鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算書

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哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）土木工程鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書

姓名：田英鵬

學(xué)1

指導(dǎo)教師：鈔票宏亮

二零一五年七月

土木工程系

鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算書

一、設(shè)計(jì)資料

某廠房內(nèi)工作平臺(tái)，平面尺寸為18×9m2（平臺(tái)板無開洞），臺(tái)頂面標(biāo)

高為+，平臺(tái)上均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為12kN/m2，設(shè)計(jì)全鋼工作平臺(tái)。

二、結(jié)構(gòu)形式

平面布置，主梁跨度9000mm，次梁跨度6000mm，次梁間距1500mm，鋪

板寬600mm，長度1500mm，鋪板下設(shè)加勁肋，間距600mm。共設(shè)8根柱。

圖1全鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)布置圖

三、鋪板及其加勁肋設(shè)計(jì)與計(jì)算

1、鋪板設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）鋪板的設(shè)計(jì)

鋪板采納mm6厚帶肋花紋鋼板，鋼材牌號(hào)為Q235，手工焊，選用E43型焊條，鋼材彈性模量25N/mm102.06E?=，鋼材密度

33kg/mm1085.7?=ρ。

（2）荷載計(jì)算

平臺(tái)均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：212qmkNLK=

6mm厚花紋鋼板自重：

2D0.46qmkNK=

恒荷載分項(xiàng)系數(shù)為，活荷載分項(xiàng)系數(shù)為。均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：2121246.0qmkNk=+=

均布荷載設(shè)計(jì)值：

235.174.1122.146.0qmkNk=?+?=

（3）強(qiáng)度計(jì)算

花紋鋼板0.25.26001500ab>==，取0.100α=，平臺(tái)板單位寬度最大彎矩設(shè)計(jì)值為：（4）撓度計(jì)算

取520.110,2.0610/ENmmβ==?

設(shè)計(jì)滿腳強(qiáng)度和剛度要求。2、加勁肋設(shè)計(jì)與計(jì)算

圖2

加勁肋計(jì)算簡圖

（1）型號(hào)及尺寸挑選

選用鋼板尺寸680?—，鋼材為Q235。加勁肋與鋪板采納單面角焊縫，焊角尺寸6mm，每焊150mm長度后跳開50mm。此連接構(gòu)造滿腳鋪板與加勁肋作為整體計(jì)算的條件。加勁肋的計(jì)算截面為圖所示的T形截面，鋪板計(jì)算寬度為15t=180mm，跨度為。（2）荷載計(jì)算

加勁肋自重:

mkN003768.05.7866.008.0=??

均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：mkNk51.7003768.06.05.12q=+?=均布荷載設(shè)計(jì)值：mkNd455.1003768.02.16.035.17q=?+?=（3）內(nèi)力計(jì)算

簡支梁跨中最大彎矩設(shè)計(jì)值支座處最大剪力設(shè)計(jì)值

（4）截面特性計(jì)算

截面形心位置:mmc2.166

80618046

68036180y=?+???+??=

截面慣性矩:

支座處抗剪面積只計(jì)鋪板部分，偏安全仍取180mm范圍，則（5）強(qiáng)度計(jì)算

受拉側(cè)應(yīng)力最大截面塑性進(jìn)展系數(shù)取，

受彎計(jì)算：22621574.195873680

2.18

.691094.2MmmNmmNWnxx<=???=γ

受剪計(jì)算：22312539.216

8736802

.1310801084..7ItVSmmNmmN<=????=四、平臺(tái)梁設(shè)計(jì)與計(jì)算

圖3中間次梁計(jì)算簡圖

1、中間次梁設(shè)計(jì)與計(jì)算

計(jì)算簡圖：將次梁看作兩端簡支于主梁的彎曲構(gòu)件，梁跨6m。次梁的荷載要緊是由鋪板—加勁肋傳來相隔分布的集中力，但這一荷載可作為均布荷載思考。

選用熱軋一般工字鋼，設(shè)置主次梁，次梁與主梁做成鉸接連接。主梁與柱子

做成鉸接。（1)初選截面

次梁跨中均布線荷載設(shè)計(jì)值：mkNBs14.266.05.1455.10q*=?=

次梁跨中彎矩設(shè)計(jì)值：m?=??=117.62kN626.1481

M2max,x

最小截面模量：3max

,,02.521215

05.162

.117Wcmf

Mxxmimx=?=

=

γ

選用熱軋一般工字鋼I28b,（2)荷載計(jì)算

均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：mkNBs21.191047.436.05.151.7q2k=?+?=-均布荷載設(shè)計(jì)值：mkNBs26.711047.431.226.14q2=??+=-（3)內(nèi)力計(jì)算

