平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算書

1、鋼平臺(tái)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書一、結(jié)構(gòu)布置1、梁格布置：按柱網(wǎng)尺寸布置圖1-平面布置圖L=9.0m, D=5.4m, a=b=0.9m。2、連接方案：主梁與柱、次梁與主梁之間均采用高強(qiáng)度螺栓鉸接連接，定位螺 栓采用粗制；次梁與主梁的上翼緣平齊；平臺(tái)板與梁采用焊接。3、支撐布置：根據(jù)允許長(zhǎng)細(xì)比，按構(gòu)造要求選擇角鋼型號(hào)。二、平臺(tái)鋼鋪板設(shè)計(jì)1、尺寸確定根據(jù)平臺(tái)荷載、構(gòu)造要求及平面布置情況，平臺(tái)鋪板的厚度取為 6mm平臺(tái) 鋪板采用有肋鋪板，板格面積取為0.9mX 5.4m,即相鄰兩次梁中心間距為0.9m, 加勁肋中心間距為0.9m，此處加勁肋間距參考鋪板厚度的 100150倍取值。加 勁肋采用扁鋼，其高度一般為

2、跨度的 1/151/12，且不小于高度的1/15及5mm 故取扁鋼肋板高度60mm厚度6mm2、鋪板驗(yàn)算驗(yàn)算內(nèi)容包括鋪板強(qiáng)度和鋪板剛度。(1) 荷載效應(yīng)計(jì)算鋪板承受的荷載包括鋪板自重和板面活荷載，計(jì)算如下: 鋪板自重標(biāo)準(zhǔn)值：qG = 7850 9.8 6 100.462kN鋪板承受標(biāo)準(zhǔn)荷載:2qk = 80.462 = 8.462 kNm鋪板承受的荷載設(shè)計(jì)值：q = 1.20.4621.48 = 11.7544 kN m2鋪板跨度b=900mm加勁肋間距a=900mm b/a=12，因此，應(yīng)按四邊簡(jiǎn)支平 板計(jì)算鋪板最大彎矩。查表2-1得：2 2MU 二：qa = 0.0497 11.7544

3、0.9 = 0.473宋Nm（2）鋪板強(qiáng)度驗(yàn)算鋪板截面的最大應(yīng)力為：6M.3X60.47326_1Q-6-=78.86 N. mm : f=215 N； mrfi滿足要求（3）鋪板剛度驗(yàn)算查表2-1得：qe4Et3-0.04338.4621030.92.06 1011 63 10=5.4 mm ： 900150（4）鋪板加勁肋驗(yàn)算 板肋自重標(biāo)準(zhǔn)值：p = 78509.866010* = 0.028 kN m2加勁肋可按兩端支撐在平臺(tái)板次梁上的簡(jiǎn)支梁計(jì)算，其承受的線荷載為： 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值：p1 = 0.4620.90.028 二 0.4438 kN m活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：p2 =0.98 = 7.2

4、kN m加勁肋的跨中最大彎矩設(shè)計(jì)值為：M = qi 2 = 1（1.20.44381.47.2）0.9 2 二 1.08 kN|_m8 8加勁肋計(jì)算截面可按加勁肋和每側(cè)鋪板15t （ t為鋪板厚度）的寬度參與共同作用，計(jì)算截面如圖3所示。計(jì)算截面面積：A = 1806606 = 1440mm 二 144010卅計(jì)算截面形心軸到鋪板面的距離：丫 =180工6工3+60乂 36= 11.25 mm1440計(jì)算截面對(duì)形心軸X的截面慣性矩：lX J8； 6180 6 (11.25 _3)2 6；0 60 6 (36 _ 11.25)2 二 4.0527 102mrm加勁肋截面最大應(yīng)力為：4.05271

5、0-魯二匹尊磐空甲竺5)= 146N mm : f二215N mm滿足要求。加勁肋跨中最大撓度為:八_嘰4max384 El x345(0.44387.2)100.9384_206_4.0527101二 0.78 mm ： J 二 900 = 6mm150滿足剛度要求。三、次梁設(shè)計(jì)1、次梁計(jì)算簡(jiǎn)圖：次梁按簡(jiǎn)支梁計(jì)算ZAfifh圖2次梁受力簡(jiǎn)圖2、計(jì)算次梁荷載。恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值：次梁承受恒荷載包括自重和加勁肋自重(暫時(shí)不考慮次梁自重)，將加勁肋則算成均布荷載。p1 = 0.4620.90.028= 0.4438 kN m活荷載標(biāo)準(zhǔn)值:p2 = 80.9 二 7.2 kN m則次梁最大彎矩設(shè)計(jì)值為:=

