《鋼平臺(tái)課程設(shè)計(jì)》word版

1、 鍵入公司名稱鋼平臺(tái)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書土木工程學(xué)院05110341 劉振2013/6/13計(jì)算書一、 設(shè)計(jì)概況 南京市某機(jī)械加工廠房車間內(nèi) 的鋼操作平臺(tái) 設(shè)計(jì)標(biāo)高4.000m 結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為：二級(jí) 設(shè)計(jì)使用年限為：50年二、 整體平面布置柱網(wǎng)尺寸3L1*3L2 L1=6m L2=4.5m 總尺寸18m*13.5m主梁延縱向布置，跨度為6m，每跨內(nèi)布置兩根次梁，次梁間距2m板的短邊方向跨度為2m，單塊板尺寸為2.0m*4.5m平面布置如下圖：連接方案：主梁與柱采用10.9級(jí)高強(qiáng)螺栓鉸接，定位螺栓采用C級(jí)4.6級(jí)次梁與主梁的上翼緣平齊，采用10.9高強(qiáng)螺栓連接平臺(tái)板與梁采用間斷角焊縫 柱腳節(jié)點(diǎn)采用鉸接

2、鋼材均為Q235B三、 柱間支撐設(shè)計(jì)在軸線1與B處分別布置縱、橫向支撐，采用雙角鋼，如圖。無水平荷載，按構(gòu)造要求選擇角鋼型號(hào)，最大計(jì)算長度7.21m，允許長細(xì)比200，要求i>7211/200=36.1mm，取263x6四、 鋪板設(shè)計(jì)1）布置設(shè)計(jì)：在鋪板短跨方向布置5道加勁肋，間距為l1=750mm平板厚度不小于l1/150 l1/120=56.25mm，取為6mm120mmt=8mm180mm6mm25*16*4加勁肋肋高取為h=120mm，計(jì)算考慮有翼緣寬度取為30t=180mm，按T型截面計(jì)算2）計(jì)算簡化加勁肋T型截面面積：A=2040mm2截面形心高：y=32.65mm截面慣性矩

3、：I=3.17*106mm4長跨方向：鋪板長跨4.5m方向不帶肋，單塊4.5m*2m的平鋪板兩邊支承在間距750mm的板肋上，另兩邊支承在次梁上。由于4500/750=6>3，故可按照6跨連續(xù)單向板來計(jì)算。計(jì)算鋪板荷載。短跨方向：鋪板短跨方向帶肋，是跨度為l0的T型截面簡支梁。計(jì)算加勁肋荷載。3）鋪板荷載6mm厚的鋼板自重即為平板永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值 gk=0.46kN/m2可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=3 kN/m2荷載基本組合值p=1.2*0.46+1.4*3=4.752 kN/m2荷載標(biāo)準(zhǔn)值 pk=3.46 kN/m24）加勁肋荷載 負(fù)荷寬度750mm，簡化為線荷載計(jì)算永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 板傳來的0

4、.46 kN/m2*0.75m=0.345 kN/m加勁肋自重7.85*9.8*0.00096 kN/m=0.074 kN/m肋板角鋼（225*16*4）2*1.162*9.8*10-3 kN/m=0.0228 kN/m 總計(jì)gk=0.442 kN/m可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值 qk=3*0.75=2.25基本組合值 p=1.2*0.442 +1.4*2.25=3.68 kN/m荷載標(biāo)準(zhǔn)值 pk=2.692 kN/m鋪板的等效永久荷載（平板、加勁肋、角鋼）標(biāo)準(zhǔn)值為 g=0.57 kN/m25）內(nèi)力計(jì)算短跨方向：加勁肋跨中截面彎矩基本組合值：M=Pl02/8=3.68*4/8=1.84 kN*m長跨方向：6

5、跨連續(xù)梁按5跨查建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)附表B.1.4得最大彎矩系數(shù)0.0779。取計(jì)算寬度為1m，最大彎矩基本組合值（在邊跨跨中）為：M=0.0779*4.752*1*0.752=0.208 kN*m6）正截面強(qiáng)度與撓度驗(yàn)算加勁肋： 強(qiáng)度：=My/I=1.84*106*(126-32.65)/(3.17*106)=54.18N/mm2<f=215 N/mm2滿足要求 撓 度 ：=0.01302pkl04/(EI)=0.86mm< l0/250滿足要求平鋪板： 強(qiáng) 度 ：=M/W=0.208*106/(1000*62/6)N/mm2=34.67 N/mm2<f=215 N/mm2滿足要求

