钢平台课程设计

1、键入公司名称钢平台课程设计计算书土木工程学院05110341 刘振2013/6/13计算书一、 设计概况 南京市某机械加工厂房车间内 的钢操作平台 设计标高4.000m 结构安全等级为：二级 设计使用年限为：50年二、 整体平面布置柱网尺寸3L1*3L2 L1=6m L2=4.5m 总尺寸18m*13.5m主梁延纵向布置，跨度为6m，每跨内布置两根次梁，次梁间距2m板的短边方向跨度为2m，单块板尺寸为2.0m*4.5m平面布置如下图：连接方案：主梁与柱采用10.9级高强螺栓铰接，定位螺栓采用C级4.6级次梁与主梁的上翼缘平齐，采用10.9高强螺栓连接平台板与梁采用间断角焊缝 柱脚节点采用铰接钢

2、材均为Q235B三、 柱间支撑设计在轴线1与B处分别布置纵、横向支撑，采用双角钢，如图。无水平荷载，按构造要求选择角钢型号，最大计算长度7.21m，允许长细比200，要求i>7211/200=36.1mm，取263x6四、 铺板设计1）布置设计：在铺板短跨方向布置5道加劲肋，间距为l1=750mm平板厚度不小于l1/150 l1/120=56.25mm，取为6mm120mmt=8mm180mm6mm25*16*4加劲肋肋高取为h=120mm，计算考虑有翼缘宽度取为30t=180mm，按T型截面计算2）计算简化加劲肋T型截面面积：A=2040mm2截面形心高：y=32.65mm截面惯性矩：

3、I=3.17*106mm4长跨方向：铺板长跨4.5m方向不带肋，单块4.5m*2m的平铺板两边支承在间距750mm的板肋上，另两边支承在次梁上。由于4500/750=6>3，故可按照6跨连续单向板来计算。计算铺板荷载。短跨方向：铺板短跨方向带肋，是跨度为l0的T型截面简支梁。计算加劲肋荷载。3）铺板荷载6mm厚的钢板自重即为平板永久荷载标准值 gk=0.46kN/m2可变荷载标准值qk=3 kN/m2荷载基本组合值p=1.2*0.46+1.4*3=4.752 kN/m2荷载标准值 pk=3.46 kN/m24）加劲肋荷载 负荷宽度750mm，简化为线荷载计算永久荷载标准值： 板传来的0.

4、46 kN/m2*0.75m=0.345 kN/m加劲肋自重7.85*9.8*0.00096 kN/m=0.074 kN/m肋板角钢（225*16*4）2*1.162*9.8*10-3 kN/m=0.0228 kN/m 总计gk=0.442 kN/m可变荷载标准值 qk=3*0.75=2.25基本组合值 p=1.2*0.442 +1.4*2.25=3.68 kN/m荷载标准值 pk=2.692 kN/m铺板的等效永久荷载（平板、加劲肋、角钢）标准值为 g=0.57 kN/m25）内力计算短跨方向：加劲肋跨中截面弯矩基本组合值：M=Pl02/8=3.68*4/8=1.84 kN*m长跨方向：6跨

5、连续梁按5跨查建筑结构设计附表得最大弯矩系数0.0779。取计算宽度为1m，最大弯矩基本组合值（在边跨跨中）为：M=0.0779*4.752*1*0.752=0.208 kN*m6）正截面强度与挠度验算加劲肋： 强度：=My/I=1.84*106*(126-32.65)/(3.17*106)=54.18N/mm2<f=215 N/mm2满足要求 挠 度 ：=0.01302pkl04/(EI)=0.86mm< l0/250满足要求平铺板： 强 度 ：=M/W=0.208*106/(1000*62/6)N/mm2=34.67 N/mm2<f=215 N/mm2满足要求 挠 度 ：

