鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算書.doc

哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）土木工程鋼結(jié)構(gòu)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書姓 名：田英鵬學(xué) 號(hào)：121210111指導(dǎo)教師：錢宏亮二零一五年七月土木工程系鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)設(shè)計(jì)計(jì)算書一、設(shè)計(jì)資料某廠房內(nèi)工作平臺(tái)，平面尺寸為189m2（平臺(tái)板無開洞），臺(tái)頂面標(biāo)高為+4.000m，平臺(tái)上均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為12kN/m2，設(shè)計(jì)全鋼工作平臺(tái)。二、結(jié)構(gòu)形式平面布置，主梁跨度9000mm，次梁跨度6000mm，次梁間距1500mm，鋪板寬600mm，長度1500mm，鋪板下設(shè)加勁肋，間距600mm。共設(shè)8根柱。圖1全鋼平臺(tái)結(jié)構(gòu)布置圖三、鋪板及其加勁肋設(shè)計(jì)與計(jì)算1、鋪板設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）鋪板的設(shè)計(jì) 鋪板采用厚帶肋花紋鋼板，鋼材牌號(hào)為，手工焊，選用型焊條，鋼材彈性模量，鋼材密度。（2） 荷載計(jì)算平臺(tái)均布活荷載標(biāo)準(zhǔn)值：6mm厚花紋鋼板自重：恒荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.2，活荷載分項(xiàng)系數(shù)為1.3。均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：均布荷載設(shè)計(jì)值：（3） 強(qiáng)度計(jì)算 花紋鋼板，取，平臺(tái)板單位寬度最大彎矩設(shè)計(jì)值為：（4） 撓度計(jì)算 取 設(shè)計(jì)滿足強(qiáng)度和剛度要求。2、加勁肋設(shè)計(jì)與計(jì)算圖2加勁肋計(jì)算簡圖（1）型號(hào)及尺寸選擇選用鋼板尺寸，鋼材為Q235。加勁肋與鋪板采用單面角焊縫，焊角尺寸6mm，每焊150mm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15t=180mm，跨度為1.5m。（2） 荷載計(jì)算加勁肋自重:均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：均布荷載設(shè)計(jì)值：（3） 內(nèi)力計(jì)算簡支梁跨中最大彎矩設(shè)計(jì)值支座處最大剪力設(shè)計(jì)值（4） 截面特性計(jì)算截面形心位置:截面慣性矩:支座處抗剪面積只計(jì)鋪板部分，偏安全仍取180mm范圍，則（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，受彎計(jì)算：受剪計(jì)算：四、平臺(tái)梁設(shè)計(jì)與計(jì)算圖3中間次梁計(jì)算簡圖1、中間次梁設(shè)計(jì)與計(jì)算 計(jì)算簡圖：將次梁看作兩端簡支于主梁的彎曲構(gòu)件，梁跨6m。次梁的荷載主要是由鋪板加勁肋傳來相隔0.6m分布的集中力，但這一荷載可作為均布荷載考慮。選用熱軋普通工字鋼，設(shè)置主次梁，次梁與主梁做成鉸接連接。主梁與柱子做成鉸接。