较为方便的在滚轮的端面“钻”出已攻丝的螺栓孔。在“孔”工具的弹出对话框中可以选择孔的深度:盲孔、通孔;还可以选择孔的类型:简单、锥形、沉头、埋头、倒钻;在螺纹参数里也有相应的螺纹规格可以选择。“孔”功能作为一个单独的工具从“凹槽”工具里被剥离出来,这对于设计人员是非常人性化的,设计人员不用在为一些标准的螺栓孔去翻查手册,然后单独绘制,可以说非常省时省力,并且准确。最后利用“圆弧阵列”工具将第一个螺栓孔阵列,再将一侧6个螺栓孔用“镜像”工具对称复制到滚轮的另一侧;再利用“倒角”工具将滚轮需要倒角的地方倒角,零件滚轮的实体模型就创建完成。

在所有的零部件模型创建完成后,进入CA TIA的装配模块进行零部件的装配。CA TIA中的装配功能提供给用户多种方法进行装配约束,例如接触约束、同轴约束、距离约束等,小到螺钉螺母大到整架飞机都可

以在装配平台上进行装配设计,这也就是所谓的虚拟样机。

悬臂轮总成的装配爆炸图,在爆炸图中可以较为清晰表述出各零部件的装配关系,需要注意的是:产品、部件和零件之间的逻辑关系,在装配设计中,树形图上的最上一级为产品,下一级为部件,部件的下一级为零件。使用“桌面”命令,CA TIA将按照产品、部件和零件之间的逻辑关系把CA TIA已经打开的所有文件排列成树形图的形式,方便用户管理和组织文件。当产品在不同计算机之间切换时,常常由于零部件文件目录位置的改变导致错误,这时通过“更新”命令重新确定零部件文件的链接位置方可正常打开文

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件,这在装配设计中是易出现错误的地方,需要值得设计者注意,一个较大的水工金属结构总成,往往并不是由单一的设计者完成,每一个设计者也许面向的只是某一局部的组件,在所有的组件装配好后,再进行总体装配,所以保持树型逻辑关系的完整性是尤为重要的;此外,在产品存盘时由于产品中零件的数据独立存储在另一个文件中,产品存盘会激活其零件的保存,因此,应使用保存管理命令避免这个问题。

在模型的装配完成后,可以利用“装配分析”工具来检查产品设计中的错误,对产品中不完善的地方进行修改。干涉分析是是装配分析中比较重要的功能利用它可以对装配好的产品进行空间分析,以检测出产品中空间冲突之处,显示检测到零件“轴”的轴肩处与零件“轴端挡板”之间存着接触,此时设计者只需双击树形上需要修改的零件,即可进入零部件设计平台,对零件进行修改,修改后,装配的产品会自动做相应的修改,无需设计者再对此零件进行操作。这就是参数化实体造型的优点。通过这样的反复操作,产品的数字模型就建立起来了。

4　基于CA TIA的结构有限元分析

可以看出CA TIA V5在机械设计方面的功能比较强大的,但机械设计只是软件功能的一部分。对于从事水工金属结构设计的工程师来说,CA TIA的自动网格划分和有限元分析也有很大的吸引力。在产品设计完成后,对于产品能否满足强度要求,就要对产品进行应力与应变分析,以往设计者往往需要将此部分的工作利用其它有限元分析软件单独进行,现在在CA TIA V5中集成了有限元分析的功能,设计者可以在产品的设计过程中随时对结构进行应力应变分析,以便对结构随时进行修改。由于CA TIA软件的网格划分是自动进行的,因此,有时候设计者并不需要完全了解有限元分析的内涵,这对于侧重工程设计的工程师来说这是非常有吸引力的。

下面对悬臂轮的主要受力零件“轴”,利用CA TIA的通用结构有限元分析模块(Generative StructuralAnalysis)进行分析。悬臂轮轴是一个轴端受集中载荷和扭矩的简支结构。

将零部件模型“轴”赋予材料属性,选择钢steel,然后进入通用结构有限元分析模块,首先定义全局网格的大小,此处定义的为15mm,CA TIA有限元分析中用于3D的单元是四面体网格,且划分是自动的。如同其他相关有限元分析软件,依次加载边界约束条件,载荷条件,就可以进行求解。在后处理中,设计者可以通过相应的菜单观察结构网格划分的情况,以及显示结构的等效应力、应变云图。可以看出最大的等效应力出现在支承的左侧截面,这与材料力学求解的情况是一致的,最大的等效应力为64.6MPa,这与实际计算结果的60MPa是非常接近的,并且可以看出在此危险截面处的最大应力是在安全范围内的,这也就是说轴的强度可以满足要求。

