钢结构平台计算书精编版.docx
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钢结构平台计算书精编版
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=7.85´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
Mmaxql2=×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。