钢结构平台设计计算书

1、哈尔滨工业大学威海土木工程钢结构课程设计计算书姓名：田英鹏学1指导教师：钱宏亮二零一五年七月土木工程系钢结构平台设计计算书一、设计资料某厂房内工作平台,平面尺寸为18X9m2(平台板无开洞),台顶面标高为+,平台上均布荷载标准值为12kN/,设计全钢工作平台.二、结构形式平面布置,主梁跨度9000mm次梁跨度6000mm次梁间距1500mm铺板宽600mm长度1500mm铺板下设加劲肋,间距600mm共设8根柱.图1全钢平台结构布置图三、铺板及其加劲肋设计与计算1、铺板设计与计算(1)铺板的设计铺板采用6mm厚带肋花纹钢板,钢材牌号为Q235,手工焊,选用E43型焊条,钢材弹性模量E2.061

2、05N/mm2,钢材密度7.85103kg/mm3.(2)荷载计算平台均布活荷载标准值：Qlk12kN.m26mmj花纹钢板自重：qDK0.46kN.m2包荷载分项系数为,活荷载分项系数为.均布荷载标准值：qk0.461212kN.m2均布荷载设计值：qk0.461.2121.417.35kN.m2(3)强度计算花纹钢板b/a1500/6002.52.0,取0.100,平台板单位宽度最大弯矩设计值为：(4)挠度计算取0.110,E2.06105N/mm2设计满足强度和刚度要求.2、加劲肋设计与计算图2加劲肋计算简图(1)型号及尺寸选择选用钢板尺寸一806,钢材为Q235加劲肋与铺板采用单面角焊

3、缝,焊角尺寸6mm每焊150mml度后跳开50mm此连接构造满足铺板与加劲肋作为整体计算的条件.加劲肋的计算截面为图所示的T形截面,铺板计算宽度为15t=180mm跨度为.(2)荷载计算加劲肋自重：0.080,6678.50,003768kNm均布荷载标准值：qk12.50.60,0037687.51kNm均布荷载设计值：qd17.350.61.20,0376810.455kNm(3)内力计算简支梁跨中最大弯矩设计值支座处最大剪力设计值(4)截面特性计算邛用mpQ里1806380646截面形心位置：yc16.2mm1806806截面惯性矩：支座处抗剪面积只计铺板局部,偏平安仍取180mms围,

4、那么(5)强度计算受拉侧应力最大截面塑性开展系数取,M2.9410669.8.22文号计算：195.74N.mm215NmmxWnx1.2873680田一4aVS7.84103108013.222文男计算：21.39N,mm125N.mmIt8736806四、平台梁设计与计算图3中间次梁计算简图1、中间次梁设计与计算计算简图：将次梁看作两端简支于主梁的弯曲构件,梁跨6m次梁的荷载主要是由铺板一加劲肋传来相隔分布的集中力,但这一荷载可作为均布荷载选用热轧普通工字钢,设置主次梁,做成较接.次梁与主梁做成较接连接.主梁与柱子(1)初选截面次梁跨中均布线荷载设计值：qBs10.4551.50.626.

5、14kNm次梁跨中弯矩设计值：Mxmaxx,Imax12126.14628117.62kNm最小截面模量：Wx,mimMx,max117.621.05215521.02cm3选用热轧普通工字钢I28b,(2)荷载计算均布荷载标准值：qBsk7.511.50.643.4710219.21kNm均布荷载设计值：qBs26.141.243.4710226.71kNm(3)内力计算Mmax126.7162120.20kNm;V26.71%80.13kN(4)强度计算京+4竹M120.201022文号计算：3214.42Nmm215NmmxWnx1.05534.4103工一斗自VSx80.1310331

