鋼結構平臺設計計算書

1、哈爾濱工業(yè)大學（威海）土木工程鋼結構課程設計計算書姓名：田英鵬學1指導教師：錢宏亮二零一五年七月土木工程系鋼結構平臺設計計算書、設計資料某廠房內(nèi)工作平臺，平面尺寸為18X9m2 (平臺板無開洞)，臺頂面標高為 +4.000m,平臺上均布荷載標準值為12kN/mf,設計全鋼工作平臺。二、結構形式平面布置，主梁跨度9000mm次梁跨度6000mm次梁間距1500mm鋪板寬600mm長度1500mm鋪板下設加勁肋，間距600mm共設8根柱。4i,卜邑ginQ 屯 uolnl平臺均布活荷載標準值:qLK 12 kN m2Uin SIQn由L8nooiJ圖1全鋼平臺結構布置圖三、鋪板及其加勁肋設計與計算

2、1、鋪板設計與計算(1) 鋪板的設計鋪板采用6mm厚帶肋花紋鋼板，鋼材牌號為Q235,手工焊，選用E43型焊條，鋼材彈性模量E2.06 105N/mm2,鋼材密度7.85 103kg/mm3o(2) 荷載計算6mn厚花紋鋼板自重:qD k 0.46 kN m2恒荷載分項系數(shù)為1.2,活荷載分項系數(shù)為1.3o均布荷載標準值:qk0.46 1212kN m2均布何載設計值:qk0.46 1.212 1.417.35kN m2(3)強度計算花紋專岡板ba 1500 6002.52.0,取0.100,平臺板單位寬度最大彎矩設計值為:(4)撓度計算取 0.110,E 2.06 105N /mm2設計滿足

3、強度和剛度要求。2、加勁肋設計與計算圖2 加勁肋計算簡圖(1)型號及尺寸選擇選用鋼板尺寸一 80 6,鋼材為Q235加勁肋與鋪板采用單面角焊縫，焊角尺寸6mm每焊150mn長 度后跳開50mm此連接構造滿足鋪板與加勁肋作為整體計算的條件。加勁肋的計算截面為圖所示的T形截面，鋪板計算寬度為15t=180mm跨度為1.5m。(2)荷載計算加勁肋自重： 0.08 0.66 78.5 0.003768kN m均布荷載標準值：qk 12.5 0.6 0.003768 7.51 kN m均布荷載設計值：qd 17.35 0.6 1.2 0,03768 10.455kN. m(3)內(nèi)力計算簡支梁跨中最大彎矩

4、設計值支座處最大剪力設計值(4)截面特性計算180 6380 646截面形心位置：yc16.2 mm1806806截面慣性矩:支座處抗剪面積只計鋪板部分，偏安全仍取180mn范圍，則(5)強度計算受拉側應力最大截面塑性發(fā)展系數(shù)取1.20,受彎計算：M62.94 1069.81.2 873680195.74 N mm 215N mm xWnx受剪計算:2221.39 N mm 125 N mm ItVS 7.84 103 1080 13.2873680 6四、平臺梁設計與計算圖3中間次梁計算簡圖1、中間次梁設計與計算計算簡圖：將次梁看作兩端簡支于主梁的彎曲構件，梁跨 6m次梁的荷載主要是由鋪板一

5、加勁肋傳來相隔0.6m分布的集中力，但這一荷載可作為均布荷載考慮。選用熱軋普通工字鋼，設置主次梁，次梁與主梁做成錢接連接。主梁與柱子 做成較 接。(1)初選截面次梁跨中均布線荷載設計值：qBs10.455 1.5 0.6 26.14 kN m次梁跨中彎矩設 計值：Mxmax1 26.14 62117.62kN mx， 811最小截面模量：Wxmim 1a-521.02cm3xf 1.05215選用熱軋普通工字鋼128b,(2)荷載計算均布何載設計值：qBs 26.141.2 43.47 10 226.71 kN m(3)內(nèi)力計算1 2Mmax-26.71 628120.20kN m； V 26

