平台钢结构计算书

钢平台课程设计计算书

一、结构布置

1、梁格布置：按柱网尺寸布置。

L=9.0m， D=5.4m，a=b=0.9m。

2、连接方案：主梁与柱、次梁与主梁之间均采用高强度螺栓铰接连接，定位螺栓采用粗制；次梁与主梁的上翼缘平齐；平台板与梁采用焊接。 3、支撑布置：根据允许长细比，按构造要求选择角钢型号。 二、平台钢铺板设计 1、尺寸确定

根据平台荷载、构造要求及平面布置情况，平台铺板的厚度取为6mm。平台铺板采用有肋铺板，板格面积取为0.9m×5.4m，即相邻两次梁中心间距为0.9m，加劲肋中心间距为0.9m，此处加劲肋间距参考铺板厚度的100~150倍取值。加劲肋采用扁钢，其高度一般为跨度的1/15~1/12，且不小于高度的1/15及5mm，故取扁钢肋板高度60mm，厚度6mm。

2、铺板验算

验算内容包括铺板强度和铺板刚度。 （1） 荷载效应计算

铺板承受的荷载包括铺板自重和板面活荷载，计算如下： 铺板自重标准值： qG78509.861060.462kNm2

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铺板承受标准荷载：

qk80.4628.462kNm2

铺板承受的荷载设计值：

q1.20.4621.4811.74kNm2

铺板跨度b=900mm,加劲肋间距a=900mm，b/a=1<2，因此，应按四边简支平板计算铺板最大弯矩。 查表2-1得：

Mmaxqa20.049711.740.920.4732kNm

（2） 铺板强度验算

铺板截面的最大应力为： 6Mmaxt260.47322278.86Nmmf215Nmm 6210-6满足要求。

（3） 铺板刚度验算 查表2-1得：

maxqka48.4621030.949000.04335.4mm[]6mm31139150Et2.0610610

（4） 铺板加劲肋验算

板肋自重标准值：

p78509.86601090.028kNm2 加劲肋可按两端支撑在平台板次梁上的简支梁计算，其承受的线荷载为：

恒荷载标准值：

p10.4620.90.0280.4438kNm

活荷载标准值：

p20.987.2kNm

加劲肋的跨中最大弯矩设计值为:

Mq8l21(1.20.44381.47.2)0.921.08kNm 8加劲肋计算截面可按加劲肋和每侧铺板15t（t为铺板厚度）的宽度参与共同作用，计算截面如图3所示。

