鋼結(jié)構(gòu)平臺設(shè)計計算書.docx

1、.工業(yè)大學（威海）土木工程鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計計算書姓名：田英鵬學號： 121210111指導教師：錢宏亮二零一五年七月土木工程系Word資料.鋼結(jié)構(gòu)平臺設(shè)計計算書一、設(shè)計資料某廠房工作平臺，平面尺寸為189m 2 （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/m 2，設(shè)計全鋼工作平臺。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全鋼平臺結(jié)構(gòu)布置圖三、鋪板及其加勁肋設(shè)計與計算1、鋪板設(shè)計與計算（1）鋪板的設(shè)計

2、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 E 2.06 105 N/mm 2 ，鋼材密度7.85103 kg/mm 3 。Word資料.（2）荷載計算平臺均布活荷載標準值：q LK12 kN m 26mm 厚花紋鋼板自重：q DK0.46 kN m2恒荷載分項系數(shù)為1.2 ，活荷載分項系數(shù)為 1.3。均布荷載標準值：qk0.461212 kN m 2均布荷載設(shè)計值：qk0.461.212 1.4 17.35 kN m2（3）強度計算花紋鋼板 b a1500 600 2.52.0 ，取0.100 ，平臺板單位寬度最大彎矩設(shè)計值為：M m

3、axqa20.10016.15 0.620.6264kNmM max6M max60.626487 N mm2215 N mm2Wt 21.20.006 2（4）撓度計算取0.110, E2.06 105 N / mm2vqk a 312.4610 3600311aEt 30.11010 5631661502.06設(shè)計滿足強度和剛度要求。2、加勁肋設(shè)計與計算Word資料.圖 2加勁肋計算簡圖（1）型號及尺寸選擇選用鋼板尺寸 806 ，鋼材為 Q235 。加勁肋與鋪板采用單面角焊縫，焊角尺寸 6mm ，每焊 150mm 長度后跳開 50mm 。此連接構(gòu)造滿足鋪板與加勁肋作為整體計算的條件。加勁肋

4、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 :0.080.66 78.5 0.003768 kN m均布荷載標準值：qk12.50.60.003768 7.51kN m均布荷載設(shè)計值：qd17.350.61.2 0.0376810.455 kN m（3）力計算簡支梁跨中最大彎矩設(shè)計值M max110.4551.522.94kN m8支座處最大剪力設(shè)計值V 10.4551.57.84kN2（4）截面特性計算Word資料.截面形心位置: y c180638064616.2mm1806806截面慣性矩 :I1180631806(1

5、6.23)21836806(16.240) 21212873680 mm4支座處抗剪面積只計鋪板部分，偏安全仍取180mm 圍，則AV18061080mm 2（5）強度計算受拉側(cè)應(yīng)力最大截面塑性發(fā)展系數(shù)取1.20 ，受彎計算：M2.9410669.8195.74 N mm2215 N mm2xWnx1.2873680受剪計算：VS7.84 1031080 13.22125 N mm2It873680 621.39 N mm四、平臺梁設(shè)計與計算Word資料.圖 3中間次梁計算簡圖1、中間次梁設(shè)計與計算計算簡圖：將次梁看作兩端簡支于主梁的彎曲構(gòu)件，梁跨6m 。次梁的荷載主要是由鋪板加勁肋傳來相隔0

6、.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(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)計值： q*Bs10.4551.5 0.6 26.14 kN m次梁跨中彎矩設(shè) 計值： M x, max126.14 62117.62kN m8M x ,max117.623最小截面模量： W x,mimf1.05 215521.02cmxWord資料.選用熱軋普通工字鋼I28b,Wx534.4cm3， r47.86 kg m， I x7481cm 4， Sx312.3cm3， t w 10.5mm（ 2)荷載計算均布荷載標準值：

7、q Bsk7.511.5 0.643.4710 219.21 kN m均布荷載設(shè)計值：q Bs26.141.243.4710 226.71 kNm（ 3)力計算M max1 26.7162120.20kN m ；V26.716280.13kN8（ 4)強度計算M120.2010 6214.42 N mm22受彎計算：1.05 534.4 103215N mmxWnxVSx80.13 103312.310322受剪計算：7481 10 410.531.86 N mm125 N mmI x t（ 5)撓度計算v5qBSK l 3519.256000311l384EI x384 2.06 10574

8、811043512502、邊次梁設(shè)計與計算計算簡圖：將次梁看作兩端簡支于主梁的彎曲構(gòu)件，梁跨6m 。次梁的荷載主要是由鋪板加勁肋傳來相隔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，采用和中間次梁一樣的型鋼I28b.3、主梁設(shè)計與計算（1）計算簡圖主梁與柱子兩端為鉸接，主梁計算簡圖及其力分布圖如下所示W(wǎng)ord資料.圖 4 計算簡圖及力設(shè)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)=0.102 ，平臺梁允許撓度 l/400=22.5mm。鋼材選用 Q345 ，鋼材強度設(shè)計值取310 N mm2。圖 5

