平台钢结构计算书

1、钢平台课程设计计算书一、结构布置1、梁格布置：按柱网尺寸布置。L S-4001 S4COL SACOL S-400【S4coL S4COL 5400|L S4C0 L1 1111111-1柱1主梁1次梁一¥i3X ，> > 44 图1-平面布置图L=9.0m, D=5.4m, a=b=0.9mo2、连接方案：主梁与柱、次梁与主梁之间均采用高强度螺栓较接连接，定位螺 栓采用粗制；次梁与主梁的上翼缘平齐；平台板与梁采用焊接。3、支撑布置：根据允许长细比，按构造要求选择角钢型号。二、平台钢铺板设计1、尺寸确定根据平台荷载、构造要求及平面布置情况，平台铺板的厚度取为6mme平 台

2、铺板采用有肋铺板，板格面积取为0.9mx5.4m,即相邻两次梁中心间距为 0.9m,加劲肋中心间距为0.9m,此处加劲肋间距参考铺板厚度的100150倍取 值。加劲肋采用扁钢，其高度一般为跨度的1/151/12,且不小于高度的1/15 及5mm,故取扁钢肋板高度60mm,厚度6mm。2、铺板验算验算内容包括铺板强度和铺板刚度。（1）荷载效应计算铺板承受的荷载包括铺板自重和板面活荷载，计算如下：铺板自重标准值：% = 7850 x 9. 8 x 6 x 10" = 0. 462左铺板承受标准荷载:% = 8 + 0. 462 = 8. 462左V皿T铺板承受的荷载设计值：（7 = 1.

3、2 x 0.462 + 1.4 x 8 = 11. 7544 kN/m2铺板跨度b=900mm,加劲肋间距a=900nmi, b/a=l<2,因此，应按四边简支 平板计算铺板最大弯矩。查表2-1得：Q =温=0 0497 % U. 7544 x 0,= 0, 4732处山（2）铺板强度验算6x0, 473262 x 10'6铺板截面的最大应力为：=78. 86 Nlmnr < f = 215 Nlmmz满足要求。（3）铺板刚度验算查表2-1得：=0.0433 X & 462 'I。"。.夕= < =出=2. 06 x 1011 x 63 x

4、IO-150（4）铺板加劲肋验算板肋自重标准值：p = 7850 x 9. 8 x 6 x 60 x 10-9 = 0. 028 kN/in加劲肋可按两端支撑在平台板次梁上的简支梁计算，其承受的线荷载为： 恒荷载标准值：P、= 0. 462 x 0. 9 + 0. 028 = 0. 4438 kN I m活荷载标准值：Pc = 0. 9 x 8 = 7. 2 kN/m加劲肋的跨中最大弯矩设计值为：M = - I2 = i X （1. 2 X 0. 4438 + 1. 4 x 7. 2） x 0. 9= = 1. 08左、'西 88加劲肋计算截面可按加劲肋和每侧铺板15Mt为铺板厚度）的

5、宽度参与共同 作用，计算截面如图3所示。计算截面面积：A = 180 x 6 + 60 x 6 = 1440zzzot2 = 1440 x 106/»2计算截面形心轴到铺板面的距离:180 x 6 x 3 + 60 x 6 x 36- o.=11.1440计算截面对形心轴X的截面惯性矩：=ISO X 6 , + 180 X 6 X (11. 25 - 3)2 + 6 X 60 + 60 x 6 x (36 - 11. 25)2 = 4. 0527 x工 12加劲肋截面最大应力为:12Msax iF1. 08 x 103 x (0. 066 - 0.01125)4. 0527 x WJ

6、=146 Njmm" < f = 215 N/mm满足要求。加劲肋跨中最大挠度为:384% 45乂(。438:2”。、。.91 = O s3 < = 384 x 2. 06 x 1011 x 4. 0527 x 10"2=6皿 150满足刚度要求。三、次梁设计1、次梁计算简图:次梁按简支梁计算。54001111 fsq=10.6kN/mnTnwnrnwnw5400图2次梁受力简图2、计算次梁荷载。恒荷载标准值：次梁承受恒荷载包括自重和加劲肋自重（暂时不考虑次梁自重），将加劲肋 则算成均布荷载。2 =0. 462 x 0. 9 + 0. 028 = 0. 4438