6、2.310322文男计算：431.86Nmm125NmmIxt748110410.5(5)挠度计算2、边次梁设计与计算计算简图：将次梁看作两端简支于主梁的弯曲构件,梁跨6m次梁的荷载主要是由铺板一加劲肋传来相隔分布的集中力,但这一荷载可作为均布荷载考虑.但由于荷载较小,为方便与主梁和次梁链接,采用和中间次梁一样的型钢I28b.3、主梁设计与计算(1)计算简图主梁与柱子两端为较接,主梁计算简图及其内力分布图如下所示图4计算简图及内力设计值分布图(2)截面初选：对跨中6等分点处作用5个相等集中荷载的简支梁,挠度计算系数B=,平台梁允许挠度1/400=.钢材选用Q345,钢材强度设计值取310N/m

7、m2.图5组合主梁设计梁的最小高度梁的弯矩设计值先根据计算得到的次梁梁端反力近似取为其中系数是考虑主梁自重后的附加系数,那么所需截面模量为经济高度取h=800mncfe初选截面高度.主梁腹板的初选厚度为仆10.813cm主梁腹板的初选厚度为tw,21.2280.131032.57601803.51mm其中考虑翼缘板可能厚度后,取hw=760mm腹板厚度为8mm主梁翼缘的经济宽度为800/5800/3,即160mm初选为250mm梁翼缘厚可近似的估算：式中系考虑腹板抗弯水平后对翼缘所需承载力的折减.这样初选截面为：800mm(250mrK16mrK8mm(3)截面的几何性质计算：截面面积:惯性矩

8、：截面模量：A225016(800162)814144mm2IxWx_3_3(25080032427683)12Ix40015314725554001531472555mm433828681mm翼缘与腹板交界处面积矩：_3Si250163981568000mm3,一一、2_1_3sxSi(400-16)8-2157824mm形心轴处面积矩：2(4)荷载计算作用于主梁上的集中力标准值：PkqBSK6.01155kN作用于主梁上的集中力设计值:PkqBS6.0160.26kN主梁自重的标准值并考虑构造系数后主梁自重的设计值：q1.2qk1.40kNm(5)内力计算梁端反力设计值集中力作用处剪力及弯

9、矩设计值跨中及弯矩设计值(6)强度计算跨中截面4:跨中截面翼缘与腹板交界处构造上考虑次梁连在主梁侧面,故此处不需要计算局部承压.支座截面1(7)整体稳定计算考虑铺板及次梁对主梁受压翼缘提供的约束,整体稳定可以不计算.(8)局部稳定计算：翼缘宽厚比主梁为焊接工字形截面梁,腹板的计算高h0=768mm腹板高厚比近支座区格因梁受翼缘上有密布铺板约束其扭转该区格平均弯矩产生的腹板计算高度边缘弯曲正应力为近跨中区格(9)挠度计算：(10)腹板与翼缘连接焊缝计算采用工厂埋弧自动焊取hf=五、柱设计与计算1、边柱(1)截面选择图6构造及计算简图(1)柱截面初选柱子计算简图如下图,因有柱间支撑,柱子高度为梁顶

10、高度减去梁高,即梁地面到地面的高度.因柱子高度不大,设弱轴方向计算长细比为入y=70,由附录查得b类截面；轴心受压构件的的稳定系数,那么所需面积在所设边界条件下：loxloy3600mm,截面的回转半径y360051.42mm70查型钢表的HW250250符合要求.选用HW250250.根本几何系数：翼缘厚t14mm,腹板厚tw9mm,截面积A9218mm2,惯性矩Ix10800cm4,Iy3650cm4,回转半径ix10.8cm,iy6.29cm,理论重量g72.4kg/m.(2)荷载计算柱顶轴力设计值可取N567.21kN,考虑一半柱子重量集中在柱顶N1.20.7242.01.738,小于