6、9|2 =丄(1.20.44381.47.2)5.4 2 = 38.8 kNm8 8最大剪力為:Vmax 二 W 17.13910 ql 二 110.985.4 二 57.3 kN2 23、初選次梁截面：次梁采用普通軋制工字鋼，根據(jù)組合內(nèi)力初選截面 由抗彎條件得次梁所需的凈截面抵抗矩：WxMmaxT338.81010521510=171.87 cm3初步擬定次梁采用工字鋼，型號(hào)為I 20b，截面參數(shù)如下:A = 39 55cm2，I x = 2502cm , Vy = 250.2cm?, ST = 17.13 cm , tw = 9.0mm 自重 31.05kg/m4、次梁內(nèi)力計(jì)算：計(jì)算包含自

7、重在內(nèi)的次梁荷載。計(jì)算次梁自重的均布荷載：5 = 0.44380.0319.8 二 0.7476 kN mp2 = 7.2 kN mq 二 1.2p11.4p2 二 10.98 kN mqk = p1p2 = 7.95kN m5、驗(yàn)算次梁截面：驗(yàn)算次梁荷載作用下的鋼梁強(qiáng)度、撓度和整體穩(wěn)定。(1) 抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算= 性 = 40 漢 10 = 152.26 N/mn2 c f =215 N/mnftXW1.05 x 250.2 x 103(2) 剪應(yīng)力驗(yàn)算37.2N. mm : fv =125 N / mmVSx57.3103(3) 支座處局部壓應(yīng)力支座反力為57.3kN。假定支撐長(zhǎng)度a=15cm

8、,由型鋼表得:1 二 R t =911.4 = 20.4mmlz = a 2.5 hy = 1502.520.4= 201 mm- FtX_ 1.057.3103-9 x 201=31.67 N. mnft : f=215 N mm因鋪板密鋪在梁的受壓翼緣上，并與其牢固相連，能阻止受壓翼緣的側(cè)向位 移，故不必驗(yàn)算整體穩(wěn)定。（4）撓度驗(yàn)算r .-max5qJ57.9512105.4384 El x3842.061052502104=17.1 mm ： ,5400=250二 21.6 mm因此，次梁能滿足強(qiáng)度和剛度要求四、主梁設(shè)計(jì)1、主梁計(jì)算簡(jiǎn)圖：按簡(jiǎn)支梁計(jì)算F=59.3kNq=2.66kN/m9

9、00 900 900 900 900 900 900 900 900 900 kkjT* 才才Jt圖3主梁受力簡(jiǎn)圖 2、主梁荷載計(jì)算。次梁傳來(lái)的集中荷載：F = 10.985.4 二 59.3 kN最大彎矩Mx（不包括主梁自重），由表2-2查得KM = 1.11kNLmkNMma= 1.1159.39 = 592.4max最大剪力（不包括主梁自重）Vma= 959.3 / 2 二 266.85max3、初選主梁截面：主梁采用焊接工字形截面。 需要的截面抵抗矩：WxMmaxxf592.41.0510 62052752 cm3梁的最小高度hmin根據(jù)表2-3的剛度要求l1n。1400,查得hmin

10、-15900 二 60cm150梁的經(jīng)濟(jì)高度：g-30=73 2752 - 30 = 6&m取腹板高度:h0= 80 cm確定腹板厚度t11110.8 cmVtw1.2 maxh0fvw1.23266.8510800 120二 0.33cm取腹板厚度tw = 10mm翼緣所需面積:Wxh。27528080 = 21cm2取上、下翼緣寬度 t w h06b=400mm厚度t=20mm主梁截面見(jiàn)圖4。翼緣面積:2 2402 = 80cm21cm截面特性:18031224=324960cm3249603二 7737 cm424023240241 )S = 2 40 410.51 46 二 4080卅

11、4、計(jì)算主梁內(nèi)力（包含主梁自重）。梁的截面面積：a = 4022180 = 240cm2梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的自重：240 10-7850 9.810衛(wèi)=1.85kNm取自重的荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.2，并考慮由于加勁肋等重量的構(gòu)造系數(shù)1.2 ,梁自重的荷載設(shè)計(jì)值為：1.21.21.85 二 2.66 kN m梁支座最大剪力：1V = 266.85+_ x 2.66 x 9 = 278.8 kNmax2梁跨中最大彎矩：1 2Mmax = 592.42.6692 = 619.3 kN L_m85、主梁截面設(shè)計(jì)：內(nèi)容包括強(qiáng)度、 定和腹板加勁肋設(shè)計(jì)以及撓度驗(yàn)算。(1) 跨中截面抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算整體穩(wěn)定、翼緣局部穩(wěn)定、腹

