平臺(tái)鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算書.doc

鋼平臺(tái)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書一、結(jié)構(gòu)布置1、梁格布置：按柱網(wǎng)尺寸布置。L=9.0m， D=5.4m，a=b=0.9m。2、連接方案：主梁與柱、次梁與主梁之間均采用高強(qiáng)度螺栓鉸接連接，定位螺栓采用粗制；次梁與主梁的上翼緣平齊；平臺(tái)板與梁采用焊接。3、支撐布置：根據(jù)允許長(zhǎng)細(xì)比，按構(gòu)造要求選擇角鋼型號(hào)。二、平臺(tái)鋼鋪板設(shè)計(jì)1、尺寸確定根據(jù)平臺(tái)荷載、構(gòu)造要求及平面布置情況，平臺(tái)鋪板的厚度取為6mm。平臺(tái)鋪板采用有肋鋪板，板格面積取為0.9m5.4m，即相鄰兩次梁中心間距為0.9m，加勁肋中心間距為0.9m，此處加勁肋間距參考鋪板厚度的100150倍取值。加勁肋采用扁鋼，其高度一般為跨度的1/151/12，且不小于高度的1/15及5mm，故取扁鋼肋板高度60mm，厚度6mm。2、鋪板驗(yàn)算驗(yàn)算內(nèi)容包括鋪板強(qiáng)度和鋪板剛度。（1） 荷載效應(yīng)計(jì)算鋪板承受的荷載包括鋪板自重和板面活荷載，計(jì)算如下：鋪板自重標(biāo)準(zhǔn)值： 鋪板承受標(biāo)準(zhǔn)荷載：鋪板承受的荷載設(shè)計(jì)值： 鋪板跨度b=900mm,加勁肋間距a=900mm，b/a=1<2，因此，應(yīng)按四邊簡(jiǎn)支平板計(jì)算鋪板最大彎矩。查表2-1得：（2） 鋪板強(qiáng)度驗(yàn)算鋪板截面的最大應(yīng)力為： 滿足要求。（3） 鋪板剛度驗(yàn)算查表2-1得： （4） 鋪板加勁肋驗(yàn)算板肋自重標(biāo)準(zhǔn)值： 加勁肋可按兩端支撐在平臺(tái)板次梁上的簡(jiǎn)支梁計(jì)算，其承受的線荷載為：恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值：活荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 加勁肋的跨中最大彎矩設(shè)計(jì)值為:加勁肋計(jì)算截面可按加勁肋和每側(cè)鋪板15t（t為鋪板厚度）的寬度參與共同作用，計(jì)算截面如圖3所示。計(jì)算截面面積：計(jì)算截面形心軸到鋪板面的距離：計(jì)算截面對(duì)形心軸x的截面慣性矩：加勁肋截面最大應(yīng)力為：滿足要求。加勁肋跨中最大撓度為： 滿足剛度要求。三、次梁設(shè)計(jì)1、次梁計(jì)算簡(jiǎn)圖：次梁按簡(jiǎn)支梁計(jì)算。 圖2 次梁受力簡(jiǎn)圖2、計(jì)算次梁荷載。恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值：次梁承受恒荷載包括自重和加勁肋自重（暫時(shí)不考慮次梁自重），將加勁肋則算成均布荷載?；詈奢d標(biāo)準(zhǔn)值：則次梁最大彎矩設(shè)計(jì)值為：最大剪力為：3、初選次梁截面：次梁采用普通軋制工字鋼，根據(jù)組合內(nèi)力初選截面。由抗彎條件得次梁所需的凈截面抵抗矩：初步擬定次梁采用工字鋼，型號(hào)為 20b，截面參數(shù)如下： , ，自重31.05kg/m4、次梁內(nèi)力計(jì)算：計(jì)算包含自重在內(nèi)的次梁荷載。計(jì)算次梁自重的均布荷載：5、驗(yàn)算次梁截面：驗(yàn)算次梁荷載作用下的鋼梁強(qiáng)度、撓度和整體穩(wěn)定。（1）抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算（2）剪應(yīng)力驗(yàn)算（3）支座處局部壓應(yīng)力支座反力為57.3kN。