钢结构计算书解析平台.docx

钢平台课程设计计算书一、构造布置1、梁格布置：按柱网尺寸布置。主梁次梁三S4OO548S 400S 40054 005400540054 00S8：OY3 T <» 图I-平面布置图1.=9.0m,D=5.4m,a=b=0.9mo2、连接方案：主梁与柱、次梁与主梁之间均采用高强度螺栓较接连接，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：根据容许长细比，按构造规定选择角钢型号。二、平台钢铺板设计1、尺寸确定根据平台荷载、构造规定及平面布置状况，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0.9mx5.4m,即相邻两次梁中心间距为0.9m,加劲肋中心间距为0.9m,此处加劲肋间距参照铺板厚度日勺Ioo150倍取值。加劲肋采用扁钢，其高度一般为跨度的1/151/12,且不不不小于高度B¾1/15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0¾荷载包括铺板自重和板面活荷载，计算如下：铺板自重原则值：¾=7850×9.8×6×10=0.2kN.m-2铺板承受原则荷载：qk=8÷0.462=8.462AvV勿-2铺板承受的荷载设计值：=1.2×0.462+1.4×8=11.7544/dVm2铺板跨度b=900mm,加劲肋间距a=900mm,ba=l<2,因此，应按四边简支平板计算铺板最大弯矩。查表21得：JL=aq=0.0497×11.7544×0.92=0.4732%M/（2）铺板强度验算铺板截面的最大应力为：=6"阴=6x6叱2=78.86Nrn11r<f=215Nlnun”t262×IO-6满足规定。（3）铺板刚度验算查表2-1得:¾ax0. 0433 X8. 462 × IO3 X 0. 9l2.06 × IO11 × 63 × W9=5. 4mm < _co=蚪=6mm150（4）铺板加劲肋验算板肋自重原则值：P=7850×9.8×6×60×W9=0.028kNm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：恒荷载原则值：P1=0.462×0.9+0.028=0.4438kN/m活荷载原则值：P2=0.9×8=7.2kNm加劲肋的跨中最大弯矩设计值为：M=-J2=-×（1.2×0.4438+1.4×7.2）×0.92=1.084M加88加劲肋计算截面可按加劲肋和每侧铺板15t（t为铺板厚度）0宽度参与共同作用，计算截面如图3所示。计算截面面积：J=180×6+60×6=1440三2=1440X10-6w2180×6×3 + 60×6×36=11. 25zhot计算截面形心轴到铺板面0距离:1440计算截面对形心轴XB¾截面惯性矩：=啰36+180X6X(11.25-3)2+60+60x6x(36-11.25)2=4.0527X107三,“1212加劲肋截面最大应力为："媪=L08xx(0.066i.(三5)=叫M俞<f=215NI向T4.0527×IO-'满足规定。加劲肋跨中最大挠度为:5x(0.4438+：2)xl0r0.9=。恸冲<=出=6小384×2.06×IOuX4.0527×IO'7150满足刚度规定。三、次梁设计1、次梁计算简图：次梁按简支梁计算。5400q=10.6kNm图2次梁受力简图2、计算次梁荷载。恒荷载原则值：次梁承受恒荷载包括自重和加劲肋自重(临时不考虑次梁自重)，将加劲肋则算成均布荷载。PI=0.462×0.9+0.028=0.4438kN/m活荷载原则值：P2=8×0.9=7.2kNIm则次梁最大弯矩设计值为：M=-l2=-×(1.2X0.4438+1.4×7.2)×5.42=38.3kN.n皿88最大剪力为：V=-=-×10.98×5.4=57.BkNax223、初选次梁截面：次梁采用一般轧制工字钢，根据组合内力初选截面。由抗弯条件得次梁所需B¾净截面抵御矩：W=-=38.8x1。'=171.87。/af1.05×215×IO6初步确定次梁采用工字钢，型号为I20b,截面参数如下：A=39.55c72，。=2502CR4,WX=250.2cmi,57-17-13c/，,=9.0三,自重31.05kgm4、次梁内力计算：计算包括自重在内的次梁荷载。