鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算書

鋼構(gòu)造平臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算書一、設(shè)計(jì)資料18×9m〔平臺(tái)板無(wú)開洞為+4.000m，12kN/m2，設(shè)計(jì)全鋼工作平臺(tái)。二、構(gòu)造形式6000mm，1500mm，鋪600mm，1500mm600mm8圖1 全鋼平臺(tái)構(gòu)造布置圖三、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)算鋪板的設(shè)計(jì)鋪板承受6mm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E2.06105N/mm2，鋼材密度7.85103kg/mm3。荷載計(jì)算平臺(tái)均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值： q 12kNm2LK16mm厚花紋鋼板自重： q 0.46kNm2DK恒荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.2，活荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.3。強(qiáng)度計(jì)算

q 0.461212kNm2kq 0.461.2121.417.35kNm2k花紋鋼板ba15006002.52.0，取0.100，平臺(tái)板單位寬度最大彎矩設(shè)計(jì)值為：M qa20.10016.150.620.6264kNmmaxMmax

6M

max

60.6264 87Nmm2

215Nmm2W

1.20.0062撓度計(jì)算取0.110,E2.06105N/mm2v

qa3k

0.11012.461036003 1 1a Et3 2.0610563

166 1502、加勁肋設(shè)計(jì)與計(jì)算2型號(hào)及尺寸選擇

加勁肋計(jì)算簡(jiǎn)圖806Q235。加勁肋與鋪板承受單面角焊縫，26mm，150mm長(zhǎng)度后跳開50mm。此連接構(gòu)造滿足鋪板與加T15t=180mm1.5m。荷載計(jì)算加勁肋自重: 0.080.6678.50.003768kNm均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：q 12.50.60.0037687.51kNmk均布荷載設(shè)計(jì)值：q 17.350.61.20.0376810.455kNmd內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)支梁跨中最大彎矩設(shè)計(jì)值1Mmax

10.4551.522.94kNm8支座處最大剪力設(shè)計(jì)值V10.4551.52截面特性計(jì)算

7.84kN180638064616.2mmc截面慣性矩:

18068061 I 180631806(16.23)2 836806(16.240)21 12 12873680mm4支座處抗剪面積只計(jì)鋪板局部，偏安全仍取180mm范圍，則A 18061080mm2V強(qiáng)度計(jì)算1.20，M 2.9410669.8受彎計(jì)算： 195.74Nmm2215Nmm2Wx nx

1.2873680受剪計(jì)算：

VS 7..84103108013.2 21.39Nmm2125Nmm2It 8736806四、平臺(tái)梁設(shè)計(jì)與計(jì)算331、中間次梁設(shè)計(jì)與計(jì)算

中間次梁計(jì)算簡(jiǎn)圖計(jì)算簡(jiǎn)圖：將次梁看作兩端簡(jiǎn)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(lái)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?！?)初選截面q*Bs1

10.4551.50.626.14kNm次梁跨中彎矩設(shè)M

x,maxM

26.1462117.62kNm8117.62

x,mim

x,max fx

521.02cm3選用熱軋一般工字鋼I28b,W 534.4cm3，r47.86kgm，Ix

x

312.3cm3，tw

10.5mm〔2)4均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：q 7.511.50.643.47102Bsk

19.21kNmqBs

26.141.243.47102

26.71kNm62〔3)62Mmax

26.7162120.20kNm； V26.71181

80.13kN〔4)M 120.20106受彎計(jì)算： 214.42Nmm2215Nmm2Wx nx

1.05534.4103VS受剪計(jì)算：

80.13103312.3103 31.86Nmm2125Nmm2〔5)

It 748110410.5xv5q

BSK

l3 519.2560003 1 1l 384EIx

3842.061057481104

351 2502、邊次梁設(shè)計(jì)與計(jì)算計(jì)算簡(jiǎn)圖：將次梁看作兩端簡(jiǎn)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(lái)相隔0.6m分布的集中力，但這一荷載可作為均布荷載考慮。I28b.3、主梁設(shè)計(jì)與計(jì)算計(jì)算簡(jiǎn)圖主梁與柱子兩端為鉸接，主梁計(jì)算簡(jiǎn)圖及其內(nèi)力分布圖如下所示54計(jì)算簡(jiǎn)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(jiǎn)支梁，撓度l/400=22.5mmQ345，鋼材

310Nmm2。圖5 組合主梁設(shè)計(jì)① 梁的最小高度hmin

20.102

900023192.0610522.51.39

795mm梁的彎矩設(shè)計(jì)值先依據(jù)計(jì)算得到的次梁梁端反力近似取為6M 21.1(2.580.134.580.133.080.131.5)1189.93kNmx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1189.93106W 3839cm3x 310② 經(jīng)濟(jì)高度he,1