假定支撐長(zhǎng)度a=15cm,由型鋼表得：因鋪板密鋪在梁的受壓翼緣上，并與其牢固相連，能阻止受壓翼緣的側(cè)向位移，故不必驗(yàn)算整體穩(wěn)定。（4）撓度驗(yàn)算因此，次梁能滿足強(qiáng)度和剛度要求。四、主梁設(shè)計(jì)1、主梁計(jì)算簡(jiǎn)圖：按簡(jiǎn)支梁計(jì)算。 圖3 主梁受力簡(jiǎn)圖2、主梁荷載計(jì)算。次梁傳來的集中荷載：最大彎矩（不包括主梁自重），由表2-2查得。最大剪力（不包括主梁自重）：3、初選主梁截面：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：根據(jù)表2-3的剛度要求，查得。梁的經(jīng)濟(jì)高度：取腹板高度： 確定腹板厚度： 取腹板厚度。翼緣所需面積： 取上、下翼緣寬度b=400mm，厚度t=20mm，主梁截面見圖4。圖4 主梁尺寸翼緣面積： 截面特性： 4、計(jì)算主梁內(nèi)力（包含主梁自重）。梁的截面面積： 梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的自重：取自重的荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.2，并考慮由于加勁肋等重量的構(gòu)造系數(shù)1.2，梁自重的荷載設(shè)計(jì)值為：梁支座最大剪力：梁跨中最大彎矩：5、主梁截面設(shè)計(jì)：內(nèi)容包括強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、翼緣局部穩(wěn)定、腹板局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設(shè)計(jì)以及撓度驗(yàn)算。（1）跨中截面抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求。（2）翼緣局部穩(wěn)定受壓翼緣的局部穩(wěn)定能夠保證。（3）整體穩(wěn)定驗(yàn)算次梁為主梁的側(cè)向支撐，故主梁的受壓翼緣的自由長(zhǎng)度，因此，梁的整體穩(wěn)定性有保證。 （4）撓度驗(yàn)算集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值：由表2-2查得，（5）腹板局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設(shè)計(jì)腹板局部穩(wěn)定能夠保證，不必配置加勁肋。由于主梁之上布置有次梁，次梁間距為0.9m，按構(gòu)造要求次梁下面必須對(duì)主梁腹板布置支承加勁肋。橫向加勁肋截面：，取，取支座加勁肋驗(yàn)算：梁的支座采用突緣支座形式，支承加筋類采用，計(jì)算支承加勁肋在腹板平面外的穩(wěn)定性。有效面積如圖5所示。 圖5 加勁肋布置支座加勁肋受的力，查附錄E-9得 ，支座加勁端部刨平頂緊。其端面承壓應(yīng)力為：支座加勁肋與腹板用直角角焊縫連接，焊縫的焊腳尺寸為：取。其他加勁肋均采用2-10012，不必驗(yàn)算。 圖6 主梁施工圖五、平臺(tái)柱設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)平臺(tái)柱為軸心受壓平臺(tái)實(shí)腹柱，柱截面采用焊接組合工字形，翼緣鋼板為火焰切割邊，鋼材采用Q235，柱的長(zhǎng)度為 ，考慮側(cè)向支承。1.柱頂荷載計(jì)算：主梁傳來總荷載設(shè)計(jì)值計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：2.截面選擇：假定長(zhǎng)細(xì)比,由附錄查得需要的截面面積：需要的回轉(zhuǎn)半徑：需要的截面寬度和高度，由附錄查得后計(jì)算如下選用的截面尺寸：翼緣板為 2-250X10腹板為 1-250X8翼緣與腹板的焊縫按構(gòu)造要求取。