平台钢结构计算书.pdf

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1、钢平台课程设计计算书钢平台课程设计计算书一、结构布置一、结构布置1、梁格布置：按柱网尺寸布置.L=9。0m，D=5。4m，a=b=0。9m。2、连接方案：主梁与柱、次梁与主梁之间均采用高强度螺栓铰接连接,定位螺栓采用粗制；次梁与主梁的上翼缘平齐;平台板与梁采用焊接。3、支撑布置：根据允许长细比,按构造要求选择角钢型号。二、平台钢铺板设计二、平台钢铺板设计1、尺寸确定根据平台荷载、构造要求及平面布置情况，平台铺板的厚度取为 6mm。平台铺板采用有肋铺板，板格面积取为0。9m5。4m，即相邻两次梁中心间距为0.9m，加劲肋中心间距为 0。9m,此处加劲肋间距参考铺板厚度的 100150 倍取值.加

2、劲肋采用扁钢，其高度一般为跨度的 1/151/12，且不小于高度的 1/15及 5mm,故取扁钢肋板高度 60mm，厚度 6mm。2、铺板验算验算内容包括铺板强度和铺板刚度。（1）荷载效应计算铺板承受的荷载包括铺板自重和板面活荷载，计算如下：铺板自重标准值：qG 7850 9.8 6 106 0.462kN m21铺板承受标准荷载：qk 8 0.462 8.462kN m2铺板承受的荷载设计值:q 1.2 0.462 1.4 8 11.7544kN m2铺板跨度 b=900mm，加劲肋间距 a=900mm,b/a=12，因此，应按四边简支平板计算铺板最大弯矩。查表 2-1 得：Mmaxqa2

3、0.049711.7544 0.92 0.4732kN m（2）铺板强度验算铺板截面的最大应力为：6Mmax6 0.473222 78.86N mmf 215N mmt262 10-6满足要求。（3）铺板刚度验算查表 21 得：maxqka48.462 103 0.94900 0.0433 5.4mm 6mm150Et32.06 1011 63 109（4）铺板加劲肋验算板肋自重标准值：p 7850 9.8 6 60 109 0.028kN m2加劲肋可按两端支撑在平台板次梁上的简支梁计算，其承受的线荷载为：恒荷载标准值:p1 0.462 0.9 0.028 0.4438kNm活荷载标准值：p

4、2 0.9 8 7.2kN m加劲肋的跨中最大弯矩设计值为：Mq81(1.2 0.4438 1.4 7.2)0.92 1.08kN m8l2加劲肋计算截面可按加劲肋和每侧铺板 15t（t 为铺板厚度）的宽度参与共同作用，计算截面如图 3 所示。计算截面面积：A 180 6 60 6 1440mm2 1440 106m22计算截面形心轴到铺板面的距离：y180 6 3 60 6 36 11.25mm1440计算截面对形心轴 x 的截面惯性矩：180 636 6032IX 180 6(11.25 3)60 6(36 11.25)2 4.0527107mm41212加劲肋截面最大应力为：Mmax1.

5、08103(0.066 0.01125)146N mm2f 215N mm27W4.052710满足要求。加劲肋跨中最大挠度为：max5qkl45(0.4438 7.2)103 0.94900 0.78mm 6mm384EIX150384 2.06 1011 4.0527 107满足刚度要求.三、次梁设计三、次梁设计1、次梁计算简图:次梁按简支梁计算.图 2 次梁受力简图2、计算次梁荷载。恒荷载标准值:次梁承受恒荷载包括自重和加劲肋自重（暂时不考虑次梁自重)，将加劲肋则算成均布荷载.p1 0.462 0.9 0.028 0.4438kNm活荷载标准值：p2 8 0.9 7.2kN m则次梁最大

6、弯矩设计值为：Mmaxq8l21(1.2 0.4438 1.4 7.2)5.42 38.8kN m83最大剪力为：Vmax11ql 10.98 5.4 57.3kN223、初选次梁截面：次梁采用普通轧制工字钢，根据组合内力初选截面。由抗弯条件得次梁所需的净截面抵抗矩：WnxMmax38.8 103 171.87cm36xf1.05 215 10IX 17.13cm，SX，初步拟定次梁采用工字钢，型号为 20b,截面参数如下:A 39.55cm2,Ix 2502cm,Wx 250.2cm43tw 9.0mm,自重31.05kg/m4、次梁内力计算：计算包含自重在内的次梁荷载。计算次梁自重的均布荷

7、载：p1 0.4438 0.031 9.8 0.7476kN mp2 7.2kN mq 1.2 p1 1.4 p2 10.98kN mqkp1p2 7.95kN m5、验算次梁截面:验算次梁荷载作用下的钢梁强度、挠度和整体稳定.（1)抗弯强度验算Mmax40 106 152.26N mm2f 215N mm23xW1.05 250.2 10（2）剪应力验算VSX57.3 103 37.2Nmm2fv 125Nmm2IxW17.13 9 10(3）支座处局部压应力支座反力为 57。3kN。假定支撑长度 a=15cm,由型钢表得：hyRt 911.4 20.4mmlza 2.5hy 150 2.5

