钢结构教学规划车间工作平台.docx

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钢结构教学规划车间工作平台

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1.2，可变荷载1.3

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：

0.1*20+0.03*24=2.72KN/m²

铺板承受的荷载标准值为：

q=2.72+10=12.72KN/m²

铺板承受荷载设计值：

q=1.2*2.72+10*1.3=16.264KN/m²

第二节平台次梁计算

2.1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=1.3，r=1.2;

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）：

=2.72*1.2=3.264KN/m

活荷载标准值：

p=10*1.2=12KN/m

次梁跨中最大弯矩设计值：

M=ql²/8=16.264*5*5/8=50.825KN·m

需要的净截面模量为：

W==50.825/（1.05*215）=225cm³

初步拟定次梁采用工字型I20a，A=35.5cm²，=237cm²，cm，，自重27.9Kg/m

2.2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=*[16.264+0.0279*10]*5*5=51.69KN·m

==207.7N/mm²<215N/mm²（满足）

2.3抗剪强度验算

次梁最大剪力设计值为：

=41.5KN

=N/mm²

2.4次梁整体稳定性验算

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：

=1000/10=100<80，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]/l=1/250，[V]/l=1/300

全部荷载标准值：

q=（3.264+0.0279*10）*1.2=4.25KN/m

活荷载标准值：

q=10*1.3=13KN/m

<[V]/l=1/250满足，[V]/l=1/300（满足）

（3）翼缘与腹板的连接焊缝验算（采用手工焊）

==0.36mm

h=1.5=5.18mm，取=6mm<=1.2*10=12mm

第三节平台主梁设计

根据次梁的设计方案，主梁承受荷载示意图：

3.1内力计算

恒荷载标准值：

F=（3.264+0.279）*5=17.72KN

活荷载标准值：

F=10*1.3*5=65KN

主梁支座反力设计值（不包括主梁自重）：

R==2*（1.2*17.72+1.3*65）=211KN

最大剪力设计值（不包括主梁自重）：

V=R-0.5F=158.25KN

跨中最大弯矩设计值（不包括主梁自重）：

M=3*R=633KN/m

需要的净截面模量为：

W==633/（1.05*211）=2857cm³

（1）梁高

①梁的最小高度：

hl/15.7=6000/15.7=382mm

②梁的经济高度：

（公式一）h==2*=482.4mm

（公式二）h=7*³-300=7*³-300=859mm=850mm

取腹板高度h=1000mm

（2）腹板厚度

根据公式：

t>=1.5=1.5*=1.299mm

t==9.04mm，取t=8mm

（3）翼缘尺寸

单个翼缘：

A===4590mm²

取翼缘宽度300mm，

则翼缘厚度：

=15.2mm，取翼缘厚度为16mm

翼缘外伸宽度：

=145mm

翼缘外伸宽厚比：

145/16=9.06<=14，满足局部稳定要求

3.2局部稳定验算

翼缘局部稳定验算：

=14

翼缘局部稳定满足要求

腹板局部稳定验算：

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>0.5*1200=600mm<2h=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

3.3抗弯强度验算

==210.107N/mm²<215N/mm²

抗弯强度验算满足要求

3.4抗剪强度验算

==120N/mm²

抗剪强度验算满足要求

3.5整体稳定性验算

次梁可以作为主梁的侧向支撑，因此l=500cm，l/b=16.7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：

I=2*2.4*30³/12=10800cm

A=2*24*30+120*1=264cm²i==6.40cm=500/6.40=78.125

>0.6，当>0.6时需要计算’=213N/mm²<215N/mm²

整体稳定性验算满足要求

3.6刚度验算

[V]/l=1/500，[V]/l=1/500

集中荷载标准值：

=17.72*5=88.6KN

集中活荷载标准值：

F=65*5=325KN/m

=0.00014<[V]/l=1/500（满足）

3.7翼缘与腹板的连接焊验算

==0.81mm

h=1.5=7.24mm，取=10mm<=1.2*10=12mm

第四节平台柱计算

4.1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*（1.2*17.72+1.3*65）+1.2*1.1152*6=113.76KN

平台柱长细比一般为60-120，假设钢柱的长细比为80，按b类截面查附表得

则A=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

=mm

，

4.2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6.0m，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6.0m，即

，

柱刚度满足要求。

因为对x轴y轴，值均属于b类截面，所以=0.512

=198.4N/mm²

满足要求。

4.3局部稳定性验算

翼缘宽厚比验算：

b/t=260/6=43.33<,满足要求

翼缘的局部稳定：

=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：