钢结构平台设计计算书 Prepared on 22 November 2020哈尔滨工业大学（威海）土木工程钢结构课程设计计算书姓名：***学1指导教师：***二零一五年七月土木工程系钢结构平台设计计算书一、设计资料某厂房内工作平台，平面尺寸为18×9m 2（平台板无开洞），台顶面标高为 +，平台上均布荷载标准值为12kN/m 2，设计全钢工作平台。
二、结构形式平面布置，主梁跨度9000mm ，次梁跨度6000mm ，次梁间距1500mm ，铺板宽600mm ，长度1500mm ，铺板下设加劲肋，间距600mm 。
共设8根柱。
图1 全钢平台结构布置图三、铺板及其加劲肋设计与计算1、铺板设计与计算（1）铺板的设计铺板采用mm 6厚带肋花纹钢板，钢材牌号为Q235，手工焊，选用E43 型焊条，钢材弹性模量25N/mm 102.06E ⨯=，钢材密度33kg/mm 1085.7⨯=ρ。
（2）荷载计算平台均布活荷载标准值： 212q m kN LK =6mm 厚花纹钢板自重： 2D 0.46q m kN K =恒荷载分项系数为，活荷载分项系数为。
均布荷载标准值： 2121246.0q m kN k =+= 均布荷载设计值： 235.174.1122.146.0q m kN k =⨯+⨯= （3）强度计算 花纹钢板0.25.26001500a b >==，取0.100α=，平台板单位宽度最大弯矩设计值为：（4）挠度计算取520.110, 2.0610/E N mm β==⨯ 设计满足强度和刚度要求。
2、加劲肋设计与计算图2加劲肋计算简图（1）型号及尺寸选择选用钢板尺寸680⨯—，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15t=180mm ，跨度为。
（2）荷载计算加劲肋自重: m kN 003768.05.7866.008.0=⨯⨯ 均布荷载标准值： m kN k 51.7003768.06.05.12q =+⨯=均布荷载设计值： m kN d 455.1003768.02.16.035.17q =⨯+⨯=（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:mm c 2.1668061804668036180y =⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=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， 受弯计算：22621574.1958736802.18.691094.2M mm N mm N W nx x <=⨯⨯⨯=γ 受剪计算：22312539.2168736802.1310801084..7It V S mm N mm N <=⨯⨯⨯⨯= 四、平台梁设计与计算图3 中间次梁计算简图1、中间次梁设计与计算计算简图：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。
（1)初选截面 次梁跨中均布线荷载设计值：m kN Bs 14.266.05.1455.10q *=⨯= 次梁跨中弯矩设计值：m ⋅=⨯⨯=117.62kN 626.1481M 2max ,x 最小截面模量：3max,,02.52121505.162.117W cm f M x x mim x =⨯==γ 选用热轧普通工字钢I28b,（2) 荷载计算均布荷载标准值：m kN Bs 21.191047.436.05.151.7q 2k =⨯+⨯=- 均布荷载设计值：m kN Bs 26.711047.431.226.14q 2=⨯⨯+=-（3) 内力计算m ⋅=⨯⨯=120.20kN 626.7181M 2max ； kN V 80.132626.71=⨯= （4) 强度计算 受弯计算：2236215214.4210534.41.0510120.20M mm N mm N W nx x <=⨯⨯⨯=γ 受剪计算：22433x x 12586.315.10107481103.3121013.80t I VS mm N mm N <=⨯⨯⨯⨯⨯= （5) 挠度计算2、边次梁设计与计算计算简图：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—加劲肋传来相隔分布的集中力，但这一荷载可作为均布荷载考虑。
但由于荷载较小，为方便与主梁和次梁链接，采用和中间次梁一样的型钢I28b.3、主梁设计与计算（1）计算简图主梁与柱子两端为铰接，主梁计算简图及其内力分布图如下所示图4计算简图及内力设计值分布图(2)截面初选：对跨中6等分点处作用5个相等集中荷载的简支梁，挠度 计算系数β=，平台梁允许挠度l/400=。
钢材选用Q345，钢材强度设计值取 2310mm N 。
图5组合主梁设计① 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是考虑主梁自重后的附加系数，则所需截面模量为② 经济高度取h =800mm 为初选截面高度。
主梁腹板的初选厚度为cm t w 813.011801,==主梁腹板的初选厚度为mm t w 51.31807605.21013.8022.132,=⨯⨯⨯⨯⨯= 其中考虑翼缘板可能厚度后，取h w =760mm ，选腹板厚度为8mm 。