计算次梁自重的均布荷载：P1=0.4438+0.031×9.8=0.7476kNmP2=7.2kNjmq=1.2×pl+1.4×p2=10.98kN/mqk=p1+p2=7.95kN/m5、验算次梁截面：验算次梁荷载作用下0¾钢梁强度、挠度和整体稳定。40 × IOfi1.05 × 250.2 × IO3（1）抗弯强度验算=152.26N/mm2<f=215Nlnm'巴 = d-I WX（2）剪应力验算=37.2NlmniZ<f=125Nlmnp17.13×9×IOv（3）支座处局部压应力支座反力为57.3kN0假定支撑长度a=15cm,由型钢表得：hy=A,+f=9+11.4=20.4rn4=&+2.54=150+2.5×20,4=20Immb="=L0*57.3XU=3167NImm,<f=215Nfmm2CQ/9X201因铺板密铺在梁的受压翼缘上，并与其牢固相连，能制止受压翼缘的侧向位移，故不必验算整体稳定。（4）挠度验算.6 mmSqj5×7.95XIO12×5.44r-15400x=384%=384×2.06×IO5×2502×10,=-mm<=250因此，次梁能满足强度和刚度规定。四、主梁设计1、主梁计算简图：按简支梁计算。F=59.3kNq=2.66kNm900f900/900900/900/900900900/900Z900图3主梁受力简图2、主梁荷载计算。次梁传来的集中荷载：尸=10.98X5.4=59.3kN最大弯矩JQ（不包括主梁自重），由表22查得=1.Ho=1.11×59,3×9=592.4M加最大剪力（不包括主梁自重）：%”9X59.3/2=266.85kN3、初选主梁截面：主梁采用焊接工字形截面。需要0截面抵御矩：叫幺”=592.。6=2752。/"Xf1.05×205梁B最小高度Ani小_1_1,1900c根据表2-3的刚度规定下一元；一丽，查得%=正=记=6梁的经济高度：%=听-30=7752-30=68Cm取腹板局度：o=8Ocw确定腹板厚度乙：J=4=粤=0.8初266. 85 X IO3800 × 120=0. 33cm取腹板厚度4 = oo翼缘所需面积:27521 OC ci 2× 80 = 2 Iczw2806取上、下翼缘宽度b=400mm,厚度t=20mm,主梁截面见图4。图4主梁尺寸截面特性:翼缘面积：40 × 2 = SOcm2 > 2 W× 1 × 803 + 2 × (2° X 2 + 40 X 2 X 412) = 324960cw1212Wmi当空=7737。/425=2×40×41÷O.5×1×402=4080c4、计算主梁内力（包括主梁自重）。梁B¾截面面积：=40x2x2+1x80=240cm2梁单位长度0¾自重：240X10,X7850×9.8×103=1.85kN取自重的荷载分项系数为1.2,并考虑由于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=2.66kNn梁支座最大剪力：嚷X=266.85+I×2.66×9=278.SkN梁跨中最大弯矩："a=592.4÷1X2.66×92=619.3kNm5、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。619.3 X IO61. 05 × 7737 × IO3（1）跨中截面抗弯强度验算=76.2NlInm2</=205Nmm1满足规定。（2）翼缘局部稳定b_ _ 40 - 1 t 2×2=9. 75 < 13235235 = 13受压翼缘0¾局部稳定可以保证。（3）整体稳定验算次梁为主梁B¾侧向支撑，故主梁B¾受压翼缘B¾自由长度4=900三,16 <522因此，梁的整体稳定性有保证。_ VS_ _ 278. 8 X 4080 X 10T Tw 324960 × IO4 × 10=35 N/mn2< fv = 125 Njmm2（4）挠度验算集中荷载原则值：产=7. 95 X 5. 4 = 42. 93A/V= 1. 2 × 1. 85 = 2. 22 kN/m由表2-2查得幻=1/9,%/ 一”+也乙/1 9ET 384£乙42. 93 X U X 92 X 1()65 X 2. 22 X IO9 × 939 × 2. 05 × IO5 × 324960 × IO1 + 384 × 2. 