由此可以看出在设计过程中设计者可以随时对产品或者零部件进行简单的有限元分析,找出结构中薄弱或者不合理的地方,进行修改。

同时,基于CA TIA所建立的模型可以另存为许多通用的3D格式,以便后期将产品导入更加专业、全面的大型通用有限元分析软件中进行分析。

5　基于CA TIA的工程图设计

工程图设计是CA TIA的重要组成部分,目前对于大多数水利设计院来说,都要以工程图的形式在不同的部门和生产厂家之间交流。在CA TIA中存在着创成式工程图设计和交互式工程图设计两种方式,创成式工程图设计可以从3D零件和装配件生成相关联的2D图纸,2D图纸和3D 主模型之间的关联性使设计者可以进行模型设计与图纸标注的并行工作;并且设计者对3D主模型进行的修改会反映到2D的工程图当中,而无需设计者干预,这样就可以让设计者把所有的精力都放在产品设计上,而无需进行繁复的制图工作。交互式工程图设计可以在二维环境下对创成式工程图工作台所生成的工程图进行编辑,以符合相应的国家制图标准,以及满足不同生产厂家对图纸的要求,从而实现了从三维设计到二维设计的无缝连接。CA TIA生成的工程图可以保存为CA TIA的CA TDrawing格式,也可保存为通用的DW G或DXF格式,以便不同的CAD软件之间进行数据交换。

6　小结

CA TIA V5解决方案覆盖了产品开发的整个过程,给设计者提供了完备的设计能力。从水工金属结构的规划布置设计到最终产品的形成,从单个零件的设计到最终虚拟样机的建立,CA TIA以其精确可靠的解决方案提供了完整的2D、3D、参数化混合建模及数据管理手段。本文以某水工钢闸门的悬臂轮装置为例,基于CA TIA软件实现该装置的三维零件设计、装配、干涉分析、有限元分析、工程制图、数据转换一体化,覆盖了产品设计的整个过程。此外,作为一个完全集成化的软件系统,CA TIA将机械设计、参数设计、工程分析及仿真、数控加工和CA Tweb网络应用解决方案有机的结合在一起,有待于我们作进一步研究。总之,利用现代设计技术进行水工金属结构的一体化设计与仿真,可以缩短产品研发周期,减少产品开发费用和成本,提高产品竞争力和质量,具有非常重要的现实意义和巨大的工程应用价值。

参考文献

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仿真[J].机械工程师,2007/2:48-50.

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完整钢结构课程设计精

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。

水工钢筋混凝土结构课程设计

《水工钢筋混凝土结构》 课程设计 姓名: 苏瑞 学号： 2014030008 专业： 14级水利水电建筑工程(士官)

《水工钢筋砼》课程设计任务书课程设计题目：钢筋混凝土肋形楼盖设计 一、设计资料 1、设计条件 某水电站副厂房属3级水工建筑物，环境条件类别为一类，厂房按正常运行状况设计，设计状况属持久状况，设计状况系数ψ取 1.0。采用外墙及内柱承重，柱网布置如图1所示，楼盖采用钢筋混凝土现浇整体式肋形结构。 图1 副厂房楼盖结构柱网布置图 2、设计参数 （1）楼层构造 20mm厚水泥砂浆抹面（水泥砂浆容重γ1为20kN/m3）。 钢筋混凝土结构层（钢筋混凝土容重γ3为25kN/m3）。 15mm厚混合砂浆粉底（混合砂浆容重γ2为17kN/m3）。 （2）材料 混凝土：楼面活荷载标准值q k≤6kN/m时，采用C20；q k＞6kN/m时，采用C25； 钢筋：除主梁和次梁的主筋采用HRB335钢筋外，其余均采用HPB235钢筋。 （3）设计参数 表1 柱网尺寸L1×B1及荷载楼面活荷载标准值

