钢结构平台计算书修订稿

钢结构平台计算书

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钢 结 构 平 台

设计说明书

设计：

校核：

太原市久鼎机械制造有限公司

二零一四年十月

目 录

1．设计资

料............................................................................................................3

2．结构形

式............................................................................................................3

3．材料选

择........................................................................................................... 3

4．铺板设

计............................................................................................................3

5．加劲肋设

计........................................................................................................5

6．平台

梁................................................................................................................6

次梁设

计...........................................................................................................6 主梁设计 ............................................................................................. ...........7 7．柱设计................................................................................................................9 8. 柱间支撑设置.....................................................................................................11 9. 主梁与柱侧的连接设计 ...................................................................................11

钢结构平台设计

1．设计资料

厂房内装料平台，平面尺寸为×（平台板开洞7个，开洞尺寸460×460mm）, 台顶面标高为。平台上平均布荷载为5kN/m2，不考虑水平向荷载，设计全钢工作平台。 参考资料： 1) 钢结构设计规范 2) 建筑结构荷载规范 3) 钢结构设计手册 4) 建筑钢结构焊接规范 2．结构形式

平面布置主次梁，主梁跨度 3530 mm ，次梁跨度 2790 mm ，次梁间距1260mm ，铺板下设加劲，间距900mm 。柱间支撑按构造设计，铰接连接；梁柱铰接连接。确定结构布置方案及结构布置形式如图所示

3．材料选择

铺板采用5mm厚带肋花纹钢板，钢材牌号为Q235 ，手工焊，E4 型焊条，钢材弹性模量E =×10

5

N/mm ，钢材密度 ρ=10Kg/m ，基础混凝土强度等级为C30, 233

fc  mm。

2

4．铺板设计

荷载计算

已知平台均布活荷载标准值q1k  5kN/m ，5mm厚花纹钢板自重

2

qDk  ××= / m ，恒荷载分项系数为 ，活荷载分项系数为 。 均布荷载标准值 qk  5kN/m＋m = m 均布荷载设计值 qd=×＋×5= m

2

2

2

强度计算

花纹钢板b / a =1260/900=＜2 ，取  ，平台板单位宽度最大弯矩 设计值为：

Mmax αqa = ××= ·m

Mmaxγ×W

2

=

6Mmaxγt2=

5

6×0.481.2×0.0052=96000 KN/m = 96 N/mm＜215 N/mm

222

挠度计算

取β=,E=×10N/mm

2

v

a

=β

qka3Et3

=×

5.38×10−3 ×90032.06×105 ×53

=＜1 /150=

设计满足强度和刚度要求。

5．加劲肋设计 计算尺寸：

肋板的高度取跨度的1/15~1/12，即取84~105 ，选用钢板 - 100 ×10 ，钢材为Q235 。加劲肋与铺板采用单面角焊缝，焊角尺寸4mm ，每焊150 mm 长度后跳开50mm。此连接构造满足铺板与加劲肋作为整体计算的条件。加劲肋的计算截面为图所示的 T 形截面，铺板计算宽度为30t=150mm ，跨度为 m。 荷载计算：

分布在一 T 形截面简支加劲肋上的设计荷载应为900mm 范围内的荷载，加劲肋自重为 × ×= / m，按均布荷载考虑。 均布荷载标准值 qk  ×+  kN / m 均布荷载设计值 qd  × ×  / m 内力计算：

简支梁跨中最大弯矩设计值

Mmax  ql= ××= ·m

8

8

1

2

1

支座处最大剪力设计值 V  × / 2  截面特性计算： 加劲肋计算简图如下 截面形心位置

yc=

(150×5×102.5+100×10×50)

150×5+100×10

=

截面惯性矩

I 150×5/12+150×5× =576145mm4

支座处抗剪面积只计铺板部分，偏安全仍取100mm 范围，则 AV 100×10  1000mm2

3

强度计算:

受拉侧应力最大截面塑性发展系数取 ，

M

γxWnx

=

1.35×106×72.512×576145

= / mm2 ＜215N / mm2

受剪计算：

VSIt

=1.5

VAv

=1.5

4.28×1031000

= N / mm2 ＜125N / mm2

变形计算： 挠度计算

=

l

v

5qxl3384EIx

=

5×4.92×12603384×2.06×105×576145

=＜1/150 =

设计满足强度和刚度的要求。

6．平台梁

次梁设计

选用热轧普通槽钢，设置主次梁，次梁与主梁做成刚接。主梁与柱子做成铰接连接。

中间次梁计算

将次梁看作两端简支于主梁的弯曲构件，梁跨 。次梁的荷载主要是由铺板— 加劲肋传来相隔 分布的集中力，但这一荷载可作为均布荷载考虑。 选取型钢梁截面： 次梁上最大弯矩设计值