06 × IO5 × 324960 × 10'=1/1635 < 6) = 1/400（5）腹板局部稳定和腹板加劲肋设计- = = 80 < 80tw 1V 235腹板局部稳定可以保证，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,按构造规定次梁下面必须对 主梁腹板布置支承加劲肋。横向加劲肋截面:。"4+4。=黑+40=67叫取以=IOommb._100_.,STi=15=6.7mm,取、=8三支座加劲肋验算:梁0支座采用突缘支座形式，支承加筋类采用200/mX16三,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。支座加劲肋受的力N = 278. SkNf4=1.6X20+18Xl=50,M×1.6×203+×18×I3=1068cm1212i=Jlo68/50=4.62。/=160/4.62=34.63查附录E-9得=0.866,.278.8×IO3U/2ir-V/2N!A=64.4Nmnr<215Nmnr0.866×5000支座加劲端部刨平顶紧。其端面承压应力为:NIACe278. 8 × IO3 S loc =87. 125 N mm,16 X 200,2< 215 NImIi,2支座加劲肋与腹板用直角角焊缝连接，焊缝0焊脚尺寸为:=1. 56/7ZOT278. 8XIO?0.7×2×800×160取A,=SmmO其他加劲肋均采用2100xl2,不必验算。=T=W=邛=*=*=*=*=T图6主梁施工图五、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，钢材采用Q235,柱的长度为心=6，考虑侧向支承折二3。1 .柱顶荷载计算：主梁传来总荷载设计值P=2×278.8=557SkN计算简图如下:2 .截面选择：假定长细比"=入y=2=50,由附录查得=0.804需要的截面面积：N557.6×IO3oAs=-=,.-r=2237.2mmzf0.804X310需要0回转半径：1.oX600i=12cmIOy300"石=市=6皿需要的截面宽度和高度，由附录查得即，散后计算如下ix12九=Z=访=27.9Cmiy6bi=-=-r=25cma20.24选用B¾截面尺寸：翼缘板为2-250X10腹板为1-250X8翼缘与腹板的焊缝按构造规定取力二6%截面几何特性参数：截面面积：A=250×10×2+250×8=7000mm2惯性矩：%=8X250312+250×10312+250×10×1302X226052333mm4=94958333nm4Iy=250×8312+2×10×250312回转半径:长细比:IoX600=磴=51.5Ioy300y=-=49.2yIv613.截面验算整体稳定:由幻二51.5,查附录得二0.795,则N557.6XIO3xrxr-T-：re2-100.2/mzn2<f=215mmzA0.795X7000i局部稳定:翼缘:b121l235235r=12.1<(10+0.1)r=(10+0.1X51.5)=15.151。Jv10fy腹板:h0 250|2351235=31.3<(25+0.5)=(25+0.5X51.5)=50.758vJy1235刚度验算:XmaX=51.5<=150因截面无减弱，不必验算强度。按构造规定配置横向加劲肋，横向加劲肋宜用宽度为：h0250bs-+40=G+40-48.3三zDUOJ厚度G>2=322mm,其间距3九（）=750mm,采用加劲肋宽度bs=90佩,厚度二10叫间距为70cmo六、节点设计1、主梁与次梁0¾连接节点（1）连接设计：试采用下图B¾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M16o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=57.3A/VM=57.3×0.043=2.3kNm腹板参与工作部分的截面特性：A=150×16-2×17.5×16=1840三2W,r1503×16/12-2×17.5×16×302八2/=66600/7ZOT“60剪应力按平均应力计算，弯曲应力仍按平截面假定计算：=2'5*Ia=37.5Nmm2<215Nui266