单号1课程设计钢结构平台设计

1、错误!未定义书签。 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。结构平台设计任务书1. 设计资料：2. 结构形式与布置3. 荷载计算4. 内力计算一. 设计题目某车间工作平台二. 设计目的钢结构设计原理课程设计是土木工程专业学生在学习钢结构设计原理课程后一 个重要的综合实践性教学环节，目的是培养学生对钢结构的设计和应用能力。通过基本的设 计训练，要求学生重点掌握结构内力计算、构件和节点设计及绘制钢结构施工图等专门知识, 从而加深对钢结构设计原理基本理论和设计知识的认识，提商对所学知识的综合运用能力。三. 设计资料1. 某冶炼车间检修平台，平台使用钢材材质、平面尺寸为15*20、活

2、荷载力3kn/m2。不考虑水平向荷载。柱间支撑按构造没置。平台上三个有直径lm检修洞口，位置不限。平 台顶而标高为6m,平台下净空至少4m,梁柱铰接连接。平台平而n不考虑楼梯设置。2. 参考资料：1）钢结构设计教材2）钢结构设计规范3）建筑结构荷载规范4）钢结构设计手册四. 设计内容1. 确定结构布置方案及结构布置形式依题意并经综合比较，平台结构平面布置如图所示：2. 平台铺板没计(1) 确定有关尺、j*铺板采用有肋铺板，板格尺寸为1000mmx 1500mm。根据结构要求及荷载作用情况，取铺 板6mm，板肋尺寸为6mm x 60mm。(2) 验算铺板的承载力和钢度 承载力验算计算铺板和钢肋的

3、跨中最大弯矩铺板自重标准值：</ = 7850x9.8x6x10'3 = 0.462w/m2板肋自重标准值：g = 7850x 9.8 x 6 x 60x 1 (t6 = 0.0277jw / m板面活荷载标准值：3kn/m2计算铺板跨中最大弯矩，铺板按叫边简支平板计算：z?/tz = 2000/1000 = 2<2.5查表得：a, =0.0812铺板面荷载设计值q = l.2x 0.462 + 1.4x3 = 4.754/z?2铺板单位宽度最大弯矩为似，=aqa3 =0.0812x4.754xl3 =0.386wv*m因为所以ma.m、,，那么mmax =mx讣算板肋的跨

4、中s大2弯矩，可按两端只承在平台梁上的简支梁il算加劲肋承受的线荷载， 其中恒荷载标准值为：g = 0.462x1 + 0.0277 = 0.4897)w/m活荷载标准值为：6/ = 3kn / m加劲肋的跨中最大弯矩为：al=j/2=|x(1.2x0.4897+1.4x3)xl.5x2.0 = 1.684*m 验算铺板和加劲肋的计算强度铺板截而的最大应力为= = 64.33a/p6z </ = 25n/mm2 t2h 62x10-6加劲肋可考虑铺板30倍厚度的宽度参与截而共同工作，计算截而如图3-2所示。 截面面积a = (90 x2x6 + 60x6)xl o-6 = 1440mm2

5、t"、i t- i / n li x/l- nr- &180 x 6 x 3 + 60 x 6 x 36/-180x8 + 60x6截而肜轴到铀板的距离：y = 11.25mm = 0.01125m截而对形心轴x的截而惯性矩:-v18048.252 +8令+ 8x60x24.752 = 4.0527 xl05"zm4 = 4.0527 xl(t7m4加劲肋截面最大应力为m 1.684xlo3xo.o11254.0527x10-7=42.59ma/ <f = 2l5n/mm 铺板和加劲肋钢度验算 铺板查表得 = 0.0843普板面荷载标准值g = 0.431 +

6、 3 = 3.43 ikn/m2 铺板跨中最大挠度：maxqaeh0.0843 x3.431xl03xl42.06x10hx63x10"s6.21mm钢板容许挠度：v = /15o = 1ooo/15o = 6.67mm vmax < v(满足刚度要求)加劲肋加劲肋跨屮最人挠度max5ql4384e/v5x(0.4897 + 3)xl03xl.54384 x 2.06 x 1011 x 4.0527 x 10-72.16mm加劲肋容许挠度v = l/ 250 = 2000/ 250 = smm vmax < v(满足刚度要求)5qkl4 _ 5x(0.7345 + 0.0

