钢结构课设钢结构平台计算书哈工大威海

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1、哈尔滨工业大学（威海）土木工程专业钢结构课程设计计算书姓名：学号：指导教师：二零一二年七月土木工程系目录一、设计资料1二、结构形式1三、材料选择1四、铺板设计1（1）荷载计算2（2）强度计算2（3）挠度计算2五、加劲肋设计2（1）铺板设计2（2）荷载计算3（3）内力计算3（4）截面特性计算3（5）强度计算4（6）变形计算4六、平台梁5A次梁设计51、次梁1的设计52、次梁2的设计6B主梁设计81、主梁1的设计82、主梁2的设计11七、柱设计151、柱1计算152、柱2计算173、柱3计算184、柱4计算195、边柱及角柱的偏心验算206、柱间支撑设置23八、节点设计24A主次梁连接24B主梁与

2、柱子27C次梁与柱子连接节点28D柱脚节点29一、设计资料某厂房内工作平台，平面尺寸为189m2（平台板无开洞），台顶面标高为+2.500m，平台上均布荷载标准值为12KN/m2，设计全钢工作平台。二、结构形式 平面布置，主次梁，主梁跨度3000mm，次梁跨度6000mm，次梁间距1500mm，铺板宽500mm，长度1500mm，铺板下设加劲肋，间距500mm。共设16根柱。如图所示三、材料选择 铺板采用厚带肋花纹钢板，钢材牌号为，手工焊，型焊条，钢材弹性模量 ，钢材密度，基础混凝土强度等级为。四、铺板设计（1）荷载计算 已知平台均布活荷载标准值，6mm厚花纹钢板自重，恒荷载分项系数为1.2，

3、活荷载分项系数为1.4。均布荷载标准值均布荷载设计值（2）强度计算 花纹钢板，取，平台板单位宽度最大弯矩设计值为： 强度为：（3）挠度计算取 设计满足强度和刚度要求。五、加劲肋设计 （1）铺板设计平板厚度不小于l1/150l1/120=56.25mm，现取t=6mm。选用钢板，钢材为Q235。加劲肋与铺板采用单面角焊缝，焊角尺寸6mm，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=180mm，跨度为1.5m。 （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500mm范围内的荷载，加劲肋自重为，

4、按均布荷载考虑。均布荷载标准值，均布荷载设计值（3）内力计算简支梁跨中最大弯矩设计值支座处最大剪力设计值（4）截面特性计算截面形心位置加劲肋计算简图截面惯性矩支座处抗剪面积只计铺板部分，偏安全仍取180mm范围，则（5）强度计算受拉侧应力最大截面塑性发展系数取1.20， 受剪计算：（6）变形计算挠度计算设计满足强度和刚度的要求。六、平台梁 A次梁设计1、次梁1的设计（1）计算简图：将次梁看作两端简支于主梁的弯曲构件，梁跨6m。次梁的荷载主要是由铺板加劲肋传来相隔0.5m分布的集中力，但这一荷载可作为均布荷载考虑。选用热轧普通工字钢，设置主次梁，次梁与主梁做成铰接连接。主梁与柱子做成铰接。（2）

5、选取型钢梁截面 次梁上最大弯矩设计值 铺板尺寸为500mm1500mm，板和加劲肋传给梁的荷载 次梁跨中弯矩设计值最小截面模量试选工28b，截面几何特征如下计入所选截面自重后均布荷载均布荷载标准值均布荷载设计值因次梁构造较为简单，不计入构造系数（3） 内力计算：（4）强度计算（5）变形计算：设计满足强度和刚度要求2、次梁2的设计（1）计算简图：将次梁看作两端简支于主梁的弯曲构件，梁跨6m。次梁的荷载主要是由铺板加劲肋传来相隔0.5m分布的集中力，但这一荷载可作为均布荷载考虑。选用热轧普通工字钢，设置主次梁，次梁与主梁做成铰接连接。主梁与柱子做成铰接。（2）选取型钢梁截面 次梁上最大弯矩设计值

6、铺板尺寸为500mm1500mm，板和加劲肋传给梁的荷载 次梁跨中弯矩设计值最小截面模量试选工22a，截面几何特征如下计入所选截面自重后均布荷载均布荷载标准值均布荷载设计值因次梁构造较为简单，不计入构造系数（3） 内力计算：（4）强度计算（5）变形计算：设计满足强度和刚度要求B主梁设计1、主梁1的设计（1）计算简图：设主梁与柱子两端为铰接主梁计算简图如下图所示（2）截面初选：对跨中二分点处作用1个相等集中荷载的简支梁，挠度计算系数，平台梁允许挠度l/400=7.5mm。钢材强度设计值取215N/mm2，梁的最小高度 梁的弯矩设计值先根据计算得到的次梁梁端反力近似取为其中系数1.1是考虑主梁自重

