鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)設(shè)計(jì)

1、1. 設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)參數(shù) -0 -1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 -0 -1.2 設(shè)計(jì)參數(shù) -1 -2. 次梁LL-1設(shè)計(jì) -1 -2.1 荷載匯集與計(jì)算簡(jiǎn)圖 -1 -22梁截面選擇 -2 -2.3 截面復(fù)核 -2 -3. 主梁L-1設(shè)計(jì) -2 -3.1 荷載匯集與計(jì)算簡(jiǎn)圖 -2 -3.2 截面選擇 -5 -3.3 強(qiáng)度及撓度驗(yàn)算 -5 -3.4 整體穩(wěn)定驗(yàn)算 -7 -3.5 加勁肋設(shè)置與局部穩(wěn)定驗(yàn)算 -7 -4. 柱Z3設(shè)計(jì) -9 -4.1 荷載匯集與計(jì)算簡(jiǎn)圖 -9 -4.2 截面選擇 -9 -4.3 強(qiáng)度、剛度與整體穩(wěn)定驗(yàn)算 -10 -4.4 局部穩(wěn)定驗(yàn)算 -10 -5. 主次梁螺栓連接計(jì)算與節(jié)點(diǎn)圖 -

2、10 -5.1 確定節(jié)點(diǎn)荷載與螺栓布置 -10 -5.2 螺栓連接驗(yàn)算 -12 -1.1.設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)參數(shù)1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容圖1.1所示鋼平臺(tái)，其結(jié)構(gòu)平面布置圖如圖1.2，按照任務(wù)要求，本人設(shè)計(jì)內(nèi)容為邊次梁LL-1、中間主梁L-2和中柱Z4，并設(shè)計(jì)主次梁螺栓連接。圖1.1 鋼平臺(tái)L-1L-1Z1Z2Z1Z3Z1* = 圖1.2鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)平面布置圖1.2設(shè)計(jì)參數(shù)鋼材Q235-B,焊條E43型，螺栓C級(jí)。柱和次梁采用型鋼，主梁采用焊接鋼 板梁，梁均按兩端鉸接設(shè)計(jì)，節(jié)點(diǎn)連接為螺栓連接，主、次梁計(jì)算跨度分別為 9.6m和7.2m,次梁間距3m和3.3m，次梁上翼緣與樓板焊牢，柱按軸心受壓構(gòu) 件設(shè)計(jì)，計(jì)算

3、長(zhǎng)度6m樓面恒載與活荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別為 4.5和6kN/m201.3次梁LL-1設(shè)計(jì) 1.4荷載匯集與計(jì)算簡(jiǎn)圖恒載標(biāo)準(zhǔn)值（樓面?zhèn)鱽?lái)的恒載和次梁自重）gk S!gk 0.1211.5 4.5 0.12 7.27.614kN/m活載標(biāo)準(zhǔn)值（樓面?zhèn)鱽?lái)的活載）qk sqk 1.5 6 9.00kN /m總荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pik gk qk 7.614 916.61kN /m總荷載設(shè)計(jì)值Pl 1.2gk 1.3qk 1.2 7.614 1.3 920.84kN /m跨中彎矩與支座剪力設(shè)計(jì)值2 2M iPll /8 20.84 7.2 /8 135.0kN mVlpll /2 20.84 7.2/2 75.0kN

4、計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力如圖 2.1甘1卄卄卄*1卄卄卄*1卄卄口q=20.84kN/圖2.1次梁計(jì)算簡(jiǎn)圖與內(nèi)力圖1.5梁截面選擇次梁撓度允許值查教材附表1.7為v/l1/ 250，由此，次梁所需截面慣性矩為5pJ3x384E /l5 16.613720010 45384 2.06 10(1/ 250)9797cm4由強(qiáng)度控制所需梁截面抵抗距MiXf135.0 1031.05 2153598.0cm2$選擇型鋼 HN350X 175 X 6X 9, Ix 11200 cm4 ,WX 649cmq 0.410kN /m，另外I32a也合適，但用材多不做首選。1.6截面復(fù)核次梁截面無(wú)削弱，且所選截面的截面特

5、性參數(shù)均大于所需，故撓度與正截面強(qiáng)度滿足。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，該梁抗剪強(qiáng)度富余較多，驗(yàn)算省略。次梁上無(wú)集中力，無(wú)需驗(yàn)算局部承壓次梁受壓翼緣與樓板牢靠連接，不必驗(yàn)算整體穩(wěn)定 次梁為型鋼梁不必驗(yàn)算局部穩(wěn)定3.主梁L-2設(shè)計(jì)3.1荷載匯集與計(jì)算簡(jiǎn)圖均布恒載標(biāo)準(zhǔn)值（梁半寬樓面?zhèn)鱽?lái)的恒載和主梁自重）gk 0.1210.12 9.6 1.152kN /m總均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk gL 1.152 kN /m總均布荷載設(shè)計(jì)值LPl 1.2gk 1.2 1.1521.38kN/m次梁傳來(lái)集中恒載標(biāo)準(zhǔn)值P2K Pikl 35.514 7.2 255.70kN ,244.08kNPF2k(S s2)255.70 (3 3.3

