钢结构平台计算书.docx

钢 结 构 平 台 设计说明书 设计：校核：太原市久鼎机械制造有限公司二零一四年十月 目 录1设计资料.32结构形式.33材料选择. 34铺板设计.35加劲肋设计.56平台梁.66.1 次梁设计.66.2 主梁设计 . .77柱设计.98. 柱间支撑设置.119. 主梁与柱侧的连接设计 .11钢结构平台设计 1设计资料 1.1厂房内装料平台，平面尺寸为5.23.6m（平台板开洞7个，开洞尺寸460460mm）, 台顶面标高为5.2m。平台上平均布荷载为5，不考虑水平向荷载，设计全钢工作平台。 1.2参考资料：1) 钢结构设计规范2) 建筑结构荷载规范 3) 钢结构设计手册 4) 建筑钢结构焊接规范 2结构形式 平面布置主次梁，主梁跨度 3530 mm ，次梁跨度 2790 mm ，次梁间距1260mm ，铺板下设加劲，间距900mm 。柱间支撑按构造设计，铰接连接；梁柱铰接连接。确定结构布置方案及结构布置形式如图所示3材料选择铺板采用5mm厚带肋花纹钢板，钢材牌号为Q235 ，手工焊，E4 型焊条，钢材弹性模量E =2.06105 N/mm2 ，钢材密度 =7.85103Kg/m3 ，基础混凝土强度等级为C30, fc = 14.3N/mm2。4铺板设计4.1 荷载计算已知平台均布活荷载标准值q1k = 5kN/m2 ，5mm厚花纹钢板自重qDk = 0.0059.87.85= 0.38kN / m2 ，恒荷载分项系数为1.2 ，活荷载分项系数为1.4 。 均布荷载标准值 qk = 5kN/m0.38kN/m = 5.38kN/m 2 均布荷载设计值 qd=1.20.381.45= 7.46KN/m24.2 强度计算 花纹钢板b / a =1260/900=1.42 ，取a = 0.08 ，平台板单位宽度最大弯矩设计值为： Mmax =qa2 = 0.087.460.92= 0.48kNm MmaxW=6Mmaxt2=60.481.20.0052=96000 KN/m2 = 96 N/mm2215 N/mm2 4.3 挠度计算 取=0.110,E=2.06105 N/mm2 va=qka3Et3=0.1105.3810-3 90032.06105 53=0.011261 /150=0.0067设计满足强度和刚度要求。5加劲肋设计5.1 计算尺寸： 肋板的高度取跨度的1/151/12，即取84105 ，选用钢板 - 100 10 ，钢材为Q235 。加劲肋与铺板采用单面角焊缝，焊角尺寸4mm ，每焊150 mm 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30t=150mm ，跨度为0.9 m。5.2 荷载计算： 分布在一 T 形截面简支加劲肋上的设计荷载应为900mm 范围内的荷载，加劲肋自重为 0.1 0.0178.5= 0.079kN / m，按均布荷载考虑。 均布荷载标准值 qk = 5.380.9+0.079 =4.92 kN / m 均布荷载设计值 qd =7.46 0.9+ 1.2 0.079= 6.8kN / m5.3 内力计算： 简支梁跨中最大弯矩设计值Mmax = 18ql2 = 186.81.262= 1.35kNm 支座处最大剪力设计值V =6.8 1.26 / 2 =4.28kN5.4 截面特性计算：加劲肋计算简图如下截面形心位置yc=(1505102.5+1001050)1505+10010=72.5mm截面惯性矩 I =15053/12+1505(102.5-72.5)2+101003/12+10010(72.5-50)2=576145mm4 支座处抗剪面积只计铺板部分，偏安全仍取100mm 范围，则AV =10010 = 1000mm2 5.5 强度计算: 受拉侧应力最大截面塑性发展系数取1.20 ， MxWnx=1.3510672.512576145=14.16N / mm2 215N / mm2 受剪计算： VSIt=1.5VAv=1.54.281031000=6.42 N / mm2 125N / mm25.6 变形计算： 挠度计算 vl=5qxl3384EIx=54.92126033842.06105576145=0.0011/150 =0.0067 设计满足强度和刚度的要求。6平台梁6.1 次梁设计 选用热轧普通槽钢，设置主次梁，次梁与主梁做成刚接。主梁与柱子做成铰接连接。6.1.1 中间次梁计算 将次梁看作两端简支于主梁的弯曲构件，梁跨2.79m 。次梁的荷载主要是由铺板 加劲肋传来相隔1.26m 分布的集中力，但这一荷载可作为均布荷载考虑。6.1.2 选取型钢梁截面： 次梁上最大弯矩设计值qBS = 6.81.26 / 0.9= 9.52kN/m 次梁跨中弯矩设计值M max = 9.522.792 /8=9.26kN m 最小截面模量 wx,min=Mmaxfy=9.261061.05215=41019 mm3=41.0 cm3 试选槽钢18b ，截面几何特征如下h =180，b=70，tw =9, t=10.5, r=10.5, r1=5.25, g= 22.99kg/m ,Ix= 1369.9cm4, Wx=152.2cm3, Sx= 91.6cm3均布荷载设计值qBS =9.52 + 1.20.23 = 9.8kN/m 因次梁构造较为简单，不计入构造系数6.1.3 内力计算： M max =9.8 2.792 /8 =9.54kN m Vmax = 9.8 2.79 /2 =13.67kN6.1.4 强度计算 MmaxxWx=9.541061.05152.2103=59.7N / mm2 215N / mm2 受剪计算： VSIt=13.6791.61061369.99104=10.06 N / mm2 125N / mm26.1.5 变形计算： qBSk = 1.26/ 0.94.92+ 0.23= 7.12kN/m vl=5qxl3384EIx=57.12279033842.061051369.6104=0.00071/150 =0.0067 设计满足强度和刚度要求6.2 主梁设计 平台主梁与平台柱铰接连接，平台主梁可看作是两端支承在平台柱上的简支梁，承受着平台次梁传来的荷载。