8、 20.4 201mmF1.0 57.3 103c 31.67N mm2f 215N mm2twlz9 201因铺板密铺在梁的受压翼缘上,并与其牢固相连，能阻止受压翼缘的侧向位移,故不必验算整体稳定。4（4）挠度验算max5qkl45 7.95 1012 5.445400 17.1mm 21.6mm54384EIX250384 2.06 10 2502 10因此，次梁能满足强度和刚度要求.四、主梁设计1、主梁计算简图:按简支梁计算。图 3 主梁受力简图2、主梁荷载计算.次梁传来的集中荷载:F 10.98 5.4 59.3kN最大弯矩Mmax（不包括主梁自重），由表 2-2 查得KM 1.11。

9、Mmax 1.11 59.3 9 592.4kN m最大剪力(不包括主梁自重）：Vmax 9 59.3/2 266.85kN3、初选主梁截面：主梁采用焊接工字形截面.需要的截面抵抗矩：WnxMmax592.4 106 2752cm3xf1.05 205梁的最小高度hmin：根据表 23 的刚度要求l1n01l900h 60cm400，查得min1515。梁的经济高度：hs 73Wnx 30 732752 30 68cm取腹板高度：h080cm确定腹板厚度tw：5twh01180 0.8cm11Vmax266.85 103tw 1.2 1.2 0.33cmh0fv800 120取腹板厚度tw 1

10、0mm.翼缘所需面积：A1Wnx127521twh0 80 21cm2h06806取上、下翼缘宽度 b=400mm，厚度 t=20mm，主梁截面见图 4。图 4 主梁尺寸翼缘面积:40 2 80cm2 21cm2截面特性：Inx140 233 1 80 2(40 2 412)324960cm41212Wnx324960 7737cm342S 2 40 41 0.51 402 4080cm24、计算主梁内力(包含主梁自重）。梁的截面面积:A 40 2 2 1 80 240cm26梁单位长度的自重:240 104 7850 9.8 103 1.85kN m取自重的荷载分项系数为 1。2，并考虑由于

11、加劲肋等重量的构造系数 1。2，梁自重的荷载设计值为：1.2 1.2 1.85 2.66kN m梁支座最大剪力:Vmax 266.851 2.66 9 278.8kN2梁跨中最大弯矩：Mmax 592.41 2.66 92 619.3kN m85、主梁截面设计：内容包括强度、整体稳定、翼缘局部稳定、腹板局部稳定和腹板加劲肋设计以及挠度验算。（1）跨中截面抗弯强度验算Mmax619.3 106 76.2N mm2f 205N mm23xW1.05 7737 10满足要求。(2)翼缘局部稳定b40 1 9.75 13 235 235 13t2 2受压翼缘的局部稳定能够保证。（3）整体稳定验算次梁为

12、主梁的侧向支撑，故主梁的受压翼缘的自由长度l1 900mm,l1900 2.25 16b1400因此,梁的整体稳定性有保证。VSX278.8 4080 10622 35N mmf 125N mmvIxW324960 104 10(4)挠度验算集中荷载标准值:F 7.95 5.4 42.93kNq 1.2 1.85 2.22kN m由表 22 查得K 1 9，7max5qkl3Fl2l9EIx384EIX42.93 103 92 1065 2.22 109 93 1 1635 l 1 4009 2.05 105 324960 104384 2.06 105 324960 104（5）腹板局部稳定

13、和腹板加劲肋设计h0802358080tw1235腹板局部稳定能够保证，不必配置加劲肋.由于主梁之上布置有次梁，次梁间距为 0.9m,按构造要求次梁下面必须对主梁腹板布置支承加劲肋.横向加劲肋截面：bsh0800 40 40 67mm，取bs 100mm3030bs15100 6.7mm，取t 8mm15sts支座加劲肋验算:梁的支座采用突缘支座形式，支承加筋类采用200mm 16mm，计算支承加劲肋在腹板平面外的稳定性.有效面积如图 5 所示。图 5 加劲肋布置支座加劲肋受的力N 278.8kN，A 1.6 20 18 1 50cm2I11 1.6 203 18 13 1068cm41212

14、i1068 50 4.62cm 160 4.62 34.63查附录 E9 得 0.866,8278.8 103N A 64.4N mm2 215N mm20.866 5000支座加劲端部刨平顶紧.其端面承压应力为:N Ace278.8 103 87.125N mm2 215N mm216 200支座加劲肋与腹板用直角角焊缝连接,焊缝的焊脚尺寸为：hf取hf 8mm。278.8 103 1.56mm0.7 2 800 160其他加劲肋均采用 2-100 12，不必验算.图 6主梁施工图五、平台柱设计五、平台柱设计设计平台柱为轴心受压平台实腹柱，柱截面采用焊接组合工字形,翼缘钢板为火焰切割边，钢材

