鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)計(jì)算書.doc

鋼 結(jié) 構(gòu) 平 臺(tái) 設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)：校核：太原市久鼎機(jī)械制造有限公司二零一四年十月 目 錄1設(shè)計(jì)資料.32結(jié)構(gòu)形式.33材料選擇. 34鋪板設(shè)計(jì).35加勁肋設(shè)計(jì).56平臺(tái)梁.66.1 次梁設(shè)計(jì).66.2 主梁設(shè)計(jì) . .77柱設(shè)計(jì).98. 柱間支撐設(shè)置.119. 主梁與柱側(cè)的連接設(shè)計(jì) .11鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)設(shè)計(jì) 1設(shè)計(jì)資料 1.1廠房內(nèi)裝料平臺(tái)，平面尺寸為5.23.6m（平臺(tái)板開洞7個(gè)，開洞尺寸460460mm）, 臺(tái)頂面標(biāo)高為5.2m。平臺(tái)上平均布荷載為5，不考慮水平向荷載，設(shè)計(jì)全鋼工作平臺(tái)。 1.2參考資料：1) 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范2) 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 3) 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè) 4) 建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范 2結(jié)構(gòu)形式 平面布置主次梁，主梁跨度 3530 mm ，次梁跨度 2790 mm ，次梁間距1260mm ，鋪板下設(shè)加勁，間距900mm 。柱間支撐按構(gòu)造設(shè)計(jì)，鉸接連接；梁柱鉸接連接。確定結(jié)構(gòu)布置方案及結(jié)構(gòu)布置形式如圖所示3材料選擇鋪板采用5mm厚帶肋花紋鋼板，鋼材牌號(hào)為Q235 ，手工焊，E4 型焊條，鋼材彈性模量E =2.06105 N/mm2 ，鋼材密度 =7.85103Kg/m3 ，基礎(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30, fc = 14.3N/mm2。4鋪板設(shè)計(jì)4.1 荷載計(jì)算已知平臺(tái)均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值q1k = 5kN/m2 ，5mm厚花紋鋼板自重qDk = 0.0059.87.85= 0.38kN / m2 ，恒荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.2 ，活荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.4 。 均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值 qk = 5kN/m0.38kN/m = 5.38kN/m 2 均布荷載設(shè)計(jì)值 qd=1.20.381.45= 7.46KN/m24.2 強(qiáng)度計(jì)算 花紋鋼板b / a =1260/900=1.42 ，取a = 0.08 ，平臺(tái)板單位寬度最大彎矩設(shè)計(jì)值為： Mmax =qa2 = 0.087.460.92= 0.48kNm MmaxW=6Mmaxt2=60.481.20.0052=96000 KN/m2 = 96 N/mm2215 N/mm2 4.3 撓度計(jì)算 取=0.110,E=2.06105 N/mm2 va=qka3Et3=0.1105.3810-3 90032.06105 53=0.011261 /150=0.0067設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度和剛度要求。5加勁肋設(shè)計(jì)5.1 計(jì)算尺寸： 肋板的高度取跨度的1/151/12，即取84105 ，選用鋼板 - 100 10 ，鋼材為Q235 。加勁肋與鋪板采用單面角焊縫，焊角尺寸4mm ，每焊150 mm 長度后跳開50mm。此連接構(gòu)造滿足鋪板與加勁肋作為整體計(jì)算的條件。加勁肋的計(jì)算截面為圖所示的 T 形截面，鋪板計(jì)算寬度為30t=150mm ，跨度為0.9 m。5.2 荷載計(jì)算： 分布在一 T 形截面簡支加勁肋上的設(shè)計(jì)荷載應(yīng)為900mm 范圍內(nèi)的荷載，加勁肋自重為 0.1 0.0178.5= 0.079kN / m，按均布荷載考慮。 