7、205x9.8 + 4.5)x 103 x54384x2.o6xlo,xh3oxlo'8kiax =384£719mm3. 平台次梁设计假设平台次梁与平台主梁铰接连接，平台次梁cl1可看作是两端支承在平台主梁上的简支 梁，承受着平台铺板传来的均布荷载。平台次梁计算简图如图3-3所示。恒荷载标准值：q=0. 4897x 1.5=0.73455 fav/m活荷载标准值：q=3x 1.5=4.5 kn! m次梁跨屮最大弯矩：mmax =-ql2 = (1.2x0.73455 +1.4x4.5)x52 /8 = 22.44 kn/m 8(1)截面选择職。22.44x10梁的刚度验算

8、抗弯强度计算 f 215xl06由型钢规格查表得：=1.044 xl 0一4 m梁整体稳定验算梁的受压翼缘有带肋铺板与其牢固连接，整体稳定可以满足要求。因此不必验算梁的整体稳 定。=104.4cm3梁所需的截面抵抗矩=次梁采用工字形型钢截面，i16:a=26. lcm2, ix=l 130cm1, wx=141cm3, ix/sx=13. 8cm,自重 20. 5kg/m能满足其要求，因此选116为次梁截面。(2)验算所选截ifif的承载力算抗弯承载力验算考虑自重后 l=l. 2x (0. 73455+0. 0205x9. 8)+1. 4x4. 5 x5 2/8=29. 98kn. m 作用在

9、梁上的荷载为静力荷载，因此，截而最大应力=156.61 n/mm2 < f = 215n/mm(7maxmax23.195/v'1.05x1.41x10-4抗剪承载力验算次梁最大剪力：vmax =/2 = l.2x (0.73455 + 0.0205 x 9.8) +1.4 x 4.5x 5 / 2 = 18.56wv截面最大剪应力:18.56xl0313.8xw2x6xw22an/ mm2 < fv = 125n/mmmaxitv = /25o = 5000/250 = 20/ nm vniax < v(满足刚度要求)4. 平台主梁设计假定平台主梁与平台柱铰接连接，

10、平台主梁zl1可看作是两端支承在平台柱上的简支梁，承受着平台次梁传來的荷载。恒荷载标准值：z7 = (0.73455 + 20.5x9.8xio'3)xlo3 x5 = 4.677)w活荷载标准值：f = 4.5x5 = 22.5)t7v 44主梁支座反力：/? = -f = -x(1.2x4.677 +1.4x22.5) = 74.23/w (1)主梁跨中最大弯矩：= 74.23 x 3 37.1124 x 1.5 = 161.q22kn m vmax =r = 74.23嬉 主梁的截血抵抗矩：max7xf167.022 xlo51.05x215xl02=739.85cm3主梁截面最

11、小高度：amin =/15 = 7500/15 = 500znm根据截面的最小高度和抵抗矩选n型钢 (2)梁截面验算截面承载力验算a = 114.2, , , /v = 47800cm4，w = 1910cm3梁自重标准值：g = 7850x 9.8 x 0.0114x 1.05 = 920.857v/m这里的系数1. 05为考虑加劲肋，焊缝等引起的自重增加考虑梁自重后跨中最大弯矩和最大剪力分别为：mx =167.02 + -x920.85xl.2x7.52 xlo3 = 174.79z:n m x 8vrix = 74.23 x 103 + 920.85 x 1.2 x 3.75 = 78.