（1)初選截面次梁跨中均布線荷載設(shè)計(jì)值：次梁跨中彎矩設(shè)計(jì)值：最小截面模量：選用熱軋普通工字鋼I28b,（2) 荷載計(jì)算均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值：均布荷載設(shè)計(jì)值：（3) 內(nèi)力計(jì)算；（4) 強(qiáng)度計(jì)算受彎計(jì)算：受剪計(jì)算：（5) 撓度計(jì)算2、 邊次梁設(shè)計(jì)與計(jì)算計(jì)算簡圖：將次梁看作兩端簡支于主梁的彎曲構(gòu)件，梁跨6m。次梁的荷載主要是由鋪板加勁肋傳來相隔0.6m分布的集中力，但這一荷載可作為均布荷載考慮。但由于荷載較小，為方便與主梁和次梁鏈接，采用和中間次梁一樣的型鋼I28b.3、主梁設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）計(jì)算簡圖主梁與柱子兩端為鉸接，主梁計(jì)算簡圖及其內(nèi)力分布圖如下所示圖4 計(jì)算簡圖及內(nèi)力設(shè)計(jì)值分布圖(2) 截面初選：對(duì)跨中6等分點(diǎn)處作用5個(gè)相等集中荷載的簡支梁，撓度計(jì)算系數(shù)=0.102，平臺(tái)梁允許撓度l/400=22.5mm。鋼材選用Q345，鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取。圖5組合主梁設(shè)計(jì)1 梁的最小高度梁的彎矩設(shè)計(jì)值先根據(jù)計(jì)算得到的次梁梁端反力近似取為其中系數(shù)1.1是考慮主梁自重后的附加系數(shù)，則所需截面模量為2 經(jīng)濟(jì)高度取h=800mm為初選截面高度。主梁腹板的初選厚度為 主梁腹板的初選厚度為其中考慮翼緣板可能厚度后，取hw=760mm，選腹板厚度為8mm。主梁翼緣的經(jīng)濟(jì)寬度為800/5800/3，即160mm266.67mm。初選為250mm， 梁翼緣厚可近似的估算：式中0.8系考慮腹板抗彎能力后對(duì)翼緣所需承載力的折減。這樣初選截面為：800mm250mm16mm8mm。（3）截面的幾何性質(zhì)計(jì)算：截面面積:慣性矩:截面模量:翼緣與腹板交界處面積矩:形心軸處面積矩:（4）荷載計(jì)算作用于主梁上的集中力標(biāo)準(zhǔn)值:作用于主梁上的集中力設(shè)計(jì)值:主梁自重的標(biāo)準(zhǔn)值并考慮構(gòu)造系數(shù)1.05后主梁自重的設(shè)計(jì)值:（5）內(nèi)力計(jì)算梁端反力設(shè)計(jì)值集中力作用處剪力及彎矩設(shè)計(jì)值跨中及彎矩設(shè)計(jì)值 （6）強(qiáng)度計(jì)算跨中截面4：跨中截面翼緣與腹板交界處構(gòu)造上考慮次梁連在主梁側(cè)面，故此處不需要計(jì)算局部承壓。支座截面1（7）整體穩(wěn)定計(jì)算考慮鋪板及次梁對(duì)主梁受壓翼緣提供的約束，整體穩(wěn)定可以不計(jì)算。（8）局部穩(wěn)定計(jì)算：翼緣寬厚比主梁為焊接工字形截面梁，腹板的計(jì)算高h(yuǎn)0=768mm腹板高厚比1 近支座區(qū)格因梁受翼緣上有密布鋪板約束其扭轉(zhuǎn)該區(qū)格平均彎矩產(chǎn)生的腹板計(jì)算高度邊緣彎曲正應(yīng)力為2 近跨中區(qū)格（9） 撓度計(jì)算：（10） 腹板與翼緣連接焊縫計(jì)算采用工廠埋弧自動(dòng)焊取hf=8.0mm五、柱設(shè)計(jì)與計(jì)算1、邊柱（1）截面選擇圖6構(gòu)造及計(jì)算簡圖（1）柱截面初選柱子計(jì)算簡圖如圖所示，因有柱間支撐，柱子高度為梁頂高度減去梁高，即梁地面到地面的高度。因柱子高度不大，設(shè)弱軸方向計(jì)算長細(xì)比為y=70，由附錄查得b類截面；軸心受壓構(gòu)件的的穩(wěn)定系數(shù)0.751，則所需面積查型鋼表的。(2) 荷載計(jì)算（3）整體穩(wěn)定計(jì)算繞兩主軸截面分類均屬于b類曲線，查表得(4) 剛度計(jì)算2、 角柱為了滿足主梁與柱的節(jié)點(diǎn)連接要求，柱的截面仍選HW250250。主梁的力通過加勁肋傳遞到柱子腹板上，距離中性軸較近，可看作軸心力，可不驗(yàn)算其偏心。