7、后的附加系数，则所需截面模量为经济高度取h=400mm为初选截面高度。主梁腹板的初选厚度为其中近似取hw = h。 主梁腹板的初选厚度为其中考虑翼缘板可能厚度后，取 选腹板厚度为6mm主梁翼缘的经济宽度为400/5400/3，即80mm133mm。初选为130mm，主梁翼缘厚可近似的估算：式中0.8系考虑腹板抗弯能力后对翼缘所需承载力的折减。这样初选截面为：400mm130mm10mm6mm。（3）截面的几何性质计算：截面面积惯性矩截面模量翼缘与腹板交界处面积矩 形心轴处面积矩（4）荷载计算一根次梁端部传递的反力为：一根次梁反力标准值一根次梁反力设计值作用于主梁上的集中力标准值作用于主梁上的集

8、中力设计值主梁自重的标准值并考虑构造系数1.05后，主梁自重的设计值（5）内力计算计算简图如图所示梁端反力设计值跨中剪力及弯矩设计值主梁的剪力图和弯矩图如下 （6）强度计算1）跨中截面2：跨中截面翼缘与腹板交界处 构造上考虑次梁连在主梁侧面，故此处不需要计算局部承压。2）支座截面1（7）整体稳定计算考虑铺板及次梁对主梁受压翼缘提供的约束，整体稳定可以不计算。（8）局部稳定计算：翼缘宽厚比 腹板高厚比故无需应配置加劲肋。（9）挠度计算跨中挠度（10）腹板 与翼缘连接焊缝计算：采用工厂埋弧自动焊焊缝高度：按计算按构造取hf=6.0mm。2、主梁2的设计（1）计算简图：设主梁与柱子两端为铰接主梁计算

9、简图如图所示（2）截面初选：对跨中二分点处作用1个相等集中荷载的简支梁，挠度计算系数，平台梁允许挠度l/400=7.5mm。钢材强度设计值取215N/mm2，梁的最小高度 梁的弯矩设计值先根据计算得到的次梁梁端反力近似取为其中系数1.1是考虑主梁自重后的附加系数，则所需截面模量为经济高度取h=300mm为初选截面高度。主梁腹板的初选厚度为其中近似取hw = h。 主梁腹板的初选厚度为其中考虑翼缘板可能厚度后，取选腹板厚度为6mm主梁翼缘的经济宽度为300/5300/3，即60mm100mm。初选为100mm，主梁翼缘厚可近似的估算：式中0.8系考虑腹板抗弯能力后对翼缘所需承载力的折减。这样初选

10、截面为：300mm100mm10mm6mm。（3）截面的几何性质计算：截面面积惯性矩截面模量翼缘与腹板交界处面积矩 形心轴处面积矩（4）荷载计算一根次梁端部传递的反力为：一根次梁反力标准值一根次梁反力设计值作用于主梁上的集中力标准值作用于主梁上的集中力设计值主梁自重的标准值并考虑构造系数1.05后，主梁自重的设计值（5）内力计算计算简图如图所示梁端反力设计值跨中剪力及弯矩设计值主梁的剪力图和弯矩图如下 （6）强度计算1）跨中截面2：跨中截面翼缘与腹板交界处 构造上考虑次梁连在主梁侧面，故此处不需要计算局部承压。2）支座截面1（7）整体稳定计算考虑铺板及次梁对主梁受压翼缘提供的约束，整体稳定可以

11、不计算。（8）局部稳定计算：翼缘宽厚比 腹板高厚比故无需应配置加劲肋。（9）挠度计算跨中挠度（10）腹板与翼缘连接焊缝计算：采用工厂埋弧自动焊焊缝高度：按计算按构造取hf=6.0mm。七、柱设计1、柱1计算（1）轴力计算一根主梁传递的竖向反力设计值一根次梁传递的竖向反力设计值即柱顶轴力设计值柱子计算简图如图所示，因有柱间支撑，柱子高度为梁顶高度减去梁半高，即梁轴线到地面的高度。因柱子高度不大，设弱轴方向计算长细比为，由附录查得b类截面轴心受压构件的的稳定系数，则所需面积在所设边界条件下，截面回转半径查附录附表，HW150150可满足面积条件基本几何系数为： （2）荷载计算柱顶轴力设计值可取，如

