钢结构课程设计车间工作平台

目录

一．设计说明

1.本设计为某车间工作平台

2.结构平面布置图如下，间距4m，5跨，共20m，跨度3m，4跨，共12m

3.梁上铺100mm厚的钢筋混凝土预制板和30mm素混凝土面层。

永久荷载为：5KN/mm2，可变荷载为：10KN/m2

荷载分项系数：永久荷载，可变荷载

二．计算书正文

第一节平台铺板设计

依题意并综合分析比较，平台钢结构平面布置如上图，主梁计算跨度为

6m，次梁计算跨度为3m，次梁与主梁采用平接方式连接。

铺板自重为：*20+*24=m2

铺板承受的荷载标准值为：q k=+10=m2

铺板承受荷载设计值：q=*+10*=m2

第二节平台次梁计算

跨中截面选择

查《荷载规范》钢筋混凝土自重按25KN/mm3，素混凝土按24KN/mm3，则

因此取：r q=，r G=;

次梁承受恒荷载包括铺板自重标准值为（暂不考虑次梁自重）：1p=*=m

活荷载标准值：p2=10*=12KN/m

次梁跨中最大弯矩设计值：M ax

M=ql2/8=*5*5/8=·m

需要的净截面模量为：W=f

r x max M =（*215）=225cm3 初步拟定次梁采用工字型I20a ，A=，X W =237cm2，2370x =I cm 4，

cm 2.17x x =S I ，自重m 次梁的抗弯强度验算

考虑次梁自重后，跨中截面最大弯矩设计值：M ax M =8

1*[+*10]*5*5=·m nx w x r W M =4

310*237*05.110*51.69-=mm2<215N/mm2（满足） 抗剪强度验算 次梁最大剪力设计值为：5*]2.1*10*0279.0264.16[*2

12ql max +==V = w

x max t I S V =τ=13.2410*17210*41.53

=N/mm2

因为混凝土预制板与平台次梁上翼缘链接牢固，故不需要验算，整体稳定性可得到保证。

（1）局部稳定性验算：w 0t h =1000/10=100<80y

f 345，因此梁承受静力荷载，且不受局部压应力，故可不配置加劲肋，可保证其局部稳定性。

（2）刚度验算：[V t ]/l=1/250，[V Q ]/l=1/300

全部荷载标准值：q kt =（+*10）*=m

活荷载标准值：q kq =10*=13KN/m

x 3k t EI *384l q *5l =Q V <[V t ]/l=1/250 满足，

Q V [V Q ]/l=1/300（满足） （3）翼缘与腹板的连接焊缝验算（采用手工焊）

w t x 4.11f f V S h I ≥=160

*10*10*12.1*4.11000*32.2299*1000*69.42546= h min f =

m ax t =，取f h =6mm

根据次梁的设计方案，主梁承受荷载示意图：

内力计算

恒荷载标准值：F 1=（+）*5=

活荷载标准值：F 2=10**5=65KN

主梁支座反力设计值（不包括主梁自重）： R=2

4F =2*（*+*65）=211KN 最大剪力设计值（不包括主梁自重）：

V max = =

跨中最大弯矩设计值（不包括主梁自重）：

M max = 3*R=633KN/m

需要的净截面模量为：W=

f r x max M =633/（*211）=2857cm3 （1）梁高

①梁的最小高度：h min ≥l/=6000/=382mm

②梁的经济高度：（公式一）h e =W 4.02

=2*28570004.0= （公式二）h e =7*3W -300=7*3

2857000-300=859mm=850mm

取腹板高度 h w =1000mm

（2）腹板厚度 根据公式：t w >=v 0max f h V =*3310

*125*100010*162.45= t w =

5

.31000=，取t w =8mm （3）翼缘尺寸 单个翼缘：A 1=w w w x h t 6

1h -W =61000*8211*100010*12506-=4590mm2 取翼缘宽度300mm ， 则翼缘厚度：b

t 11A ≥ =，取翼缘厚度为16mm 翼缘外伸宽度：2t b b w 1-==145mm

翼缘外伸宽厚比：145/16=

=14，满足局部稳定要求 局部稳定验算 翼缘局部稳定验算：y

11f 3451306.916145t b <===14 翼缘局部稳定满足要求 腹板局部稳定验算：y

w w y f 34515012581000t h f 34580<==< 故仅需配置横向双面加劲肋

①加劲肋的布置：主梁跨度为20m ，次梁的间距为5m ，为了施工方便将连接在主梁横向加劲肋上，因此采用加劲肋间距：a=1000mm>*1200=600mm<2h 0=2400mm ，将腹板分成25个区格。位于主次梁连接处的加劲肋可当做主次梁之间的连接板

