钢结构平台计算书.docx

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
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 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 =2.06×105 N/mm2 ，钢材密度 ρ=7.85´103Kg/m3 ，基础混凝土强度等级为C30, fc = 14.3N/mm2。
4．铺板设计
4.1 荷载计算
已知平台均布活荷载标准值q1k = 5kN/m2 ，5mm厚花纹钢板自重
qDk = 0.005×9.8×7.85= 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 qk = 5kN/m＋0.38kN/m = 5.38kN/m 2
均布荷载设计值 qd=1.2×0.38＋1.4×5= 7.46KN/m24.2 强度计算
花纹钢板b / a =1260/900=1.4＜2 ，取a = 0.08 ，平台板单位宽度最大弯矩
设计值为：
Mmax =αqa2 = 0.08×7.46×0.92= 0.48kN·m
Mmaxγ×W=6Mmaxγt2=6×0.481.2×0.0052=96000 KN/m2 = 96 N/mm2＜215 N/mm2
4.3 挠度计算
取β=0.110,E=2.06×105 N/mm2
va=βqka3Et3=0.110×5.38×10-3 ×90032.06×105 ×53=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0.9 m。
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 qk = 5.38×0.9+0.079 =4.92 kN / m
均布荷载设计值 qd =7.46 ×0.9+ 1.2× 0.079= 6.8kN / m
5.3 内力计算：
简支梁跨中最大弯矩设计值
Mmax = 18ql2 = 18×6.8×1.262= 1.35kN·m
支座处最大剪力设计值
V =6.8 ×1.26 / 2 =4.28kN
5.4 截面特性计算：
加劲肋计算简图如下
截面形心位置
yc=(150×5×102.5+100×10×50)150×5+100×10=72.5mm
截面惯性矩
I =150×53/12+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
AV =100×10 = 1000mm2

5.5 强度计算:
受拉侧应力最大截面塑性发展系数取1.20 ，
MγxWnx=1.35×106×72.512×576145=14.16N / mm2 ＜215N / mm2
受剪计算：
VSIt=1.5VAv=1.54.28×1031000=6.42 N / mm2 ＜125N / mm2
5.6 变形计算：
挠度计算
vl=5qxl3384EIx=5×4.92×12603384×2.06×105×576145=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
qBS = 6.8×1.26 / 0.9= 9.52kN/m
次梁跨中弯矩设计值
M max = 9.52×2.792 /8=9.26kN m
最小截面模量
wx,min=Mmaxγ×fy=9.26×1061.05×215=41019 mm3=41.0 cm3
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, g= 22.99kg/m ,Ix= 1369.9cm4, Wx=152.2cm3, Sx= 91.6cm3
均布荷载设计值
qBS =9.52 + 1.2×0.23 = 9.8kN/m
因次梁构造较为简单，不计入构造系数
6.1.3 内力计算：
M max =9.8 ×2.792 /8 =9.54kN m
Vmax = 9.8 ×2.79 /2 =13.67kN
6.1.4 强度计算
MmaxγxWx=9.54×1061.05×152.2×103=59.7N / mm2 ＜215N / mm2
受剪计算：
VSIt=13.67×91.6×1061369.9×9×104=10.06 N / mm2 ＜125N / mm2
6.1.5 变形计算：
qBSk = 1.26/ 0.9×4.92+ 0.23= 7.12kN/m
vl=5qxl3384EIx=5×7.12×27903384×2.06×105×1369.6×104=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：
M max = 49.59×1.765 -49.59×1.26=25.04kN m
Vmax=R=49.59KN
主梁的最小截面模量
wx,min=Mmaxγ×fy=25.04×1061.05×215=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=10.5, r=10.5, r1=5.25, g= 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=0.24 kN/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=25.28 kN m
Vmax= 49.59+0.24 ×1.2 ×2.565=50.32KN
弯曲正应力验算
Mmax γxWx=25.28×1061.05×152.2×103=158N / mm2 ＜215N / mm2
剪应力验算
VSIt=50.32×91.6×1061369.9×9×104=37.03 N / 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：
vmax=Mmaxl10EIx2=25.28×103×2.565210×2.06×108×1370×10-8=5.9mm
V=l400=2565400=6.4mm
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=5×49.59/2+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
A=Nφf=124.28×1030.555×215×106=1.04×10-3=1040 mm2

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, g= 31.05kg/m ,Ix= 2502cm4, Wx=250.2cm3, Sx= 146.1cm3 A=39.55cm2 ix=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σ=NφminA=1266760.408×3955= 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fc = 14.3N/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 mm2＞A=8858.46 mm2
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。