鋼結(jié)構(gòu)平臺設(shè)計(jì)

1、鋼結(jié)構(gòu)平臺設(shè)計(jì)1 .設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)參數(shù)-0-1.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容-0-1.2 設(shè)計(jì)參數(shù)-1-2 .次梁LL-1設(shè)計(jì)-2-2.1 荷載匯集與計(jì)算簡圖-2-2.2 梁截面詵擇-2-2.3 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)算簡圖-3-3.2 截面詵擇-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 力口勁肋設(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)算簡圖-10-4.2 截面詵擇-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、.2 螺栓連接驗(yàn)算-13-1.31 .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，具結(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。1L-1L-1Z1Z3圖1.1 鋼平臺圖1.2鋼平臺結(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。柱和次梁采用型鋼，主梁采用焊接鋼板梁，梁均按兩端校接設(shè)計(jì)，節(jié)點(diǎn)連接為螺栓連接，主、次梁計(jì)算跨度分別為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)算長度6m,樓面包載與活荷載標(biāo)準(zhǔn)值分別為4.5和6kN/m01.3 次梁L

3、L-1設(shè)計(jì)1.4 荷載匯集與計(jì)算簡圖恒載標(biāo)準(zhǔn)值（樓面?zhèn)鱽淼暮爿d和次梁自重）gkygk0.121=1.54.50.127.2=7.614kN/m活載標(biāo)準(zhǔn)值（樓面?zhèn)鱽淼幕钶d）qk=s1qk=1.56=9.00kN/m總荷載標(biāo)準(zhǔn)值p1k=gkqk=7.6149=16.61kN/m總荷載設(shè)計(jì)值pl=1.2gk1.3qk=1.27.6141.39=20.84kN/m跨中彎矩與支座剪力設(shè)計(jì)值2 2Mi=pi1/8=20.847.2/8=135.0kNmVl=pl1/2=20.847.2/2=75.0kN計(jì)算簡圖及內(nèi)力如圖2.1-q=20.84kMm7200.-_h，M=135.0kN.mV=75.0kNJ

4、ill圖2.1次梁計(jì)算簡圖與內(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/1=1/250,由此，次梁所需截面慣性矩為334,5piki516.617200104L1=z=9797cm384E/13842.06105（1/250）-3 -由強(qiáng)度控制所需梁截面抵抗距Wnx-Mlxf135.0 1031.05 2153 u 598.0cm3選擇型鋼HN350<175用刈、，Ix=11200cm4,Wx=649cm3,q=0.410kN/m另夕卜132a也合適但用材多不做首選。''1.6截面復(fù)核次梁截面無削弱，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

5、。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，該梁抗剪強(qiáng)度富余較多，驗(yàn)算省略。次梁上無集中力？無需驗(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)算簡圖均布恒載標(biāo)準(zhǔn)值（梁半寬樓面?zhèn)鱽淼暮爿d和主梁自重）g；=0.121=0.129.6=1.152kN/m總均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值Pk=gL=1.152kN/m總均布荷載設(shè)計(jì)值Pl=1.2gL=1.21.152=1.38kN/m次梁傳來集中恒載標(biāo)準(zhǔn)值P2k=plkl=35.514父7.2=255.70kN)PkP2K(SS2)2s255.70(33.3)23.3=244.08kN次梁傳來總集中力設(shè)計(jì)值P2=pil=44

6、.60父7.2=321.12kN).p2(si3.321.12(33.3.306.5人n2s23.3支座剪力與跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)值x/rPkSl+P2k(Si+S2)上1.VLk)-PkLL2244.083255.70(33.3)1=-一1.1529.69.6=249.61kN一一，一、一_，2MLk-VLk4.8Bk(4.8-S2)-0.5pk(4.8)一一_，_一,，一_2=249.614.8-255.70(4.8-3.3)-0.51.1524.8=801.3kNm窄1之與S2)1VL=-pLL2306.523321.12(33.3)1=1.389.69.62=313.15kN-r一，一、一一，

7、一、2ML=Vl4.8-P2(4.8-S2)-0.5p(4.8)_2=313.154.8-321.12(4.8-3.3)-0.51.384.8=1005.5kNm主梁計(jì)算簡圖及內(nèi)力如圖3.1所示P1=306-52kNP2=321.12kNP=1.38kN11JDvvIvJIVIVVkV111VVVrlI2M(kNm)327.74323.60170812.53-308.59-313.15-7-V(kN)圖3.1主梁計(jì)算簡圖與內(nèi)力圖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 xnfLhmin4134 1041.054002159604二64.7cm

8、134104Wnx -ML 1005.5 103xf 1.05 215=4454.0cm3由強(qiáng)度確定所需截面抵抗矩為梁的經(jīng)濟(jì)高度為he_73wnx-30=734454.0-30=85.2cm選取梁腹板高度hw=85cm梁腹板厚度tw=2Jh7/7=2J85鼠/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=4454.0/85-0.885/6=41.1cm2選取b=280mm）t=16mm）則b/t=17.5<26）翼緣板不會局部失穩(wěn)-.一2Af=bt=44.8cm3.3強(qiáng)度及撓度驗(yàn)算所選截面如右圖3.2:1-8 X 850 2

9、-16X2801X0.8X85=68cm'2X1.6X28=893 A=157.6cm2cmx計(jì)算截面幾何特性參數(shù)A =2 1.6 28 0.8 85 W57.6cm2Ix = 28 88.23 -27.2 853 /12 = 208951cm42Ix 2 2089513Wnx4738cmnx h 88.2Sx=281.643.30.8852/8=2662cm3圖3.2主梁截面3SxA=281.643.3=1940cm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。整體穩(wěn)定驗(yàn)算：因側(cè)向支撐間最大距離為3.3mli/b=330/