柱网尺寸L1×B1、柱的截面尺寸b×h = 300mm×400mm，楼面活荷载标准值q k按题号由表1给出，如表2所示。 表2 设计参数自选 二、设计内容 1、肋型结构梁格布置及构件尺寸拟定 根据设计任务书提供的设计资料及表1所填有关设计参数进行结构布置；选定材料并拟定构件截面尺寸，板的结构采用单向板结构。 2、结构内力计算 根据结构工作状况及结构特点，确定计算简图，并进行荷载计算；计算结构内力，并根据需要绘制内力包络图。 3、截面设计 考虑结构设计的安全、经济、便于施工等因素进行截面设计；合理选择受力钢筋，并按要求配置构造钢筋；绘制主梁内力包络图及抵抗弯矩图。 4、绘制构件施工图 绘制楼盖结构平面布置图（1:100～1:200）；绘制板、次梁和主梁模板配筋图，根据需要绘制钢筋材料表或钢筋抽样图。 三、课程设计分组及要求 1、设计分组 学生根据学号按表1确定自己的设计参数，将设计参数填入表2并独立完成课程设计

水利水电工程水工钢结构课程设计

露顶式平面钢闸门设计 2007101316 王亮春 一、设计资料 闸门形式：溢洪道露顶式平面钢闸门； 孔口净宽：14.00m； 设计水头： 6.00m； 结构材料：Q235； 焊条：E43； 止水橡胶：侧止水用P 形橡皮，底止水用条形橡皮； 行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为MCS —2; 混凝土强度等级：C20 二、闸门的结构形式及布置 1、闸门尺寸的确定（图1） 闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.3m，故闸门高度为9+0.3=9.3 米 闸门的荷载跨度为两侧止水的间距即为孔口净宽：L1 14 m 闸门的计算跨度：L L0 2 d 14 2 0.3 14.6 m 2、主梁的形式 本闸门为中等跨度，为了便于制造和维护决定采用实腹式组合梁 3、主梁的布置 闸门高跨比L / H 1.5 采用双主梁，为使两个主梁在设计水位时所受的水压力相等， 两个主梁的位置应对称于水压力的作用线y H / 3 3 m （图2），并要求下悬臂 a 0.12 H 和a 0.4 m 。 4、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，使面板各区格需要的厚度大致相等，梁格布置的具体尺寸见详图 2 5、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 3 道横隔板，其间距为横隔板兼作竖直次梁。 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。 6、边梁和行走支承 1

变量采用单腹式，行走支承采用胶木滑道。 三、面板设计 根据SL74—95《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，先估算面板的厚度，在主梁截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上图所示。面板厚度按式（7--3）计算： t a 0.9 k p a kp 当b / a 3 时，a 1.5 ，则t a 0.068 a kp 0.9 1.5 160 kp 当b / a 3 时，a 1.4 ，则t a 0.07 a kp 0.9 1.4 160 现列表（如下）计算： 表1 注1、面板边长a、b 都从面板与梁格的连接焊缝算起，主梁上翼缘宽度为260mm（详见于后）； 2

钢结构课程设计计算书

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

水工钢闸门结构设计(详细计算过程)

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 29.8344.1/22 gh 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：

水工钢筋混泥土结构设计

水利水电工程专业 水工钢筋混凝土结构课程设计 扌指导老师： _______ 专业名称： _____ 学号:0908070076 设计作者：胥胜洪___________ 提交时间：2011.7.18

1设计任务书 题目 钢筋混凝土肋形楼盖设计（平面图见下图）。字母轴线间距（主梁轴线跨度）为 8100mm，也即次梁间距为2700mm。 二、设计资料 （1）某轻工业厂房单向板肋梁楼盖，按正常运行状况设计，某水电站生产副厂房，为4级水工建筑物，建筑层高4.8m。结构平面布置如图所示，墙体厚370mm。楼面面层为：底层20mm水泥砂浆找平层（标准值0.40KN/m2）,面层30mm厚水泥砂浆铺瓷质地砖（标准值 0.70KN/m 2）;钢筋混凝土梁板容重标准值为25KN/m 3;梁板下 抹20mm厚水泥砂浆后瓷粉罩面（标准值0.40KN/m 2）。梁中纵向受力钢筋为n级， 其余钢筋为I级。 （2）混凝土强度等级和可变荷载（分项系数均为 1.2）见分组表。