11、原荷载的5%(3)整体稳定计算绕两主轴截面分类均属于b类曲线,查表得y0.823刚度计算2、角柱为了满足主梁与柱的节点连接要求,柱的截面仍选HW250250.主梁的力通过加劲肋传递到柱子腹板上,距离中性轴较近,可看作轴心力,可不验算其偏心.六、柱间支撑设置由于没有水平荷载且竖向荷载较小,所以柱间支撑可按构造设置.在2、3处设置横向和纵向柱间支撑,采用双角钢,如下图.最大计算长度,允许长细比为200,那么i哭叩3.4cm,选用2L808.支撑的连接采用焊缝连200接,焊缝尺寸为8mm同时在连接处设置M16的安装螺栓.在A、B处设置横向柱间支撑,采用八字形支撑方案,如下图.最大计算长度为,允许长细

12、比为200.那么那么i55202.76cm,选用2L808.支撑的连接采用200焊缝连接,焊缝尺寸为8mm同时在连接处设置M16的安装螺栓.图6沿次梁方向的柱间支撑图7沿主梁方向的柱间支撑七、节点设计1.主次梁连接(1)连接设计次梁与柱子连接选用选连接角钢L70X45X8,长度180mm钢材为Q235角钢用6mmt焊缝焊于主梁腹板,施焊时,不采用引弧板.次梁与角钢采用级高强度螺栓承压型连接,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,螺栓边距皆40mm中央距皆100mm孔径为.其中梁腹板复核、螺栓连接计算与上文主次梁连接计算过程相同在此不再赘述,现在仅验算角钢连接焊缝

13、的计算.角钢连接焊缝计算：由于螺栓位置相对角钢焊缝中央具有双重偏心(e1与e),其中偏心距e1=40mm为,偏心距e2需计算确定.由于围焊焊缝在转角处连续施焊,故只需在上下水平焊缝处各减6mnfe落弧长度.图8主次梁连接节点构造图(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平安的假定为150mm螺栓开孔处内力为腹板参与工作局部的截面特性剪应力按平均应力计算,弯曲应力仍按平截面假定计算折算应力近似按以下方式计算：在距梁端70mnit,弯矩还会有增加,但由计算可知强度有较大充裕.梁端剪力引起的螺栓剪力:梁端弯矩引起的螺栓剪力:单个螺栓的抗剪承载力：单个螺栓的承压承载力：强度计算20

14、.5217.62(4)角钢连接焊缝计算：Nm1.763/0.117.63kN()b162N；25050265N50.265kN4Ncb817.547065800N65.8kN(角钢厚度为8mm)27.0kN0.950.26545.24kN由于螺栓位置相对角钢焊缝中央具有双重偏心(a与e2),其中偏心距e1=40mm为,偏心距e2需计算确定.由于围焊焊缝在转角处连续施焊,故只需在上下水平焊缝处各减6mnfe落弧长度.焊缝群受力为焊缝群截面特性计算应力计算选取脚点G进行分析强度计算时偏平安取f1.0,有2.主梁与柱子连接(1)主梁与柱顶的连接设计：梁的设计：次梁通过角钢将力传递到主梁的腹板上,次梁

15、下设承台板15012010,与次梁通过2M12普通螺栓连接,螺栓中央间距70mm承台板下设加劲肋12049512,通过焊缝hf=8mm与主梁焊接,将主梁及次梁传来的力向柱传递.梁下设置垫板50250200柱的设计：柱顶设柱顶板30030016,在柱子腹板中央对应的腹板上设置支撑加劲肋,梁下翼缘焊接一垫板,将梁的反力通过接触传力传递到柱顶,梁下翼缘和顶板用4M14普通螺栓安装定位.详细构造及尺寸如下图图9边柱与柱的连接(2)梁端加劲肋设计bs404056.8mm,厚度ts3.7mm按构造要求：303015加劲肋平面外稳定验算柱顶加劲肋水平焊缝计算符合要求(3)柱顶加劲肋设计与验算加劲肋板选用须计算支座反力弯矩的影响符合要求.(4)加劲肋平面外稳定验算由于柱顶的加劲肋比主梁的加劲肋要