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=9.0m， D=5.4m，a=b=0.9m。2、连接方案：主梁与柱、次梁与主梁之间均采用高强度螺栓铰接连接，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6mm。平台铺板采用有肋铺板，板格面积取为0.9m×5.4m，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/

2、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： 铺板承受标准荷载：铺板承受的荷载设计值： 铺板跨度b=900mm,加劲肋间距a=900mm，b/a=1<2，因此，应按四边简支平板计算铺板最大弯矩。查表2-1得：（2） 铺板强度验算铺板截面的最大应力为： 满足要求。（3） 铺板刚度验算查表2-1得： （4） 铺板加劲肋验算板肋自重标准值： 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：活荷载标准值：

3、加劲肋的跨中最大弯矩设计值为:加劲肋计算截面可按加劲肋和每侧铺板15t（t为铺板厚度）的宽度参与共同作用，计算截面如图3所示。计算截面面积：计算截面形心轴到铺板面的距离：计算截面对形心轴x的截面惯性矩：加劲肋截面最大应力为：满足要求。加劲肋跨中最大挠度为： 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。 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。活荷载标准值：则次梁最大弯矩设计值为：最大剪力为：3、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

4、矩：初步拟定次梁采用工字钢，型号为 20b，截面参数如下： , ，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：5、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（2）剪应力验算（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：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。 图3 主梁受力简图2、主梁荷载计算。次梁传来的集中荷载：最大弯矩（不包括主梁自

5、重），由表2-2查得。最大剪力（不包括主梁自重）：3、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：梁的最小高度：根据表2-3的刚度要求，查得。梁的经济高度：取腹板高度： 确定腹板厚度： 取腹板厚度。翼缘所需面积： 取上、下翼缘宽度b=400mm，厚度t=20mm，主梁截面见图4。图4 主梁尺寸翼缘面积： 截面特性： 4、计算主梁内力（包含主梁自重）。梁的截面面积： 梁单位长度的自重：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：梁支座最大剪力：梁跨中最大弯矩：5、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

6、肋设计以及挠度验算。（1）跨中截面抗弯强度验算满足要求。（2）翼缘局部稳定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，因此，梁的整体稳定性有保证。 （4）挠度验算集中荷载标准值：由表2-2查得，（5）腹板局部稳定和腹板加劲肋设计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：，取，取支座加劲肋验算：梁的支座采用突缘支座形式，支承加筋类采用，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。 图5 加劲肋布置支座加劲肋受的力，查附录E-9得

7、，支座加劲端部刨平顶紧。其端面承压应力为：支座加劲肋与腹板用直角角焊缝连接，焊缝的焊脚尺寸为：取。其他加劲肋均采用2-100×12，不必验算。 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l0x=6m ，考虑侧向支承l0y=3m。1.柱顶荷载计算：主梁传来总荷载设计值P=2×278.8=557.6kN计算简图如下：2.截面选择：假定长细比x=y=50,由附录查得=0.804需要的截面面积：As=Nf=557.6×1030.804×310=2237.2mm2需要的

8、回转半径：ix=l0xx=60050=12cmiy=l0yy=30050=6cm需要的截面宽度和高度，由附录查得1 , 2后计算如下h=ix1=120.43=27.9cmb1=iy2=60.24=25cm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hf=6mm。截面几何特性参数：截面面积： A=250×10×2+250×8=7000mm2 惯性矩： Ix=8×250312+250×10312+250×10×1302×2=94958333mm4Iy=250×8

9、312+2×10×250312=26052333mm4回转半径：ix=IxA=949583337000=116.5mmiy=IyA=260523337000=61mm长细比：x=l0xix=60011.65=51.5y=l0yiy=30061=49.23.截面验算整体稳定：由x=51.5，查附录得=0.795，则=NA=557.6×1030.795×7000=100.2Nmm2<f=215Nmm2局部稳定：翼缘：bt=12110=12.1<10+0.1235fy=10+0.1×51.5235235=15.15腹板：h0tw=2508

10、=31.3<25+0.5235fy=25+0.5×51.5235235=50.75刚度验算：max=51.5<=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：bsh030+40=25030+40=48.3mm厚度ts>bs15=3.22mm，其间距3h0=750mm，采用加劲肋宽度bs=90mm，厚度ts=10mm，间距为70cm。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M16。螺栓排列时，离肢背距离按最小容许距离确定以减小偏心影响，螺栓边

11、距40mm，中心距60mm，孔径为17.5mm。图7 主次梁连接节点（2）梁端净截面复核 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=´»× 腹板参与工作部分的截面特性 ：剪应力按平均应力计算，弯曲应力仍按平截面假定计算 ：折算应力近似按以下方式计算： 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： 梁端弯矩引起的螺栓剪力： 单个螺栓的抗剪承载力： 强度计算：´2、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

12、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积为：A=Nfce=557.6×103320=1742.5mm2柱头处的加劲肋选用b1=125mm，则肋厚为t1=A2b1=1742.52×125=6.97 mm，取t1=10mm，符合b1t1=12510=12.5<15的局部稳定的要求。此时柱端腹板也应换成tw=10mm的钢板。取加劲肋高度h=300 mm。验算抗弯承载力：=MW=12×55

13、7.6×103×125210×30026=116.2Nmm2<f=215Nmm2顶板尺寸采用-300×300×14，盖住柱顶及加劲肋截面。每根加劲肋经端面承压传入N/2=278.8kN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h=300 mm，则焊缝长度lw=300-10=290 mm，设焊缝的焊脚尺寸为hf=10 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=0.7×10×290×2=4060mm2Wt=2×0.7hflw26=2×0.7

14、×10×29026=196233 mm3验算焊缝强度得：f1.222+f2=278.8×62.5×1031.22×1962332+278.8×10340602=100.1Nmm2<ffw=160 Nmm2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10×300，受剪力V=N/2=278.8kN及弯矩M=Vb12=278.8×1252=17425 kNmm，从而：=1.5×278.8×10310×300=109.1 Nmm2<fv=125 Nmm2七、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 取L=400mm。作用在底板单位面积上的压力为 图9