15、采用 Q235，柱的长度为1.柱顶荷载计算：9,考虑侧向支承.主梁传来总荷载设计值计算简图如下:2.截面选择:假定长细比需要的截面面积：，由附录查得需要的回转半径：需要的截面宽度和高度，由附录查得后计算如下选用的截面尺寸：翼缘板为 2250X10腹板为 1250X8翼缘与腹板的焊缝按构造要求取截面几何特性参数：截面面积:惯性矩：。10回转半径：长细比:3。截面验算整体稳定:由,查附录得,则局部稳定：翼缘：腹板：刚度验算：因截面无削弱,不必验算强度。按构造要求配置横向加劲肋，横向加劲肋宜用宽度为：厚 度，其 间 距11，采 用 加 劲 肋 宽 度，厚度，间距为 70cm。六、节点设计六、节点设计

16、1、主梁与次梁的连接节点（1）连接设计:试采用下图的连接形式。次梁与主梁腹板采用 10。9 级高强度螺栓摩擦型连接，螺栓规格 M16。螺栓排列时,离肢背距离按最小容许距离确定以减小偏心影响，螺栓边距 40mm，中心距 60mm,孔径为 17。5mm。图 7 主次梁连接节点（2)梁端净截面复核设梁端仅腹板参与工作，腹板参与工作高度偏安全的假定为150mm,螺栓开孔处内力为V 57.3kNM 57.3 0.043 2.5kN m腹板参与工作部分的截面特性：Aw 150 16 2 17.5 16 1840mm21503 16 12 2 17.5 16 302Ww 66600mm260剪应力按平均应力

17、计算，弯曲应力仍按平截面假定计算：2.5 106 37.5N mm2 215N mm26660057.3 103 1.5 46.7N mm2 125N mm2184012折算应力近似按以下方式计算：37.52 3 46.72 89.2N mm2 215N mm2在距梁端70mm处，弯矩还会有增加，但由计算可知强度有较大富余。（3）螺栓连接计算梁端剪力引起的螺栓剪力：Nv 57.3 2 28.7kN梁端弯矩引起的螺栓剪力：NM 2.5/0.06 41.67kN单个螺栓的抗剪承载力:Nvb 0.9 2 0.45155 125.55kN强度计算：28.72 41.672 50.6kN 125.55k

18、N2、主梁与柱的连接节点主梁梁端通过突缘式支座支承于柱顶板。左右两梁端板间用普通螺栓连接并在其间设填板.梁的下翼缘与柱顶板间用普通螺栓固定.顶板设计三角形加劲板。顶板厚度参照节点板厚度适当加厚。柱头的计算压力为 N=557.6kN。设计采用 Q235 号钢，设计焊接工字型截面轴心受压的实腹柱的柱头。柱头加劲肋所需的面积为：柱头处的加劲肋选,用取b1=125mm,则，肋厚符为合的的局部稳定的要求。此时柱端腹板也应换成钢板。取加劲肋高度 h=300 mm.验算抗弯承载力：顶板尺寸采用，盖住柱顶及加劲肋截面。每根加劲肋经端面承压传入 N/2=278.8kN 的力后，将通过和柱腹板相连的两个角焊缝把力

19、传给腹板。取肋高 h=300 mm，则焊缝长度设焊缝的焊脚尺寸为，符合焊缝长度的构造要求，则焊缝面积和焊缝13截面抵抗矩为：验算焊缝强度得：图 8 柱头构造将加劲肋视为悬臂梁,验算其强度。悬臂梁截面为，受剪力V=N/2=278。8kN 及弯矩，从而:七、柱脚节点设计(1）柱脚底板设计计算（平面尺寸和厚度)假定底板宽度为Ba1 2t1 2c 250 2 10 2 40 350mm1NL(A0)1557.6 103(1000)162mm3501014Bfc取 L=400mm。作用在底板单位面积上的压力为557.6 103q 4N mm2 10N mm2BLA0350 400 1000N图 9 靴梁

20、柱脚（2)各区格单位宽度的最大弯矩1。四边支承板的弯矩:由b a 250 250 1，查表 25,得 0.0479，则Mqa2 0.0479 4 2502 11975N2。三边支承板的弯矩：由b1a1 75 250 0.3，查表 25，得 0.0273，则Mqa12 0.0273 4 2502 6825N3。悬臂板的弯矩：M 0.5qc2 0.5 4 402 3200N15最大弯矩Mmax 11975N底板厚度为t6 Mmax6 11975 18.7mm205f采用 20mm。（3）焊缝设计计算柱与靴梁的竖直焊缝的焊缝尺寸用hf 8mm.柱与靴梁的竖直焊缝：lwN4 0.7 hfffw557.

21、6 103 156mm，取 160mm4 0.7 8 160靴梁高度取 300mm,厚度取 10mm。靴梁与底板连接焊缝的总长度:lw所需焊脚尺寸：2(400 10)4(75 10)1040mm557.6 103hf 4mm1.22 0.7 1040 160选用hf 8mm.靴梁板承受的最大弯矩:M剪力：1 4 350 752 3.94kN m2V 4 350 75 105kNM6 3.94 106 13.13(N mm2)f 215(N mm2)2W2 10 300VS105 103 3002 10 1222 26.25(N mm)f 125(N mm)32It2 8 10 300 10柱脚与基础的连接构造用两个直径为 20mm，材料为 Q235 钢的螺栓.16