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设计内容 （1）构件截面尺寸设计 （2）板的设计计算 （3）次梁的设计计算 （4）主梁的设计计算 （5）绘制板的配筋图、绘制次梁的配筋图、绘制主梁的弯矩、剪力包络图、绘制主梁的抵抗弯矩图及配筋图。 四、设计要求 （1）计算书应书写清楚，字体工整，主要计算步骤、计算公式、计算简图均应列入，并尽量利用表格编制计算过程。 （2）图纸应整洁，线条及字体应规范，并在规定时间内完成。 五、设计分组 根据同学学号的尾号在分组表中选用混凝土强度等级和可变荷载标准值。 2.设计指导书 、目的要求 本课程设计是水工钢筋混凝土结构课程的重要实践环节之一。通过本课程设计，使学生对钢筋混凝土楼盖的组成、受力特点、荷载计算、内力分析、荷载组合及板、次梁、主梁配筋设计等有较全面、清楚的了解和掌握，为从事实际工程设计打下基础。 、主要设计计算步骤 1 构件截面尺寸选择 1）板 次梁 2） 3）主梁 2 板的设计计算（按考虑塑性内力重分布的方法计算板的内力，计算板的正截面承载 力） （1）荷载 （2）计算简图的确定

水工钢结构潜孔式平面钢闸门设计与拦污栅设计

目录 一．小型潜孔式平面钢闸门 1、设计资料及有关规定 (2) 2、闸门结构的形式及布置 (2) 3、面板设计 (3) 4、水平次梁、顶梁和底梁地设计 (4) 5、主梁设计 (6) 6、横隔板设计 (9) 7、纵向连接系 (10) 8、边梁设计 (11) 9、行走支承设计 (12) 10、轨道设计 (13) 11、止水布置方式 (14) 12、埋固构件 (14) 13、闸门启闭力 (14) 14、闸门的启闭机械 (16) 二．固定式平面拦污栅 1、基本资料 (19) 2、拦污栅的结构布置 (19) 3、栅面结构 (19) 4、梁格设计 (20)

一、设计资料及有关规定 1、闸门形式：潜孔式平面钢闸门 2、孔口尺寸（宽×高）：7.0m ×4.0m 3、上游水位：64m 4、下游水位：0m 5、闸底高程：0m 6、启闭方式：电动固定式启闭机 7、材料： 钢结构：Q235-A.F 焊条：E43型 行走支承：采用滚轮支承 止水橡皮：侧止水和顶止水用P 型橡皮，底止水用条型橡皮 8、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。 9、规范：《水利水电工程钢闸门设计规范SL 1974-2005》 二、闸门结构的形式及布置 1、闸门尺寸的确定 闸门高度：4.2m 闸门的荷载跨度为两止水的间距：7.0m 闸门计算跨度：7+2×0.22=7.44 m 设计水头：64m 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=7m,闸门高度H=4m,L ≥1.5H 。所以闸门采用2根主梁。本闸门决定采用实腹式组合梁。 3、主梁的布置 本闸门为高水头的深孔闸门，主梁的位置可按主梁均匀间隔来布置。设计时按最下 面的那根受力最大的主梁来设计，各主梁采用相同的截面尺寸。 64 4