6、)2 3.3PK次梁傳來(lái)總集中力設(shè)計(jì)值FF2 (S 材1 2$32112 (3 呵 306.52kN2 3.3P2pll 44.60 7.2321.12kN ,支座剪力與跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)值rLkPlkslP2k (s1s2)2PkL2 1.152 9.62244.08 3 255.70 (3 3.3)9.6249.61kNMLk VLrk 4.8 P2k(4.8 S2) 0.5pk(4.8)22249.61 4.8 255.70 (4.8 3.3) 0.5 1.152 4.8 801.3kN mVr RS1 P2(S S2) 1 p.VlL 2pL306.52 3 321.12 (3 3.3)11

7、.38 9.69.62313.15kNM l Vj 4.8 F2(4.8 S2) 0.5p(4.8)2313.15 4.8 321.12 (4.8 3.3) 0.5 1.38 4.8 1005.5kN m主梁計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力如圖3.1所示P1=306.52kNP2=321.12kNP=1.38kN二 3000 -3300-3300 二9600V VI il i I immfI III UW.5O f2M(kN m)-308.59V (kN)-313.15圖3.1 主梁計(jì)算簡(jiǎn)圖與內(nèi)力圖xnfL134 104wnxMlTf1005.5 1031.05 2154454.0cm3梁的經(jīng)濟(jì)高度為he 73

8、WnX 30 73 4454.0 30 85.2cm 選取梁腹板高度hw 85cm 梁腹板厚度tw2、可/72J85J/78.3 mm，選取tw 8 mm 翼緣板的截面尺寸由強(qiáng)度控制所需梁截面抵抗距Af Wnc/lhv twhw/6 4454.0/85 0.8 85/6 41.1cm2選取b 280mm，t 16mm，則b/t 17.5 26，翼緣板不會(huì)局部失穩(wěn)2Afbt 44.8cm3.3強(qiáng)度及撓度驗(yàn)算所選截面如右圖3.2 :21- 8 X 8501 X 0.8 X 85=68cm22- 16 X 2802 X 1.6 X 28=89.6cm2A=157.6cm計(jì)算截面幾何特性參數(shù)A 2 1

9、.6 28 0.8 85157.6cm2lx 28 88.23 27.2 853 /12 208951cm4Wnx2 20895188.234738cm圖3.2主梁截面Sx 28 1.6 43.3 0.8 852/8 2662cm33Sxa 28 1.6 43.31940cm內(nèi)力計(jì)算：由于原估算的梁自重實(shí)際所選梁自重相差不大，對(duì)內(nèi)力計(jì)算結(jié) 果影響很小，故直接采用3.1節(jié)內(nèi)力計(jì)算結(jié)果。3.2 L-2截面選擇主梁撓度允許值查教材附表1.7為V/I 1/ 400，由此，梁最小高度為1.05 400 215 960 廠464.7cm134 104由強(qiáng)度確定所需截面抵抗矩為 整體穩(wěn)定驗(yàn)算：因側(cè)向支撐間最

10、大距離為3.3ml1/b 330/28 11.8 16 (見(jiàn)附表 1.8)故無(wú)需計(jì)算整體穩(wěn)定 抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算400(b tw)/2/t(2808)/2/168.5 13所以 x 1.05202.1N / mm2215N / mm2Mmax1005.5 10vT801.3 106 96001 34 L 10 206 103 208951 104 560xWnx1.05 4738 抗剪強(qiáng)度計(jì)算maxVmaxSx1 xtw327.74 103 2662208951 8 1052.2N / mm2fv2125N / mm 局部承壓強(qiáng)度驗(yàn)算：因主次梁采用平接，無(wú)需驗(yàn)算 次梁作用點(diǎn)外側(cè)主梁截面腹板頂端處的折

11、算應(yīng)力 該截面的彎矩和剪力分別為：Mx 1025.87kN m, V 308.59kN m 腹板頂端的應(yīng)力：maxMmaxyI nx1025.87 106 425208951 104208.7 N / mm22215 N / mm308.59 103 1940208951 8 1035.8N / mm2VSxaI xtw208.72 3(35.8)2217.7N / mm21.1 f 1.1 215236.5N / mm2,可撓度驗(yàn)算條件:VMLkV1L10EIxL4001，可VQ 丄,不控制，計(jì)算從略L 5003.4整體穩(wěn)定驗(yàn)算因側(cè)向支撐間最大距離為3.3mh/b 330/2811.8 16

12、 （見(jiàn)附表 1.8）故無(wú)需計(jì)算整體穩(wěn)定3.5加勁肋設(shè)置與局部穩(wěn)定驗(yàn)算梁所受荷載為靜力荷載，荷載簡(jiǎn)圖及內(nèi)力圖如圖3.1所示跨度中點(diǎn) Mmax 1005.5kN m,梁端 Vmax 327.7kN（1）加勁肋的布置ho 850tw v10680. 235/ fy150. 235 / fy需設(shè)橫向加勁肋 不需設(shè)縱向加勁肋考慮到在1/3跨度附近有次梁相連，該處必須設(shè)橫向加勁肋，橫向加勁肋的 最大間距為2.5h0=2.5 X 850=2125mm故最后取橫向加勁肋布置如圖 3.3所示b1厶W仃、圖3.3主梁橫向加勁肋布置（2）區(qū)格的局部穩(wěn)定性驗(yàn)算1）區(qū)格所受應(yīng)力M 1 M 2 y max2 Ix1 6（