抗弯强度验算

nx w x r W M =5870000

*05.11299000=mm2<215N/mm2

抗弯强度验算满足要求

抗剪强度验算

w

x max t I S V =τ=8*10*1510*45.16246

=120N/mm2

整体稳定性验算

次梁可以作为主梁的侧向支撑，因此l 1=500cm ，l 1/b=超过规定的最大数值，所以需要对整体稳定性系数进行计算：

2.1

3.005.172.121212b =??

? ??+-=M M M M β I y =2**303/12=10800cm 4 A=2*24*30+120*1=264cm2 i y =264

10800= y λ=500/= 0b =η 25.2b =?>，当b ?>时需要计算b ?’=213N/mm2<215N/mm2

整体稳定性验算满足要求

刚度验算

[V t ]/l=1/500，[V Q ]/l=1/500

集中荷载标准值：k t F =*5=

集中活荷载标准值：F kq =65*5=325KN/m EI F V T 2l *65025l ===4632

310

*10*02.1*10*2065000*10*325*65025<[V Q ]/l=1/500（满足） 翼缘与腹板的连接焊验算

w t x 4.11f f V S h I ≥=240

*10*10*02.1*4.11000*5120*1200*57.43846= h min f =

m ax t =，取f h =10mm

平台柱设为实腹柱轴心受压构件设计

平台柱承受平台主梁传来的荷载，平台柱与平台主梁铰接连接，中间平台柱承受的轴心力的设计值为： N=4F+ql=4*（*+*65）+**6=

平台柱长细比一般为60-120，假设钢柱的长细比为=λ80，按b 类截面查附表得688.0=?

则A f ?N ≥=003100.010*215*675.010*4506

3=m2 在柱截面设计时。平台截面高度h 一般可取柱的1/20-1/12.当柱在梁主轴方法的计算长度相等时，可取截面宽度b 接近于高度h,初步拟定柱截面尺寸如下图

截面特征计算如下： A=2*240*8+260*6=5400mm2

2*145*8*240260*6*12

123x +=I =710*95.8mm 4

mm 45.128i x x ==A I ，mm 5.64i y y ==A

I 平台柱强度，刚度，整体稳定验算

因为柱截面没有削弱，若柱整体稳定能满足要求，则柱的强度也能满足要求，因此只需要验算柱的整体稳定。

平台柱高，柱顶与柱脚均为铰接，因此平面内与平面外的计算长度均为，即m 5.4l l ey ex ==

150][03.3545

.1284500i l x 0x x 0=<===λλ ，150][76.695.644500iy l 0y y 0=<===λλ 柱刚度满足要求。

因为对x 轴y 轴，?值均属于b 类截面 ， 所以oy min ??==

)8.01(X x x x nx x NE N W M N

-+γβ?=mm2

满足要求。

局部稳定性验算

翼缘宽厚比验算：b/t=260/6=<()81f 3455.025y

=+≤λ（（,满足要求 翼缘的局部稳定：()()y

t f 3451.0105.1482/8240t b λ+≤=-==24，满足要求 三 .连接点设计

次梁与主梁刚接

由于连接节点除传递次梁的竖向支反力外，还要传递次梁的梁端弯矩，当主梁两侧的次梁梁端弯矩相差较大时，会使主梁受扭，对主梁不利，因此采用次梁与主梁刚接，并且采用平接方式：

（1）梁与柱采用铰接连接：不能承担弯矩,那么就只能抗剪力和轴力了。对于弯矩，离形心轴越远的地方，弯矩贡献越大，所以翼缘离形心最远弯矩贡献大。剪应力在形心处最大，所以腹板主要受剪。凡在翼缘外布置有螺栓的，端板厚度满足要求的,就为刚接，铰接节点螺栓布置在靠近形心轴处，因此：