6、 撓 度 ：查建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)附表B.1.4得最大撓度系數(shù)0.006442=0.006442 pkl04/(EI)=1.902mm< l0/150滿足要求五、 次梁設(shè)計(jì)次梁與主梁鉸接，可以按簡支梁計(jì)算. 負(fù)荷寬度為2m，按線均布荷載算，長度為4.5m1）荷載計(jì)算鋪板傳來永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值gk=0.57*2 kN/m=1.14 kN/m可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值qk=3*2 kN/m=6 kN/m基本組合值 p=1.2*1.14+1.4*6=9.768 kN/m標(biāo)準(zhǔn)組合值 pk=7.14 kN/m2）截面初選 次梁截面選取軋制工字梁，假定鋼鋪板無剛性樓板作用，跨中無側(cè)向支撐，上翼緣受均布荷載，自由長度為4.5

7、m。假定鋼號(hào)2240，查工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理p523表2-2，b=0.83>0.6,修正為：b=1.07-0.282/b=0.73截面最大彎矩估算值：Mmax= Pl02/8=9.768*4.52/8=24.73 kN*m需要的截面抵抗矩：W= 1.02Mmax/(b*f)=160.72*103mm3查工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理附表1-3 選取I18熱軋普通工字鋼h=180mm,b=94mm,tw=6.5mm,t=10.7mm,WX=185.4cm3,IX=1699cm4,SX=106.5cm3自重為236.5N/m3）內(nèi)力計(jì)算考慮自重后：次梁均布荷載基本組合值改為P=9.768+1.2*0.2365

8、 kN/m=10.052 kN/m 次梁均布荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值改為Pk=7.376 kN/m 最大彎矩基本組合值Mmax=10.052*(4.5)2/8=25.444 kN*m 最大彎矩標(biāo)準(zhǔn)組合值Mmax，k=7.376*(4.5)2/8=18.671 kN*m 最大剪力基本組合值Vmax=10.052*4.5/2=22.617 kN4）截面驗(yàn)算 由于是軋制型鋼梁，局部穩(wěn)定有保證，此處只需驗(yàn)算整體穩(wěn)定與撓度 整體穩(wěn)定：彎曲正應(yīng)力= Mmax/（x WX）=150.77 N/mm2 <f=215 N/mm2 最大剪應(yīng)力=VmaxSx/Ixtw=21.81 N/mm2 <f=125 N/m

9、m2 撓度驗(yàn)算：=0.1042 Mmax，kl02/(EIx)=11.26mm< l0/250=18mm 滿足整體穩(wěn)定（次梁支座處設(shè)置支承加勁肋）六、 主梁設(shè)計(jì)1）荷載計(jì)算主梁受次梁傳來的集中荷載，負(fù)荷寬度為4.5m次梁傳來的集中荷載標(biāo)準(zhǔn)組合值FK=7.14 kN/m*4.5m=32.13 kN次梁傳來的集中荷載基本組合值F=9.768 kN/m*4.5m=43.956 kN2）截面初選 主梁選用焊接工字鋼 選取截面高度： WX=MMAX/（xf）=389*103mm3經(jīng)濟(jì)高度hs=7WX1/3-30=481mm查工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理P144表5-4得hmin=1/15*l0=400mm故取

10、腹板高度hw=500mm 選取腹板厚度： 采用估算公式tw=hw0.5/11= 500.5/11cm=0.643cm=6.43mm 此處取tw=8mm 確定翼緣板尺寸： 估算Af=WX/ hw -1/6twhw=111mm2，其值過小，不起決定作用 翼緣寬度b=100mm166mm，取b=160mm 考慮翼緣板的局部穩(wěn)定： t>b/(26*(235/fy)1/2)=160/(26*(235/235)1/2)=6.2mm,取值為t=8mm（經(jīng)驗(yàn)值） 這樣Af=1280mm2 3）截面幾何特征 主梁截面面積：A=6560mm2 主梁截面慣性矩：IX=248.5*106mm4 IY=5.48*

11、106mm4 截面抵抗矩：WX= IX/(h/2)= 0.963*106mm3 中和軸以上的面積矩：S=575.12*103mm3 翼緣對(duì)截面中和軸的面積矩：S1=325.12*103mm3 4）內(nèi)力計(jì)算 加勁肋構(gòu)造系數(shù)1.2，永久荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.2 自重標(biāo)準(zhǔn)值：gk=1.2*A*7850*9.8*10-3kN/m=0.6056 kN/m自重設(shè)計(jì)值：g=1.2gk=0.7267 kN/m截面最大彎矩基本組合值 Mmax=Fl0/3+g*l02/8=91.2KN*m（跨中截面）截面最大剪力基本組合值 Vmax=46.136 kN（支座截面）5）截面驗(yàn)算1、強(qiáng)度驗(yàn)算 抗彎：=Mmax/xWx=9