计算截面面积：

A18066061440mm21440106m2

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计算截面形心轴到铺板面的距离：

y180636063611.25mm

1440计算截面对形心轴x的截面惯性矩：

1806366032IX1806(11.253)606(3611.25)24.0527107mm4

1212加劲肋截面最大应力为：

Mmax1.08103(0.0660.01125)146Nmm2f215Nmm2 7W4.052710满足要求。

加劲肋跨中最大挠度为：

max5qkl45(0.44387.2)1030.949000.78mm[]6mm384EIX1503842.0610114.0527107满足刚度要求。

三、次梁设计

1、次梁计算简图：次梁按简支梁计算。

图2 次梁受力简图 2、计算次梁荷载。 恒荷载标准值：

次梁承受恒荷载包括自重和加劲肋自重（暂时不考虑次梁自重），将加劲肋则算成均布荷载。

p10.4620.90.0280.4438kNm

活荷载标准值：

p280.97.2kNm

则次梁最大弯矩设计值为：

Mmaxq8l21(1.20.44381.47.2)5.4238.8kNm 8文案大全

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最大剪力为：

Vmax11ql10.985.457.3kN22

3、初选次梁截面：次梁采用普通轧制工字钢，根据组合内力初选截面。 由抗弯条件得次梁所需的净截面抵抗矩：

WnxMmax38.8103171.87cm36 xf1.0521510IX17.13cm,SX, tw初步拟定次梁采用工字钢，型号为Ι 20b，截面参数如下：

A39.55cm2 ,Ix2502cm,Wx250.2cm439.0mm，自重

31.05kg/m

4、次梁内力计算：计算包含自重在内的次梁荷载。

计算次梁自重的均布荷载：

p10.44380.0319.80.7476kNm

p27.2kNm

q1.2p11.4p210.98kNm

qkp1p27.95kNm

5、验算次梁截面：验算次梁荷载作用下的钢梁强度、挠度和整体稳定。 （1）抗弯强度验算

Mmax40106152.26Nmm2f215Nmm23 xW1.05250.210

（2）剪应力验算

VSX57.310337.2Nmm2fv125Nmm2 IxW17.13910

（3）支座处局部压应力

支座反力为57.3kN。假定支撑长度a=15cm,由型钢表得：

hyRt911.420.4mm

lza2.5hy1502.520.4201mm

F1.057.3103c31.67Nmm2f215Nmm2 twlz9201因铺板密铺在梁的受压翼缘上，并与其牢固相连，能阻止受压翼缘的侧向位

移，故不必验算整体稳定。

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（4）挠度验算

max5qkl457.9510125.440017.1mm[]21.6mm384EIX2503842.0610250210因此，次梁能满足强度和刚度要求。

四、主梁设计

1、主梁计算简图：按简支梁计算。

图3 主梁受力简图 2、主梁荷载计算。 次梁传来的集中荷载：

F10.985.459.3kN

最大弯矩Mmax（不包括主梁自重），由表2-2查得KM1.11。

Mmax1.1159.39592.4kNm

最大剪力（不包括主梁自重）：

Vmax959.3/2266.85kN

3、初选主梁截面：主梁采用焊接工字形截面。 需要的截面抵抗矩：

WnxMmax592.41062752cm3 xf1.05205梁的最小高度hmin：

[]根据表2-3的刚度要求l1n01l900h60cm400，查得min1515。

梁的经济高度：hs73Wnx307327523068cm 取腹板高度： h080cm 确定腹板厚度tw：

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twh011800.8cm 11Vmax266.85103tw1.21.20.33cmh0fv800120

取腹板厚度tw10mm。

翼缘所需面积：

A1Wnx127521twh08021cm2 h06806取上、下翼缘宽度b=400mm，厚度t=20mm，主梁截面见图4。

图4 主梁尺寸

翼缘面积： 40280cm221cm2

截面特性：

Inx1402331802(402412)324960cm4 1212Wnx3249607737cm3 42S240410.514024080cm2

4、计算主梁内力（包含主梁自重）。

梁的截面面积： A4022180240cm2

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梁单位长度的自重：24010478509.81031.85kNm 取自重的荷载分项系数为1.2，并考虑由于加劲肋等重量的构造系数1.2，梁自重的荷载设计值为：

1.21.21.852.66kNm

梁支座最大剪力：

Vmax266.8512.669278.8kN 2梁跨中最大弯矩：

Mmax592.412.6692619.3kNm 8

5、主梁截面设计：内容包括强度、整体稳定、翼缘局部稳定、腹板局部稳定和腹板加劲肋设计以及挠度验算。

（1）跨中截面抗弯强度验算

Mmax619.31062276.2Nmmf205NmmxW 1.057737103满足要求。

（2）翼缘局部稳定

b4019.751323523513 t22受压翼缘的局部稳定能够保证。

（3）整体稳定验算

次梁为主梁的侧向支撑，故主梁的受压翼缘的自由长度l1900mm，

l19002.2516 b1400因此，梁的整体稳定性有保证。

VSX278.840801062235Nmmf125Nmmv IxW32496010410

（4）挠度验算 集中荷载标准值：

F7.955.442.93kN

q1.21.852.22kNm

由表2-2查得K19，

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max5qkl3Fl2l9EIx384EIX

42.931039210652.221099311635[]l140092.051053249601043842.06105324960104 （5）腹板局部稳定和腹板加劲肋设计

h0802358080tw1235 腹板局部稳定能够保证，不必配置加劲肋。

由于主梁之上布置有次梁，次梁间距为0.9m，按构造要求次梁下面必须对主梁腹板布置支承加劲肋。

横向加劲肋截面：

bsh0800404067mm，取

bs100mm 3030bs151006.7mm，取t8mm 15sts支座加劲肋验算：

梁的支座采用突缘支座形式，支承加筋类采用200mm16mm，计算支承加劲肋在腹板平面外的稳定性。有效面积如图5所示。

图5 加劲肋布置 支座加劲肋受的力N278.8kN，

A1.62018150cm2

I111.620318131068cm4 1212i1068504.62cm 1604.6234.63

查附录E-9得 0.866，

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278.8103NA.4Nmm2215Nmm2

0.8665000支座加劲端部刨平顶紧。其端面承压应力为：

NAce278.810387.125Nmm2215Nmm2

16200支座加劲肋与腹板用直角角焊缝连接，焊缝的焊脚尺寸为：

278.8103hf1.56mm

0.72800160取hf8mm。

其他加劲肋均采用2-100×12，不必验算。

图6 主梁施工图 五、平台柱设计

设计平台柱为轴心受压平台实腹柱，柱截面采用焊接组合工字形，翼缘钢板为火焰切割边，钢材采用Q235，柱的长度为错误！未找到引用源。 ，考虑侧向支承错误！未找到引用源。。

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1.柱顶荷载计算： 主梁传来总荷载设计值

计算简图如下： 2.截面选择：

假定长细比错误！未找到引用源。,由附录查得错误！未找到引用源。 需要的截面面积：

需要的回转半径：

需要的截面宽度和高度，由附录查得错误！未找到引用源。后计算如下

选用的截面尺寸： 翼缘板为 2-250X10 腹板为 1-250X8

翼缘与腹板的焊缝按构造要求取错误！未找到引用源。。

截面几何特性参数：

截面面积： 错误！未找到引用源。 惯性矩： 错误！未找到引用源。

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回转半径：

长细比：

3.截面验算 整体稳定：

由错误！未找到引用源。，查附录得错误！未找到引用源。，则

局部稳定： 翼缘：

腹板：

刚度验算：

因截面无削弱，不必验算强度。

按构造要求配置横向加劲肋，横向加劲肋宜用宽度为：

厚度错误！未找到引用源。，其间距错误！未找到引用源。，采用加劲肋宽度

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错误！未找到引用源。，厚度错误！未找到引用源。，间距为70cm。