6、查建筑结构设计附表得最大挠度系数0.006442=0.006442 pkl04/(EI)=1.902mm< l0/150满足要求五、 次梁设计次梁与主梁铰接，可以按简支梁计算. 负荷宽度为2m，按线均布荷载算，长度为4.5m1）荷载计算铺板传来永久荷载标准值gk=0.57*2 kN/m=1.14 kN/m可变荷载标准值qk=3*2 kN/m=6 kN/m基本组合值 p=1.2*1.14+1.4*6=9.768 kN/m标准组合值 pk=7.14 kN/m2）截面初选 次梁截面选取轧制工字梁，假定钢铺板无刚性楼板作用，跨中无侧向支撑，上翼缘受均布荷载，自由长度为4.5m。假定钢号2240，

7、查工程结构设计原理p523表2-2，b=0.83>0.6,修正为：b=1.07-0.282/b=0.73截面最大弯矩估算值：Mmax= Pl02/8=9.768*4.52/8=24.73 kN*m需要的截面抵抗矩：W= 1.02Mmax/(b*f)=160.72*103mm3查工程结构设计原理附表1-3 选取I18热轧普通工字钢h=180mm,b=94mm,tw=6.5mm,t=10.7mm,WX=185.4cm3,IX=1699cm4,SX=106.5cm3自重为236.5N/m3）内力计算考虑自重后：次梁均布荷载基本组合值改为P=9.768+1.2*0.2365 kN/m=10.05

8、2 kN/m 次梁均布荷载标准组合值改为Pk=7.376 kN/m 最大弯矩基本组合值Mmax=10.052*(4.5)2/8=25.444 kN*m 最大弯矩标准组合值Mmax，k=7.376*(4.5)2/8=18.671 kN*m 最大剪力基本组合值Vmax=10.052*4.5/2=22.617 kN4）截面验算 由于是轧制型钢梁，局部稳定有保证，此处只需验算整体稳定与挠度 整体稳定：弯曲正应力= Mmax/（x WX）=150.77 N/mm2 <f=215 N/mm2 最大剪应力=VmaxSx/Ixtw=21.81 N/mm2 <f=125 N/mm2 挠度验算：=0.

9、1042 Mmax，kl02/(EIx)=11.26mm< l0/250=18mm 满足整体稳定（次梁支座处设置支承加劲肋）六、 主梁设计1）荷载计算主梁受次梁传来的集中荷载，负荷宽度为4.5m次梁传来的集中荷载标准组合值FK=7.14 kN/m*4.5m=32.13 kN次梁传来的集中荷载基本组合值F=9.768 kN/m*4.5m=43.956 kN2）截面初选 主梁选用焊接工字钢 选取截面高度： WX=MMAX/（xf）=389*103mm3经济高度hs=7WX1/3-30=481mm查工程结构设计原理P144表5-4得hmin=1/15*l0=400mm故取腹板高度hw=500m

10、m 选取腹板厚度： 采用估算公式tw=hw0.5/11= 500.5/11cm=0.643cm=6.43mm 此处取tw=8mm 确定翼缘板尺寸： 估算Af=WX/ hw -1/6twhw=111mm2，其值过小，不起决定作用 翼缘宽度b=100mm166mm，取b=160mm 考虑翼缘板的局部稳定： t>b/(26*(235/fy)1/2)=160/(26*(235/235)1/2)=6.2mm,取值为t=8mm（经验值） 这样Af=1280mm2 3）截面几何特征 主梁截面面积：A=6560mm2 主梁截面惯性矩：IX=248.5*106mm4 IY=5.48*106mm4 截面抵抗

11、矩：WX= IX/(h/2)= 0.963*106mm3 中和轴以上的面积矩：S=575.12*103mm3 翼缘对截面中和轴的面积矩：S1=325.12*103mm3 4）内力计算 加劲肋构造系数1.2，永久荷载分项系数为1.2 自重标准值：gk=1.2*A*7850*9.8*10-3kN/m=0.6056 kN/m自重设计值：g=1.2gk=0.7267 kN/m截面最大弯矩基本组合值 Mmax=Fl0/3+g*l02/8=91.2KN*m（跨中截面）截面最大剪力基本组合值 Vmax=46.136 kN（支座截面）5）截面验算1、强度验算 抗弯：=Mmax/xWx=90.2N/mm2<