7、 kN/m活荷载标准值:r = 8 x 0. 9 = 7. 2 kN/m1X X 1 - 8则次梁最大弯矩设计值为:2 x 0. 4438 + L 4 x 7. 2) x 5.磨=38. 8kN，m最大剪力为:=q1 = x 10. 98 x 5. 4 = 57. 3kN 223、初选次梁截面：次梁采用普通轧制工字钢，根据组合内力初选截面。 由抗弯条件得次梁所需的净截面抵抗矩：38. 8 x 103yxf 1. 05 x 215 x 106=171. 87cm3初步拟定次梁采用工字钢，型号为120b,截面参数如下：工X _ L月 _ 39. 55c/z/2，4 = 2502d , W； = 2

8、50. 2cm3 , £ 一 1乙 13cm , t. = 9. Omm ,自重 31.05kg/m4：次梁内力计算：计算包含自重在内的次梁荷载。计算次梁自重的均布荷载：P、= 0. 4438 + 0. 031 x 9. 8 = 0. 7476 kN/m夕八=7. 2 kN I mq = 1.2xpi + 1.4xpo = 10. 98 kN/m或=Pi + 2=7 95 kN Im5、验算次梁截面：验算次梁荷载作用下的钢梁强度、挠度和整体稳定。 （1）抗弯强度验算a =丝 = 1° X 1° = 152. 26 N/mar < f = 215 N/mnry

9、W 1. 05 x 250. 2 x 103（2）剪应力验算5/丁 - = 37. 2 N/< f = 125 N/mm"17. 13 x 9 x 10”（3）支座处局部压应力支座反力为57.3kN。假定支撑长度a=15cm,由型钢表得：h = +1 = 9 + 11.4 = 20.42nB r1 = a + 2. 5方=150 + 2. 5 x 20. 4 = 20mm zyi/F 1. 0 x 57. 3 x IO3 ” rr7 今 ， cr 匚，/a = - = = 31. 67 A'/zzza?" < f = 215 N mnrc t 19 x

10、201* 二因铺板密铺在梁的受压翼缘上，并与其牢固相连，能阻止受压翼缘的侧向位 移，故不必验算整体稳定。（4）挠度验算5gco =R 384%5 x 7. 95 x 1012 x 5. 41384 x 2. 06 x 105 x 2502 x 10= 17. Izzzzn < g = 21. 6mm250因此，次梁能满足强度和刚度要求。四、主梁设计1、主梁计算简图：按简支梁计算。F=59.3kNq=2.66kN/m山山山山山山山山山叫900 900 900900900900 900900900900trr/色/t/图3主梁受力简图2、主梁荷载计算。次梁传来的集中荷载：产=10. 98 x

11、 5. 4 = 59. 3kN最大弯矩"则（不包括主梁自重），由表2-2查得= 1.11。M = 1. 11 x 59. 3 x 9 = 592. 4kNm sax最大剪力（不包括主梁自重）:以乂 = 9 x 59. 3 / 2 = 266. 85无V3、初选主梁截面：主梁采用焊接工字形截面。 需要的截面抵抗矩：592- 4 * I。' = 2752。/1. 05 x 205梁的最小高度皿：=象杳偏方&=6。曲400 9 尊侍 31515_ 1根据表2-3的刚度要求丁 二三梁的经济高度：h = llfiF - 30 = 72752 - 30 = 68cm取腹板高度:4

12、 = 80ezn确定腹板厚度兀：取腹板厚度J = lOzEffi o翼缘所需面积:灰Vso八ct =0. 8cm1111,c * 266. 85 X IO3> 1. 2= 1. 2 x4f800 x 120=0. 33cm4隰-94=鬻-小。=2萩取上、下翼缘宽度b=400mm,厚度t=20mm,主梁截面见图4。翼缘面积:40 x 2 = 80。" > 21。"截面特性:140 x 23x 1 x 803 + 2 x (- + 40 x 2 x 412) = 324960c121232496042=7737CZZ?3S = 2 x 40 x 41 + 0. 5

13、x 1 x 402 = 4080czzz24、计算主梁内力（包含主梁自重）。梁的截面面积：力= 40 x2x2 + 1x 80 = 240czzz2梁单位长度的自重：240 x KT4 x 7850 x 9. 8 x W3 = 1. 85 kN/m取自重的荷载分项系数为1.2,并考虑由于加劲肋等重量的构造系数1.2,梁 自重的荷载设计值为：1. 2 x 1. 2 x 1. 85 = 2. 66 kN/m梁支座最大剪力：V = 266. 85 + - X 2. 66 X 9 = 278. 8左V 2梁跨中最大弯矩：M = 592. 4 + i x 2. 66 x 92 = 619. 3kN，m皿