12、37wv弯曲正应力验算<7 =-二l74.79xl0（、= 87.16/v/mm2 < f = 25n/mm满足要求）yxwx 1.05xl910xl03剪应力验算siinx =0.016x0.2x0.258 + 0.25 x 0.01 x 0.125 = 1.14 x 1 （t3 m3max=18.1sn / mm2 <=125n / mm2umax，78370x1.14xl05 / 人47.8xl0xl07跨屮截而边缘折算应力er = 9a2n/mm2174.79 x 250 xlo6 47800 xlo4- 整体稳定验算次梁可作为主梁的侧向支撑，因此把主梁侧向支撑点的距

13、离11=1. 8m, l2/b=1800/201=9<16 能满足工字型截fil简支梁不需要验算整体稳定的条件，整体稳定得以保证。 钢度验算主粱在紐准荷载作用力支座反力rk =-f=-x(1.2x 4.667 +1.4 x 22.5) = 74.22wv跨屮最大弯矩：mniax =74.22x3-27.117x1.5 = 181.894/跨屮最大挠度：vmax10e/r181.894x103x56.2510x2.06xl0nx47800xl0 一8=10.4mmv = 1/400 = 7500/400 = 18.75mmvmax=v(满足要求) 局部稳定验算翼缘局部稳定验算/?,/z =

14、 100/10 = 10<13腹板局部稳定验算/z0/rm. =500/16 = 31.25<805. 平台柱设计平台柱承受平台主梁传来的荷载，平台柱承受平台主梁采用铰接。平台柱承受的轴心力的设计值为= 5 f w = 5 x 37.1124 x 103 + 920.85 x 1.2 x 7.5 = 193.85wv(1) 确定柱截ifif尺寸由于作用支柱的压力很小，假定柱的长细比a = 100按b类截而杏轴心受压穂定系数识=0.555平台柱所需的截而而积 a = =h9385xl0。=1.62 xl03m2 = 1620mm2cpf 0.555x215xl06取柱按结构要求为ii

15、w175x175其截面特征值：/丨=7.5mm, z2 = 11mm, a = 51.43cm2重量重量 40.3z:g/m，/t = 2900cm4,7 v = 984cm4, wv = 33 xcm3, ix = 7.5cm, iy = 4.37cm(2) 验算平台柱截而的承载力、整体稳定和钢度因柱截面没有削弱，若柱整体稳定能满足要求，则柱的承载力也能满足要求。因此，只需验 算柱的整体稳定。平台高6000mm，两端铰接，平台内与平台外的计算长度均力6000mm，则/ox = zov = 6000mmao v = 1乂 = 6000/75 二 80 < a二 150aov = zov/

16、zv = 6000/43.7 = 137.3 <150柱的刚度能满足要求。按b类截而查得轴心受压稳定系数：&jn = %、，= 0.408平台柱自重标准值：/v, = 7850x9.8x0.005134x6x 1.2 = 2.84这里的系数1.2为考虑焊缝及柱头、柱脚等引起的自重增加。柱承受的轴心力的设计值;v = l9385xl05 +1.2x2.84xl03 =197258#icrt n 197258 aakt. r o1-.2于是有= 94n / mm" < f = 25n i mm(pa 0.408x5143柱整体稳定能满足要求。6. 平台柱柱脚设计平台柱

17、承受的轴心力较小，柱脚采用平板式铰接构造形式如图所示。基础混凝土强度等级为c20,抗压强设计值(1)柱承受的轴心力设计值n = .9385 x 105 +1.2 x 2.84 x 103 = 1972587v底板需要血积n 二 197258 7=9.6=20547.71mm2按构造要求取柱底板尺、_t为-200*200*20 底板浄面积：200x200-4x瓜/2/4 = 38744mm2 > a = 20547.71mm2即取的底板尺寸满足要求(2)焊缝计算2. =2x175 + 2x(175-7.5) + 4x11 + 2x(175-22) = 1035z/2m1.09mm154133.20.7x1035x160x1.22按构造要求取h=6mm7. 次梁与主梁的连接计算 如图所示3-7所所示。r二 1.2 x 0.5 x 37.1124=22.267kn> 139.17mm2按构造要求取/?z = 6mm8. 梁与柱的连接计算 (1)主梁与柱的连接连接如图3-8所示其中的螺栓为构造要求，不必进行计算。v = 1.2/? = 1.2xo.5xl5r/v = 9q.6kn = 90600nhf > 1.5况=1.