钢结构课程设计参考示例

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。

水工金属结构讲义

水电站基本知识讲义 讲课人：程贵平 2011年8月8日

水电站基本知识讲义 我国水力资源丰富，居世界第一，最新查明理论蕴藏量6.94亿千瓦、技术可开发量5.42亿千瓦、经济可开发量4.02亿千瓦，按技术可开发量至今仅开发利用20%。截止2005年底，我国发电装机达到50841亿千瓦。其中，水电11652万千瓦，占22.9%。以技术可开发量5.42亿千瓦为基数，中国目前水电资源开发程度不足25%。与世界水电开发先进水平相比，存在着巨大的差距。加快水电资源开发，是提高中国水能资源利用效率的迫切需要，水电开发的前景是极其广阔的。 1．水力发电的基本原理 水力发电是利用水体作为传递能量的介质来发电的，其基本原理是：利用水位落差形成的势能推动水轮机转动，将水能转变为水轮机的旋转机械能，水轮机转子带动发电机转子旋转，由于磁场切割导体，从而在发电机的定子绕组上产生感应电动势，当发电机与外电路接通时，发电机就向外供电了，此时，水轮机的旋转机械能又通过发电机转变为电能，形成了水力发电的过程。 2．水力资源的开发方式和水电站的基本类型 水力资源的开发方式是按照集中落差而选定，大致有三种基本方式：即堤坝式、引水式和混合式等。但这三种开发方式还要各适用一定的河段自然条件。按不同的开发方式修建起来的水电站，其枢纽布置、建筑物组成等也截然不同，故水电站也随之而分为堤坝式、引水式和混合式三种基本类型。 3．径流式水电站及其特点 无调节水库的电站称为径流式水电站。此种水电站按照河道多年平均流量及所可能获得的水头进行装机容量选择。全年不能满负荷运行，保证率为80％，一般仅达到180天左右的正常运行；枯水期发电量急剧下降，小于50％，有时甚至发不出电。即受河道天然流量的制约，而丰水期又有大量的弃水。 4．何谓出力？怎样估算水电站的出力和计算水电站的发电量？ 在水电站（厂）中，水轮发电机组发出的电力功率称为出力，河川中某断面水流的出力则表示该段水能资源。所谓水流的出力就是单位时间内的水能。 N=9．81QH式中，Q为流量（m3/s）；H为水头（m）；N为水电站出力（kW）。 年发电量公式为:E=N?T式中，N为平均出力（kW）；T为年利用小时数（h）；E为年发电量（kW?h）。 5．保证出力及其作用 水电站在较长时段工作中，该供水期所能发出的相应于设计保证率的平均出力，称作该水电站的保证出力。水电站的保证出力是规划设计阶段确定水电站装机的重要依据。 6．装机年利用小时 装机年利用小时指水轮发电机组在年内平均满负荷运行的时间，是衡量水电站经济效益的重要指标。 7．日调节、周调节、年调节和多年调节 日调节是指一昼夜内进行的径流重新分配。周调节：调节周期为一周。年调节：对径流在一年内重新分配，当汛期洪水到来发生弃水，仅能存蓄洪水期部分多余水量的径流调节，称不完全年调节；能将年内来水完全按用水要求重新分配，又不需要弃水的径流调节称完全年调节。多年调节：当水库容积足够大，可把多年期间的多余水量存在水库中分配在若干枯水年才用的年调节，称多年调节。

水工钢结构钢闸门课程设计样本

水工钢结构钢闸门 课程设计

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： 闸门形式：潜孔式平面钢闸门 孔口净宽：10m 孔口净高：13m 上游水位：73m 下游水位：0.1m 闸底高程：0m 启闭方式：电动固定式启闭机 启闭机械：液压式启闭机 材料：钢材：Q235-A.F； 焊条：E43型； 行走支承：采用滚轮支承； 止水橡皮：侧止水和顶止水用P型橡皮，底止水用条型橡皮。 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 规范：《水利水电工程刚闸门设计规范 SL 1974- 》 混凝土强度等级：C30

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：10m 孔口净高：13m 闸门高度: 13.2m 闸门宽度: 10.4m 荷载跨度: 13.2m 计算跨度: 10.4m 2 计算水头:73m （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=10m,闸门高度h=13m,L

中等跨度，为了便于制造和维护，决定采用实腹式组合梁。 2.主梁的布置 本闸门为高水头的深孔闸门，孔口尺寸较小，门顶与门底的水压强度差值相对较小。因此，主梁的位置按等间距来布置。设计时按最下面的那根受力最大的主梁来设计，各主梁采用相同的截面尺寸。 3.梁格的布置及形式 梁格采用复式布置与等高连接，水平次梁穿过横隔板所支承。水平梁为连续梁，间距应上疏下密，使面板个区格需要的厚度大致相等，布置图2示 三、面板设计 根据《钢闸门设计规范SDJ—78（试行）》关于面板的设计，先估算面

水工金属结构设计

为使两主梁在设计水位时所受的水压力相等，两个主梁的位置对称于水压力合力的作用线，如图9-1所示。 主梁位置还需要满足下列要求： ①主梁的间距应尽量大些，以保证闸门的竖向刚度。 ②闸门的上悬臂c不易过长，通常要求CO.45H ,以保证门顶悬臂部分有足够的刚度。悬臂c 值也不宜超过3.5m。 ③主梁间距应满足滚轮行走支承布置的要求。 ④工作闸门的下主梁距平面闸槛的高度应不至于产生真空现象，并要求下悬臂a >0.12H 和a >0.4m， 取：a=0.12 X6 M D.7m，c=0.45 X6=2.7m ; 主梁间距：2b=H-c-a=6-2.7-0.7=2.6m ; 一6000 一10出0 一一1430 GL 丄陋0 GL 阴0二匸690」也￡CL :一100 -T r _ / 50 _ _ 巧20 1130 _；_ 95Q _ _ 840 亠 810 2700 —— 2 呦D ——700