12、板局部穩(wěn)滿足要求。Mmax619.3 106帀一 105_7737_10=76.2 N/ mrm : f=205 N mrn(2) 翼緣局部穩(wěn)定40 - 12 2二 9.7513.235 235 二 13受壓翼緣的局部穩(wěn)定能夠保證(3) 整體穩(wěn)定驗(yàn)算次梁為主梁的側(cè)向支撐，故主梁的受壓翼緣的自由長(zhǎng)度9004002.25:16因此，梁的整體穩(wěn)定性有保證。VSx278.84080106I xW324960104 1035 N .二 125 N. mnl(4) 撓度驗(yàn)算集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值：F 二 7.955.4 二 42.93 kNq = 1.21.85= 2.22 kN m由表2-2查得K腫-19，ma

13、xFl1 I1.620318 13 二 1068cm4 如1 - 9EIx384EIX42.93 101212 9i 二.1068 50 = 4.62 cm 二 160 4.62 - 34.63 10查附錄E-9得，二0.866，5 2.22 109 939_205_10_324960_104384_206_10_324960_104(5) 腹板局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設(shè)計(jì)h08080 _ 0.72800160二 1.56 mm取 hf= 8mm)其他加勁肋均采用JJn_ ILlr卜- L11IT-r2-100 X 12,不必驗(yàn)算A590090090090D.900900.900.900.9009

14、009 DOO400圖6主梁施工圖五、平臺(tái)柱設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)平臺(tái)柱為軸心受壓平臺(tái)實(shí)腹柱， 柱截面采用焊接組合工字形，翼緣鋼板 為火焰切割邊，鋼材采用 Q235柱的長(zhǎng)度為錯(cuò)誤！未找到引用源。，考慮側(cè)向 支承錯(cuò)誤！未找到引用源。1. 柱頂荷載計(jì)算：主梁傳來(lái)總荷載設(shè)計(jì)值P 二 2 X 278.8 二 557.6 刖計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：2. 截面選擇：假定長(zhǎng)細(xì)比錯(cuò)誤！未找到引用源。，由附錄查得錯(cuò)誤！未找到引用源 需要的截面面積：N557.6 X1039A. = = 2237.2mmzs tpf 0.804X310需要的回轉(zhuǎn)半徑：需要的截面寬度和高度，由附錄查得 錯(cuò)誤！未找到引用源后計(jì)算如下=275cm a 0.43

15、iy 6 = 2Scma2 0.24選用的截面尺寸：翼緣板為2-250X10腹板為1-250X8翼緣與腹板的焊縫按構(gòu)造要求取 錯(cuò)誤！未找到引用源截面幾何特性參數(shù)：截面面積：錯(cuò)誤！未找到引用源。慣性矩：錯(cuò)誤！未找到引用源。=94958333m?!4/ 250 X 83/12 + 2X10X 2503/12 二 26052333血回轉(zhuǎn)半徑:94958333=1165mm700026052333 =61mm 7000長(zhǎng)細(xì)比:600 =51.5 11.653. 截面驗(yàn)算整體穩(wěn)定:由錯(cuò)誤！未找到引用源。，查附錄得錯(cuò)誤！未找到引用源。，則N 557.6 X 10a,= 0795 X 7000 = 1002

16、/ = 215局部穩(wěn)定:翼緣:b 12110235=124 (1D+O.U) ,1=(10+01X 51J)-、235 =15.15腹板:h0 250235=313 (25 + 0.5A) I = (25+05 X 51,5)23S=575剛度驗(yàn)算:= 51.5 A = 150因截面無(wú)削弱，不必驗(yàn)算強(qiáng)度。按構(gòu)造要求配置橫向加勁肋，橫向加勁肋宜用寬度為:+ 40 = + 40 = 48.3呦J 3030厚度錯(cuò)誤！未找到引用源。，其間距錯(cuò)誤！未找到引用源。，采用加勁肋寬度錯(cuò)誤！未找到引用源。，厚度錯(cuò)誤！未找到引用源。，間距為70cm六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1、主梁與次梁的連接節(jié)點(diǎn)（1）連接設(shè)計(jì)：試采用下圖的連