主梁翼缘的经济宽度为800/5~800/3，即160mm~。
初选为250mm ，梁翼缘厚可近似的估算：式中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：800mm ×250mm ×16mm ×8mm 。
（3）截面的几何性质计算：截面面积: 2141448)216800(162502mm A =⨯⨯-+⨯⨯= 惯性矩: 433153147255512)768242800250(mm I x =⨯-⨯=截面模量: 338286814001531472555400mm I W x x ===翼缘与腹板交界处面积矩:31156800039816250mm s =⨯⨯= 形心轴处面积矩:321mm 215782421816-400=⨯⨯+=）（s s x（4）荷载计算作用于主梁上的集中力标准值:kN q p BSK k 5.1150.6=⨯=作用于主梁上的集中力设计值:kN qpBSk26.1600.6=⨯=主梁自重的标准值并考虑构造系数后主梁自重的设计值:mkNqqk40.12.1==（5）内力计算梁端反力设计值集中力作用处剪力及弯矩设计值跨中及弯矩设计值（6）强度计算跨中截面4：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。
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：翼缘宽厚比主梁为焊接工字形截面梁，腹板的计算高h0=768mm腹板高厚比①近支座区格因梁受翼缘上有密布铺板约束其扭转该区格平均弯矩产生的腹板计算高度边缘弯曲正应力为②近跨中区格（9）挠度计算：（10）腹板与翼缘连接焊缝计算采用工厂埋弧自动焊取h f =五、柱设计与计算1、边柱（1）截面选择图6构造及计算简图（1）柱截面初选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高， 即梁地面到地面的高度。
因柱子高度不大，设弱轴方向计算长细比为λy=70，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 mm mm l l y oy 42.517036003600:ox ====ι，截面的回转半径在所设边界条件下查型钢表的250HW250250HW250⨯⨯符合要求。
选用。
。
理论重量回转半径惯性矩，截面积腹板厚翼缘厚m kg cm i cm i cm I cm mm mm y x y 4.72g ,29.6,8.10,3650,10800I ,9218A 9t ,mm 14t :基本几何系数44x 2w ========(2)荷载计算5%1.7382.00.7241.2N 567.21kN N ，小于原荷载的在柱顶考虑一半柱子重量集中，柱顶轴力设计值可取=⨯⨯=∆=（3）整体稳定计算绕两主轴截面分类均属于b 类曲线，查表得823.0y =ϕ(4)刚度计算2、角柱为了满足主梁与柱的节点连接要求，柱的截面仍选HW250×250。
主梁的力通过加劲肋传递到柱子腹板上，距离中性轴较近，可看作轴心力，可不验算其偏心。
六、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，允许长细比为200，则cm i 4.32006800==，选用8802⨯L 。
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。
在A 、B 处设置横向柱间支撑，采用八字形支撑方案，如图所示。
最大计算长度为，允许长细比为200.则则cm i 2.762000552==，选用8802⨯L 。
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。
图6沿次梁方向的柱间支撑图7沿主梁方向的柱间支撑七、节点设计1.主次梁连接（1）连接设计次梁与柱子连接选用选连接角钢L70×45×8，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。
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。
图8主次梁连接节点构造图（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150mm，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：M 1.7630.117.63kN N ==→（） 单个螺栓的抗剪承载力：2b V 1625050265N 50.265kN 4N π⨯=⨯≈= 单个螺栓的承压承载力：b c 817.547065800N 65.8kN(8mm)N =⨯⨯==角钢厚度为27.0kN<0.950.26545.24kN =⨯= （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（e 1与e 2），其中偏心距e 1=40mm 为已知，偏心距e 2需计算确定。