12、0.2N/mm2<f=215 N/mm2滿足要求 抗剪：=VmaxS/ IXtw =13.34N/mm2<f=125 N/mm2滿足要求 翼緣與腹板的連接強(qiáng)度： 采用連續(xù)直角焊縫，所需焊腳尺寸為hf> VmaxS1/(1.4 IXffw)=0.27mm按構(gòu)造要求取hf =6mm2、整體穩(wěn)定 次梁作為主梁側(cè)向支撐，主梁受壓翼緣自由長度l1=2m,受壓翼緣寬度bf=160mm l1/bf=12.5<16因此可不計(jì)算主梁整體穩(wěn)定性3、翼緣局部穩(wěn)定 受壓翼緣自由外伸長度b=76mm，厚度t=10mm b/t=7.6<13(235/fy)=13,故滿足要求4、腹板局部穩(wěn)定與

13、腹板加勁肋設(shè)計(jì) 因h0/tw=500/8=62.5<80,且無局部壓 應(yīng)力，按構(gòu)造配置橫向加勁肋。 根據(jù)連接需要，在次梁位置腹板兩側(cè)對(duì)稱布置橫向加勁肋，間距a=2m：外伸寬度bs>500/30+40=56mm，取76mm厚度ts>60/15mm=4mm取為8mm crl：b=(2h0/tw)/153=0.817<0,85故crl=f=215 N/mm2 crl：a/h0=4>1,得s=0.6546<0.8故crl=fv=125 N/mm2局部穩(wěn)定分區(qū)段驗(yàn)算：區(qū)段I的平均彎矩M1=45.41KN*m 平均剪力V1 =45.41KN 則=45.68 N/mm2

14、=11.35 N/mm2 c=0 （/crl）2+（/crl）2=0.053<1滿足要求區(qū)段II的平均彎矩M1=91KN*m 平均剪力V1 =0.364KN 則=91.54 N/mm2 =0.09 N/mm2 c=0 （/crl）2+（/crl）2=0.181<1滿足要求 5、撓度驗(yàn)算 簡支梁在對(duì)稱集中荷載和均布荷載作用下的撓度系數(shù)分別為1/28和5/384 =1/28(FKl03/EI)+ 5/384(gkl04/EI)=5.042mm<l0/400=15mm滿足要求七、 鋼柱設(shè)計(jì)1）荷載計(jì)算柱與梁鉸接，鋼柱只承受主梁傳來的豎向軸力荷載，按中間柱計(jì)算。 N=3*32.13+

15、0.6056*6=100.3KN2）截面選擇 鋼柱高度約為4000-6-516mm=3478mm,取為3480mm即l0=l=3.48m 初選熱軋H型鋼HW200X200 幾何參數(shù)：HXB:200X200mm t1=8mm t2=12mm截面面積A=64.28cm2,ix=8.61cm ,iy=4.99cm x=38.3,y=66.1,屬于b類截面3）整體穩(wěn)定驗(yàn)算 查工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理附表2-4-2得受壓穩(wěn)定系數(shù)=0.768 N/（*A）=20.32 N/mm2<f=215 N/mm2 滿足要求4）局部穩(wěn)定驗(yàn)算 熱軋規(guī)范型鋼，可不予考慮八、 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)次梁與主梁的連接節(jié)點(diǎn)次梁與主梁平接，連接

16、采用10.9級(jí)M16高強(qiáng)螺栓。計(jì)算尚應(yīng)考慮偏心附加彎矩1）支承加勁肋穩(wěn)定計(jì)算 一側(cè)加勁肋bs=76mm厚度ts=8mm，按軸心受壓桿件驗(yàn)算腹板平面外穩(wěn)定。驗(yàn)算時(shí)考慮與加勁肋相鄰的15tw范圍內(nèi)的腹板參與工作。 加勁肋總有效截面幾何特性： A=2400mm2 I=2.74x106mm4 i=(I/A)1/2=33.8mm =l0/i=500/38.9=14.8查工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理附表2-4-2得受壓穩(wěn)定系數(shù)=0.979 加勁肋承受兩側(cè)次梁梁端剪力N=2V=87.9KN =N/A=37.41 N/mm2<f=215 N/mm2 滿足要求2）連接螺栓計(jì)算 連接一側(cè)每個(gè)高強(qiáng)螺栓剪力：NV=V/n=