均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值 qk = 5.380.9+0.079 =4.92 kN / m 均布荷載設(shè)計(jì)值 qd =7.46 0.9+ 1.2 0.079= 6.8kN / m5.3 內(nèi)力計(jì)算： 簡支梁跨中最大彎矩設(shè)計(jì)值Mmax = 18ql2 = 186.81.262= 1.35kNm 支座處最大剪力設(shè)計(jì)值V =6.8 1.26 / 2 =4.28kN5.4 截面特性計(jì)算：加勁肋計(jì)算簡圖如下截面形心位置yc=(1505102.5+1001050)1505+10010=72.5mm截面慣性矩 I =15053/12+1505(102.5-72.5)2+101003/12+10010(72.5-50)2=576145mm4 支座處抗剪面積只計(jì)鋪板部分，偏安全仍取100mm 范圍，則AV =10010 = 1000mm2 5.5 強(qiáng)度計(jì)算: 受拉側(cè)應(yīng)力最大截面塑性發(fā)展系數(shù)取1.20 ， MxWnx=1.3510672.512576145=14.16N / mm2 215N / mm2 受剪計(jì)算： VSIt=1.5VAv=1.54.281031000=6.42 N / mm2 125N / mm25.6 變形計(jì)算： 撓度計(jì)算 vl=5qxl3384EIx=54.92126033842.06105576145=0.0011/150 =0.0067 設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度和剛度的要求。6平臺(tái)梁6.1 次梁設(shè)計(jì) 選用熱軋普通槽鋼，設(shè)置主次梁，次梁與主梁做成剛接。主梁與柱子做成鉸接連接。6.1.1 中間次梁計(jì)算 將次梁看作兩端簡支于主梁的彎曲構(gòu)件，梁跨2.79m 。次梁的荷載主要是由鋪板 加勁肋傳來相隔1.26m 分布的集中力，但這一荷載可作為均布荷載考慮。6.1.2 選取型鋼梁截面： 次梁上最大彎矩設(shè)計(jì)值qBS = 6.81.26 / 0.9= 9.52kN/m 次梁跨中彎矩設(shè)計(jì)值M max = 9.522.792 /8=9.26kN m 最小截面模量 wx,min=Mmaxfy=9.261061.05215=41019 mm3=41.0 cm3 試選槽鋼18b ，截面幾何特征如下h =180，b=70，tw =9, t=10.5, r=10.5, r1=5.25, g= 22.99kg/m ,Ix= 1369.9cm4, Wx=152.2cm3, Sx= 91.6cm3均布荷載設(shè)計(jì)值qBS =9.52 + 1.20.23 = 9.8kN/m 因次梁構(gòu)造較為簡單，不計(jì)入構(gòu)造系數(shù)6.1.3 內(nèi)力計(jì)算： M max =9.8 2.792 /8 =9.54kN m Vmax = 9.8 2.79 /2 =13.67kN6.1.4 強(qiáng)度計(jì)算 MmaxxWx=9.541061.05152.2103=59.7N / mm2 215N / mm2 受剪計(jì)算： VSIt=13.6791.61061369.99104=10.06 N / mm2 125N / mm26.1.5 變形計(jì)算： qBSk = 1.26/ 0.94.92+ 0.23= 7.12kN/m vl=5qxl3384EIx=57.12279033842.061051369.6104=0.00071/150 =0.0067 設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度和剛度要求6.2 主梁設(shè)計(jì) 平臺(tái)主梁與平臺(tái)柱鉸接連接，平臺(tái)主梁可看作是兩端支承在平臺(tái)柱上的簡支梁，承受著平臺(tái)次梁傳來的荷載。恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值： q1k=(6.2+22.99.810-3)2=12.85KN活荷載標(biāo)準(zhǔn)值： qk=51.262=12.6KN主梁支座反力： R=3/2(1.212.85+1.412.6)=49.59KN6.2.1主梁跨中最大彎矩：M max = 49.591.765 -49.591.26=25.04kN m Vmax=R=49.59KN主梁的最小截面模量 wx,min=Mmaxfy=25.041061.05215=110919 mm3=111 cm3 選取型鋼梁截面：試選槽鋼18b ，截面幾何特征如下h =180，b=70，tw =9, t=10.5, r=10.5, r1=5.25, g= 22.99kg/m ,Ix= 1369.9cm4, Wx=152.2cm3, Sx= 91.6cm36.2.2梁截面驗(yàn)算截面承載力驗(yàn)算梁自重標(biāo)準(zhǔn)值：q=22.999.81.05=0.24 