钢结构课程设计计算说明书一、设计资料1.设计条件某厂一操作平台，平台尺寸16.000×12.000m，标高4.00m，平台梁柱布置图如图1所示。

该平台位于室内，楼面板采用压花钢板，平台活载按2.0kN/m2考虑。

设计中仅考虑竖向荷载和活载作用。

2.设计要求(1)板的设计（板的选择、强度验算、挠度验算）(2)选一跨次梁设计（截面设计、强度验算、刚度验算）(3)选一跨主梁设计（截面设计、强度验算、刚度验算）(4)柱的设计（截面设计、整体稳定性验算）(5)节点设计（主梁与柱的连接、主次梁的连接）(6)计算说明书，包括（1）～（5）部分内容(7)绘制平台梁柱平面布置图、柱与主次梁截面图、2个主梁与柱连接节点详（边柱和中柱）、2个次梁与主梁连接节点详图（边梁、中间梁）、设计说明。

(2#图纸一张),二、设计方案1、板的设计（1）确定铺板尺寸使用压花钢板，厚度取15mm ，密度为37.85/kg m（2）验算板的强度和挠度①铺板承受的荷载恒载标准值：37.859.815101 1.154/k g kN m -=⨯⨯⨯⨯=活载标准值： 3.01 3.0/k p kN m =⨯=荷载总标准值： 1.154 3.0 4.154/k k k q g p kN m =+=+=恒载设计值： 1.154 1.2 1.385/g kN m =⨯=活载设计值： 3.0 1.2 4.2/p kN m =⨯=荷载总设计值： 1.385 4.2 5.585/q kN m =+= 根据规范，6000421500b a ==>，1230.1250,0.0375,0.095,0.1422a a a β==== 因为1213,a a a a >>所以22max 10.1250 5.585 1.5 1.571x M M a qa kN m ===⨯⨯=②验算强度及挠度强度验算：322max max2266 1.5711034.91/215/1.215x M N mm N mm t σγ⨯⨯===<⨯ 满足设计要求挠度验算：[]434max 3334.15410150060000.1422 4.3014020610151500k q a v mm v mm Et β-⨯⨯==⨯=<==⨯⨯ 满足设计要求2、平台次梁设计（1）确定次梁截面假设平台次梁与平台主梁铰接，承受着铺板传递的均布荷载，位于中间的次梁承受着两侧铺板传递的荷载，所以选取中间的次梁进行计算，次梁受力如图所示恒载标准值： 1.154 1.5/20.866/k g kN m =⨯=活载标准值： 3.0 1.5/2 2.25/k p kN m =⨯=恒载设计值：0.866 1.2 1.039/g kN m =⨯=活载设计值： 2.25 1.4 3.15/p kN m =⨯= 次梁跨中最大弯矩：22max 112(1.039 3.15)637.70188M ql kN m ==⨯⨯+⨯= 次梁所需最小截面抵抗矩63max /37.70110/205183907x W M f mm ==⨯=根据规范次梁选用18I 热轧型工字型截面，经验算挠度不满足设计要求，故选用20a I 热轧型工字钢 截面特性：235.55A cm =42369x I cm =，3236.8x W cm =，3S 136.1x cm =，7w t mm =，单位重量27.91/kg m（2）验算强度及刚度①强度验算：32max 1[1.2(0.866227.919.810) 1.4 2.252]639.188M kN m -=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯=⋅ 6max max339.1810157.582151.05236.810x x M MPa f MPa W σγ⨯===<=⨯⨯ 3max 1[1.2(0.866227.919.810) 1.4 2.252]626.1222ql V kN -==⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯= 3max max max26.1210136.121.441252369107v x w V S MPa f MPa I t τ⨯⨯===<=⨯⨯ 强度满足设计要求②刚度验算：434max 5455(0.866227.919.810 2.252)600022.5384384 2.0610236910k x q l v mm EI -⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯===⨯⨯⨯⨯ max 6000[]2422.5250250l v mm v mm ===>= 因此，采用20I a 次梁的刚度符合要求，其截面形式见下图：3、平台主梁设计由简化力学模型可知，忽略掉连续梁对框架梁的荷载影响，可以简化为简支梁进行设计验算，而次梁的荷载又分为横载和活载两部分，故要考虑荷载的最不利布置情况。

