钢结构平台计算书.docx

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钢结构平台计算书

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

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

6.1次梁设计...........................................................................................................6

6.2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

1.1厂房内装料平台，平面尺寸为5.2×3.6m（平台板开洞7个，开洞尺寸460×460mm）,台顶面标高为5.2m。

平台上平均布荷载为5

，不考虑水平向荷载，设计全钢工作平台。

1.2参考资料：

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3530mm，次梁跨度2790mm，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=2.06×105N/mm2，钢材密度ρ=7.85103Kg/m3，基础混凝土强度等级为C30,fc14.3N/mm2。

4．铺板设计

4.1荷载计算

已知平台均布活荷载标准值q1k5kN/m2，5mm厚花纹钢板自重

qDk0.005×9.8×7.85=0.38kN/m2，恒荷载分项系数为1.2，活荷载分项系数为1.4。

均布荷载标准值qk5kN/m＋0.38kN/m=5.38kN/m2

均布荷载设计值qd=1.2×0.38＋1.4×5=7.46KN/m2

4.2强度计算

花纹钢板b/a=1260/900=1.4＜2，取0.08，平台板单位宽度最大弯矩

设计值为：

Mmaxαqa2=0.08×7.46×0.92=0.48kN·m

96000KN/m2=96N/mm2＜215N/mm2

4.3挠度计算

取β=0.110,E=2.06×105N/mm2

0.110×

0.01126＜1/150=0.0067

设计满足强度和刚度要求。

5．加劲肋设计

5.1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150mm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0.9m。

5.2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0.1×0.01×78.5=0.079kN/m，按均布荷载考虑。

均布荷载标准值qk5.38×0.9+0.0794.92kN/m

均布荷载设计值qd7.46×0.91.2×0.0796.8kN/m

5.3内力计算：

简支梁跨中最大弯矩设计值

Mmax

ql2=

×6.8×1.262=1.35kN·m

支座处最大剪力设计值

V6.8×1.26/24.28kN

5.4截面特性计算：

加劲肋计算简图如下

截面形心位置

yc=

72.5mm

截面惯性矩

I150×53/12+150×5×（102.5-72.5）2+10×1003/12+100×10（72.5-50）2

=576145mm4

支座处抗剪面积只计铺板部分，偏安全仍取100mm范围，则

AV100×101000mm2

5.5强度计算:

受拉侧应力最大截面塑性发展系数取1.20，

=14.16N/mm2＜215N/mm2

受剪计算：

6.42N/mm2＜125N/mm2

5.6变形计算：

挠度计算

0.001＜1/150=0.0067

设计满足强度和刚度的要求。

6．平台梁

6.1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。

6.1.1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2.79m。

次梁的荷载主要是由铺板—加劲肋传来相隔1.26m分布的集中力，但这一荷载可作为均布荷载考虑。

6.1.2选取型钢梁截面：

次梁上最大弯矩设计值

qBS6.8×1.26/0.9=9.52kN/m

次梁跨中弯矩设计值

Mmax9.52×2.792/8=9.26kNm

最小截面模量

=

41019mm3=41.0cm3

试选槽钢[18b，截面几何特征如下

h=180，b=70，tw=9,t=10.5,r=10.5,r1=5.25,=22.99kg/m,Ix=1369.9cm4,Wx=152.2cm3,Sx=91.6cm3

均布荷载设计值

qBS9.521.2×0.239.8kN/m

因次梁构造较为简单，不计入构造系数

6.1.3内力计算：

Mmax9.8×2.792/8=9.54kNm

Vmax9.8×2.79/2=13.67kN

6.1.4强度计算

=59.7N/mm2＜215N/mm2

受剪计算：

10.06N/mm2＜125N/mm2

6.1.5变形计算：

qBSk1.26/0.9×4.92+0.23=7.12kN/m

0.0007＜1/150=0.0067

设计满足强度和刚度要求

6.2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=（6.2+22.9×9.8×10-3）×2=12.85KN

活荷载标准值：

qk=5×1.26×2=12.6KN

主梁支座反力：

R=3/2（1.2×12.85+1.4×12.6）=49.59KN

6.2.1主梁跨中最大弯矩：

Mmax49.59×1.76549.59×1.26=25.04kNm

Vmax=R=49.59KN

主梁的最小截面模量

=

110919mm3=111cm3

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=10.5,r=10.5,r1=5.25,=22.99kg/m,

Ix=1369.9cm4,Wx=152.2cm3,Sx=91.6cm3

6.2.2梁截面验算

①截面承载力验算

梁自重标准值：

q=22.99×9.8×1.05=0.24kN/m

这里的系数1.05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=39.64+1/8×0.24×1.2×2.5652=25.28kNm

Vmax=49.59+0.24×1.2×2.565=50.32KN

弯曲正应力验算

=158N/mm2＜215N/mm2

剪应力验算

37.03N/mm2＜125N/mm2

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=2.79/2=1.395m,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：

5.9mm

＜

（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=5×49.59/2+0.24×1.2×1.765=124.48KN

7.1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

按b类截面查轴心受压稳定系数

平台柱所需的截面面积

1.04×10-3=1040mm2

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=11.4,r=9.0,r1=4.5,=31.05kg/m,Ix=2502cm4,Wx=250.2cm3,Sx=146.1cm3A=39.55cm2ix=7.95cm,iy=2.07cm

7.2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=5200/79.5=65.4＜[λ]=350

λoy=loy/iy=5200/20.7=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：

平台柱自重标准值：

N=7.85×9.8×0.003955×5×1.2=1.83KN

这里的系数1.2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=1.2448×105+1.2×1.83×103=126676N

于是有

78.5N/mm2＜125N/mm2

柱整体稳定能满足要求。

7.3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fc14.3N/mm2。

底板需要面积

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=193600mm2＞A=8858.46mm2

即取的底板尺寸满足要求

7.4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5.15m，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10.9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10.9级M20的安装螺栓。