14、85、主梁截面设计：内容包括强度、整体稳定、翼缘局部稳定、腹板局部稳 定和腹板加劲肋设计以及挠度验算。(1)跨中截面抗弯强度验算619. 3 x 106yW 1. 05 x 7737 x 103=76. 2 Nlnuir < f = 205 n/mnr满足要求。(2)翼缘局部稳定.氏= 9.75<13 历 j受压翼缘的局部稳定能够保证。（3）整体稳定验算次梁为主梁的侧向支撑，故主梁的受压翼缘的自由长度4 = 900碗,L 900=2. 25 < 16K 400因此，梁的整体稳定性有保证。监 丫278. 8 x 4080 x 106 ar/ 2=2t = = ； = 35 A

15、/mm <. f = 12o A7 mmIW 324960 x IO4 x 10"（4）挠度验算集中荷载标准值：尸=7. 95 x 5. 4 = 42. 93AV<7 = 1. 2 x 1. 85 = 2. 22 kN/m由表2-2查得几=1/9,上+卫/19EI 384以T=1/1635 < 加 =1/40042. 93 x 1()3 x 9, x IO。5 x 2, 22 x IQ9 x 939 x 2. 05 x 105 x 324960 x 101384 x 2. 06 x 105 x 324960 x IO1（5）腹板局部稳定和腹板加劲肋设计80 <

16、 80/2357 235腹板局部稳定能够保证，不必配置加劲肋。由于主梁之上布置有次梁，次梁间距为0.9m,按构造要求次梁下面必须对 主梁腹板布置支承加劲肋。横向加劲肋截面：b > + 40 =+ 40 = 67的 讦 h inn$ 3030，取幺=1。侬b 100 工之痛=1彳=6. 7“，取j = 8出支座加劲肋验算：梁的支座采用突缘支座形式，支承加筋类采用200m x 165，计算支承加 劲肋在腹板平面外的稳定性。有效面积如图5所示。支座加劲肋受的力* = 278. SkN,A = 1. 6 x 20 + 18 x 1 = 50dI = x 1. 6 x 203 + x 18 x I

17、3 = 1068c1212i = Jl068/50 = 4. 62cm2 = 160/4. 62 = 34. 63查附录E-9得cp = 0. 866,N/cpA = J，。° 1°- = 64. 4 n/mm2 < 215 N/mm2 0. 866 X 5000支座加劲端部刨平顶紧。其端面承压应力为:N/A = 2 8 x 3 = 87. 125 N/nun2 < 215 N/min- i 16 x 200支座加劲肋与腹板用直角角焊缝连接，焊缝的焊脚尺寸为:,278. 8 x 103,一h. > = 1. 361nmf 0. 7 X 2 X 800 X

18、160取力f = 8 nlm o其他加劲肋均采用2-100X12,不必验算。一A i900900900900900900900 1 90090090002 'II 2do oas图6主梁施工图五、平台柱设计设计平台柱为轴心受压平台实腹柱，柱截面采用焊接组合工字形，翼缘钢板 为火焰切割边，钢材采用Q235,柱的长度为瓜=6"，考虑侧向支承的二34。1 .柱顶荷载计算:主梁传来总荷载设计值P = 2 X 278.8 = 557.6/c/V计算简图如下：2 .截面选择：假定长细比"=%，=入= 5。，由附录查得4=0.804 需要的截面面积：N 557.6 x 103,A

19、s = - = = 2237.2mm2 (pf 0.804 x 310需要的回转半径：lox 600* =兀=市=12皿loy 300尸石=而= 6cm需要的截面宽度和高度，由附录查得的，。2后计算如下G 12八=%=何=27.9切iy 6bi = = 77= 25cma2 0.24选用的截面尺寸：翼缘板为2-250X10腹板为 1-250X8翼缘与腹板的焊缝按构造要求取与二6叽截面几何特性参数：截面面积：A = 250 X 10 x 2 + 250 X 8 = 7000mm2惯性矩： =8 x 25(P/i2 + 250 x 103/12 + 250 x 10 x 1302 x 2 =949

20、58333m7n4/),= 250 x 83/12 + 2 x 10 x 2503/12 = 26052333mm4回转半径:长细比:loy 300= - = = 49.2V ly 613.截面验算整体稳定:由4r - 51.5,查附录得(P=0.795,则_ N 557.6 x 103 “一通 一 0.795 x 7000局部稳定： 翼缘：b 1217 = 77= 12.1 < (10+ 0.U) W1 VZ腹板：h0 250二 100.2/mm2 <f = 215/mm2235235丁 = (10 + 0.1 X 51.5)= 15.15J y，S 5235- = - = 31

