鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)設(shè)計(jì)

1、目錄1. 設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)參數(shù) - 1 -1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 - 1 -1.2 設(shè)計(jì)參數(shù) - 2 -2. 次梁 LL-1設(shè)計(jì) - 2 -2.1 荷載匯集與計(jì)算簡(jiǎn)圖 - 2 -2.2 梁截面選擇 - 3 -2.3 截面復(fù)核 - 3 -3. 主梁 L-1設(shè)計(jì)- 3 -3.1 荷載匯集與計(jì)算簡(jiǎn)圖 - 3 -3.2 截面選擇 - 6 -3.3 強(qiáng)度及撓度驗(yàn)算 - 6 -3.4 整體穩(wěn)定驗(yàn)算 - 8 -3.5 加勁肋設(shè)置與局部穩(wěn)定驗(yàn)算 - 8 -4. 柱 Z3設(shè)計(jì) - 10 -4.1 荷載匯集與計(jì)算簡(jiǎn)圖 - 10 -4.2 截面選擇 - 10 -4.3 強(qiáng)度、剛度與整體穩(wěn)定驗(yàn)算 - 11 -4.4 局部穩(wěn)定

2、驗(yàn)算 - 11 -5. 主次梁螺栓連接計(jì)算與節(jié)點(diǎn)圖 - 11 -5.1 確定節(jié)點(diǎn)荷載與螺栓布置 - 11 -5.2 螺栓連接驗(yàn)算 - 13 -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-1 L-1Z1 Z2Z1Z3Z1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

3、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)算長(zhǎng)度 6m，樓面恒載與活荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別為 4.5 和 6kN/m2。1.3 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）gkl s1gk 0.12l 1.5 4.5 0.12 7.2 7.614kN /m活載標(biāo)準(zhǔn)值（樓面?zhèn)鱽?lái)的活載）qlk s1qk 1.5 6 9.00kN /m總荷載標(biāo)準(zhǔn)值plk glk qkl 7.614 9 16.61kN /m總荷載設(shè)計(jì)值pl 1.2gk 1.3qk 1.2 7.614 1.3 9 20.84kN /m跨中

4、彎矩與支座剪力設(shè)計(jì)值22M l pll2 /8 20.84 7.22 /8 135.0kN mVlpll /2 20.84 7.2/ 2 75.0kN計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力如圖 2.1q=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/l 1/ 250 ，由此，次梁所需截面慣性矩為5plkl3I x 384E /l345 16.61 72003 10 4 4 59797 cm384 2.06 105 (1/ 250)W Ml 135.0 103Wnx由強(qiáng)度控制所需梁截面抵抗距3 598.0cm3 1.05 215選擇型鋼 HN350×

5、175×6×9，Ix 11200cm4,Wx 649cm3,q 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） gkL 0.12l 0.12 9.6 1.152kN /m 總均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值pK gkL 1.152kN

6、/m 總均布荷載設(shè)計(jì)值LpL 1.2gk 1.2 1.152 1.38kN /m 次梁傳來(lái)集中恒載標(biāo)準(zhǔn)值P2K plkl 35.514 7.2 255.70kN ，PP2K (s1 s2) 255.70 (3 3.3)P1K2s12 3.3244.08kN次梁傳來(lái)總集中力設(shè)計(jì)值rLkP1k s1P2k (s1 s2) L12 pkLP2pll 44.60 7.2 321.12kN ，PP2 (s1 s2)P12s1321.12 (3 3.3) 306.52kN2 3.3支座剪力與跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)值1 1.152 9.62244.08 3 255.70 (3 3.3)9.6249.61kNM Lk

7、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 4.82 801.3kN mV r P1s1 P2(s1 s2) 1 pLVL1 1 2L 1 2 2 pL306.52 3 321.12 (3 3.3) 11.38 9.69.6 2 313.15kNM L VLr 4.8 P2 (4.8 s2) 0.5 p(4.8) 22 313.15 4.8 321.12 (4.8 3.3) 0.5 1.38 4.821005.5kN m主梁計(jì)算簡(jiǎn)圖及內(nèi)力如圖 3.1 所示P1=306.52kNP2=321.1

8、2kN3000330033009600( 1 )P=1.38kN2M(kN ·m)-308.59V（kN）-313.15圖 3.1 主梁計(jì)算簡(jiǎn)圖與內(nèi)力圖xnfL134 104WnxMLxf1005.5 1031.05 2154454.0cm3梁的經(jīng)濟(jì)高度為he 73Wnx 30 73 4454.0 30 85.2cm選取梁腹板高度 hw 85cm梁腹板厚度 tw 2 hw /7 2 850 /7 8.3mm ，選取 tw 8mm 翼緣板的截面尺寸 由強(qiáng)度控制所需梁截面抵抗距2Af Wnx /hw twhw /6 4454.0/ 85 0.8 85/ 6 41.1cm2選取 b 280

