钢结构平台设计

1、浙江大学宁波理工学2013-2014学年第II学期钢结构设计原理开课分院：土木建筑工程分院课程设计名称：L=9.6/l=7.2钢平台设计学生姓名：指导教师：王建新完成日期：2014-5-30目录1.1设计内容1.2设计参数2. 次梁LL-1设计2.1荷载汇集与计算简图2.2梁截面选择2.3截面复核3. 主梁L-1设计3.1荷载汇集与计算简图3.2截面选择3.3强度及挠度验算3.4整体稳定验算3.5加劲肋设置与局部稳定验算4.柱Z3设计.4.1荷载汇集与计算简图4.2截面选择4.3强度、刚度与整体稳定验算4.4局部稳定验算5.主次梁螺栓连接计算与节点图5.1确定节点荷载与螺栓布置5.2螺栓连接验

2、算1. 设计内容与设计参数1.1设计内容图1.1所示钢平台，其结构平面布置图如图1.2,按照任务要求，本人设计内容为边次梁LL-1、中间主梁L-2和中柱Z4，并设计主次梁螺栓连接。图1.1钢平台图1.2钢平台结构平面布置图1.2设计参数钢材Q235-B,焊条E43型，螺栓C级。柱和次梁采用型钢，主梁采用焊接钢板梁，梁均按两端铰接设计，节点连接为螺栓连接，主、次梁计算跨度分别为9.6m和7.2m，次梁间距3m和3.3m，次梁上翼缘与楼板焊牢，柱按轴心受压构件设计，计算长度6m楼面恒载与活荷载标准值分别为4.5和6kN/m201.3次梁LL-1设计1.4荷载汇集与计算简图恒载标准值（楼面传来的恒载

3、和次梁自重）活载标准值（楼面传来的活载）总荷载标准值总荷载设计值跨中弯矩与支座剪力设计值计算简图及内力如图2.1q=20.84kN/7IIIM=135.0kN.Illrnim-v=75.0；N叫叫训图2.1次梁计算简图与内力图1.5梁截面选择次梁挠度允许值查教材附表1.7为v/l1/250，由此，次梁所需截面惯性矩为由强度控制所需梁截面抵抗距选择型钢HN350<1750X9,Ix11200cm4,Wx649cm3,q0.410kN/m,另外132a也合适，但用材多不做首选。1.6截面复核次梁截面无削弱，且所选截面的截面特性参数均大于所需，故挠度与正截面强度满足。根据经验，该梁抗剪强度富余

4、较多，验算省略。次梁上无集中力，无需验算局部承压次梁受压翼缘与楼板牢靠连接，不必验算整体稳定次梁为型钢梁不必验算局部稳定3.主梁L-2设计1.7荷载汇集与计算简图均布恒载标准值(梁半宽楼面传来的恒载和主梁自重)总均布荷载标准值总均布荷载设计值次梁传来集中恒载标准值P2Kplkl35.5147.2255.70kN，次梁传来总集中力设计值P2pl44.607.2321.12kN，支座剪力与跨中弯矩标准值主梁计算简图及内力如图3.1所示M(kNm)V(kN)图3.1主梁计算简图与内力图1.8L-2截面选择主梁挠度允许值查教材附表1.7为v/l1/400，由此，梁最小高度为由强度确定所需截面抵抗矩为梁

5、的经济高度为 选取梁腹板高度hw85cm 梁腹板厚度tw2hw/72、850/78.3mm，选取tw8mm 翼缘板的截面尺寸由强度控制所需梁截面抵抗距选取b280mm，t16mm，则b/t17.526，翼缘板不会局部失稳1.9强度及挠度验算所选截面如右图3.2:1- 8X8501X0.8X85=68cm22- 16X2802X1.6X28=89.6cm2A=157.6cm2 计算截面几何特性参数Sx281.643.30.8852/82662cm3图3.2主梁截面 内力计算：由于原估算的梁自重实际所选梁自重相差不大，对内力计算结果影响很小，故直接采用3.1节内力计算结果。 整体稳定验算：因侧向支

6、撑间最大距离为3.3ml1/b330/2811.816（见附表1.8）故无需计算整体稳定 抗弯强度验算所以x1.05 抗剪强度计算 局部承压强度验算：因主次梁采用平接，无需验算。 次梁作用点外侧主梁截面腹板顶端处的折算应力该截面的弯矩和剪力分别为： 挠度vMv1验算条件：-丄L10EIXL4001.10整体稳定验算因侧向支撑间最大距离为3.3ml1/b330/2811.816（见附表1.8）故无需计算整体稳定1.11加劲肋设置与局部稳定验算梁所受荷载为静力荷载，荷载简图及内力图如图3.1所示。跨度中点Mmax1005.5kNm,梁端Vmax327.7kN(1)加劲肋的布置考虑到在1/3跨度附近

7、有次梁相连，该处必须设横向加劲肋，横向加劲肋的最大间距为2.5h0=2.5X850=2125mm故最后取横向加劲肋布置如图3.3所示图3.3主梁横向加劲肋布置(2)区格的局部稳定性验算1) 区格所受应力式中M和M为所计算区格左右的弯矩，ymax为中和轴至腹板上端的距离2）区格的临界应力当a/h0=1600/850=1.9>1.0时,3)局部稳疋验算验算条件为：c1.0crcrc,cr22今上式左边49.848.000.2481.0215108.9满足条件，可(3)区格的局部稳定验算稳定条件为：(4) 区格的局部稳定验算局部稳定条件为：通过以上计算，说明取如图所示的横向加劲肋布置是合理的(

8、5) 横向加劲肋的截面尺寸2. 柱Z3设计2.1荷载汇集与计算简图(1)设计资料1) 柱上、下端均为铰接，计算长度:2) 柱子承受轴心压力设计值：计算简图如图3.4所示2.2截面选择试选截面方案一1)H型钢截面当loxloy时，因ix?iy，不可能做到x和y两方向长细比相等,而由对y轴的长细比y控制。假设y=100,则iyE6006.0cmyy100H型钢截面对y轴屈曲时为b类截面，查附表1.20得：2) 需要截面积3) 试选截面按此数据查型钢表(附表2.6)，选用HW25/250X9X14,(2)试选截面方案二重新假设y=110,得=0.4933N947.421022需要截面积、A=1089

9、.4cmf0.493215需要回转半径iy如y5.45cm110按此数据查型钢表(附表2.6),也选用HW25X250X9X14故最终截面选用HW25X250X9X142.3强度、刚度与整体稳定验算(1) 因截面无削弱不需要进行强度验算(2) 刚度验算：x长细比y(3) 整体稳定性验算由y95.3，查得0.586600巫55660095.36.291501502.4局部稳定验算H型钢的局部稳定性一般都能满足要求，可不验算3. 主次梁螺栓连接计算与节点图3.1确定节点荷载与螺栓布置次梁腹板通过螺栓与主梁横向加劲肋连接，采用螺栓直径d=20mm(1) 确定节点荷载次梁梁端反力设计值各为V44.607.2/2160.56kNm(2) 螺栓布置1)C级螺栓的承载力设计值Nb双剪时的承载力设计值：对主梁腹板承压时的承载力设计值：故Nbmin88.0,48.848.8kN2）次梁简支于主梁所需螺栓数为采用n4个3）按构造要求排列螺栓采用螺栓中心距p65mmpmin3d0321.5mm64.5mm端距a45mmam