恒荷载标准值： q1k=(6.2+22.99.810-3)2=12.85KN活荷载标准值： qk=51.262=12.6KN主梁支座反力： R=3/2(1.212.85+1.412.6)=49.59KN6.2.1主梁跨中最大弯矩：M max = 49.591.765 -49.591.26=25.04kN m Vmax=R=49.59KN主梁的最小截面模量 wx,min=Mmaxfy=25.041061.05215=110919 mm3=111 cm3 选取型钢梁截面：试选槽钢18b ，截面几何特征如下h =180，b=70，tw =9, t=10.5, r=10.5, r1=5.25, g= 22.99kg/m ,Ix= 1369.9cm4, Wx=152.2cm3, Sx= 91.6cm36.2.2梁截面验算截面承载力验算梁自重标准值：q=22.999.81.05=0.24 kN/m 这里的系数1.05为考虑加劲肋，焊缝等引起的自重增加考虑梁自重后跨中最大弯矩和最大剪力分别为：Mx=39.64+1/80.241.22.5652=25.28 kN mVmax= 49.59+0.24 1.2 2.565=50.32KN 弯曲正应力验算 Mmax xWx=25.281061.05152.2103=158N / mm2 215N / mm2 剪应力验算 VSIt=50.3291.61061369.99104=37.03 N / mm2 125N / mm2设计满足强度要求整体稳定验算次梁可作为主梁的侧向支撑，因此把主梁侧向支撑点的距离l1=2.79/2=1.395m,l1/b=1395/180=816能满足截面简支梁不需要验算整体稳定的条件，整体稳定得以保证。钢度验算跨中最大挠度： vmax=Mmaxl10EIx2=25.281032.5652102.06108137010-8=5.9mm V=l400=2565400=6.4mm vmaxV (设计满足刚度要求)7.平台柱设计平台柱承受平台主梁传来的荷载，平台柱承受平台主梁采用铰接。平台柱承受的轴心力的设计值为N=5F+ql=549.59/2+0.241.21.765=124.48KN7.1确定柱截面尺寸由于作用支柱的压力很小，假定柱的长细比按b类截面查轴心受压稳定系数平台柱所需的截面面积 A=Nf=124.281030.555215106=1.0410-3=1040 mm2按结构要求取柱为工钢I20b,截面几何特征如下h =200，b=102，tw =9, t=11.4, r=9.0, r1=4.5, g= 31.05kg/m ,Ix= 2502cm4, Wx=250.2cm3, Sx= 146.1cm3 A=39.55cm2 ix=7.95cm , iy=2.07cm7.2验算平台柱截面的承载力、整体稳定和钢度因柱截面没有削弱，若柱整体稳定能满足要求，则柱的承载力也能满足要求。因此，只需验算柱的整体稳定。平台高5200mm，两端铰接，平台内与平台外的计算长度均为5200mm，则lox=loy=5200mmox=lox/ix=5200/79.5=65.4=350oy=loy/iy=5200/20.7=251=350柱刚度能满足要求。按b类截面查得轴心受压稳定系数：平台柱自重标准值：N=7.859.80.00395551.2=1.83KN这里的系数1.2为考虑焊缝及柱头、柱脚等引起的自重增加。柱承受的轴心力的设计值N=1.2448105+1.21.83103=126676N于是有=NminA=1266760.4083955= 78.5N / mm2 125N / mm2柱整体稳定能满足要求。7.3平台柱柱脚设计平台柱承受的轴心力较小，柱脚采用平板式钢接构造形式如图所示。基础混凝土强度等级为C30，抗压强设计值fc = 14.3N/mm2。底板需要面积 A=Nfc=12667614.3=8858.46mm2按构造要求,考虑底板加劲，取柱底板尺寸为-44044020底板浄面积：440440=193600 mm2A=8858.46 mm2即取的底板尺寸满足要求7.4平台柱柱顶设计 平台柱承受的轴心力较小，柱顶采用平板式钢接构造形式如图所示。 考虑柱顶与平台主梁接触稳定，柱顶上部设置加强斜撑，材料选用工钢I20b。取柱顶板尺寸为-400300208. 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。柱间交叉支撑采用槽钢，如图所示。最大计算长度为5.15m ，允许长细比为200 ，则i= 5150/200=26mm 选用槽钢18 。 支撑的连接采用焊缝连接，焊缝尺寸为8 ，同时在连接处设置10.9级M16的安装螺栓。9梁与柱的连接计算由于平台不考虑水平向荷载，主梁与柱的连接的螺栓为构造要求，不必进行计算。连接处设置10.9级M20的安装螺栓。