9、mm， t 16mm，則 b/t 17.5 26，翼緣板不會(huì)局部失穩(wěn)2Af bt 44.8cm23.3 強(qiáng) 度及撓度驗(yàn)算所選截面如右圖 3.2：1-8×8501×0.8×85=68cm 22-16×280 2×1.6×28=89.6cm2A=157.6cm 2計(jì)算截面幾何特性參數(shù)A 2 1.6 28 0.8 85 157.6cm2I x 28 88.23 27.2 853 /12 208951cm4Wnx2 20895188.234738cm323Sx 28 1.6 43.3 0.8 852 /8 2662cm3SxA 28 1.6

10、43.3 1940cm3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/l 1/ 400 ，由此，梁最小高度為1.05 400 215 9604 64.7cm134 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)向支撐間最大距離為 3.3ml1/b 330/ 28 11.8 16 (見附表 1.8)故無(wú)需計(jì)算整體穩(wěn)定 抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算(b tw)/2/t (280 8)/ 2/168.5 13所以 x 1.053M max 1005.5 103 xWnx1.05 4

11、738202.1N /mm2215N /mm2 抗剪強(qiáng)度計(jì)算maxVmaxSxIxtw327.74 103 2662208951 8 10252.2N /mm2fv2125N /mm2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算應(yīng)力 該截面的彎矩和剪力分別為：M x 1025.87kN m， Vx308.59kN m腹板頂端的應(yīng)力：M max yI nx1025.87 106 4425208.7N / mm2208951 1042215N /mm2maxVSxAI xtw308.59 103 1940 35.8N /mm2208951 8 101.1f1.

12、1208.72 3(35.8)2 217.7 N / mm2215 236.5N / mm2, 可撓度驗(yàn)算條件：MLk10EIx400801.3vTL 10 206106 960034103 208951 104 5604100，可vQL11 , 不控制，計(jì)算從略5003.4 整 體穩(wěn)定驗(yàn)算因側(cè)向支撐間最大距離為 3.3ml1/b 330/ 28 11.8 16 （見附表 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h0 850

13、tw8106 80 235/ 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=2.5×850=2125mm，故最后取橫向加勁肋布置如圖 3.3 所示圖 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M1 M 2 ymax2 Ix16(12 490.1 106)4254208951 104249.8N / mm2式中 M1和 M2 為所計(jì)算區(qū)格左右的彎矩， ymax 為中和軸至腹板上端的距離V1 V22hwtw48.0N / mm2327.7 325.7 1

14、032 850 8 102 ）區(qū)格的臨界應(yīng)力h0 /tw153850/81530.694 0.85cr215N / mm2當(dāng) a/h0=1600/850=1.9>1.0 時(shí)，b41 5.340.81svcr 1 0.59850/82 1.019 0.84 850/1600 21.20.59 1.0190.8 125 108.9N / mm2c,cr不比計(jì)算3） 局部穩(wěn)定驗(yàn)算驗(yàn)算條件為：1.0crcrc,cr今上式左邊49.848.0215108.90.2481.0滿足條件，可（3）區(qū)格的局部穩(wěn)定驗(yàn)算490.1 977.02325.7 17.081064252089512104 149.2

15、N /mm2穩(wěn)定條件為：crcr4）區(qū)格的局部穩(wěn)定驗(yàn)算977.0 1003.317.08 14.80局部穩(wěn)定條件為 :crcrc,cr通過以上計(jì)算，（5）橫向加勁肋的截面尺寸103850 825.2N / mm2c,cr1061032149.2215225.20 0.535 1.0，可108.92208951 104 201.4N/mm24258502201.42158 2.34N /mm222.340 0.878 1.0，可108.9說明取如圖所示的橫向加勁肋布置是合理的。h04030bs901515tsbs6.0mm,采用 ts 6mm85083500 40 68.3mm,采用 bs 90

16、mm4. 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1 試選截面方案一1）H型鋼截面當(dāng) lox loy時(shí)，因ix ? i y ，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 iyloy600 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

17、面積A= N3947.42 103 10 20.555 215 10279.4cm23）試選截面 按此數(shù)據(jù)查型鋼表（附表292.18cm2, iy 6.29cm, ix2.6 ），選用10.8cmHW 250×250× 9× 14，2）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 2 89.4cm2需要回轉(zhuǎn)半徑iyoy600 5.45cm110按此數(shù)據(jù)查型鋼表（附表2.6 )，也選用 HW 250×250×9×14故最終截面選用 HW 250×250×

18、 9× 144.3 強(qiáng) 度、剛度與整體穩(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：600長(zhǎng)細(xì)比10.8 55.66006.29 95.31501503）整體穩(wěn)定性驗(yàn)算由 y 95.3 ，查得0.5863947.42 10320.586 92.18 1022175.4N / mm22215N /mm24.4 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：d2nv 420 140 10 388.0kN對(duì)主梁腹板承壓時(shí)的承載力設(shè)計(jì)值：Ncb dtwfcb 20 8 305 10 3 48.8kN故 Nb min 88.0,48.8 48.8kN2）次梁簡(jiǎn)支于