2338395

81.43cm；he,2

1738393

3076.60cm8011w,1取h=800mm為初選截面高度。主梁腹板的初選厚度為8011w,1

0.813cm主梁腹板的初選厚度為tw,2

1.2280.131032.5760180

3.51mmw

選腹板厚度為8mm。，160mm~266.67mm250mm，梁翼緣厚可近似的估算：M0.8Mt

0.81189.9310615.35mmf hbf 800250310這樣初選截面為：800mm×250mm×16mm×8mm。截面的幾何性質(zhì)計(jì)算：截面面積: A225016(800162)814144mm2(25080032427683)慣性矩:

I 1531472555mm4x 12W Ix

1531472555 3828681mm 截面模量:

x 400 400

s 250163981568000mm31形心軸處面積矩:荷載計(jì)算

s sx

400-12812

2157824mm37k BSk BSKpq6.0115.5kNpq6.0160.26kN1.05k BSk BSKq 1.05A1.051414410678.51.17kNmkq1.2qk1.40kNm內(nèi)力計(jì)算V25p4.5q2.5160.264.51.40406.95kN1M 0kNm1集中力作用處剪力及彎矩設(shè)計(jì)值V V2左 1

1.5q406.951.51.40404.85kN；V2左

V p244.59kN2右M 1.5406.950.51.521.40608.85kNm2V V3左 2右

1.5q242.49kN；V3右

V p82.23kN3左M 3.0406.951.5160.260.5921.40974.16kNm3跨中及彎矩設(shè)計(jì)值V V4左

1.5q80.13kN；V4右

V p-80.13kN4左M 4.5406.951.5160.263160.260.54.521.401095.93kNm34：M 1095.931064 272.61Nmm2310Nmm2W 1.053828681x x跨中截面翼緣與腹板交界處Mh 4 w

1095.93768106 274.79Nmm21 2IxVS

2153147255580.131031568000 4 1 10.26Nmm21 It 15314725558x211 275.17Nmm21.1211zs構(gòu)造上考慮次梁連在主梁側(cè)面，故此處不需要計(jì)算局部承壓。81V 1SkV

406.951031568000 52.08Nmm2180Nmm21 It 15314725558x整體穩(wěn)定計(jì)算考慮鋪板及次梁對(duì)主梁受壓翼緣供給的約束，整體穩(wěn)定可以不計(jì)算。235fy235fy12516

7.8115 12.38235fyh0=768mm235fy7688

9680 66.0應(yīng)配置加勁肋，在集中力處配置加勁肋，間距為1.5m① 近支座區(qū)格因梁受翼緣上有密布鋪板約束其扭轉(zhuǎn) 96b 177

0.540.85，cr

f310Nmm2a1.951.0h 0

961500415.344(768 )21500

1.20.8 0.59(cr

0.8)fv

166.62Nmm2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608.85106 768 76.33Nmm22 15314725552406.95404.8103 66.06Nmm22768876.332

66.062

310 166.62② 近跨中區(qū)格9974.161095.9106 768 259.53Nmm22 1531472555282.2380.1103 13.21Nmm227688259.532

13.212

310 166.62撓度計(jì)算：v

l3 11 5ql4

20mm22.5mmkk48EIkkx

3 384EIx承受工廠埋弧自動(dòng)焊1焊縫高度：h VS11

406.95103156800 1.48mmf 20.7Itmaxtmax

fw 153147255520.720016t16按構(gòu)造:h

f,min

6mm；h

f,max

1.2t

min

1.289.6mm五、柱設(shè)計(jì)與計(jì)算1、邊柱〔1〕截面選擇10圖6 構(gòu)造及計(jì)算簡(jiǎn)圖〔1〕柱截面初選力設(shè)設(shè)計(jì)值N1

406.95kN一根次梁傳遞的豎向反力設(shè)計(jì)值N2

80.13kN柱頂頂軸力設(shè)計(jì)N406.95280.13567.71kN即梁地面到地面的高度。因柱子高度不大，設(shè)弱軸方向計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比為λy=70，0.751，則所需面積567.21103A0.751215

3513mm2

3600在所設(shè)邊界條件下:l l 3600mm，截面的回轉(zhuǎn)半徑 ox oy y 70查型鋼表的HW250250符合要求。選用HW250250。

51.42mm1根本幾何系數(shù):翼緣厚t14mm腹板厚tw

9mm，截面積A9218mm2慣性矩Ix

10800cm4,I 3650cm4,回轉(zhuǎn)半徑iy

y

6.29cm理論重量g72.4kgm。(2)荷載計(jì)算柱頂軸力設(shè)計(jì)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(jì)算 360010833.3， 360062.957.23x y繞兩主軸截面分類均屬于b類曲線，查表得 0.823y567.3110則 74.74Nmm2215Nmm20.8239218(4)剛度計(jì)算 57.23150滿足要求max2、角柱為了滿足主梁與柱的節(jié)點(diǎn)連接要求，柱的截面仍選HW250×250。可不驗(yàn)算其偏心。六、柱間支撐設(shè)置由于沒(méi)有水平荷載且豎向荷載較小，所以柱間支撐可按構(gòu)造設(shè)置。2、3處設(shè)置橫向和縱向柱間支撐，承受雙角鋼，如下圖。最大計(jì)算長(zhǎng)度6.8m200，則i68003.4cm，選用2L808。支撐的連接承受200焊縫連接，焊縫尺寸為8mm，同時(shí)在連接處設(shè)置M16的安裝螺栓。A、B55205.52，允許長(zhǎng)細(xì)比為200.則則i