六、节点设计

1、主梁与次梁的连接节点

（1）连接设计：试采用下图的连接形式。次梁与主梁腹板采用10.9级高强度螺栓摩擦型连接，螺栓规格M16。螺栓排列时，离肢背距离按最小容许距离确定以减小偏心影响，螺栓边距40mm，中心距60mm，孔径为17.5mm。

图7 主次梁连接节点

（2）梁端净截面复核

设梁端仅腹板参与工作，腹板参与工作高度偏安全的假定为150mm，螺栓开孔处内力为

V57.3kN

M57.30.0432.5kNm

腹板参与工作部分的截面特性 ：

Aw15016217.5161840mm2

15031612217.516302Ww66600mm2

60剪应力按平均应力计算，弯曲应力仍按平截面假定计算 ：

2.510637.5Nmm2215Nmm2

6660057.31031.546.7Nmm2125Nmm2

1840折算应力近似按以下方式计算：

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37.52346.72.2Nmm2215Nmm2

在距梁端70mm处，弯矩还会有增加，但由计算可知强度有较大富余。

（3） 螺栓连接计算

梁端剪力引起的螺栓剪力： Nv57.3228.7kN 梁端弯矩引起的螺栓剪力： NM2.5/0.0641.67kN 单个螺栓的抗剪承载力：Nvb0.920.45155125.55kN 强度计算：

28.7241.67250.6kN125.55kN

2、主梁与柱的连接节点

主梁梁端通过突缘式支座支承于柱顶板。左右两梁端板间用普通螺栓连接并在其间设填板。梁的下翼缘与柱顶板间用普通螺栓固定。顶板设计三角形加劲板。顶板厚度参照节点板厚度适当加厚。

柱头的计算压力为N=557.6kN。设计采用Q235号钢，设计焊接工字型截面轴心受压的实腹柱的柱头。柱头加劲肋所需的面积为：

柱头处的加劲肋选用b1=125mm，则肋厚为错误！未找到引用源。，取错误！未找到引用源。，符合错误！未找到引用源。的局部稳定的要求。此时柱端腹板也应换成错误！未找到引用源。的钢板。取加劲肋高度h=300 mm。

验算抗弯承载力：

顶板尺寸采用错误！未找到引用源。，盖住柱顶及加劲肋截面。

每根加劲肋经端面承压传入N/2=278.8kN的力后，将通过和柱腹板相连的两个角焊缝把力传给腹板。取肋高h=300 mm，则焊缝长度错误！未找到引用源。，设焊缝的焊脚尺寸为错误！未找到引用源。，符合焊缝长度的构造要求，则焊缝面积和焊缝截面抵抗矩为：

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验算焊缝强度得：

图8 柱头构造

将加劲肋视为悬臂梁，验算其强度。悬臂梁截面为错误！未找到引用源。，受剪力V=N/2=278.8kN及弯矩错误！未找到引用源。，从而：

七、柱脚节点设计

（1）柱脚底板设计计算(平面尺寸和厚度） 假定底板宽度为

Ba12t12c250210240350mm

1NL(A0)1557.6103(1000)162mm 35010Bfc取L=400mm。

作用在底板单位面积上的压力为

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557.6103 q4Nmm210Nmm2

BLA03504001000N

图9 靴梁柱脚

（2）各区格单位宽度的最大弯矩 1.四边支承板的弯矩：

由ba2502501，查表2-5，得0.0479，则

Mqa20.04794250211975N

2.三边支承板的弯矩：

由b1a1752500.3，查表2-5，得0.0273，则

Mqa120.0273425026825N

3.悬臂板的弯矩：

M0.5qc20.544023200N

最大弯矩Mmax11975N

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底板厚度为

t6Mmaxf61197518.7mm

205采用20mm。

（3）焊缝设计计算

柱与靴梁的竖直焊缝的焊缝尺寸用hf8mm。 柱与靴梁的竖直焊缝：

lwN40.7hfffw557.6103156mm，取160mm 40.78160靴梁高度取300mm，厚度取10mm。

靴梁与底板连接焊缝的总长度：

lw2(40010)4(7510)1040mm

所需焊脚尺寸：

557.6103hf4mm

1.220.71040160选用hf8mm。 靴梁板承受的最大弯矩：

M剪力：

143507523.94kNm 2V435075105kN

M63.9410613.13(Nmm2)f215(Nmm2)2W210300VS1051033002101226.25(Nmm2)f125(Nmm2) 32It281030010柱脚与基础的连接构造用两个直径为20mm，材料为Q235钢的螺栓。

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