17、21.78/2=10.89KN 由于偏心力矩ME=Ve=21.78*90KN*mm=1960 KN*mm作用，單個(gè)高強(qiáng)螺栓最大受力為：NM=MEymax/yi2=1960*20/(2*202)=49kN在垂直剪力與偏心彎矩共同作用下單個(gè)高強(qiáng)螺栓受力為：NS=NV2+NM2=50.2kN單個(gè)10.9級(jí)M16摩擦型高強(qiáng)螺栓的承載力為(雙剪)：NVb=0.9nfP=0.9*0.45*2*100kN=162KN滿足要求3）加勁肋與主梁的連接角焊縫計(jì)算V=21.78KN e=76+10+40=126mm Me=2744.3Kn*m采用hf=6mm,焊縫計(jì)算長度僅考慮與主梁的連接部分：lw=500-20*

18、2=460mm則v=V/(2x0.7xhfxlw)=5.64 N/mm2m=ME/WW=9.26 N/mm2(v2+ (m/f)2)1/2=9.46 N/mm2<ffw=160 N/mm2.滿足要求4）次梁腹板凈截面驗(yàn)算 =V/(twhwn)=32.7 N/mm2<125 N/mm2滿足要求5）連接板厚度 對(duì)于雙板連接板，其厚度不宜小于梁腹板厚度0.7倍即4.55mm 且不應(yīng)小于螺栓間距/12即為40/12=3.3mm 不宜小于6mm故取值t=6mm主梁與柱的連接節(jié)點(diǎn) 1）節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì) 主梁梁端通過突緣式支座支承于柱頂板。左右兩梁端間C4.6級(jí)M16普通螺栓連接并在其間設(shè)10mm填

19、充板；梁下翼緣板與柱頂板間用C4.6級(jí)M16普通螺栓固定；頂板與H型鋼柱之間采用腳焊縫連接，不設(shè)置加勁肋。頂板厚取值t=20mm，平面尺寸取值BXL=200X200mm。 2）支座支承加勁肋計(jì)算 1、加勁肋穩(wěn)定計(jì)算 突緣支承加勁肋截面160X14mm，考慮15tw=120mm的腹板參與工作，按軸壓桿件驗(yàn)算腹板平面外穩(wěn)定。加勁肋截面幾何特性如下：A=3200mm2;I=4.77X106 mm4;i=(I/A)1/2=38.6mm;=l0/i=12.95截面類型屬于b類截面，查工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理附表2-4-2得受壓穩(wěn)定系數(shù)=0.984支承加勁肋受主梁端剪力與部分次梁梁端剪力N=46.136+21.9

20、78KN=68.114KN= N/（*A）=21.63 N/mm2<f=215 N/mm2 滿足要求2、頂板承壓計(jì)算 支座加勁肋端部刨平頂緊，Ace=160*14=2240mm2,端面正應(yīng)力為：ce= N/Ace= 30.41N/mm2<fce=325 N/mm2 滿足要求3、加勁肋與主梁連接焊縫計(jì)算 V=68.114KN;偏心力矩ME=2.77X106KN*m 采用hf=6mm,焊縫計(jì)算長度lw=480mm，WW=350000mm2;可得： V=V/(2x0.7xhfxlw)=16.89 N/mm2 M=ME /WW=7.91 N/mm2 (V 2+ (m/f)2)1/2=18.

21、1 N/mm2<ffw=160 N/mm2.滿足要求3)柱與頂板的連接 柱與頂板采用雙面角焊縫連接，不設(shè)置加勁肋。焊腳尺寸取hf=8mm>1.5*20=6.7mm翼緣焊接長度100mm，腹板焊接長度為100mm雙面對(duì)稱布置焊縫焊接截面總計(jì)算長度為lw=2*（100-20）+100-20=240mm N=43.956+46.136*2KN=136.23KN =N/(2x0.7xhfxlw)=50.7 N/mm2<ffw=160 N/mm2.滿足要求柱腳節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì) 柱腳與地面之間布置一塊底板，尺寸與連接方法同頂板-3）柱與頂板的連接。九、樓梯設(shè)計(jì)采用折梁樓梯，平臺(tái)板中部支撐在主梁上，另一端支承在地面上。每個(gè)踏步210mm,共需4000/210=19步，踏步寬度取155mm，則斜梁的水平投影長度為19x155=2945mm，斜梁傾角=arctan（4000/2945）=53.64。樓梯寬度取800mm平臺(tái)寬度取1055mm,其中有1000mm的部分布置在主梁另一端，不參與計(jì)算。1）踏步板設(shè)計(jì) 1、構(gòu)造：踏步板下設(shè)30x6加勁肋，之間焊縫hf取6mm雙面角焊縫。如圖所示。 踏步板兩端與斜梁焊接，按簡支構(gòu)件、跨中作用1KN集中荷載計(jì)算2、撓度計(jì)算僅考慮加勁肋的截面慣性矩I=54000mm4撓度：=F