平台钢结构计算书.pdf

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=， D=，a=b= 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×，即相邻两次梁中心间距为，加劲肋中心间距为，此处加劲肋间距参考铺板厚度的 100~150倍取值加劲肋采用扁钢，其高度一般为跨度的 1/15~1/12，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： 6278509.8 6 100.462GqkN m 铺板承受标准荷载： 280.4628.462kqkN m 铺板承受的荷载设计值： 21.20.4621.4811.7544qkN m 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： 22max0.0497 11.7544 0.90.4732MqakN m （2） 铺板强度验算 铺板截面的最大应力为： 22max22-6660.473278.86215610MN mmfN mmt 满足要求 （3） 铺板刚度验算 查表 2-1 得： 434max311398.462100.99000.04335.4[ ]61502.0610610kq ammmmEt （4） 铺板加劲肋验算 板肋自重标准值： 2978509.8660100.028pkN m 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： 10.4620.90.0280.4438pkNm 活荷载标准值： 20.987.2pkN m 加劲肋的跨中最大弯矩设计值为: 221(1.20.44381.47.2)0.91.0888qMlkN m 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： 26218066061440144010Ammm 计算截面形心轴到铺板面的距离： 180636063611.251440ymm 计算截面对形心轴 x 的截面惯性矩： 33227418066601806(11.253)606(3611.25)4.0527 101212XImm 加劲肋截面最大应力为： 322max71.0810(0.0660.01125)1462154.0527 10MN mmfN mmW 满足要求 加劲肋跨中最大挠度为： 434max11755(0.44387.2)100.99000.78[ ]63841503842.06104.052710kXq lmmmmEI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 10.4620.90.0280.4438pkN m 活荷载标准值： 280.97.2pkN m 则次梁最大弯矩设计值为： 22max1(1.20.44381.47.2)5.438.888qMlkN m 最大剪力为： max1110.985.457.322VqlkN 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矩： 33max638.810171.871.0521510nxxMWcmf 初步拟定次梁采用工字钢，型号为 Ι 20b，截面参数如下： 239.55Acm ,42502xIcm,3250.2xWcm,17.13XXIcmS, 9.0wtmm，自重 m 4、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： 10.44380.0319.80.7476pkN m 27.2pkN m 121.21.410.98qppkN m 127.95kqppkN m 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 622max34010152.262151.05250.210xMN mmfN mmW （2）剪应力验算 32257.31037.212517.13910XvxVSNmmfNmmI W （3）支座处局部压应力 支座反力为假定支撑长度 a=15cm,由型钢表得： 9 11.4 20.4yhRtmm 2.51502.520.4201zylahmm 3221.057.31031.672159201cwzFN mmfN mmt l 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 4124max54557.95105.4540017.1[]21.63842503842.0610250210kXq lmmmmEI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： 10.985.459.3FkN 最大弯矩maxM（不包括主梁自重） ，由表 2-2查得1.11MK max1.1159.39592.4MkN m 最大剪力（不包括主梁自重） ： max959.3 / 2266.85VkN 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： 63max592.41027521.05205nxxMWcmf 梁的最小高度minh： 根据表2-3 的刚度要求0[]11400ln，查得min900601515lhcm 梁的经济高度：337307 27523068snxhWcm 取腹板高度： 080hcm 确定腹板厚度wt：  0800.81111whtcm 3max0266.85101.21.20.33800120wvVtcmhf 取腹板厚度10wtmm。

翼缘所需面积： 210012752180216806nxwWAt hcmh 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： 224028021cmcm 截面特性： 3324x14021802(40241 )3249601212nIcm 3324960773742nxWcm 22240410.5 1404080Scm  4、计算主梁内力（包含主梁自重） 梁的截面面积： 24022180240Acm 梁单位长度的自重：432401078509.8101.85kN m 取自重的荷载分项系数为，并考虑由于加劲肋等重量的构造系数，梁自重的荷载设计值为： 1.21.21.852.66kN m 梁支座最大剪力： max1266.852.669278.82VkN 梁跨中最大弯矩： 2max1592.42.669619.38MkN m 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肋设计以及挠度验算。