12、;f=215 N/mm2满足要求 抗剪：=VmaxS/ IXtw =13.34N/mm2<f=125 N/mm2满足要求 翼缘与腹板的连接强度： 采用连续直角焊缝，所需焊脚尺寸为hf> VmaxS1/(1.4 IXffw)=0.27mm按构造要求取hf =6mm2、整体稳定 次梁作为主梁侧向支撑，主梁受压翼缘自由长度l1=2m,受压翼缘宽度bf=160mm l1/bf=12.5<16因此可不计算主梁整体稳定性3、翼缘局部稳定 受压翼缘自由外伸长度b=76mm，厚度t=10mm b/t=7.6<13(235/fy)=13,故满足要求4、腹板局部稳定与腹板加劲肋设计 因h0

13、/tw=500/8=62.5<80,且无局部压 应力，按构造配置横向加劲肋。 根据连接需要，在次梁位置腹板两侧对称布置横向加劲肋，间距a=2m：外伸宽度bs>500/30+40=56mm，取76mm厚度ts>60/15mm=4mm取为8mm crl：b=(2h0/tw)/153=0.817<0,85故crl=f=215 N/mm2 crl：a/h0=4>1,得s=0.6546<0.8故crl=fv=125 N/mm2局部稳定分区段验算：区段I的平均弯矩M1=45.41KN*m 平均剪力V1 =45.41KN 则=45.68 N/mm2 =11.35 N/mm

14、2 c=0 （/crl）2+（/crl）2=0.053<1满足要求区段II的平均弯矩M1=91KN*m 平均剪力V1 =0.364KN 则=91.54 N/mm2 =0.09 N/mm2 c=0 （/crl）2+（/crl）2=0.181<1满足要求 5、挠度验算 简支梁在对称集中荷载和均布荷载作用下的挠度系数分别为1/28和5/384 =1/28(FKl03/EI)+ 5/384(gkl04/EI)=5.042mm<l0/400=15mm满足要求七、 钢柱设计1）荷载计算柱与梁铰接，钢柱只承受主梁传来的竖向轴力荷载，按中间柱计算。 N=3*32.13+0.6056*6=10

15、0.3KN2）截面选择 钢柱高度约为4000-6-516mm=3478mm,取为3480mm即l0=l=3.48m 初选热轧H型钢HW200X200 几何参数：HXB:200X200mm t1=8mm t2=12mm截面面积A=64.28cm2,ix=8.61cm ,iy=4.99cm x=38.3,y=66.1,属于b类截面3）整体稳定验算 查工程结构设计原理附表2-4-2得受压稳定系数=0.768 N/（*A）=20.32 N/mm2<f=215 N/mm2 满足要求4）局部稳定验算 热轧规范型钢，可不予考虑八、 节点设计次梁与主梁的连接节点次梁与主梁平接，连接采用10.9级M16高

16、强螺栓。计算尚应考虑偏心附加弯矩1）支承加劲肋稳定计算 一侧加劲肋bs=76mm厚度ts=8mm，按轴心受压杆件验算腹板平面外稳定。验算时考虑与加劲肋相邻的15tw范围内的腹板参与工作。 加劲肋总有效截面几何特性： A=2400mm2 I=2.74x106mm4 i=(I/A)1/2=33.8mm =l0/i=500/38.9=14.8查工程结构设计原理附表2-4-2得受压稳定系数=0.979 加劲肋承受两侧次梁梁端剪力N=2V=87.9KN =N/A=37.41 N/mm2<f=215 N/mm2 满足要求2）连接螺栓计算 连接一侧每个高强螺栓剪力：NV=V/n=21.78/2=10.