qBS  × / = m 次梁跨中弯矩设计值 M max  × /8= m 最小截面模量

wx,min=

Mmax9.26×106γ×fy

=1.05×215

=41019 mm3= cm3

试选槽钢[18b ，截面几何特征如下

h =180，b=70，tw =9, t=, r=, r1=, = m ,Ix= , Wx=, Sx= 均布荷载设计值 qBS   ×  m

因次梁构造较为简单，不计入构造系数 内力计算： M max  × /8 = m Vmax  × /2 = 强度计算

MmaxγxWx

=

9.54×106

1.05×152.2×10

22

= / mm ＜215N / mm 3 受剪计算：

VSIt

=

13.67×91.6×1061369.9×9×104= N / mm2 ＜125N / mm2

变形计算： qBSk  ×+ = m

=

l

v

5qxl3384EIx

=

5×7.12×27903

384×2.06×105×1369.6×104=＜1/150 =

设计满足强度和刚度要求 主梁设计

平台主梁与平台柱铰接连接，平台主梁可看作是两端支承在平台柱上的简支梁，

承受着平台次梁传来的荷载。 恒荷载标准值： q1k=+××10)×2= 活荷载标准值： qk=5××2=

-3

主梁支座反力： R=3/2×+×= 主梁跨中最大弯矩：

M max  × ×= m Vmax=R=

主梁的最小截面模量

Mmax25.04×106γ×fy

wx,min=

=

1.05×215

=110919 mm3=111 cm3

选取型钢梁截面：

试选槽钢[18b ，截面几何特征如下

h =180，b=70，tw =9, t=, r=, r1=, = m , Ix= , Wx=, Sx= 梁截面验算 ①截面承载力验算

梁自重标准值：q=××= kN/m

这里的系数为考虑加劲肋，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=+1/8×××= kN m Vmax= + × ×= 弯曲正应力验算

25.28×106

Mmax

γxWx

=

1.05×152.2×10

=158N / mm ＜215N / mm 322

剪应力验算

VSIt

=

50.32×91.6×1061369.9×9×104= N / mm ＜125N / mm

22

设计满足强度要求 ②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离

l1=2=,l1/b=1395/180=8<16能满足截面简支梁不需要验算整体稳定的条件，整体稳定得以保证。 ③钢度验算 跨中最大挠度：

vmax

Mmaxl225.28×103×2.5652=== 8−810EIx10×2.06×10×1370×10 [V]=

l2565

==6.4mm 400400 vmax＜[V] (设计满足刚度要求)

7.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 N=5F+ql=5×2+××= 确定柱截面尺寸

由于作用支柱的压力很小，假定柱的长细比100 按b类截面查轴心受压稳定系数0.555 平台柱所需的截面面积

A=

Nφf

=

124.28×1030.555×215×106

=×10=1040 mm

-32

按结构要求取柱为工钢I20b,截面几何特征如下

h =200，b=102，tw =9, t=, r=, r1=, = m ,Ix= 2502cm, Wx=, Sx= A=iy=

验算平台柱截面的承载力、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5200mm，两端铰接，平台内与平台外的计算长度均为5200mm，则 lox=loy=5200mm

λox=lox/ix=5200/=＜[λ]=350 λoy=loy/iy=5200/=251＜[λ]=350 柱刚度能满足要求。

按b类截面查得轴心受压稳定系数：min0y0.408 平台柱自重标准值：

4

ix= ,

N=×××5×=

这里的系数为考虑焊缝及柱头、柱脚等引起的自重增加。 柱承受的轴心力的设计值 N=×10+××10=126676N 于是有σ

5

3

=

NφminA

=

1266760.408×3955

= / mm ＜125N / mm

2

2

柱整体稳定能满足要求。 平台柱柱脚设计

平台柱承受的轴心力较小，柱脚采用平板式钢接构造形式如图所示。 基础混凝土强度等级为C30，抗压强设计值fc  mm2。 底板需要面积 A=

Nfc

=

12667614.3

=8858.46mm2

按构造要求,考虑底板加劲，取柱底板尺寸为-440×440×20 底板浄面积：440×440=193600 mm＞A= mm即取的底板尺寸满足要求

2

2

平台柱柱顶设计

平台柱承受的轴心力较小，柱顶采用平板式钢接构造形式如图所示。

考虑柱顶与平台主梁接触稳定，柱顶上部设置加强斜撑，材料选用工钢I20b。

取柱顶板尺寸为-400×300×20

8. 柱间支撑设置

由于没有水平荷载且竖向荷载较小，所以柱间支撑可按构造设置。

柱间交叉支撑采用槽钢，如图所示。最大计算长度为 ，允许长细比为200 ， 则i= 5150/200=26mm 选用槽钢[18 。 支撑的连接采用焊缝连接，焊缝尺寸为8 ， 同时在连接处设置级M16的安装螺栓。

9．梁与柱的连接计算

由于平台不考虑水平向荷载，主梁与柱的连接的螺栓为构造要求，不必进行计算。连接处设置级M20的安装螺栓。