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：田英鹏学1指导教师：钱宏亮二零一五年七月土木工程系钢结构平台设计计算书、设计资料某厂房内工作平台，平面尺寸为18X 9m2（平台板无开洞），台顶面标高为+4.000m,平台上均布荷载标准值为12kN/mf,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6mm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E 2.06 105N/mm 2，钢材密度7.85 103kg/mm3。
（2）荷载计算平台均布活荷载标准值：q LK12 kN m26mn厚花纹钢板自重：q DI K0.46 kN m2恒荷载分项系数为1.2，活荷载分项系数为 1.3。
均布荷载标准值：q k0.46 1212kN m2均布何载设计值：q k0.46 1.212 1.4 17.35kN m2(3)强度计算花纹钢板ba 1500 600 2.5 2.0，取0.100，平台板单位宽度最大弯矩设计值为：(4)挠度计算取0.110,E 2.06 105N /mm2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一80 6，钢材为Q235加劲肋与铺板采用单面角焊缝，焊角尺寸6mm每焊150mn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1.5m。
(2)荷载计算加劲肋自重：0.08 0.66 78.5 0.003768kN m均布荷载标准值：q k12.5 0.6 0.003768 7.51kN m均布荷载设计值：q d17.35 0.6 1.2 0.03768 10.455kN. m(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截面惯性矩：支座处抗剪面积只计铺板部分，偏安全仍取180mn 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， 受弯计算: 6M 2.94 1069.822195.74 N mm 215N mm x W nx1.2 873680受剪计算:VS 7..84 103 1080 13.2 2 ■221.39 N mm 125 N mm It873680 6四、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一加劲肋传来相隔0.6m 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：q Bs 10.455 1.5 0.6 26.14 kN m 次梁跨中弯矩设 计值：M xmax 1 26.14 62117.62kN mx ，8 最小截面模量： W xmim"x,max117"62521.02cm 3x f1.05 215选用热轧普通工字钢128b,(2)荷载计算均布何载标准值：q Bsk 7.51 1.5 0.6 43.47 10 219.21kN m(4)截面特性计算截面形心位置：y c180 6 3 80 6 46180 6 80 616.2 mm均布何载设计值：q Bs26.14 1.2 43.47 10 226.71 kN m(3)内力计算1 2M max - 26.71 62 8120.20kN m; V 26.71 6280.13kN(4)强度计算受弯计算：M12020 1063 214.42N mm ? 215N 养 x W nx 1.05 534.4 103受剪计算:(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一加劲肋传来相隔0.6m 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 128b.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B =0.102，平台梁允许挠度l/400=22.5mm 。
钢材选用Q345钢材 强度设计值取310N mm。
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1.1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=800mn 为初选截面高度。
VS x 80.13 103 312.3 103I x t7481 104 10.531.86N mm 2 125N mm 2主梁腹板的初选厚度为tw ，10.813cm(4) 荷载计算主梁自重的设计值:q 「细1.40kNm (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主梁腹板的初选厚度为tw ，231.2 2 80.13 102.5760 1803.51mm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~266.67mm 初选为250mm 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：800mm< 250mr K 16mr K 8mm(3)截面的几何性质计算:截面面积:2 250 16 (800 16 2) 8 14144mm 2惯性矩:l x(250 8003242 7683) 41531472555mm12截面模量:I x 40015314725553828681 mm 3400翼缘与腹板交界处面积矩： Si 250 16 39831568000mm 形心轴处面积矩:S xS 12(400-16)8 12157824mm 32作用于主梁上的集中力标准值：Pkq BSK 6.0 115.5kN 作用于主梁上的集中力设计值：Pk q BS 6.0160.26kN主梁自重的标准值并考虑构造系数1.05 后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=8.0mm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入y=70,由附录查得b类截面；轴心受压构件的的稳定系数0.751，则所需面积在所设边界条件下：l°x l oy 3600mm,截面的回转半径y360051.42mmy y70 查型钢表的HW250 250符合要求。
选用HW250 250 。
基本几何系数：翼缘厚t 14mm,腹板厚t w 9mm,截面积A 9218mm2,惯性矩l x 10800cm4, l y 3650cm4,回转半径i x 10.8cm,i y 6.29cm,理论重量g 72.4kg. m。
(2)荷载计算柱顶轴力设计值可取N 567.21kN ,考虑一半柱子重量集中在柱顶N 1.2 0.724 2.0 1.738，小于原荷载的5%(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y 0.823⑷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HW25区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6.8m，允许长细比为200,则i 輕3.4cm，选用2L80 8。
支撑的连接采用焊缝连200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5520为5.52，允许长细比为200.则则i —— 2.76cm，选用2L80 8。
支撑的连接200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L70X 45X 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(e i 与e 2)，其中偏心距e i =40mm 为已知，偏心距e 2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工作，腹板参与工作高度偏安全的假定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70mn 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：N M 1.763 0.117.63kN （）b 162单个螺栓的抗剪承载力： N V250 50265N50.265kN4L h.Q gPL.150mm 螺栓开 孔处内力为(2)梁端净截面复核C a单个螺栓的承压承载力：N c b8 17.5 470 65800N 65.8kN（角钢厚度为8mm）强度计算、20.52仃.62(4)角钢连接焊缝计算：27.0kN<0.9 50.265 45.24kN由于螺栓位置相对角钢焊缝中心具有双重偏心 (e i与e2),其中偏心距e i=40mm 为已知，偏心距e2需计算确定。