21、.3 < (25 + 0.5A)= (25 + 0.5 X 51.5) j- = 50.758/y1235刚度验算：4始才=51,5 < A = 150 因截面无削弱，不必验算强度。按构造要求配置横向加劲肋，横向加劲肋宜用宽度为：h0250bs>- + 40- + 40 = 48.3做JUJU厚度G>K=3.22mm，其间距4 3% = 750mm，采用加劲肋宽度bs二90神，厚度&二1°嬲，间距为70cmo六、节点设计1、主梁与次梁的连接节点（1）连接设计：试采用下图的连接形式。次梁与主梁腹板采用10.9级高强 度螺栓摩擦型连接，螺栓规格M16o螺栓

22、排列时，离肢背距离按最小容许距离 确定以减小偏心影响，螺栓边距40111m,中心距60nun,孔径为17.5mm。设梁端仅腹板参与工作，腹板参与工作高度偏安全的假定为150mm,螺栓 开孔处内力为V = 57. 3kNM = 57. 3 x 0. 043 = 2.腹板参与工作部分的截面特性：A 150 x 16 2 x 17. 5 x 16 = 1840zaw2双3 x 16/12-2x17. 5x16x3。, = 666。嬴60剪应力按平均应力计算，弯曲应力仍按平截面假定计算：0 = 2. ° x 10、= 37. 5 "师 <215 Njmnr66600r = 1

23、. 5 x $屋 3 x 1° _ 46. 7 ,y/mnr < 125 N/nun21840折算应力近似按以下方式计算：x/37. 52 + 3 x 46. 72 = 89. 2 N/muT < 215 N/mrir在距梁端70mm处，弯矩还会有增加，但由计算可知强度有较大富余。(3)螺栓连接计算梁端剪力引起的螺栓剪力：A； = 57. 3/2 = 28. IkN梁端弯矩引起的螺栓剪力：= 2. 5 / 0. 06 = 41. 67kN单个螺栓的抗剪承载力：= 0. 9 x 2 x 0. 45 x 155 = 125. 55左V强度计算：5/28. 7r+ 41. 67

24、2 = 50. 6kN < 125. 55kN2、主梁与柱的连接节点主梁梁端通过突缘式支座支承于柱顶板。左右两梁端板间用普通螺栓连接并 在其间设填板。梁的下翼缘与柱顶板间用普通螺栓固定。顶板设计三角形加劲板。 顶板厚度参照节点板厚度适当加厚。柱头的计算压力为N=557.6kN°设计采用Q235号钢，设计焊接工字型截面轴心受压的 实腹柱的柱头。柱头加劲肋所需的面枳为：A = /fee = 557,6 X 1()3/320 = 1742.5mm2柱头处的加劲肋选用6=125加,则肋厚为 Ci = A/(2bi) = 1742.5/(2 x 125) = 6.97 mm , 取 h

25、= 1。顺 , 符 合 儿/£1=125门0=12.5 V 15的局部稳定的要求。此时柱端腹板也应换成b二1。侬的 钢板。取加劲肋高度h=300 mmo验算抗弯承载力：1R 125M - X 557.6 X 1O3X (y = =；= 116.2Vmm2 < f = 215/mrn2犷 10 X 30076顶板尺寸采用- 300 X 300 X 14,盖住柱顶及加劲肋截面。每根加劲肋经端面承压传入N/2=278.8&N的力后，将通过和柱腹板相连的两个角焊缝把力传给腹板。取肋高任300，则焊缝长度4 = 300-10 = 290 mm,设焊缝的焊脚尺寸为与=1°

26、 mm,符合焊缝长度的构造要求，则焊缝面积和焊缝截面抵抗矩为：A = 0.7hflw = 0.7 X 10 x 290 x 2 = 4060mm2W( = 2 x 0.7/12/6 = 2 X 0.7 X 10 X 2902/6 = 196233 mm3验算焊缝强度得：1/278.8 x 62.5 x 1032二 | 1.22 x 196233 )x，Njmnf <160 /mm2(278.8 x IO?, 4060)100.1图8柱头构造将加劲肋视为悬臂梁，验算其强度。悬臂梁截面为10 X 300,受剪力V=N/2=278.8kN 及弯矩M =片=278.8 x 苧=17425 kN -mm. 从而：103r = L5 X 278.8 x - = 109.1< fv = 125 /mm2(1IJ X 4UU)七、柱脚节点设计(1)柱脚底板设计计算(平面尺寸和厚度) 假定底板宽度为3 = q + 2q + 2。= 250 + 2x 10 + 2x 40 = 35。amr 1 z NA、L =(+ 4)=B fc ”1 z557. 6 x 103.、(+ 1000) = 62mm35010