钢结构平台设计.doc

_刚结构课程设计平面尺寸：LB=80.1280.12=8.28.21.总体设计确定结构布置方案及结构布置形式通过收集资料，综合分析，主梁采用一跨;次梁采用两跨。主梁计算跨度8.2m，次梁计算跨度4.45m。主次梁连接采用等高焊接，主梁与柱采用高强度螺栓连接。平台结构的平面布置及柱、主梁和次梁的平面位置。平面布置的理由根据主次梁的经济跨度和平台结构的安全性，采用如上布置方式。2.平台次梁设计平台次梁与主梁铰接连接，安单跨简支梁计算梁的内力分布。计算简图如右图所示，去中间次梁进行计算。次梁内力计算（暂不考虑次梁自重）恒荷载标准值为P1=3.221.025=3.3KN/m活荷载标准值为P2=301.025=30.75KN/m则次梁跨中最大弯矩设计值为:Mmax=18ql2=181.23.3+1.430.754.12=98.78kn/m次梁的截面选择（ f=310KN/mm2 fv=180N/mm2 ）由抗弯条件的次梁所需的净截面抵抗矩：Wnx=Mmaxxf=98.781031.05310106=303.5cm3初步拟定次梁采用工字钢型号为 I25a，截面参数：A=48.5cm2 q=38.1kgm Ix=5017cm4Ixsx=21.7 tw=8mm wx=401cm3次梁截面强度验算（1）抗弯强度验算考虑次梁自重后，跨中截面最大弯矩设计值为：Mmax=18 1.23.3+0.03819.8+1.430.754.12=99.72kNm作用于次梁上的荷载为静力荷载，考虑截面塑性发展系数x=1.05得截面最大应力为：max=Mmaxxwx=99.721061.05401103=236.84N/mm2f=310N/mm2满足要求。（2）抗剪强度验算次梁最大剪力设计值为：Vmax=12ql=12 1.23.3+0.03819.8+1.430.754.1=97.28KN 截面最大剪应力为：max=VmaxSmaxIxtw=97.281032178=56.04N/mm212.26mm因此刚度满足。3平台主梁的设计次梁以集中力的方式传给主梁，次梁中心间距为1.025m，主梁的跨度为8.2m. 主梁的计算简图如下图所示。1）主梁的内力计算（暂不考虑自重）恒荷载标准值：F=3.3+0.03819.84.1=15.061KN活荷载标准值：F=30.754.1=126.075KN由荷载设计值计算主梁与支座反力：R=8F2=821.215.061+1.4126.075=778.3KN则跨中最大弯矩设计值为：Mmax =4.1R-4.1F2-3.075F-2.05F-1.025F=4.1778.3-8.21.215.061+1.4126.075=1595.49KNm主梁最大剪力设计值：Vmax=R-F2=778.3-121.215.061+1.4126.075=681.01KN2)主梁截面选择WxMxxf=1595.491061.05310=4.902106mm3(1)确定主梁截面高度最小高度hmin由主梁刚度要求决定，即当平台主梁相对容许挠度L=1400时，由Q345焊接工字钢板梁hmin=820010.3=796mm经济高度he以下经验公式计算he=73wx-300=734902-300=889mm 或he=2wx0.4=24.9021060.4=948mm综上考虑，取腹板高度he=900mm(2)确定腹板厚度twtw1.5Vmaxhwfv=1.5681.01103900180=6.306mm再根据经验公式计算tw2=hw3.5=9003.5=8.57mm 或 tw2=7+0.003h=9.7mm所以取腹板宽度为10mm.(3)确定翼缘宽度bf和厚度tf每个翼缘所需截面面积：Af=Mxhwf-twhw6=1595.49106900310-109006=4219mm2翼缘宽度：bf=h6h2.5=90069002.5=150360mm取bf=250mm则翼缘厚度：tfAfbf=4219250=16.9mm取tf=18mm翼缘外伸宽度：b1=bf-tw2=250-102=120mm翼缘外伸宽度与厚度的比：12018=6.713235345=10.7满足局部稳定要求。3）主梁截面验算（1）截面强度验算Ix=0.011312+20.250.0180.4592=2.72910-3m4Wx=Ixy=2.72910-30.459=5.95106mm3Smax=0.250.0180.459+0.010.450.225=3.07810-3m3A=20.250.018+0.010.9=0.018m2主梁自重标准值q=78509.80.0181.05=1.454Knm考虑主梁自重后跨中最大弯矩和最大剪力设计值分别为：Mmax=1595.49+181.21.4548.22=1610.16KnmVmax=681.01+121.21.4548.2=688.16Kn弯曲正应力验算=Mxxwx=1610.161061.055.95106=257.7N/mm2f=310=N/mm2满足要求。剪力验算：max=VmaxSmaxIxtw=688.161033.0781062.72910910=77.62N/mm2fv=180N/mm2满足要求。（2）整体稳定验算次梁可以作为主梁受压翼缘的侧向支撑，因此主梁相邻侧向支撑点间的距离L1=1.025m, L1 bf=1.0250.25=4.114mm刚度满足。（4）局部稳定验算b1tf=12018=6.713235345=10.73翼缘局部稳定满足要求。腹板局部稳定验算：66.03=80235fyhwtw=90010=90150235fy=123.8仅需设横梁加劲肋，说明剪力对腹板的屈服起决定作用。4.次梁与主梁的焊接连接设计内力计算因为为铰接连接，故只有剪力没有弯矩，剪力为次梁支座的反力R=Vmax=97.28KN V=1.3R=126.464KN主次梁按等高连接进行设计并采用双面角焊接取焊接长度为次梁的腹板净高（确定焊缝长度）L=h-2t-2R=250-213-210=204mm取整L=200mm构造要求确定焊缝高度hf1.2t1=1.28=9.6mm hf1.5t2=1.513=5.4mm所以取hf=6mm强度验算f=V2L-2hf0.7hf=126.4641032200-260.76=80.08Nmm200Nmm满足要求。5.主梁与柱的高强度螺栓连接设计内力计算因为为铰接，只有剪力没有弯矩，剪力为主梁支座反力R=Vmax=688.16Kn 取V=1.3R=894.608Kn螺栓设计使用摩擦型高强度螺栓侧面连接，选用10.9级M20，喷砂处理的高强螺栓P=155KN，=0.5，连接板采用Q345钢，t=20mm.一个螺栓的抗剪承载力Nvb=0.9fp=0.910.5155=69.75Kn螺栓个数n=VNvb=894.60869.75=12.8取n=14进行布置。取拼接板为Q345钢t=20mm连接验算1）净截面验算 d0=20mmN=1-0.5214V=1-0.5214894.608=830.707KNAn=250-22020=4200mm2n=NAn=830