图9-1 梁格布置尺寸 4、 梁格的布置及型式 梁格采用复式布置和等高连接，使水平次梁、竖直次梁和主梁的前翼缘都直接与 面板相连，以便于梁系与面板形成强固的整体，面板可与梁系共同受力，形成梁截面 的一部分，从而减少梁系的用钢量。水平次梁穿过横隔板上的预留孔并被横隔板支承 成为连续梁，面板直接支承在梁格的上翼缘上。 水平次梁间距布置上疏下密，使面板需要的厚度大致相等。具体数据见“面板设 计” 一节。 5、 联接系的型式及布置 ① 横向联接系 为了简化闸门的制造、横向联接系采用横隔板式，其布置应和梁的设计跨度有关, 本闸门根据主梁的跨度决定布置三道横隔板，间距为 2.18m 、2.18m 、2.175m ，隔 板兼做竖直次梁。 2 ■:-? 2180 水平次梁 底梁 1 1 a 1 1 1 ip r 鬥 4 ! k h 1 1 < 1 3 1O5M 上游面 F 游而 I I 水半欢d 2180 O I ■ ￡ ]￥'?〕制I ' 21肓 十60匚 -------------------------- -I 乂下主梁 ；■?，三］S'，占匸*s = 毒 左 左 # li

水工钢结构平面定轮钢闸门设计计算书

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

钢结构课程设计

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

水工混凝土结构设计

现阶段水工混凝土结构设计相关问题分析【摘要】现代施工中，水利工程比重越来越大，水工建筑结构的设计在整个过程中非常重要，它的质量影响到整个工程的质量。水工混凝土结构主要用于保护水利设施，其结构设计直接影响到使用安全。现代水工混凝土结构建筑数量正在不断增多，在设计阶段面临着一些问题。文章结合水工混凝土结构的特点、材料以及裂缝、止水等相关的问题进行探讨，并针对这些问题提出一定的解决方案，通过监控达到有效提高水工混凝土结构质量的目的。 文章对水工混凝土结构设计中出现的问题进行系统总结，并就这些问题提出相应的解决措施。 1.水工混凝土结构具有以下5个特点： ①结构尺寸大，跨度相对较小。 ②配筋率会小于一般的混凝土结构设计中的最小值，不过数量仍然很大。 ③由于大体积的混凝土结构水泥水化热大，当外界有温度变化时，会发生一些温度裂缝，需要配置较多的温度钢筋。 ④有的结构需要完全浸入水中，或者处于承压的状态，甚至冻融等，它的耐久性相对差一些。 ⑤非杆件体系不利于进行极限强度理论配筋分析计算。 2.水工混凝土结构中原材料的选择 水工建筑物采用的都是碎石、泥沙、高强度水泥等有机融合的混凝土作为主要施工原材料。不同的混凝土其自身的性能也不一样，水

工建筑要选用高强度的混凝土，在使用之前必须要经过科学的检验，如果混凝土的性能指数不能达到国家标准，也不能满足水工建筑工程的施工要求，那么水工混凝土结构的质量就无法得到有效的保障。 水工混凝土结构当中的主要原材料就是水泥，水泥有一个显著的特征就是会产生水化反应，具体表现为碎石灰中所含的有害物质严重超标，粘结性能难以达到预期的效果，降低了水工混凝土结构的强度以及刚度。实践证明，在水泥当中掺入适当数量的粉煤灰或者是早强剂都可以有效解决水化反应。此外，在原材料的配比过程当中，需要设计人员在设计的过程当中，反复计算，反复试验，得到最合理的配比数据以及配比方案。泥沙一般取自河里，含水量非常大，这时就必须要求将泥沙自然风干，或者是使用人工干炒法来使其干燥，同时，记录其含水量，作为制定配比方案的参数依据。 在混凝土的搅拌过程中，原材料的配比非常重要，这时需要质量管理人员根据现场需求对这一比例进行检验测试，符合实际要求的配比才是最适合的。对于砂子中的含水率可以采用现场干炒法来进行，根据得出的含水率及时对混凝土的配合比进行调整 3.水工混凝土结构设计的原则性 3.1水工混凝土结构设计的最大承载能力 水工混凝土结构的最大承载能力是指所用材料的强度以及刚度无法荷载巨大的破坏压力，以至于水工混凝土结构的内部钢筋构件发生严重的变形，无法达到承载要求。水工建筑一般是用作挡水以及蓄水的用途，在此情况下，由于庞大的水量会产生巨大的压迫力和冲击