kN/m 這里的系數(shù)1.05為考慮加勁肋，焊縫等引起的自重增加考慮梁自重后跨中最大彎矩和最大剪力分別為：Mx=39.64+1/80.241.22.5652=25.28 kN mVmax= 49.59+0.24 1.2 2.565=50.32KN 彎曲正應(yīng)力驗(yàn)算 Mmax xWx=25.281061.05152.2103=158N / mm2 215N / mm2 剪應(yīng)力驗(yàn)算 VSIt=50.3291.61061369.99104=37.03 N / mm2 125N / mm2設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度要求整體穩(wěn)定驗(yàn)算次梁可作為主梁的側(cè)向支撐，因此把主梁側(cè)向支撐點(diǎn)的距離l1=2.79/2=1.395m,l1/b=1395/180=8<16能滿足截面簡支梁不需要驗(yàn)算整體穩(wěn)定的條件，整體穩(wěn)定得以保證。鋼度驗(yàn)算跨中最大撓度： vmax=Mmaxl10EIx2=25.281032.5652102.06108137010-8=5.9mm V=l400=2565400=6.4mm vmaxV (設(shè)計(jì)滿足剛度要求)7.平臺(tái)柱設(shè)計(jì)平臺(tái)柱承受平臺(tái)主梁傳來的荷載，平臺(tái)柱承受平臺(tái)主梁采用鉸接。平臺(tái)柱承受的軸心力的設(shè)計(jì)值為N=5F+ql=549.59/2+0.241.21.765=124.48KN7.1確定柱截面尺寸由于作用支柱的壓力很小，假定柱的長細(xì)比按b類截面查軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)平臺(tái)柱所需的截面面積 A=Nf=124.281030.555215106=1.0410-3=1040 mm2按結(jié)構(gòu)要求取柱為工鋼I20b,截面幾何特征如下h =200，b=102，tw =9, t=11.4, r=9.0, r1=4.5, g= 31.05kg/m ,Ix= 2502cm4, Wx=250.2cm3, Sx= 146.1cm3 A=39.55cm2 ix=7.95cm , iy=2.07cm7.2驗(yàn)算平臺(tái)柱截面的承載力、整體穩(wěn)定和鋼度因柱截面沒有削弱，若柱整體穩(wěn)定能滿足要求，則柱的承載力也能滿足要求。因此，只需驗(yàn)算柱的整體穩(wěn)定。平臺(tái)高5200mm，兩端鉸接，平臺(tái)內(nèi)與平臺(tái)外的計(jì)算長度均為5200mm，則lox=loy=5200mmox=lox/ix=5200/79.5=65.4=350oy=loy/iy=5200/20.7=251=350柱剛度能滿足要求。按b類截面查得軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)：平臺(tái)柱自重標(biāo)準(zhǔn)值：N=7.859.80.00395551.2=1.83KN這里的系數(shù)1.2為考慮焊縫及柱頭、柱腳等引起的自重增加。柱承受的軸心力的設(shè)計(jì)值N=1.2448105+1.21.83103=126676N于是有=NminA=1266760.4083955= 78.5N / mm2 125N / mm2柱整體穩(wěn)定能滿足要求。7.3平臺(tái)柱柱腳設(shè)計(jì)平臺(tái)柱承受的軸心力較小，柱腳采用平板式鋼接構(gòu)造形式如圖所示?；A(chǔ)混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，抗壓強(qiáng)設(shè)計(jì)值fc = 14.3N/mm2。底板需要面積 A=Nfc=12667614.3=8858.46mm2按構(gòu)造要求,考慮底板加勁，取柱底板尺寸為-44044020底板浄面積：440440=193600 mm2A=8858.46 mm2即取的底板尺寸滿足要求7.4平臺(tái)柱柱頂設(shè)計(jì) 平臺(tái)柱承受的軸心力較小，柱頂采用平板式鋼接構(gòu)造形式如圖所示。 考慮柱頂與平臺(tái)主梁接觸穩(wěn)定，柱頂上部設(shè)置加強(qiáng)斜撐，材料選用工鋼I20b。取柱頂板尺寸為-400300208. 柱間支撐設(shè)置由于沒有水平荷載且豎向荷載較小，所以柱間支撐可按構(gòu)造設(shè)置。柱間交叉支撐采用槽鋼，如圖所示。最大計(jì)算長度為5.15m ，允許長細(xì)比為200 ，則i= 5150/200=26mm 選用槽鋼18 。 支撐的連接采用焊縫連接，焊縫尺寸為8 ，同時(shí)在連接處設(shè)置10.9級(jí)M16的安裝螺栓。9梁與柱的連接計(jì)算由于平臺(tái)不考慮水平向荷載，主梁與柱的連接的螺栓為構(gòu)造要求，不必進(jìn)行計(jì)算。連接處設(shè)置10.9級(jí)M20的安裝螺栓。