6、.71 6280.13kN(4)強度計算受彎計算,M 12020 106 3214.42N mm?215N 養(yǎng)xWnx 1.05 534.4 103受剪計算：VSx80.13 103 312.3 103?- 31.86N mm2125N mm2|xt 7481 104 1 0.5(5)撓度計算2、邊次梁設計與計算計算簡圖：將次梁看作兩端簡支于主梁的彎曲構件，梁跨6m次梁的荷載主要是由鋪板一加勁肋傳來相隔0.6m分布的集中力，但這一荷載可作為均布荷 載考慮。但由于荷載較小，為方便與主梁和次梁鏈接，采用和中間次梁一樣的型鋼128b.3、主梁設計與計算(1)計算簡圖主梁與柱子兩端為錢接，主梁計算簡圖

7、及其內(nèi)力分布圖如下所示 圖4計算簡圖及內(nèi)力設計值分布圖(2)截面初選：對跨中6等分點處作用5個相等集中荷載的簡支梁，撓度計算系數(shù)B =0.102,平臺梁允許撓度l/400=22.5mm。鋼材選用Q345鋼材強度設計值取310N mm O圖5組合主梁設計梁的最小高度梁的彎矩設計值先根據(jù)計算得到的次梁梁端反力近似取為其中系數(shù)1.1是考慮主梁自重后的附加系數(shù)，則所需截面模量為經(jīng)濟高度取h=800mn為初選截面高度。主梁腹板的初選厚度為tw, 10.813cm主梁腹板的初選厚度為tw, 21.2 2 80.13 102.53.51mm760 180其中考慮翼緣板可能厚度后，取hw=760mm選腹板厚度

8、為8mm主梁翼緣的經(jīng)濟寬度為800/5-800/3,即160mm266.67mm初選為250mm梁翼緣厚可近似的估算：式中0.8系考慮腹板抗彎能力后對翼緣所需承載力的折減。次樣初冼截面為, 800mm< 250mrK 16mrK 8mm(3)截面的幾何性質(zhì)計算:截面面積:(250 8003242 7683)41531472555mm慣性矩:12|x 15314725553828681 mm32 250 16(800 16 2)814144mm2截面模量：400400翼緣與腹板交界處面積矩:Si 250 16 39831568000mmSx 形心軸處面積矩：(4)荷載計算作用于主梁上的集中

9、力標準值：Pk作用于主梁上的集中力設計值： 主梁自重的標準值并考慮構造系數(shù)主梁自重的設計值:口細乎訴防Q812157824mm3bi (400-16)2qbsk6.0115.5kNqbs6.0160.26kN1.05后(5)內(nèi)力計算梁端反力設計值集中力作用處剪力及彎矩設計值 跨中及彎矩設計值(6)強度計算跨中截面4: 跨中截面翼緣與腹板交界處構造上考慮次梁連在主梁側面，故此處不需要計算局部承壓。支座截面1(7) 整體穩(wěn)定計算考慮鋪板及次梁對主梁受壓翼緣提供的約束，整體穩(wěn)定可以不計算。(8) 局部穩(wěn)定計算：翼緣寬厚比主梁為焊接工字形截面梁，腹板的計算高h0=768mm腹板高厚比近支座區(qū)格因梁受翼

10、緣上有密布鋪板約束其扭轉(zhuǎn)該區(qū)格平均彎矩產(chǎn)生的腹板計算高度邊緣彎曲正應力為近跨中區(qū)格(9) 撓度計算：(10)腹板與翼緣連接焊縫計算采用工廠埋弧自動焊取 hf=8.0mm五、柱設計與計算1、邊柱(1)截面選擇圖6構造及計算簡圖(1)柱截面初選柱子計算簡圖如圖所示，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。因柱子高度不大，設弱軸方向計算長細比為入y=70,由附錄查得b類截面；軸心受壓構件的的穩(wěn)定系數(shù)0.751,則所需面積在所設邊界條件下：蜀。y3600mm,截面的回轉(zhuǎn)半徑y(tǒng) 36。51.42mm yy 70查型鋼表的HW250250符合要求。選用HW250 250?；編缀?/p>

11、系數(shù)：翼緣厚 114mm，腹板厚 tw9mm，截面積 A 9218mm2,慣性矩 |x 10800cm4, ly 3650cm4, 回轉(zhuǎn)半徑ix 10.8cm,iy 6.29cm,理論重量g 72.4kg. m。(2)荷載計算柱頂軸力設計值可取N 567.21 kN ,考慮一半柱子重量集中 在柱頂N 1.2 0.724 2.01.738,小于原荷載的5%(3)整體穩(wěn)定計算繞兩主軸截面分類均屬于b類曲線，查表得y 0.823剛度計算2、角柱為了滿足主梁與柱的節(jié)點連接要求，柱的截面仍選 HW25區(qū)250o主梁的力通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， 可不驗算其偏心。六、柱間支