600r=1.5×叼°：=46.7三2<125N11u1121840折算应力近似按如下方式计算：37.52+3×46.72=89.2/V三2<215Nmm在距梁端70mm处，弯矩还会有增长，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B¾螺栓剪力：Nv=57.3/2=28.IkN梁端弯矩引起的螺栓剪力：NM=2.5/0.06=41.61kN单个螺栓B¾抗剪承载力：片=0.9X2X0.45X155=125.55左V强度计算:28.72+41.672=50.SkN<125.55kN2、主梁与柱0连接节点主梁梁端通过突缘式支座支承于柱顶板。左右两梁端板间用一般螺栓连接并在其间设填板。梁B¾下翼缘与柱顶板间用一般螺栓固定。顶板设计三角形加劲板。顶板厚度参照节点板厚度合适加厚。柱头的计算压力为N=5576M°设计采用Q235号钢，设计焊接工字型截而轴心受压的实腹柱的柱头。柱头加劲肋所需的面积为：A=NIfCe=557.6×103320=1742.5mm2柱头处B¾加劲肋选用b=25mm,则肋厚为=yl(2b)=1742.5/(2X125)=6.97mm取£1=10的,符合儿吊=125io=12.5V15日勺局部稳定日勺规定。此时柱端腹板也应换成b=1。曲的钢板。取加劲肋高度力=300。验算抗弯承载力：1 R125一-X557.6XIO3X-M22.roKh)=116.2做nun2<f=215%mm2W10×30026顶板尺寸采用-300X300X14,盖住柱顶及加劲肋截面。每根加劲肋经端面承压传入M2=278.8AN日勺力后，将通过和柱腹板相连的两个角焊缝把力传给腹板。取肋高力=300三,则焊缝长度v=30O-IO=290mm,设焊缝的焊脚尺寸为九f=l°加吗符合焊缝长度的构造规定，则焊缝面积和焊缝截面抵御矩为：A=0.7hflw=0.7X10×290×2=4060mm2Wt=2×0.7h6=2×0.7×10×29026=196233mm3验算焊缝强度得:7278.8×62.5×1032/278.8×1032J1.22×19623314060-)=10°,1NImrrf<160mm2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10X300,受剪力V=M2=278.8AN及弯矩M=Vj=278.8X学=17425kNmm,从而：-1.5×278.8×-r=109.1mm2<fv=125mm2(1UXJUU)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=al+2tl+2c=250+2×10+2×40=35Omm取L=400mmo作用在底板单位面积上0¾压力为q=占=35""OoO=4/VW<107vz三2图9靴梁柱脚（2）各区格单位宽度B¾最大弯矩1.四边支承板的弯矩：由Za=250/250=1,查表2-5,得=0.0479,则M=aqa2=0.0479×4×2502=11975N2 .三边支承板0¾弯矩：由。/多=75/250=0.3,查表25,得P=0.0273,则M=qa'=O.0273×4×2502=6825N3 .悬臂板0弯矩:M=0.5/2=0.5×4×402=320ON最大弯矩"max=11975"/6 X 1197$V 205底板厚度为18.7nun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外=8三o柱与靴梁的竖直焊缝：7N557.6×IO3g1bbUini4×0.7××/；4×0.7×8×160,取160mm靴梁高度取300mm,厚度取IOmm。靴梁与底板连接焊缝B¾总长度：Z4=2×(400-10)+4×(75-10)=1040三z所需焊脚尺寸：hf =4u557.6×IO31.22×0.7×1040×160选用hf=8mm。靴梁板承受的最大弯矩:=-×4×350×752=3.94kN.n2剪力:K=4×350×75=105iWT=黑:r"S=13.13Gv三2)<f=215(NImIR)VS2It=26. 25(2) < f = 125(r2)105×IO3×3002×10×122×8×10×3003×10柱脚与基础0连接构造用两个直径为20mm,材料为Q235钢B螺栓。