截面幾何特性參數(shù)：截面面積： 慣性矩： 回轉(zhuǎn)半徑：長(zhǎng)細(xì)比：3.截面驗(yàn)算整體穩(wěn)定：由，查附錄得，則局部穩(wěn)定：翼緣：腹板：剛度驗(yàn)算：因截面無削弱，不必驗(yàn)算強(qiáng)度。按構(gòu)造要求配置橫向加勁肋，橫向加勁肋宜用寬度為：厚度，其間距，采用加勁肋寬度，厚度，間距為70cm。六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1、主梁與次梁的連接節(jié)點(diǎn)（1）連接設(shè)計(jì)：試采用下圖的連接形式。次梁與主梁腹板采用10.9級(jí)高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，螺栓規(guī)格M16。螺栓排列時(shí)，離肢背距離按最小容許距離確定以減小偏心影響，螺栓邊距40mm，中心距60mm，孔徑為17.5mm。圖7 主次梁連接節(jié)點(diǎn)（2）梁端凈截面復(fù)核 設(shè)梁端僅腹板參與工作，腹板參與工作高度偏安全的假定為150mm，螺栓開孔處內(nèi)力為= 腹板參與工作部分的截面特性 ：剪應(yīng)力按平均應(yīng)力計(jì)算，彎曲應(yīng)力仍按平截面假定計(jì)算 ：折算應(yīng)力近似按以下方式計(jì)算： 在距梁端70mm處，彎矩還會(huì)有增加，但由計(jì)算可知強(qiáng)度有較大富余。 （3） 螺栓連接計(jì)算 梁端剪力引起的螺栓剪力： 梁端彎矩引起的螺栓剪力： 單個(gè)螺栓的抗剪承載力： 強(qiáng)度計(jì)算：2、主梁與柱的連接節(jié)點(diǎn)主梁梁端通過突緣式支座支承于柱頂板。左右兩梁端板間用普通螺栓連接并在其間設(shè)填板。梁的下翼緣與柱頂板間用普通螺栓固定。頂板設(shè)計(jì)三角形加勁板。頂板厚度參照節(jié)點(diǎn)板厚度適當(dāng)加厚。柱頭的計(jì)算壓力為N=557.6kN。設(shè)計(jì)采用Q235號(hào)鋼，設(shè)計(jì)焊接工字型截面軸心受壓的實(shí)腹柱的柱頭。柱頭加勁肋所需的面積為：柱頭處的加勁肋選用b1=125mm，則肋厚為，取，符合的局部穩(wěn)定的要求。此時(shí)柱端腹板也應(yīng)換成的鋼板。取加勁肋高度h=300 mm。驗(yàn)算抗彎承載力：頂板尺寸采用，蓋住柱頂及加勁肋截面。每根加勁肋經(jīng)端面承壓傳入N/2=278.8kN的力后，將通過和柱腹板相連的兩個(gè)角焊縫把力傳給腹板。取肋高h(yuǎn)=300 mm，則焊縫長(zhǎng)度，設(shè)焊縫的焊腳尺寸為，符合焊縫長(zhǎng)度的構(gòu)造要求，則焊縫面積和焊縫截面抵抗矩為：驗(yàn)算焊縫強(qiáng)度得：圖8 柱頭構(gòu)造將加勁肋視為懸臂梁，驗(yàn)算其強(qiáng)度。懸臂梁截面為，受剪力V=N/2=278.8kN及彎矩，從而：七、柱腳節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)（1）柱腳底板設(shè)計(jì)計(jì)算(平面尺寸和厚度）假定底板寬度為 取L=400mm。作用在底板單位面積上的壓力為 圖9 靴梁柱腳（2）各區(qū)格單位寬度的最大彎矩1.四邊支承板的彎矩：由，查表2-5，得，則2.三邊支承板的彎矩：由，查表2-5，得，則3.懸臂板的彎矩：最大彎矩底板厚度為采用20mm。（3）焊縫設(shè)計(jì)計(jì)算柱與靴梁的豎直焊縫的焊縫尺寸用。柱與靴梁的豎直焊縫：，取160mm靴梁高度取300mm，厚度取10mm。靴梁與底板連接焊縫的總長(zhǎng)度：所需焊腳尺寸：選用。靴梁板承受的最大彎矩：剪力：柱腳與基礎(chǔ)的連接構(gòu)造用兩個(gè)直徑為20mm，材料為Q235鋼的螺栓。