17、接形式。次梁與主梁腹板采用10.9級(jí)高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，螺栓規(guī)格 M16螺栓排列時(shí)，離肢背距離按最小容許距離確 定以減小偏心影響，螺栓邊距 40mm中心距60mm孔徑為17.5mm設(shè)梁端僅腹板參與工作，腹板參與工作高度偏安全的假定為150mm螺栓開(kāi)孔處內(nèi)力為V = 57.3 kNM = 57.30.043 = 2.5 kN|_m腹板參與工作部分的截面特性：人=15016 - 217.516 二 1840口吊=66600mm150316 12 - 217.51630260剪應(yīng)力按平均應(yīng)力計(jì)算，彎曲應(yīng)力仍按平截面假定計(jì)算：1.52.510666600=37.5 N. mn2215 N： mm57

18、.31031840二 46.7 N. mm : 125 N/ mni折算應(yīng)力近似按以下方式計(jì)算:37.52346.7 2 二 89.2 N mrn : 215N mrn在距梁端70m處，彎矩還會(huì)有增加，但由計(jì)算可知強(qiáng)度有較大富余。（3）螺栓連接計(jì)算梁端剪力引起的螺栓剪力：Nv 二 573 2 二 28.7kN梁端彎矩引起的螺栓剪力：心二 2.5 / 0.06 二 41.67 kN單個(gè)螺栓的抗剪承載力：Nb = 0.920.45155 二 125.55kN強(qiáng)度計(jì)算：.28.7 241.6750.6 kN : 125.55 kN2、主梁與柱的連接節(jié)點(diǎn)主梁梁端通過(guò)突緣式支座支承于柱頂板。左右兩梁端板

19、間用普通螺栓連接并 在其間設(shè)填板。梁的下翼緣與柱頂板間用普通螺栓固定。頂板設(shè)計(jì)三角形加勁板。 頂板厚度參照節(jié)點(diǎn)板厚度適當(dāng)加厚。柱頭的計(jì)算壓力為 N=557.6kN。設(shè)計(jì)采用 Q235號(hào)鋼，設(shè)計(jì)焊接工字型截面軸心受壓的 實(shí)腹柱的柱頭。柱頭加勁肋所需的面積為：A = N/fce =557.6 X 10a/320 = 1742.5wn2柱頭處的加勁肋選用bi=125mm則肋厚為錯(cuò)誤！未找到引用源。，取錯(cuò)誤! 未找到引用源。，符合錯(cuò)誤！未找到引用源。的局部穩(wěn)定的要求。此時(shí)柱端腹板 也應(yīng)換成錯(cuò)誤！未找到引用源。的鋼板。取加勁肋高度h=300 mrm驗(yàn)算抗彎承載力：M 5x 557.6x 103 x曠 1

20、0X30M= 1161ZN/mm2 & 215N伽悴頂板尺寸采用錯(cuò)誤！未找到引用源。，蓋住柱頂及加勁肋截面。每根加勁肋經(jīng)端面承壓傳入22=278.8 kN的力后，將通過(guò)和柱腹板相連的兩 個(gè)角焊縫把力傳給腹板。取肋高 h=300 mm則焊縫長(zhǎng)度錯(cuò)誤！未找到引用源。 設(shè)焊縫的焊腳尺寸為 錯(cuò)誤！未找到引用源。，符合焊縫長(zhǎng)度的構(gòu)造要求，則焊縫 面積和焊縫截面抵抗矩為：A = Of = 0.7 X10X290X2= 4060m2% 二 2 X 0,7 認(rèn) 76 = 2 X 0.7 X10 X 290:/6 = 196233 新驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度得：278.8 X 1034060278.8X 62.5 X103

21、y122X196233 ) +=100AN/mm2 = 160 N/mm23QQX300XM1T1D10N/2Sts250X102-o5X12圖8柱頭構(gòu)造將加勁肋視為懸臂梁，驗(yàn)算其強(qiáng)度。懸臂梁截面為 錯(cuò)誤！未找到引用源受剪力V=M2=278.8 kN及彎矩錯(cuò)誤！未找到引用源。，從而：T = 1.5 X 278.8 X103(10 x 300)=lOftl N/mm2 = 12S AT/nwn2七、柱腳節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（1）柱腳底板設(shè)計(jì)計(jì)算（平面尺寸和厚度）假定底板寬度為B = a 2c = 250210 2 40 二 350mm1000)=162 mm1(N1( 557.6103B(f：A350(取 L=400mm作用在底板單位面積上的壓力為NBTT70二 4 N