12、撐設置由于沒有水平荷載且豎向荷載較小，所以柱間支撐可按構造設置。在2、3處設置橫向和縱向柱間支撐，采用雙角鋼，如圖所示。最大計算長度6.8m,允許長細比為200,則i馨3.4cm,選用2L80 8。支撐的連接采用焊縫連 200接，焊縫尺寸為8mm同時在連接處設置M16的安裝螺栓。在A、B處設置橫向柱間支撐，采用八字形支撐方案，如圖所示。最大計算長度5520為5.52,允許長細比為200,則則i2.76cm,選用2L80 8。支撐的連接200采用焊縫連接，焊縫尺寸為8mm同時在連接處設置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)點設計1 .主次梁連接(1)連接設計次

13、梁與柱子連接選用選連接角鋼L70X 45X 8,長度180mm鋼材為Q235角鋼用 6mm角焊縫焊于主梁腹板，施焊時，不采用引弧板。次梁與角鋼采用10.9級高強度螺栓承 壓型連接，螺栓規(guī)格M16螺栓排列時，離肢背距離按最小容許距離確定以減小偏心影響， 螺栓邊距皆40mm中心距皆100mm孔徑為17.5mm其中梁腹板復核、螺栓連接計算與上文主次梁連接計算過程相同在此不再贅述，現(xiàn)在 僅驗算角鋼連接焊縫的計算。角鋼連接焊縫計算：由于螺栓位置相對角鋼焊縫中心具有雙重偏心(a與e。，其中偏心距a=40mm為已知，偏 心距需計算確定。因為圍焊焊縫在轉(zhuǎn)角處連續(xù)施焊，故只需在上下水平焊縫處各減 6mm起落弧長

14、度。圖8主次梁連接節(jié)點構造圖(2)梁端凈截面復核9)150mm螺栓開孔處內(nèi)力為工作，腹板參與工作高度偏安全的假定為 腹板參與工作部分的截面特性 剪應力按平均應力計算，彎曲應力仍按平截面假定計算折算應力近似按以下方式計算：在距梁端70mn處，彎矩還會有增加，但由計算可知強度有較大富余(3)螺栓連接計算梁端剪力引起的螺栓剪力：梁端彎矩引起的螺栓剪力:Nm 1.763 0.117.63kN ()b 162單個螺栓的抗剪承載力：Nv250 50265N 50.265kN單個螺栓的承壓承載力:Ncb 8 17.5 47065800N 65.8kN （角鋼厚度為 8mm）強度計算、20.52仃.6227.

15、0kN<0.9 50.265 45.24kN角鋼連接焊縫計算：由于螺栓位置相對角鋼焊縫中心具有雙重偏心(e與e2),其中偏心距a=40mm為已知，偏心距e2需計算確定。因為圍焊焊縫在轉(zhuǎn)角處連續(xù)施焊，故只需在上下水平焊縫 處各減6mn起落弧長度。焊縫群受力為焊縫群截面特性計算應力計算選取腳點G進行分析強度計算時偏安全取f1-0有2 .主梁與柱子連接(1)主梁與柱頂?shù)倪B接設計：梁的設計：次梁通過角鋼將力傳遞到主梁的腹板上，次梁下設承臺板150120?與次梁通過2M12普通螺栓連接，螺栓中心間距70mm承臺板下設加勁肋一伽495 %通過焊縫hf=8mm與主梁焊接，將主梁及次梁傳來的力向柱傳遞。梁下設置墊板一 50 250 20。柱的設計：柱頂設柱頂板300 300 16,在柱子腹板中心對應的腹板上設置支撐加勁肋，梁下翼緣焊接一墊板，將梁的反力通過接觸傳力傳遞到柱頂，梁下翼緣和頂板用4M14普通螺栓安裝定位。詳細構造及尺寸如圖所示圖9邊柱與柱的連接(2)梁端加勁肋設計bs 40 504 4056.8mm,厚度 tsi 3.7mm按構造要求： 303015加勁肋平面外穩(wěn)定驗算柱頂加勁肋水平焊縫計算符合要求(3)柱頂加勁肋設計與驗算加勁肋板選用須計算