12、考虑一半柱子重量集中柱顶 （3）整体稳定计算绕两主轴截面分类均属b类曲线，故按较大长细比计算，查附录得则（4）刚度计算虽然截面承载力仍有相当富余，但考虑便于与主梁的连接，确定采用此截面。2、柱2计算（1）轴力计算一根主梁传递的竖向反力设计值一根次梁传递的竖向反力设计值即柱顶轴力设计值柱子计算简图如图所示，因有柱间支撑，柱子高度为梁顶高度减去梁半高，即梁轴线到地面的高度。因柱子高度不大，设弱轴方向计算长细比为，由附录查得b类截面轴心受压构件的的稳定系数，则所需面积在所设边界条件下，截面回转半径查附录附表，HW150150可满足面积条件基本几何系数为： （2）荷载计算柱顶轴力设计值可取，如考虑一半

13、柱子重量集中柱顶 （3）整体稳定计算绕两主轴截面分类均属b类曲线，故按较大长细比计算，查附录得则（4）刚度计算虽然截面承载力仍有相当富余，但考虑便于与主梁的连接，确定采用此截面。3、柱3计算（1）轴力计算一根主梁传递的竖向反力设计值一根次梁传递的竖向反力设计值即柱顶轴力设计值柱子计算简图如图所示，因有柱间支撑，柱子高度为梁顶高度减去梁半高，即梁轴线到地面的高度。因柱子高度不大，设弱轴方向计算长细比为，由附录查得b类截面轴心受压构件的的稳定系数，则所需面积在所设边界条件下，截面回转半径查附录附表，HW125125可满足面积条件基本几何系数为： （2）荷载计算柱顶轴力设计值可取，如考虑一半柱子重量

14、集中柱顶 （3）整体稳定计算绕两主轴截面分类均属b类曲线，故按较大长细比计算，查附录得则（4）刚度计算虽然截面承载力仍有相当富余，但考虑便于与主梁的连接，确定采用此截面。4、柱4计算（1）轴力计算一根主梁传递的竖向反力设计值一根次梁传递的竖向反力设计值即柱顶轴力设计值柱子计算简图如图所示，因有柱间支撑，柱子高度为梁顶高度减去梁半高，即梁轴线到地面的高度。因柱子高度不大，设弱轴方向计算长细比为，由附录查得b类截面轴心受压构件的的稳定系数，则所需面积在所设边界条件下，截面回转半径查附录附表，HW150150可满足面积条件基本几何系数为： 以下验算过程同柱2的过程在此不再赘述，满足要求。5、边柱及角

15、柱的偏心验算A边柱（柱3）一根主梁传递的竖向反力设计值一根次梁传递的竖向反力设计值即柱顶轴力设计值主梁连接在柱子翼缘，距离中性轴较远，应当计算偏心，而次梁连接在柱子腹板上，距离中性轴较近，可看作轴心力，可不验算其偏心。1 截面选择柱的截面仍选HW1251252荷载计算柱顶轴力设计值可取3整体稳定计算：柱截面为为压弯构件，偏心距主梁产生的弯矩为（1）强度验算截面为双轴对称构件，只需对翼缘处进行强度验算，截面塑性发展系数： 满足要求。（2）弯矩作用平面内的稳定性验算由，查钢结构设计规范，（b类截面）。满足要求。（3）弯矩作用平面外的稳定性验算由，查钢结构设计规范，满足要求。4刚度计算满足要求。B.

16、边柱1（柱2）柱的截面仍选HW150150主梁连接在柱子翼缘，两侧对称，可看作不存在偏心，而次梁连接在柱子腹板上，距离中性轴较近，可看作轴心力，且中柱选取的截面强度验算有较大富余，故也可不验算其偏心。C.角柱（柱4）柱的截面仍选HW150150主梁连接在柱子翼缘，距离中性轴较远，应当计算偏心，而次梁连接在柱子腹板上，距离中性轴较近，可看作轴心力，可不验算其偏心。一根主梁传递的竖向反力设计值一根次梁传递的竖向反力设计值即柱顶轴力设计值1.荷载计算：柱顶轴力设计值可取2.整体稳定计算：柱截面为为压弯构件，主梁产生的弯矩为（1）强度验算截面为双轴对称构件，只需对翼缘处进行强度验算，截面塑性发展系数：