水工钢结构课程设计

露顶式平面钢闸门设计 1、设计资料 1.1闸门形式：露顶式平面钢闸门。 1.2设计水头：6.00m 。 1.3孔口净宽：9.00m 。 1.4结构材料：碳素钢Q235B-F 。 1.5焊条：E43型手工焊。 1.6止水橡皮：侧止水用P 型橡皮，底止水用条形橡皮。 1.7行走支承：采用胶木滑道，压合木为MCS-2。 1.8启闭方式：电动固定式启闭机。 1.9制造条件：金属结构制造，手工电弧焊，焊缝满足III 级质量检验标准。 1.10执行规：《水利水电工程钢闸门设计规》(SL74-95) 2、闸门结构的形式及布置 2.1 闸门尺寸的确定(图1)。 (1)闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2m,故闸门高度=6.0+0.2=6.2（m ）； (2)闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：L1=9(m); (3)闸门的计算跨度：L=L0+2×0.2=9.0+0.4=9.4(m); 2.2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。 2.3 主梁的布置 根据闸门的高跨比，决定采用双主梁。为使两个主梁在设计水位时所承受的水压力相等，两个主梁的位置应对称于水压力合力的作用线y =H/3=2.0(m)（图1）,并要求下悬臂a ≥0.12H 和a ≥0.4m,上悬臂、c ≤0.45H,今取，a=0.7m ≈0.12H=0.67（m ） 则主梁间距：)(6.2)(22m a y b =-= 则H m a b H c 45.0)(7.27.06.262==--=--=（满足要求） 2.4 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，其间应上疏下密，使面板各区格所需要的厚度大致相等，梁布置的具

完整钢结构课程设计

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

水工金属结构设计概论

9. 金属结构及电气设计 9.1 金属结构 本设计涉及的金属结构包括钢闸门及启闭机。 9.1.1 平面钢闸门设计 设计选用平面钢闸门，平面钢闸门与其他形式闸门相比有以下优点：结构简单，制造与安装容易，而且工作量小；结构刚度大，工作可靠，运行维护费用低，可提到水面以上检修；操作简单、迅速，安全，有互换性；应用范广泛，可在各类水利水电工程及通航枢纽中，用作工作闸门、事故闸门、检修闸门及施工导流闸门。 9.1.1.1 平面钢闸门结构型式及布置 1、闸门尺寸的确定 根据闸孔尺寸为10.0×6.0m，确定闸门两侧止水间距为L =10.0m，计算跨度为孔 1 口宽度+支撑中心至闸墩侧面的距离的两倍，取为L =10.55m，闸门的高度为孔口高度H=6.0m。 2、主梁的型式 主梁是闸门最主要的承力构件，其数量主要取决于闸门的尺寸和水头的大小。对于闸门跨度L较大，而门高H较小（L≥1.5H）的露顶闸门，主梁数目一般为两根。 本闸门跨度为10.0m，高度为6.0m，10.0/6.0≥1.5，因此确定为双主梁闸门。属于中等跨度闸门，为了便于制造和维护，设计采用实辅式组合粱。 3、主梁的布置 为使两主梁在设计水位时所受的水压力相等，两个主梁的位置对称于水压力合力的作用线，如图9-1所示。 主梁位置还需要满足下列要求： ①主梁的间距应尽量大些，以保证闸门的竖向刚度。 ②闸门的上悬臂c不易过长，通常要求c≤0.45H，以保证门顶悬臂部分有足够的刚度。悬臂c值也不宜超过3.5m。

③主梁间距应满足滚轮行走支承布置的要求。 ④工作闸门的下主梁距平面闸槛的高度应不至于产生真空现象，并要求下悬臂a ≥0.12H 和 a≥0.4m， 取：a=0.12×6≈0.7m，c=0.45×6=2.7m； 主梁间距：2b=H-c-a=6-2.7-0.7=2.6m； 图9-1 梁格布置尺寸 4、梁格的布置及型式 梁格采用复式布置和等高连接，使水平次梁、竖直次梁和主梁的前翼缘都直接与面板相连，以便于梁系与面板形成强固的整体，面板可与梁系共同受力，形成梁截面