17、89KN 由于偏心力矩ME=Ve=21.78*90KN*mm=1960 KN*mm作用，单个高强螺栓最大受力为：NM=MEymax/yi2=1960*20/(2*202)=49kN在垂直剪力与偏心弯矩共同作用下单个高强螺栓受力为：NS=NV2+NM2=50.2kN单个10.9级M16摩擦型高强螺栓的承载力为(双剪)：NVb=0.9nfP=0.9*0.45*2*100kN=162KN满足要求3）加劲肋与主梁的连接角焊缝计算V=21.78KN e=76+10+40=126mm Me=2744.3Kn*m采用hf=6mm,焊缝计算长度仅考虑与主梁的连接部分：lw=500-20*2=460mm则v=V

18、/(2x0.7xhfxlw)=5.64 N/mm2m=ME/WW=9.26 N/mm2(v2+ (m/f)2)1/2=9.46 N/mm2<ffw=160 N/mm2.满足要求4）次梁腹板净截面验算 =V/(twhwn)=32.7 N/mm2<125 N/mm2满足要求5）连接板厚度 对于双板连接板，其厚度不宜小于梁腹板厚度0.7倍即4.55mm 且不应小于螺栓间距/12即为40/12=3.3mm 不宜小于6mm故取值t=6mm主梁与柱的连接节点 1）节点构造设计 主梁梁端通过突缘式支座支承于柱顶板。左右两梁端间C4.6级M16普通螺栓连接并在其间设10mm填充板；梁下翼缘板与柱顶

19、板间用C4.6级M16普通螺栓固定；顶板与H型钢柱之间采用脚焊缝连接，不设置加劲肋。顶板厚取值t=20mm，平面尺寸取值BXL=200X200mm。 2）支座支承加劲肋计算 1、加劲肋稳定计算 突缘支承加劲肋截面160X14mm，考虑15tw=120mm的腹板参与工作，按轴压杆件验算腹板平面外稳定。加劲肋截面几何特性如下：A=3200mm2;I=4.77X106 mm4;i=(I/A)1/2=38.6mm;=l0/i=12.95截面类型属于b类截面，查工程结构设计原理附表2-4-2得受压稳定系数=0.984支承加劲肋受主梁端剪力与部分次梁梁端剪力N=46.136+21.978KN=68.114

20、KN= N/（*A）=21.63 N/mm2<f=215 N/mm2 满足要求2、顶板承压计算 支座加劲肋端部刨平顶紧，Ace=160*14=2240mm2,端面正应力为：ce= N/Ace= 30.41N/mm2<fce=325 N/mm2 满足要求3、加劲肋与主梁连接焊缝计算 V=68.114KN;偏心力矩ME=2.77X106KN*m 采用hf=6mm,焊缝计算长度lw=480mm，WW=350000mm2;可得： V=V/(2x0.7xhfxlw)=16.89 N/mm2 M=ME /WW=7.91 N/mm2 (V 2+ (m/f)2)1/2=18.1 N/mm2<

21、ffw=160 N/mm2.满足要求3)柱与顶板的连接 柱与顶板采用双面角焊缝连接，不设置加劲肋。焊脚尺寸取hf=8mm>1.5*20=6.7mm翼缘焊接长度100mm，腹板焊接长度为100mm双面对称布置焊缝焊接截面总计算长度为lw=2*（100-20）+100-20=240mm N=43.956+46.136*2KN=136.23KN =N/(2x0.7xhfxlw)=50.7 N/mm2<ffw=160 N/mm2.满足要求柱脚节点设计 柱脚与地面之间布置一块底板，尺寸与连接方法同顶板-3）柱与顶板的连接。九、楼梯设计采用折梁楼梯，平台板中部支撑在主梁上，另一端支承在地面上。每个踏步210mm,共需4000/210=19步，踏步宽度取155mm，则斜梁的水平投影长度为19x155=2945mm，斜梁倾角=arctan（4000/2945）=53.64。楼梯宽度取800mm平台宽度取1055mm,其中有1000mm的部分布置在主梁另一端，不参与计算。1）踏步板设计 1、构造：踏步板下设30x6加劲肋，之间焊缝hf取6mm双面角焊缝。如图所示。 踏步板两端与斜梁焊接，按简支构件、跨中作用1KN集中荷载计算2、挠度计算仅考虑加劲肋的截面惯性矩I=54000mm4挠度：=Fl