钢结构平台设计计算书.doc

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 号：121210111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189m2（平台板无开洞），台顶面标高为+4.000m，平台上均布荷载标准值为12kN/m2，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 铺板采用厚带肋花纹钢板，钢材牌号为，手工焊，选用型焊条，钢材弹性模量，钢材密度。（2） 荷载计算平台均布活荷载标准值：6mm厚花纹钢板自重：恒荷载分项系数为1.2，活荷载分项系数为1.3。均布荷载标准值：均布荷载设计值：（3） 强度计算 花纹钢板，取，平台板单位宽度最大弯矩设计值为：（4） 挠度计算 取 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，钢材为Q235。加劲肋与铺板采用单面角焊缝，焊角尺寸6mm，每焊150mm长度后跳开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1.5m。（2） 荷载计算加劲肋自重:均布荷载标准值：均布荷载设计值：（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） 截面特性计算截面形心位置:截面惯性矩:支座处抗剪面积只计铺板部分，偏安全仍取180mm范围，则（5） 强度计算受拉侧应力最大截面塑性发展系数取1.20，受弯计算：受剪计算：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加劲肋传来相隔0.6m分布的集中力，但这一荷载可作为均布荷载考虑。选用热轧普通工字钢，设置主次梁，次梁与主梁做成铰接连接。主梁与柱子做成铰接。（1)初选截面次梁跨中均布线荷载设计值：次梁跨中弯矩设计值：最小截面模量：选用热轧普通工字钢I28b,（2) 荷载计算均布荷载标准值：均布荷载设计值：（3) 内力计算；（4) 强度计算受弯计算：受剪计算：（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加劲肋传来相隔0.6m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铰接，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=0.102，平台梁允许挠度l/400=22.5mm。钢材选用Q345，钢材强度设计值取。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1.1是考虑主梁自重后的附加系数，则所需截面模量为 经济高度取h=800mm为初选截面高度。主梁腹板的初选厚度为 主梁腹板的初选厚度为其中考虑翼缘板可能厚度后，取hw=760mm，选腹板厚度为8mm。主梁翼缘的经济宽度为800/5800/3，即160mm266.67mm。初选为250mm， 梁翼缘厚可近似的估算：式中0.8系考虑腹板抗弯能力后对翼缘所需承载力的折减。这样初选截面为：800mm250mm16mm8mm。（3）截面的几何性质计算：截面面积:惯性矩:截面模量:翼缘与腹板交界处面积矩:形心轴处面积矩:（4）荷载计算作用于主梁上的集中力标准值:作用于主梁上的集中力设计值:主梁自重的标准值并考虑构造系数1.05后主梁自重的设计值:（5）内力计算梁端反力设计值集中力作用处剪力及弯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=8.0mm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图所示，因有柱间支撑，柱子高度为梁顶高度减去梁高，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y=70，由附录查得b类截面；轴心受压构件的的稳定系数0.751，则所需面积查型钢表的。(2) 荷载计算（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(4) 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，如图所示。最大计算长度6.8m，允许长细比为200，则，选用。支撑的连接采用焊缝连接，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，如图所示。最大计算长度为5.52，允许长细比为200.则则，选用。支撑的连接采用焊缝连接，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L70458，长度180mm，钢材为Q235。角钢用6mm角焊缝焊于主梁腹板，施焊时，不采用引弧板。次梁与角钢采用10.9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，中心距皆100mm，孔径为17.5mm。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的计算。角钢连接焊缝计算：由于螺栓位置相对角钢焊缝中心具有双重偏心（e1与e2），其中偏心距e1=40mm为已知，偏心距e2需计算确定。因为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6mm起落弧长度。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安全的假定为150mm，螺栓开孔处内力为腹板参与工作部分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70mm处，弯矩还会有增加，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 （4）角钢连接焊缝计算：由于螺栓位置相对角钢焊缝中心具有双重偏心（e1与e2），其中偏心距e1=40mm为已知，偏心距e2需计算确定。因为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6mm起落弧长度。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安全取,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，次梁下设承台板，与次梁通过2M12普通螺栓连接，螺栓中心间距70mm;承台板下设加劲肋，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。柱的设计：柱顶设柱顶板,在柱子腹板中心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。详细构造及尺寸如图所示图9边柱与柱的连接（2）梁端加劲肋设计按构造要求：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短，且厚度一致，故平面外稳定满足。八、柱脚设计轴心受压且轴力较小，柱脚连接采用柱脚直接焊接于底板上，底板与基础用锚栓锚固，混凝土基础采用C20，。图10柱脚设计计算(1)底板面积根据柱底外包轮廓线给出底板尺寸B=250mm+40mm=290mm.取300mmH=250mm+40mm=290mm.取300mm初选螺栓孔直径24mm,底板上的锚栓空洞直径50mm,底板厚度焊缝强度验算