钢结构平台设计

《刚结构课程设计》

平面尺寸：LxB=(8x0.1x2)x(8x0.1x2)=8.2x8.2

1.总体设计

①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4.45mo主次梁连接采用等高焊

接，主梁与柱采用高强度螺栓连接。

②平台结构的平面布置及柱、主梁和次梁的平面位置。

③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

平台次梁与主梁较接连接，安单跨简支梁计算梁的内力分布。计算简

q

图如右图所示，去中间次梁进行计算。

①次梁内力计算(暂不考虑次梁自重)

恒荷载标准值为P1=2322X1025=3.3KN/m

活荷载标准值为「2=30*1025=30.75KN/m

则次梁跨中最大弯矩设计值为：

1212

Mmax=-ql=-x(1.2x3.34-1.4x30.75)x4.1=98.78kn/m

22

②次梁的截面选择(f=310KN/mmq=180N/mm)

由抗弯条件的次梁所需的净截面抵抗矩：

Mmax98.78X103q

W=——=------------------------=303.5cm

nYf

Yx1.05x310x10

初步拟定次梁采用工字钢型号为'25a,截面参数：

A=48.5cm2q=38.1kg/mI=5017cm4S

—=21.7t=8mmw=401cm3

SxwX

③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：

max

=­[(1.2x(3.3+0.0381x9.8)+1.4x30.75)]x4.12

8

=99.72kN-m

作用于次梁上的荷载为静力荷载，考虑截面塑性发展系数Yx=

得截面最大应力为：

max

M6

max99.72X102

=-------=------------------------=236.84N/mm<f=310/V/m

Vwx1.05x401x10

2x

m

满足要求。

(2)抗剪强度验算

次梁最大剪力设计值为：

Vmax

11

=-ql=-|1.2x(3.3+0.0381x9.8)T+1.4Tx30.75]x4.1

=97.28KN

截面最大剪应力为：

^max^max97.28XIO，22

T=5604Nmmf

max=Ixtw=217x8/<v=180N/mm

满足要求。

④次梁整体稳定性验算

次梁的受压翼缘与铺板牢固连接，不会出现整体失稳破坏，因此次梁

整体稳定性不必验算。

5)次梁的刚度验算

次梁的跨中最大挠度

5qJ

Vmax----------

384EIX

5x(3.3+0.0381x9.8+30.75)x104x4.14

384x2.06xIO11x5017x10-8

=12.26mm

次梁允许挠度：

14100

[V]=痴==16.4mm>12.26mm

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l.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+0.0381X9.8)X4.1=15.061KN

活荷载标准值：F=(30.75X4.1)=126.075KN

由荷载设计值计算主梁与支座反力：

8F8

R=-=-(1.2x15.061+1.4x126.075)=778.3KN

44

则跨中最大弯矩设计值为：

“max

F

=4.1R-4.1X--3.075F-2.05F-1.025F=4.1X778.3

-8.2(12x15.061+1.4x126.075)=1595.49KN-m

主梁最大剪力设计值：

V

max

F1

=R--=778.3--(1.2x15.061+1.4x126.075)

=681.01KN

2)主梁截面选择

M6

x1595.49x10A%

Wv>-=—————=4.902x10mm

xyxf1.05x310

⑴确定主梁截面高度

最小高度"min由主梁刚度要求决定，即当平台主梁相对容许挠度

[[二碗时，由Q345焊接工字钢板梁

8200

.=.--=796mm

m,n10.3

经济高度”以下经验公式计算

=7Vwx-300=7x4902-300=889mm或h=2w04=2

»ex

x(4902xIO6)04=948mm

综上考虑，取腹板高度he=90°mm

⑵确定腹板厚度w

1-5Vmax15X681.01X103

t>-----------=----------------------------=6.306mm

w-hf

WV900x180

再根据经验公式计算

再^900

w2=TT=TF=8.57mm或w/=74-0.003xh=9.7mm

所以取腹板宽度为10mm.

⑶确定翼缘宽度bf和厚度tf

每个翼缘所需截面面积:

1595.49x10610x900

--=4219mm

900x310

hh900900

瓦="〜言=〜〜

翼缘宽度:IoZ.boZ.b=150360mm

取bf=250mm

Af4219

则翼缘厚度：tfM=250=16・9mm

取tf=18mm

bf-tw250-10

翼缘外伸宽度：与=2=-2=120mm

翼缘外伸宽度与厚度的比：

120235

——=6.7<13—=10.7

18\345

满足局部稳定要求C

3）主梁截面验算

（1）截面强度验算

于

Q01XI3

———4-2x0.25x0.018x0.4592=2.729x10-3m

1X2.729x10-3£

W=—=——――-——=5.95x10mm

xy0.459

max

=0.25x0.018x0.459+0.01x0.45x0.225=3.078x1

0c-3m3

A=2x0.25x0.018+0.01x0.9=0.018m2

主梁自重标准值

454Kn

q=7850x9.8x0.018x1.05=1.---------

m

考虑主梁自重后跨中最大弯矩和最大剪力设计值分别为：

2

Mmax=1595.49+-x1.2x1.454x8.2=1610.16Kn-m

1

Vmax=681.01+-x1.2x1.454x8.2=688.16Kn

弯曲正应力验算

MX1610.16x1022

a=-------=-------------------------7=257.7N/mm</=310=N/mm

Yxwx1.05X5.95X10

满足要求。

剪力验算：

VS

maxmax688.16X10：'x3078X10°22

Tmax=————=----------------------z----------------=77.62N/mm<f=180N/mm

kSv2.729x10X10

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

1.025235

辽—L=1.025m,-r-=GT=4.1V16亏"1'2•满足工字形

的距离1bf

截面简支梁不需要验算整体稳定性的条件，故不需要再进行专门验

算。

（3）刚度验算

主梁在标准荷载作用下支座反力

81

Rk=式15.061+126.075）4--X1.454X8.2=5=570.5肉

跨中最大弯矩:

=8.2X(15.061+126.075)4--X1.454x8,2=1169.54KN

O

•m

跨中最大挠度

MkL21169.54x103X8.22

vy--------=------------------------------------------------=14mm

11-3

max10EIx10x2,06x10x2.729x10

L8200

=20.5mm>14mm

M400-400

刚度满足。

（4）局部稳定验算

bi120

—=--=6/7<131073

t,18345

翼缘局部稳定满足要求。

腹板局部稳定验算:

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

①内力计算

因为为较接连接，故只有剪力没有弯矩，剪力为次梁支座的反力

R=Vmax=9728KNV=1.3R=126.464KN

主次梁按等高连接进行设计并采用双面角焊接

②取焊接长度为次梁的腹板净高（确定焊缝长度）

L=h-2t-2R=250-2x13-2x10=204mm

取整L=200mm

③构造要求（确定焊缝高度）

hf<1.2tj=1.2x8=9.6mmhf>1.5、t2=1.5\13=5.4mm

所以取hf=6mm

④强度验算

126,464xI/

80.08N200N

T-------------------------------^3---------------------------------------------------<--------

f--

（L-2h）x0.7hf（200-2x6）x0.7x6mmmm

满足要求。

5.主梁与柱的高强度螺栓连接设计

①内力计算

因为为较接，只有剪力没有弯矩，剪力为主梁支座反力

R=丫皿骡=688.16Kn取丫=1.3R=894.608Kn

②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,U=0.5,连接板采用Q345钢