六、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。 在2、3處設(shè)置橫向和縱向柱間支撐，采用雙角鋼，如圖所示。最大計(jì)算長度6.8m，允許長細(xì)比為200，則，選用。支撐的連接采用焊縫連接，焊縫尺寸為8mm，同時(shí)在連接處設(shè)置M16的安裝螺栓。在A、B處設(shè)置橫向柱間支撐，采用八字形支撐方案，如圖所示。最大計(jì)算長度為5.52，允許長細(xì)比為200.則則，選用。支撐的連接采用焊縫連接，焊縫尺寸為8mm，同時(shí)在連接處設(shè)置M16的安裝螺栓。圖6 沿次梁方向的柱間支撐圖7 沿主梁方向的柱間支撐七、節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)1.主次梁連接 （1）連接設(shè)計(jì)次梁與柱子連接選用選連接角鋼L70458，長度180mm，鋼材為Q235。角鋼用6mm角焊縫焊于主梁腹板，施焊時(shí)，不采用引弧板。次梁與角鋼采用10.9級(jí)高強(qiáng)度螺栓承壓型連接，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，螺栓邊距皆40mm，中心距皆100mm，孔徑為17.5mm。其中梁腹板復(fù)核、螺栓連接計(jì)算與上文主次梁連接計(jì)算過程相同在此不再贅述，現(xiàn)在僅驗(yàn)算角鋼連接焊縫的計(jì)算。角鋼連接焊縫計(jì)算：由于螺栓位置相對(duì)角鋼焊縫中心具有雙重偏心（e1與e2），其中偏心距e1=40mm為已知，偏心距e2需計(jì)算確定。因?yàn)閲负缚p在轉(zhuǎn)角處連續(xù)施焊，故只需在上下水平焊縫處各減6mm起落弧長度。圖8 主次梁連接節(jié)點(diǎn)構(gòu)造圖 （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：單個(gè)螺栓的承壓承載力：強(qiáng)度計(jì)算 （4）角鋼連接焊縫計(jì)算：由于螺栓位置相對(duì)角鋼焊縫中心具有雙重偏心（e1與e2），其中偏心距e1=40mm為已知，偏心距e2需計(jì)算確定。因?yàn)閲负缚p在轉(zhuǎn)角處連續(xù)施焊，故只需在上下水平焊縫處各減6mm起落弧長度。焊縫群受力為焊縫群截面特性計(jì)算應(yīng)力計(jì)算選取腳點(diǎn)G進(jìn)行分析強(qiáng)度計(jì)算時(shí)偏安全取,有2.主梁與柱子連接(1)主梁與柱頂?shù)倪B接設(shè)計(jì)：梁的設(shè)計(jì)：次梁通過角鋼將力傳遞到主梁的腹板上，次梁下設(shè)承臺(tái)板，與次梁通過2M12普通螺栓連接，螺栓中心間距70mm;承臺(tái)板下設(shè)加勁肋，通過焊縫hf=8mm與主梁焊接，將主梁及次梁傳來的力向柱傳遞。梁下設(shè)置墊板。柱的設(shè)計(jì)：柱頂設(shè)柱頂板,在柱子腹板中心對(duì)應(yīng)的腹板上設(shè)置支撐加勁肋，梁下翼緣焊接一墊板，將梁的反力通過接觸傳力傳遞到柱頂，梁下翼緣和頂板用4M14普通螺栓安裝定位。詳細(xì)構(gòu)造及尺寸如圖所示圖9邊柱與柱的連接（2）梁端加勁肋設(shè)計(jì)按構(gòu)造要求：加勁肋平面外穩(wěn)定驗(yàn)算柱頂加勁肋水平焊縫計(jì)算符合要求（3）柱頂加勁肋設(shè)計(jì)與驗(yàn)算加勁肋板選用須計(jì)算支座反力彎矩的影響符合要求。（4）加勁肋平面外穩(wěn)定驗(yàn)算由于柱頂?shù)募觿爬弑戎髁旱募觿爬咭?，且厚度一致，故平面外穩(wěn)定滿足。八、柱腳設(shè)計(jì)軸心受壓且軸力較小，柱腳連接采用柱腳直接焊接于底板上，底板與基礎(chǔ)用錨栓錨固，混凝土基礎(chǔ)采用C20，。圖10柱腳設(shè)計(jì)計(jì)算(1)底板面積根據(jù)柱底外包輪廓線給出底板尺寸B=250mm+40mm=290mm.取300mmH=250mm+40mm=290mm.取300mm初選螺栓孔直徑24mm,底板上的錨栓空洞直徑50mm,底板厚度焊縫強(qiáng)度驗(yàn)算