9、組合主梁設(shè)計梁的最小高度Word資料.h min2 0.1029000 2319795mm10522.52.061.39梁的彎矩設(shè)計值先根據(jù)計算得到的次梁梁端反力近似取為M x21.1(2.580.134.580.133.080.131.5)1189.93kNm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6Wx1189.93103839cm3經(jīng)濟高度21he,1 3 3839581.43cm；he, 27383933076.60cm取 h=800mm為初選截面高度。主梁腹板的初選厚度為 t w,1800.813cm111.2280.131032.5主梁腹板的初選厚度為 t w

10、, 2760 1803.51mm其中考慮翼緣板可能厚度后，取hw =760mm ， 選腹板厚度為 8mm 。主梁翼緣的經(jīng)濟寬度為 800/5800/3，即 160mm266.67mm 。初選為250mm ，梁翼緣厚可近似的估算：0.8M x0.8 1189.9310615.35mmt f800 250310hbf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。這樣初選截面為： 800mm 250mm 16mm 8mm 。（3）截面的幾何性質(zhì)計算：截面面積 :A 225016 (800 162) 8 14144 mm2I x( 2508003242 7683 )1531472555 m

11、m4慣性矩 :12Word資料.WxI x15314725553828681mm3400400截面模量 :翼緣與腹板交界處面積矩 :s1250 163981568000mm3sxs1212157824 mm3形心軸處面積矩 :（400 - 16）82（4）荷載計算作用于主梁上的集中力標準值 : pkqBSK6.0115.5kN作用于主梁上的集中力設(shè)計值 : pkqBS6.0160.26kN主梁自重的標準值并考慮構(gòu)造系數(shù)1.05后qk 1.05A1.051414410 678.5 1.17 kN m主梁自重的設(shè)計值 : q1.2qk1.40 kN m（5）力計算梁端反力設(shè)計值V1 25p 4.5

12、q 2.5 160.26 4.5 1.40 406.95kN M 1 0kN m集中力作用處剪力及彎矩設(shè)計值V2左V11.5q 406.951.51.40404.85kN；V2左V2右p 244.59kNM 21.5406.950.51.521.40608.85kNmV3左V2 右1.5q 242.49kN； V3右V3左p82.23kNM 33.0406.951.5160.260.5921.40974.16kNm跨中及彎矩設(shè)計值V4 左V3右1.5q 80.13kN； V4 右V4左 p-80.13kNM 34.5406.951.5160.263160.260.54.521.401095.9

13、3kNm（6）強度計算跨中截面 4：Word資料.M 41095.93 106272.61N mm2310 N mm2xWx1.05 3828681跨中截面翼緣與腹板交界處1M 4 h w1095.93 768 106274.79 N mm22I x215314725551V4 S180.13103 156800010.26 N mm2I xt1531472555822223 1275.17N mm1.1 310zs1341N mm構(gòu)造上考慮次梁連在主梁側(cè)面，故此處不需要計算局部承壓。支座截面 11V1 Sk406.95 103 156800052.08N mm2180 N mm2I xt15

14、31472555 8（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1257.811523512.3816f y主梁為焊接工字形截面梁，腹板的計算高h0=768mm腹板高厚比768968023566.0應(yīng)配置加勁肋，8f y在集中力處配置加勁肋，間距為 1.5m近支座區(qū)格因梁受翼緣上有密布鋪板約束其扭轉(zhuǎn)Word資料.b960.540.85，crf310 Nmm2177因 a1.951.0,s960.9261.2h0415.344(768) 20.81500cr10.59(s0.8) f v166.62 Nmm2該區(qū)格平均彎矩產(chǎn)生的腹板

15、計算高度邊緣彎曲正應(yīng)力為608.8510676822153147255576.33N mm2（406.95）366.06N mm2404.8510276882276.3366.060.22，符合要求。1310 166.62 近跨中區(qū)格（）6768259.53N mm2974.161095.9310215314725552（）313.21N mm282.2380.13102768822259.5313.210.71，符合要求。310166.621（9）撓度計算：pk l 3115qk l 422.5mmv320mm48EI x384EI x（10）腹板與翼緣連接焊縫計算采用工廠埋弧自動焊焊縫高度

16、： hfV1 S1406.95 10 3 15680020.7I x f t w1531472555 21.48mm0.7 200按構(gòu)造 : h f ,min1.5t max 1.5166mm； h f ,max1.2t min 1.2 8 9.6mm取 hf =8.0mm五、柱設(shè)計與計算1、邊柱Word資料.（1）截面選擇圖 6構(gòu)造及計算簡圖（1）柱截面初選一根主梁 傳根主梁 傳遞力設(shè)設(shè)計值 N1406.95kN一根次梁傳遞的豎向反力設(shè)計值N 280.13kN柱頂頂軸 力設(shè)計 : N406.95280.13567.71kN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

17、面到地面的高度。因柱子高度不大，設(shè)弱軸方向計算長細比為y=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)0.751 ，則所需面積A 567.21 103 3513mm20.751 215Word資料.在所設(shè)邊界條件下 : loxl oy3600mm，截面的回轉(zhuǎn)半徑y(tǒng)360051.42mm70查型鋼表的 HW250 250符合要求。選用 HW250 250 ?；編缀蜗禂?shù) :翼緣厚 t 14mm,腹板厚 t w9mm，截面積 A9218mm2 ,慣性矩 I x10800cm4 ,I y 3650cm4 回轉(zhuǎn)半徑i x10.8cm,i y 6.29cm,理論重量g。,72.4 kg m(