（1）跨中截面抗弯强度验算 622max3619.31076.22051.05773710xMN mmfN mmW 满足要求 （2）翼缘局部稳定 4019.7513 235 2351322bt 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1900lmm， 119002.2516400lb 因此，梁的整体稳定性有保证 6224278.8408010351253249601010XvxVSN mmfN mmI W （4）挠度验算 集中荷载标准值： 7.955.442.93FkN 1.21.852.22qkN m 由表 2-2 查得1 9K， 32max59384kxXq lFllEIEI 32693545442.931091052.221091 1635[ ]1 40092.0510324960103842.061032496010l （5）腹板局部稳定和腹板加劲肋设计 08023580801235wht 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，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： 08004040673030shbmm，取100sbmm 1006.71515ssbtmm，取8stmm 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20016mmmm，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278.8NkN， 21.62018150Acm 334111.62018110681212Icm 1068 504.62icm 160 4.6234.63 查附录 E-9得 0.866， 322278.81064.42150.8665000NAN mmN mm 支座加劲端部刨平顶紧其端面承压应力为： 322278.81087.12521516200ceN AN mmN mm 支座加劲肋与腹板用直角角焊缝连接，焊缝的焊脚尺寸为： 3278.8101.560.72800160fhmm 取8fhmm。

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 ，考虑侧向支承 1.柱顶荷载计算： 主梁传来总荷载设计值 计算简图如下： 2.截面选择： 假定长细比,由附录查得 需要的截面面积： 需要的回转半径： 需要的截面宽度和高度，由附录查得后计算如下 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 截面几何特性参数： 截面面积： 惯性矩： 回转半径： 长细比： 3.截面验算 整体稳定： 由，查附录得，则 局部稳定： 翼缘： 腹板： 刚度验算： 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： 厚 度， 其 间 距， 采 用 加 劲 肋 宽 度，厚度，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，螺栓边距40mm，中心距 60mm，孔径为 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 57.3VkN 57.30.0432.5MkN m 腹板参与工作部分的截面特性 ： 215016217.5161840wAmm 32215016 12217.516306660060wWmm 剪应力按平均应力计算，弯曲应力仍按平截面假定计算 ： 6222.51037.521566600N mmN mm 32257.3101.546.71251840N mmN mm 折算应力近似按以下方式计算： 222237.5346.789.2215N mmN mm 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： 57.3 228.7vNkN 梁端弯矩引起的螺栓剪力： 2.5 / 0.0641.67MNkN 单个螺栓的抗剪承载力：0.920.45155125.55bvNkN 强度计算： 2228.741.6750.6125.55kNkN 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=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： 柱头处的加劲肋选用b1=125mm，则肋厚为，取，符合的局部稳定的要求此时柱端腹板也应换成的钢板取加劲肋高度 h=300 mm 验算抗弯承载力： 顶板尺寸采用，盖住柱顶及加劲肋截面 每根加劲肋经端面承压传入 N/2=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，设焊缝的焊脚尺寸为，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： 验算焊缝强度得： 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， 受剪力 V=N/2=及弯矩，从而： 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 1122250210240350Batcmm 3011557.610()(1000)16235010cNLAmmBf 取 L=400mm。

作用在底板单位面积上的压力为 3220557.6104103504001000NqN mmN mmBLA 图 9 靴梁柱脚 （2）各区格单位宽度的最大弯矩 1.四边支承板的弯矩： 由250 2501b a，查表 2-5，得0.0479，则 220.0479425011975MqaN 2.三边支承板的弯矩： 由1175 2500.3b a，查表 2-5，得0.0273，则 2210.027342506825MqaN 3.悬臂板的弯矩： 220.50.54403200MqcN 最大弯矩max11975MN 底板厚度为 max661197518.7205Mtmmf 采用 20mm （3）焊缝设计计算 柱与靴梁的竖直焊缝的焊缝尺寸用8fhmm 柱与靴梁的竖直焊缝： 3557.61015640.7816040.7wwffNlmmhf，取 160mm 靴梁高度取 300mm，厚度取 10mm 靴梁与底板连接焊缝的总长度： 2(40010)4(7510)1040wlmm 所需焊脚尺寸： 3557.61041.220.71040160fhmm 选用8fhmm。

靴梁板承受的最大弯矩： 214350753.942MkN m 剪力： 435075105VkN 622263.941013.13()215()210300MN mmfN mmW3222310510300101226.25()125()2281030010VSN mmfN mmIt 柱脚与基础的连接构造用两个直径为 20mm，材料为 Q235 钢的螺栓 。