高考志愿填报建议大学专业解析水工结构工程

水工结构工程 一、专业介绍 1、学科简介 “水工结构工程”是“水利工程”一级学科的二级学科。本学科是研究水利水电工程勘测、设计、施工及运行管理等方面存在的直接关系到水电工程安全、进度及投资等重大科技问题的学科，如高坝设计理论及方法、高坝筑坝技术、高陡边坡加固物理仿真、水工结构监测新技术（特别是光纤监测及CT技术）、水工结构地基的动力相互作用与地基地震波输入研究、坝体、库水的动态耦合研究、坝体强度的地震破坏机理研究、材料的多轴向性能、高性能混凝土、坝址地震的随机性与坝体抗震可靠性研究以及水工结构抗震分析等方面。2、专业培养目标 本学科专业培养水工结构工程方面的高层次人才，具有坚实宽广的基础理论，系统深入的专门知识及必要的工程实践知识，能够胜任高等教育、科学研究或大型工程技术研发与管理等方面工作。能熟练阅读本专业外文资料，具有一定的外文写作能力和进行国际学术交流能力。掌握学科研究前沿动态；能熟练应用现代基础理论和先进的计算方法和实验技术手段开展卓有成效的研究工作，具有解决水利工程中重大工程技术问题的能力。

3、专业方向 01水工结构安全工程 02混凝土坝工程 03土石坝工程 04水闸、船闸及输水建筑物工程 05高边坡及地下结构工程 06水工建筑物近代设计方法及数字化技术 4、考试科目 ①101思想政治理论 ②201英语一或202俄语或203日语或244德语 ③301数学一 ④813材料力学或814水力学 （注：各个学校专业方向，考试科目有所不同，以上以河海大学为例） 二、就业前景 1、就业方向 （1）、业主单位。譬如三峡开发总公司、二滩水电开发公司等。这些单位就是水电工程的投资单位，所以这些单位的待遇相对较好，工作轻松，但是是在工程现场或者是在水电站，远离城市的。 （2）、设计单位。众多水电设计院。这些单位由于近几年水电开发高

水工钢结构课程设计露顶式平面钢闸门设计

水工钢结构课程设计 题目：露顶式平面钢闸门设计 专业：水利水电工程 姓名： 班级： 学号： 指导老师： 二〇年月日

2.2 设计资料 闸门形式：溢洪道露顶式平面钢闸门； 孔口净宽：0.00m ； 设计水头：4.40m ； 结构材料：Q244钢； 焊条：E44； 止水橡皮：侧止水用p 形橡皮； 行走支承：采用胶木滑道，压合胶木为MCS-2； 混凝土强度等级：C20。 2.2 闸门结构的形式及布置 （2）闸门尺寸的确定（图2） 2）闸门高度：考虑风浪所产生的水位超高为0.2m ，故闸门高度=4.4+0.2=4.7m ； 2）闸门的荷载跨度为两侧止水的间距：m L 91=； 4）闸门计算跨度：m d L L 40.92.02920 =?+=+= ； （2）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，本闸门属于中等跨度，为了方便制造和维护，决定采用实腹式组合梁。 （4）主梁的布置。根据闸门的高跨比，决定采用双主梁。为使两个主梁设计水位时所受的水压力相等，两个主梁的位置应对称于水压力合力的作用线m H y 83.13/==（图2）并要求下悬臂a ≥0.22H 和a ≥0.4m 、上悬臂c ≤0.44H 且不大于4.6m ，今取

0.650.120.66 a H m =≈= 主梁间距 22() 2.35 b y a m =-= 则2 5.5 2.350.65 2.50.45 c H b a H =--=--=≈(满足要求) （4）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撑。水平次梁为连续梁，其间距应上疏下密，使面板各区格需要的厚度大致相等，梁格布置具体尺寸如图2所示。 图2. 梁格布置尺寸图 （4）连接系的布置和形式。 2）横向连接系，根据主梁的跨度，决定布置4道横隔板，其间距为2.44m，横隔板兼做竖直梁。 2）纵向连接系，设在两个主梁下翼缘的竖直平面内，采用斜杠式桁架。