选取位于中间的一组框架梁做分析计算，由于将次梁简化为两端铰接，各个部分所传递的荷载都相同。

位于中间的框架梁同时承受两个次梁传递的荷载。

（1）确定主梁截面主梁位于平台边缘支座受到次梁传递的荷载：标准值：32(0.866 2.2527.919.810)6/220.34k F kN -=⨯++⨯⨯⨯=设计值：32[1.2(0.86627.919.810) 1.4 2.25]6/227.10F kN -=⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=主梁除位于平台边缘支座处受到次梁传递的荷载：标准值：32(0.8662 2.25227.919.810)6/239.03k F kN -=⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯=设计值：32[1.2(0.866227.919.810) 1.4 2.252]6/252.24F kN -=⨯⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯⨯=主梁所受荷载如图所示max max 156.72,78.36M kN m V kN ==最小弯矩抵抗矩63max /156.7210/215728930x W M f mm ==⨯=，经验算选用3236c a b c I I 、、、时挠度均不满足设计要求，所以选用40a I 型热轧工字钢截面特性：286.07A cm =421714x I cm =，31085.7x W cm =，3S 631.2x cm =，10.5w t mm =，单位重量67.56/kg m①强度验算：计算主梁荷载如图所示主梁跨中最大弯矩max 160.3M kN m =最大剪力max 80.75V kN =6max max 5160.310140.622151.0510.85710x x M MPa f MPa W σγ⨯===<=⨯⨯ 3322max max 480.7510631.21022.36/125/217141010.5x v x w V S N mm f N mm I t τ⨯⨯⨯===<=⨯⨯ 强度满足设计要求②刚度验算：24max 538410k x x q Ml l EI EI υ=+34625454567.569.8106000160.310600013.1515384 2.0610217141010 2.06102171410400L mm mm -⨯⨯⨯⨯⨯⨯=+=<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯刚度满足设计要求4、柱的设计（1）截面确定选取位于中间的柱进行计算荷载标准值:33333.0667.856615109.810527.9169.81067.5669.810120.22k F kN ----=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯= 荷载设计值：33331.4 3.066 1.2(7.856615109.810527.9169.81067.5669.810)165.86F kN ----=⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯= 假设柱假定平台柱的长细比80=λ，平台一端固定一端自由，248ox oy l l m ==⨯=按b 类截面计算，查得其轴心受压稳定系数688.0=ϕ平台柱所需截面面积32165.86101121.30.688215N A mm f φ⨯===⨯ 经验算选用200200300300HW HW ⨯-⨯间型钢都不满足稳定性验算，所以选用350350HW ⨯型钢，345Q 钢材。

截面特性：2173.9A cm =440300x I cm =，32300x W cm =，15.2x i cm =，413600y I cm =，3776y W cm =，8.84y i cm =，112t mm =，219t mm =，20r mm = 单位重量137/kg m（2）验算强度及稳定性 长细比/8000/15252.63[]150ox ox x l i λλ===<= /8000/88.490.50[]150oy oy y l i λλ===<=柱的刚度满足要求。

由于ox oy λλ>，90.50109.65λ=查《钢结构基本原理》表4-4可知采用b 类曲线，查钢结构规范b 类截面轴心受压稳定系数得：0.495φ=。

平台柱自重标准值17.859.80.01374 1.2 5.06N kN =⨯⨯⨯⨯=柱承受轴心力设计值165.86 5.06170.92N kN =+=20.495310173.910266.85170.92crd y N f A kN g kN φ-==⨯⨯⨯=>=整体稳定性满足设计要求腹板稳定性验算：031826.5(250.562.312w h t ==<+= 翼缘稳定性验算：17568.89(100.118.2519b t -==<+= 局部稳定性满足要求。

5、柱与梁的连接设计柱顶板取为45045015⨯⨯，顶板上的垫块为45015010⨯⨯，平台柱柱头承受压力N 通过柱头腹板两侧的加劲肋传递，每一侧加劲肋承受2/N ， 加劲肋与腹板的连接焊缝承受着剪力和弯矩的共同作用。

根据构造要求，螺栓采用直径d=20mm 的C 级普通螺栓即可，孔径取21.5mm 。

柱头压力N ，经柱顶板端面承压传给加劲肋，大小为165.86N kN =(1)计算加劲肋端面承压面积2165.86259.22320cc N A mm f ===⨯ 选加劲肋为17010⨯，两侧加劲肋端面承压面积为22170103400A mm =⨯⨯=加劲肋端面承压满足要求。

(2)验算加劲肋与腹板的连接焊缝加劲肋与腹板连接焊缝承受的剪力和弯矩分别为/2165.86/282.93V N kN ===0.50.170.50.1782.937.05M V kN m =⨯⨯=⨯⨯=⋅按构造要求假设焊缝的厚度6f h mm =，焊缝的长度250l mm =由剪力产生的焊缝剪应力为3282.931041.14/20.76(25010)V N mm A τ⨯===⨯⨯⨯- 由弯矩产生的焊缝正应力为6227.051087.43/20.76(25010)/6M N mm W σ⨯===⨯⨯⨯- 验算焊缝的强度w f ff ≤+221)(τβσ 该结构承受静力荷载，且在实际应用中间接承受动力荷载，此处22.1=f β代入2287.43/160/w f N mm f N mm =≤= 焊缝验算满足要求。