13、2 阿 10 ）4254208951 10249.8 N / mm式中M和M為所計(jì)算區(qū)格左右的彎矩,y max為中和軸至腹板上端的距離V V22hX327.7 325.7 祁2 850 848.0N / mm22）區(qū)格的臨界應(yīng)力h/tw fy 850/8153 2351530.6940.85cr215N / mm2當(dāng) a/h0=1600/850=1.91.0 時(shí),850/841 5.34 4cr1 0.59 sc“不比計(jì)算ho/a 2 23541 5340.59 1.0191.019 0.84 850/1600 21.20.8fv10.81252108.9N / mm3)局部穩(wěn)疋驗(yàn)算99驗(yàn)算條

14、件為：c1.0crcrc,cr22今上式左邊49.848.00 0.2481.0215108.9滿足條件，可(3) 區(qū)格的局部穩(wěn)定驗(yàn)算490.1 977.02325.7 17.081064252089512而 1492N/mm103850 825.2N/mm2穩(wěn)定條件為:crcrc,cr2149 2215225 200.5351.0, 可108.9(4) 區(qū)格的局部穩(wěn)定驗(yàn)算977.0 1003.31064252208951 104 劉刑/亦17.08 14.801038508 234N/mm2局部穩(wěn)定條件為：22201.4crcrc,cr21522 3400.8781.0,可108.9通過(guò)以上

15、計(jì)算，說(shuō)明取如圖所示的橫向加勁肋布置是合理的(5) 橫向加勁肋的截面尺寸h.4030鳥(niǎo)901515bs ts空40306.0mm,米用 ts 6mm68.3mm,米用 bs90mm4. 柱Z3設(shè)計(jì)(1)6m4.1荷載匯集與計(jì)算簡(jiǎn)圖(1)設(shè)計(jì)資料1) 柱上、下端均為鉸接，計(jì)算長(zhǎng)度：lox loy 6.00m2) 柱子承受軸心壓力設(shè)計(jì)值：N 44.60 7.2 313.15 2 947.42kN計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖3.4所示圖3.4柱Z3計(jì)算簡(jiǎn)圖4.2截面選擇試選截面方案一1)H型鋼截面當(dāng)lox loy時(shí)，因ix? iy，不可能做到x和y兩方向長(zhǎng)細(xì)比相等，而由對(duì)y軸的長(zhǎng)細(xì)比y控制。假設(shè)y=100,則iyl

16、 oy600 6.0cm100H型鋼截面對(duì)y軸屈曲時(shí)為b類截面，查附表1.20得:100 時(shí)， =0.5552)需要截面積A，279.4cm3947.42 1010 20.555 2153)試選截面按此數(shù)據(jù)查型鋼表(附表2.6)，選用HW 250 250X 9X 14,10.8cm(2)試選截面方案二重新假設(shè)y=110,得=0.493需要截面積A=947.42 1030.493 21510 289.4cm2需要回轉(zhuǎn)半徑 ioy_6005.45cm110按此數(shù)據(jù)查型鋼表(附表2.6 ），也選用 HW 25X 250X 9X 14故最終截面選用 HW 25(X 250X 9X 144.3強(qiáng)度、剛度

17、與整體穩(wěn)定驗(yàn)算(1) 因截面無(wú)削弱不需要進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算(2) 剛度驗(yàn)算:長(zhǎng)細(xì)比黑 55.66006.29953150150(3) 整體穩(wěn)定性驗(yàn)算由y 95.3，查得0.5863947.42 1020.586 92.18 102175.4N / mm2215N /mm4.4局部穩(wěn)定驗(yàn)算H型鋼的局部穩(wěn)定性一般都能滿足要求，可不驗(yàn)算5. 主次梁螺栓連接計(jì)算與節(jié)點(diǎn)圖 5.1確定節(jié)點(diǎn)荷載與螺栓布置次梁腹板通過(guò)螺栓與主梁橫向加勁肋連接，采用螺栓直徑d=20mm(1) 確定節(jié)點(diǎn)荷載次梁梁端反力設(shè)計(jì)值各為 V 44.60 7.2/2 160.56kN m(2) 螺栓布置1)C級(jí)螺栓的承載力設(shè)計(jì)值Nb 雙剪時(shí)的承載力設(shè)計(jì)值：d2竺 140 10 388.0kN對(duì)主梁腹板承壓時(shí)的承載力設(shè)計(jì)值:Nb dtwfcb 20 8 305 10 348.8kN故 Nb min 88.0,48.848.8kN2)次梁簡(jiǎn)支于主梁所需螺栓數(shù)為N 哼3.95個(gè)