200

2.76cm，選用2L808。支撐的連接承受焊縫連接，焊縫尺寸為8mm，同時(shí)在連接處設(shè)置M16的安裝螺栓。126沿次梁方向的柱間支撐七、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

7沿主梁方向的柱間支撐主次梁連接〔1〕連接設(shè)計(jì)L70×45×8180mm，Q235。角鋼用6mm10.9級(jí)高強(qiáng)度螺栓承壓型連接，螺栓規(guī)格M16。螺栓排列時(shí)，離肢背距離按最小容許40mm，100mm，17.5mm。述，現(xiàn)在僅驗(yàn)算角鋼連接焊縫的計(jì)算。角鋼連接焊縫計(jì)算：由于螺栓位置相對(duì)角鋼焊縫中心具有雙重偏心〔eee=40mm1 2 1為，偏心距e2

需計(jì)算確定。由于圍焊焊縫在轉(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(zhǎng)度。13設(shè)梁端僅腹板參與

圖8 主次梁連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖工作，腹板參與工作高度偏安全的假定為150mm，螺栓開V80.13kN,M80.130.0443.53kNm

孔處內(nèi)力為腹板參與工作局部的截面特性A 20010.5217.510.51732.5mm2w202310.5112217.510.5502W 60813mm3w 100剪應(yīng)力按平均應(yīng)力計(jì)算，彎曲應(yīng)力仍按平截面假定計(jì)算 3.526106 80.13 57.98215Nmm2, 46.25125Nmm260813 1732.5折算應(yīng)力近似按以下方式計(jì)算： zs 1

2 57.982346.25298.88Nmm2215Nmm21在距梁端70mm處，彎矩還會(huì)有增加，但由計(jì)算可知強(qiáng)度有較大充裕。螺栓連接計(jì)算梁端剪力引起的螺栓剪力：NM1.7630.117.63kN〔〕14VNbV

16225050265N50.265kN4cNb817.547065800N65.8kN(角鋼厚度為8mm)c20.5220.5217.62

27.0kN<0.950.26545.24kN角鋼連接焊縫計(jì)算：〔e與e其中偏心距e=40mm1 2 1為，偏心距e2

需計(jì)算確定。由于圍焊焊縫在轉(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(zhǎng)度。264322e 2641402

15.3mm焊縫群受力為V41.0kNM41.00.01530.6273kNm焊縫群截面特性計(jì)算A (264180)60.71294mm2,wf1803I (264902 )60.76395760mm4xwf 12 Ixwf

2643

1264(3213.3)2

18013.32

60.7505223mm4,IIwf

Ixwf

Ixwf

6900983mm4應(yīng)力計(jì)算選取腳點(diǎn)G進(jìn)展分析80.13103v 61.92Nmm2,y 12941.06610613.3M2 2.05Nmm2y 69009833.20510690M1 45.10Nmm2,x 63957601.06610690.0M2 13.87Nmm2z 6900983f強(qiáng)度計(jì)算時(shí)偏安全取 1.0,f有(61.922.05)245.10213.872(61.922.05)245.10213.872主梁與柱子連接15(1)主梁與柱頂?shù)倪B接設(shè)計(jì)：梁的設(shè)計(jì)：次梁通過(guò)角鋼將力傳遞到主梁的腹板上，次梁下設(shè)承臺(tái)板15012010，與次梁通過(guò)2M1270mm;承臺(tái)板下設(shè)加勁肋—12049512hf=8mm梁傳來(lái)的力向柱傳遞。梁下設(shè)置墊板5025020。30030016,在柱子腹板中心對(duì)應(yīng)的腹板上設(shè)置4M14具體構(gòu)造及尺寸如下圖h

圖9 邊柱與柱的連接504 bb 0

40 4056.8mm,厚度t

s3.7mm按構(gòu)造要求：s

30 30

s 15取b 120mm,ts

8mm承受—12012,板材Q345，E50焊條取h 6mm,lf

60hf

360mm16加勁肋豎向焊縫驗(yàn)算R 567.71 f 0.7hf

93.86Nmm2l 0.763604w567.7180103 150.18Nmm2f 220.7636026 f2 2ff158.4021.22 105.62加勁肋平面外穩(wěn)定驗(yàn)算

167.35Nmm2200Nmm2l h0

504mm十字形截面A21.2121.22457.6cm2,I1.224.83121525.29cm41525.2957.6l 1525.2957.6i 0 9.76,0.992i 5.14R 567.71103 99.36310mm2A 5760實(shí)際承壓面積R 567.71103 295.68310mm2(符合要求)A 1920柱頂加勁肋水