10、28=11.8<16(見附表1.8)故無需計(jì)算整體穩(wěn)定抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算(b-tw)/2/t=(280-8)/2/16=8.5<13所以x=1.05Mmax抗剪強(qiáng)度計(jì)算xWnx1005.510322=202.1N/mm二f=215N/mm1.054738max修.32”41032662.52.2N/mm2：Ixtw2089518102fv=125N/mm2局部承壓強(qiáng)度驗(yàn)算：因主次梁采用平接，無需驗(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：Mx=1025.87kNm,Vx=-308.59kNm腹板頂端的應(yīng)力：Mmaxy_1025.87106425Inx-2089

11、5110422=208.7N/mm2二f=215N/mm2VSXax=maxIxtw308.5910319402089518102=35.8N/mm2%232=208.723(35.8)2=217.7N/mm2<1.1f=1.1Q15=236.5N/mm2,可撓度驗(yàn)算條件：-=以上L10EIL400x-14 -11 <，可560400圖3.3主梁橫向加勁肋布置vT801.3106960034L10206103208951104vQE工，不控制，計(jì)算從略L5003.4整體穩(wěn)定驗(yàn)算因側(cè)向支撐間最大距離為3.3m11/b=330/28=11.8<16(見附表1.8)故無需計(jì)算整體穩(wěn)

12、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，荷載簡圖及內(nèi)力圖如圖3.1所示?？缍戎悬c(diǎn)Mmax=1005.5kNm,梁端Vmax=327.7kN(1)加勁肋的布置h0-850-10680.235/fytw8<150,235/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=2.5X850=2125mm故最后取橫向加勁肋布置如圖3.3所示C=M1 M22(2)區(qū)格的局部穩(wěn)定性驗(yàn)算1)區(qū)格所受應(yīng)力y164252為二(490.1106)4-49.8N/mm2Ix220895110式中M和M2為所計(jì)算區(qū)格左右的彎矩

13、，ymax為中和軸至腹板上端的距離_Vi V2 .= 2hwtw327.7 325.72 850 8103 = 48.0N/mm22)區(qū)格的臨界應(yīng)力,b850/8153二cr = f = 215N / mm= 0.694 :二 0.852當(dāng)a/h0=1600/850=1.9>1.0時,h0 / twfy41,5.34+4 /a： 丫235850/841/534 + 4(850/1600)= 1.019 0.8二1.2cr-|1-0.59s-0.8fv-111-0.591.019-0.8125-108.9N/mm2<TCc.不比計(jì)算c,ci3)局部穩(wěn)定驗(yàn)算22驗(yàn)算條件為：三'

14、+<1.0尸crJ/cr)g,cr今上式左邊二嘿0 = 0.248 二 1.0滿足條件，可(3)區(qū)格的局部穩(wěn)定驗(yàn)算= 490.1 7.0 1064252208951 104= 149.2N /mm2325.7 億08 103，2850 82= 25.2N/mm2穩(wěn)定條件為:二(胃1慝1。(4)區(qū)格的局部穩(wěn)定驗(yàn)算=切.0 1003.3 1064252208951 104= 201.4N/mm217.08 14.801031850 82= 2.34N / mm2局部穩(wěn)定條件為22=201.4也rmas：。可215108.9通過以上計(jì)算，說明取如圖所示的橫向加勁肋布置是合理的（5）橫向加勁肋的

15、截面尺寸h0850bs>+40=+40=68.3mm,米用bs=90mm3030ts>-s-=90=6.0mm,采用ts=6mm15154 .柱Z3設(shè)計(jì)4.1荷載匯集與計(jì)算簡圖（1）設(shè)計(jì)資料1）柱上、下端均為較接，計(jì)算長度:2）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)算簡圖如圖3.4所示（1）6noxoy6.00m圖3.4柱Z3計(jì)算簡圖5 .2截面選擇（1）試選截面方案一1）H型鋼截面當(dāng)lox=loy時，因ixl_iy,不可能做到x和y兩方向長細(xì)比相等,而由對y軸的長細(xì)比為控制。假設(shè)即=100,則iy=k=_600=6.0cmyyy10

16、0九=100時，中=0.555H型鋼截面對y軸屈曲時為b類截面，查附表1.20得：3N 947.42 10_ -2-210 = 79.4cm2）需要截面積0.555 215A=3）試選截面按此數(shù)據(jù)查型鋼表（附表2.6）,選用HW25CX250X9X14,2.A=92.18cm,iy=6.29cm,ix=10.8cm(2)試選截面方案二重新假設(shè)y=110,彳導(dǎo)=0.4933N947.421022而要截面四、A=10=89.4cmf0.493215需要回轉(zhuǎn)半徑iyloy600110=5.45cm按此數(shù)據(jù)查型鋼表(附表2.6),也選用HW250<250X9X14故最終截面選用HW250X250

17、X9X144.3 強(qiáng)度、剛度與整體穩(wěn)定驗(yàn)算(1)因截面無削弱不需要進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算(2)剛度驗(yàn)算：1x=55.6：二11-150長細(xì)比10.8600八八,v9-95.3<I1.1-1506.29(3)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算由九y=95.3,查得甲=0.586=175.4N / mm2 ：二 f =215N/mm2N947.42103A0.58692.181024.4 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=44.607.2/2=160.56kNm(2)螺栓布置1)C級螺栓的承載力設(shè)計(jì)值Nb雙剪時的承載力設(shè)計(jì)值：22d2202Nb=nvfvb=214010=88.0kN44對主梁腹板承壓時的承載力設(shè)計(jì)值:Nb=dtwfcb=20830510-=48.8kNcc故Nb=min(88.0,48.8148.8kN1.2 160.6二 3.9548.