17、满足要求。（2）弯矩作用平面内的稳定性验算由，查钢结构设计规范，（b类截面）。满足要求。（3）弯矩作用平面外的稳定性验算由，查钢结构设计规范，满足要求。3.刚度计算满足要求。6、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。在B和2,3处设置横向和纵向柱间支撑，采用双角钢，如图所示。最大计算长度为7.5m，允许长细比为200，则，选用.。支撑的连接采用焊缝连接，焊缝尺寸为8mm，同时在连接处设置M16的安装螺栓。八、节点设计A主次梁连接（1）连接设计：试采用下图的连接形式。根据主次梁截面几何尺寸，选连接角钢L708，长度180mm，钢材为Q235。角钢用6mm角焊缝焊于

18、主梁腹板，施焊时，不采用引弧板。次梁与角钢采用10.9级高强度螺栓承压型连接，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，螺栓边距皆40mm，中心距皆100mm，孔径为17.5mm。（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200mm，螺栓开孔处内力为腹板参与工作部分的截面特性剪应力按平均应力计算，弯曲应力仍按平截面假定计算折算应力近似按以下方式计算： 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：梁端弯矩引起的螺栓剪力：单个螺栓的抗剪承载力：单个螺栓的承压承载力：强度计算（

19、4）角钢连接焊缝计算：由于螺栓位置相对角钢焊缝中心具有双重偏心（e1与e2），其中偏心距e1=40mm为已知，偏心距e2需计算确定。因为围焊焊缝在转角处连续施焊，故只需在上下水平焊缝处各减6mm起落弧长度。焊缝群受力为焊缝群截面特性计算应力计算选取脚点G进行分析强度计算时偏安全取，有B主梁与柱子1、主梁与柱侧的连接设计：主梁、次梁、和柱的截面尺寸见图。主梁搁置在小牛腿上，小牛腿为T形截面，尺寸见图。小牛腿与柱翼缘用角焊缝连接，主梁支座反力通过支承面接触传递。小牛腿2M12普通螺栓起安装定位作用，与连接角钢连接的2M12普通螺栓起防止侧倾作用。 主梁梁端局部承压计算： 腹板翼缘交界处局部承压长度

20、： 梁端集中反力设计值则 即主梁端部可不设支承加劲肋。2、牛腿与柱的连接焊缝计算：角焊缝高度采用10mm。扣除焊缝起始处各10mm后的焊缝截面见图焊缝截面几何特性计算： 焊缝截面承载力小于牛腿截面承载力设计值，故不再作牛腿截面抗弯、抗剪计算。 3、柱翼缘在牛腿翼缘拉应力作用下是否需要设置横向加劲肋：可参照现行国家标准钢结构设计规范GB50017中7.4.1条规定计算柱翼缘厚度是否满足： C次梁与柱子连接节点次梁与柱子连接选用选连接角钢L70458，长度180mm，钢材为Q235。角钢用6mm角焊缝焊于主梁腹板，施焊时，不采用引弧板。次梁与角钢采用10.9级高强度螺栓承压型连接，螺栓规格M16。

21、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，螺栓边距皆40mm，中心距皆100mm，孔径为17.5mm。其中梁腹板复核、螺栓连接计算与上文主次梁连接计算过程相同在此不再赘述，现在仅验算角钢连接焊缝的计算。角钢连接焊缝计算：由于螺栓位置相对角钢焊缝中心具有双重偏心（e1与e2），其中偏心距e1=40mm为已知，偏心距e2需计算确定。因为围焊焊缝在转角处连续施焊，故只需在上下水平焊缝处各减6mm起落弧长度。焊缝群受力为焊缝群截面特性计算应力计算选取脚点G进行分析强度计算时偏安全取，有满足要求。D柱脚节点轴心受压且轴力较小，柱脚连接采用柱脚直接焊接于底板上，底板与基础用锚栓锚固，锚栓采用B级螺栓，混凝土基础采用C25，。（1）底板面积根据柱底外包轮廓线给出底板尺寸初始值初选螺栓孔直径24mm，底板上的锚栓空洞直径为50mm，（2）底板厚度A区格，c=25mmB区格， 取较大区格弯矩计算板厚tB区格：取底板厚度焊缝强度验算取焊缝尺寸，则焊缝应力为满足要求。