m?=??=120.20kN626.7181

M2max；kNV80.132626.71=?=

（4)強(qiáng)度計(jì)算

受彎計(jì)算：2

23

6215214.4210534.41.0510120.20MmmNmmNWnxx<=???=γ受剪計(jì)算：224

3

3xx12XXX.315.10107481103.3121013.80tIVSmmNmmN<=?????=（5)撓度計(jì)算2、邊次梁設(shè)計(jì)與計(jì)算

計(jì)算簡圖：將次梁看作兩端簡支于主梁的彎曲構(gòu)件，梁跨6m。次梁的荷載要緊是由鋪板—加勁肋傳來相隔分布的集中力，但這一荷載可作為均布荷載思考。

但由于荷載較小，為方便與主梁和次梁鏈接，采納和中間次梁一樣的型鋼I28b.

3、主梁設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）計(jì)算簡圖

主梁與柱子兩端為鉸接，主梁計(jì)算簡圖及其內(nèi)力分布圖如下所示

圖4計(jì)算簡圖及內(nèi)力設(shè)計(jì)值分布圖

(2)截面初選：對(duì)跨中6等分點(diǎn)處作用5個(gè)相等集中荷載的簡支梁，撓度計(jì)算系數(shù)β=，平臺(tái)梁允許撓度l/400=。鋼材選用Q345，鋼材

強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取2310mmN。

圖5

組合主梁設(shè)計(jì)

①梁的最小高度

梁的彎矩設(shè)計(jì)值先依照計(jì)算得到的次梁梁端反力近似取為其中系數(shù)是思考主梁自重后的附加系數(shù)，則所需截面模量為②經(jīng)濟(jì)高度

取h=800mm為初選截面高度。主梁腹板的初選厚度為cmtw813.011

80

1,==

主梁腹板的初選厚度為

mm

tw51.3180

7605.21013.8022.132

,=?????=其中思考翼緣板也許厚度后，取hw=760mm，選腹板厚度為8mm。

主梁翼緣的經(jīng)濟(jì)寬度為800/5~800/3，即160mm~。初選為250mm，梁翼緣厚可近似的估算：

式中系思考腹板抗彎能力后對(duì)翼緣所需承載力的折減。如此初選截面為：800mm×250mm×16mm×8mm。（3）截面的幾何性質(zhì)計(jì)算：截面面積:

2141448)216800(162502mmA=??-+??=

慣性矩:

4

3315XXX7255512)

768242800250(mmIx=?-?=

截面模量:

3

382868140015XXX72555400mmIWxx===

翼緣與腹板交界處面積矩:31156800039816250mms=??=

形心軸處面積矩:

32

1mm215782421

816-400=?

?+=）（ssx

（4）荷載計(jì)算

作用于主梁上的集中力標(biāo)準(zhǔn)值:

kN

qpBSKk5.1150.6=?=

作用于主梁上的集中力設(shè)計(jì)值:

kNq

p

BS

k

26

.

160

0.6=

?

=

主梁自重的標(biāo)準(zhǔn)值并思考構(gòu)造系數(shù)后

主梁自重的設(shè)計(jì)值:

m

kN

q

q

k

40

.1

2.1=

=

（5）內(nèi)力計(jì)算

梁端反力設(shè)計(jì)值

集中力作用處剪力及彎矩設(shè)計(jì)值

跨中及彎矩設(shè)計(jì)值

（6）強(qiáng)度計(jì)算

跨中截面4：

跨中截面翼緣與腹板交界處

構(gòu)造上思考次梁連在主梁側(cè)面，故此處別需要計(jì)算局部承壓。

支座截面1

（7）整體穩(wěn)定計(jì)算

思考鋪板及次梁對(duì)主梁受壓翼緣提供的約束，整體穩(wěn)定能夠別計(jì)算。（8）局部穩(wěn)定計(jì)算：

翼緣寬厚比

主梁為焊接工字形截面梁，腹板的計(jì)算高h(yuǎn)0=768mm

腹板高厚比

①近支座區(qū)格

因梁受翼緣上有密布鋪板約束其扭轉(zhuǎn)