18、2) 荷載計算柱頂軸力設(shè)計值可取N567.21kN ，考慮一半柱子重量集中在柱頂N1.20.7242.01.738，小于原荷載的5%（3）整體穩(wěn)定計算x3600 10833.3，y3600 62.957.23繞兩主軸截面分類均屬于b 類曲線，查表得y0.823則567.3110374.74 N mm2215 N mm20.8239218(4) 剛度計算max57.23150, 滿足要求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HW250 250。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、柱間支撐設(shè)置由于沒有水平荷載且豎向荷載較小，所以柱間支

19、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，采用雙角鋼，如圖所示。最大計算長度6.8m ，允許長細比為 200 ，則 i68003.4cm ，選用 2L80 8。支撐的連接采200用焊縫連接，焊縫尺寸為 8mm ，同時在連接處設(shè)置M16 的安裝螺栓。Word資料.在 A 、B 處設(shè)置橫向柱間支撐，采用八字形支撐方案，如圖所示。最大計算長度為 5.52 ，允許長細比為 200. 則則 i55202.76cm ，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(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)點設(shè)計1.

20、主次梁連接（1）連接設(shè)計次梁與柱子連接選用選連接角鋼L7045 8，長度 180mm ，鋼材為 Q235 。Word資料.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（e 1 與 e 2），其中偏心距 e 1=40mm為已知，偏心距e

21、 2 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 起落弧長度。圖 8主次梁連接節(jié)點構(gòu)造圖（2）梁端凈截面復核設(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 ，螺栓開孔處力為Word資料.V80.13k N , M80.13 0.0443.53kN m腹板參與工作部分的截面特性Aw200 10.5 2 17.5 10.51732.5mm2Ww2003 10.51 12 2 17.510.5 50260813mm3100剪應(yīng)力按平均應(yīng)力計算，彎曲應(yīng)力仍按平截面假定計算3.526 10 657.98 215 N mm2 ,80.13 10346.25

22、125 N mm2608131732.5折算應(yīng)力近似按以下方式計算：2222223 1215N mmzs157.983 46.2598.88 N mm在距梁端 70mm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：N M1.763 0.117.63kN （）b162單個螺栓的抗剪承載力： N V425050265N50.265kN單個螺栓的承壓承載力：N b817.547065800N 65.8kN(角鋼厚度為 8mm)c強度計算20.5217.6227.0kN0.950.26545.24kN（4）角鋼連接焊縫計算：由于螺栓

23、位置相對角鋼焊縫中心具有雙重偏心（e 1 與 e 2 ），其中偏心距e 1 =40mm為已知，偏心距 e 2 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 起落弧長度。26432e26415.3mm2140焊縫群受力為Word資料.V41.0kNM41.00.01530.6273kN m焊縫群截面特性計算Awf( 264180) 60.71294mm2 ,I xwf(26490218036 0.76395760 mm412)I xwf26431264 (3213.3) 2180 13.326 0.7 505223mm4 ,I IwfI xwfI xwf69009

24、83 mm4應(yīng)力計算選取腳點G 進行分析v80.1310361.92 Nmm2,y1294M 21.06610 613.32y2.05 N mm6900983M 13.205106902,x45.10 N mm6395760M 21.06610690.013.87 N mm2z6900983強度計算時偏安全取f1.0,有(61.922.05) 245.10213.87278.93N mm2160 N mm22.主梁與柱子連接(1) 主梁與柱頂?shù)倪B接設(shè)計：梁的設(shè)計：次梁通過角鋼將力傳遞到主梁的腹板上，次梁下設(shè)承臺板 150120 10 ，與次梁通過 2M12 普通螺栓連接，螺栓中心間距 70mm

25、;承臺板下設(shè)加勁肋 120 495 12 ，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(shè)置墊板 50 25020 。柱的設(shè)計：柱頂設(shè)柱頂板300300 16 ,在柱子腹板中心對應(yīng)的腹板上設(shè)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。Word資料.詳細構(gòu)造及尺寸如圖所示圖 9邊柱與柱的連接（ 2）梁端加勁肋設(shè)計bsh040504bs3.7mm303040 56.8mm,厚度 t s按構(gòu)造要求：15取b s120mm, ts8mm,采用 120 12,板材，焊條Q345E50取h f6mm, l w60hf360mm加勁肋豎向焊縫驗算fRlw567.7193.86 N mm20.7hf0.7 63604f567.7180103150.18 N mm2220.763602622f105.62167.35 N mm2200 N mm2f158.402f1.22加勁肋平面外穩(wěn)定驗算Word資料.l 0h0504mm,十字形截面A21.2 121.22457.6cm2 , I 1.2 24.83 121525.29cm4i1525.29l050.40.9925.14cm,i9.76,57.65.14R567.7110399.36310mm2A0.9