該區(qū)格平均彎矩產(chǎn)生的腹板計(jì)算高度邊緣彎曲正應(yīng)力為

②近跨中區(qū)格

（9）撓度計(jì)算：

（10）腹板與翼緣連接焊縫計(jì)算采納工廠埋弧自動(dòng)焊取hf=

五、柱設(shè)計(jì)與計(jì)算

1、邊柱（1）截面挑選

圖6

構(gòu)造及計(jì)算簡圖

（1）柱截面初選

柱子計(jì)算簡圖如圖所示，因有柱間支撐，柱子高度為梁頂高度減去梁高，

即梁地面到地面的高度。

因柱子高度別大，設(shè)弱軸方向計(jì)算長細(xì)比為λy=70，由附錄查得b類截面；軸心受壓構(gòu)件的的穩(wěn)定系數(shù)，則所需面積

mmmmllyoy42.5170

3600

3600:ox==

==ι，截面的回轉(zhuǎn)半徑在所設(shè)邊界條件下查型鋼表的250HW250250HW250??符合要求。選用

。。理論分量回轉(zhuǎn)半徑慣性矩，截面積腹板厚翼緣厚mkgcmicmicmIcmmmmmyxy4.72g,29.6,8.10,3650,10800I,9218A9t,mm14t:

基本幾何系數(shù)44x2w========(2)荷載計(jì)算

5%

1.738

2.00.7241.2N567.21kNN，小于原荷載的在柱頂思考一半柱子分量集中，

柱頂軸力設(shè)計(jì)值可取=??=?=（3）整體穩(wěn)定計(jì)算

繞兩主軸截面分類均屬于b類曲線，查表得823.0y=?(4)剛度計(jì)算

2、角柱

為了滿腳主梁與柱的節(jié)點(diǎn)連接要求，柱的截面仍選HW250×250。主梁的力經(jīng)過加勁肋傳遞到柱子腹板上，距離中性軸較近，可看作軸心力，可別驗(yàn)算其偏心。

六、柱間支撐設(shè)置

由于沒有水平荷載且豎向荷載較小，因此柱間支撐可按構(gòu)造設(shè)置。在2、3處設(shè)置橫向和縱向柱間支撐，采納雙角鋼，如圖所示。最大計(jì)算長度，允許長細(xì)比為200，則cmi4.3200

6800

==

，選用8802?L。支撐的連接采納焊縫連接，焊縫尺寸為8mm，并且在連接處設(shè)置M16的安裝螺栓。

在A、B處設(shè)置橫向柱間支撐，采納八字形支撐方案，如圖所示。最大計(jì)算長度為，允許長細(xì)比為200.則則cmi2.76200

552==

，選用8802?L。支撐的連接采納焊縫連接，焊縫尺寸為8mm，并且在連接處設(shè)置M16的安裝螺栓。

圖6沿次梁方向的柱間支撐圖7沿主梁方向的柱間支撐

七、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

1.主次梁連接

（1）連接設(shè)計(jì)

次梁與柱子連接選用選連接角鋼L70×45×8，長度180mm，鋼材為Q235。角鋼用6mm角焊縫焊于主梁腹板，施焊時(shí)，別采納引弧板。次梁與角鋼采納級(jí)高強(qiáng)度螺栓承壓型連接，螺栓規(guī)格M16。螺栓羅列時(shí)，離肢背距離按最小容許距離確定以減小偏心妨礙，螺栓邊距皆40mm，中心距皆100mm，孔徑為。

其中梁腹板復(fù)核、螺栓連接計(jì)算與上文主次梁連接計(jì)算過程相同在此別再贅述，如今僅驗(yàn)算角鋼連接焊縫的計(jì)算。

角鋼連接焊縫計(jì)算：

由于