【大作业】平台梁格结构设计1.已知条件平台梁格布置如图所示，铺板为预制钢筋混凝土板，焊于次梁上。
设平台恒荷载的标准值(不包括梁自重)为2.0kN/m2.其他条件：8班——活荷载的标准值：27.6kN/m2，跨度：(n+1):6.3m主、次梁的钢材为Q345钢；E50型焊条(手工焊)其中，n为学号。
2.设计任务（1）选择次梁截面（采用窄翼H热轧型钢）；（2）设计中间主梁(焊接组合工字梁)；包括选择截面、计算翼缘焊缝、腹板加劲肋设计、支承加劲肋设计。
（3）设计次梁与主梁连接(用等高的平接)。
3.设计要求（1）应过程详尽，并插入必要的计算简图；（2）完成主梁施工图1张（A3图纸，比例尺：1：30）包括正视图、俯视图和横剖面图，并附必要的说明（3）按比例尺1：10绘制主梁与柱翼的连接构造图；（4）按比例尺1：10绘制主、次梁连接构造图。
解：由于铺板为预制钢筋混凝土板，且焊于次梁上，故不必计算该次梁的整体稳定。
（1）次梁采用H型钢，假设梁自重为0.5KN/m，次梁承受的线荷载标准值为：Qk=（2.0x3+0.5）+27.6x3=6.5+82.8=89.3KN/m=89.3N/mm荷载设计值为（按可变荷载效应控制的组合：恒荷载分项系数为1.2，活荷载分项系数为1.3）Q=1.2x6.5+1.3x82.8=115.44KN/m最大弯矩设计值为：Mx=1/8ql2=1/8x115.44x6.3^2=572.7KN/m根据抗弯强度选择截面，需要的截面模量为：Wnx=Mx/rxf=572.7/1.05x310=1759x10^3=1759cm3选用HN450x200x10x16，其Wx=1827cm3,跨中无孔眼削弱，此Wx大于所需，梁的抗弯强度已足够。
由于型钢的腹板较厚，一般不必验算抗剪强度；考虑将次梁连于主梁的加劲肋上，故不必验算次梁支座处的局部承压强度。
其他截面特性，Ix=45685cm4；自重：88.1Kg/m=0.881KN/m ，大于假设自重。
1、 截面验算：a) 抗弯强度：考虑梁自重后的荷载为q ＝1.2×(2.0×3+0.881)+1.3×(27.6×3)=115.9 kN/m m kN ql M x ⋅=⨯⨯==5.52169.115818122 2236/310/3.28210175905.1105.521mm N f mm N W M nx x x =<=⨯⨯⨯==γσ 验算挠度：在全部荷载标准值作用下：Vt/l=在可变荷载标准值作用下：Vq/l=满足要求。
设计中间主梁（焊接组合梁），包括选择截面，计算翼缘焊缝，确定腹板加劲肋的间距。
钢材为Q345钢，E50型焊条（手工焊）。
解：根据经验假设此梁自重标准值为5kN/m ，设计值为1.2x5 = 6kN/m ；考虑次梁截面选择HN450×200×10×16，可得由次梁传递给主梁的荷载为：kN F k 6.5623.689.3=⨯=，()()kN F 2.7303.6]36.273.1881.030.22.1[=⨯⨯⨯++⨯⨯= 支座处最大剪力为：kN gl F V 5.1879186212.7305.22125max =⨯⨯+⨯=+=跨中最大弯矩:m KN M x ⋅=⨯⨯-+⨯-⨯=5.101029621)36(2.730918792采用焊接组合梁，估计翼缘板厚度 ,16mm t f > 故钢材强度设计值取f=295N/mm 2，需要的截面模量为333632615103261529505.1105.10102cm mm f M W x x =⨯=⨯⨯=≥α（1）试选截面按刚度条件，梁最小高度为mm V l fh T 1585180004001034.1295][1034.1626min =⨯⨯⨯=⋅⨯=；梁的经济高度：mm W h x s 9.2024)1032615(224.034.0=⨯⨯==取梁的腹板高度：mm h h w 20000== ；按抗剪强度求腹板厚度：mm f h V t v w w 6.61702000105.18792.12.13max =⨯⨯⨯=≥按经验公式求腹板厚度：mm ht w w 8.125.320005.3===考虑腹板屈曲后强度，取腹板厚度=w t 14mm ；每个翼缘所需截面积：23116416200014200010326156mm h t h W A ww wxf =⨯-⨯=-=；翼缘宽度：==3~5hhb f 2000/5~2000/3 = 400 ~ 667mm 取b f = 500mm ；翼缘厚度：mm b A t f ff 2.2350011641=== 取=f t 24mm ； 翼缘板外伸宽度mm t b b w f243214250022=-=-= 翼缘板外伸宽度与厚度之比：7.10/235131.1024243=<==y f t b ，满足局部稳定要求； 此组合梁跨度并不是很大，为施工方便，不沿梁长度改变截面。
（2）强度验算梁的截面几何常数（如图1）：()43333913942006.488.20450121cm I x =⨯-⨯= 333119/2cm h I W x x == ,2520504.224.1200cm A =⨯⨯+⨯=3166144501490091224500cm S =⨯⨯+⨯⨯=梁自重：（钢材质量密度为7850kg/m3，重量集度为77KN/m3）： g k = 0.052x77=4.0kN/m ，考虑腹板加劲肋等增加的重量，原假设梁自重5kN/m 稍大。
验算抗弯强度（无孔眼Wnx=Wx ）：2236/295/5.290103311905.1105.10102mm N f mm N W M nx x x =<=⨯⨯⨯==γσ 验算抗剪强度：22343max /170/8.65101661414103391394105.7981mm N f mm N t I S V v w x =<=⨯⨯⨯⨯⨯==τ 主梁的支承处以及支承次梁处均配置支承加劲肋，不必验算局部承压强度（即0=c σ）。
（3）梁整体稳定验算次梁可以视为主梁受压翼缘的侧向支承，主梁受压翼缘自由长度与宽度之比2.13345/235160.6500/3000/11=<==b l ,故不需验算主梁的整体稳定性。
（4）刚度验算查表可知，挠度容许值【VT 】=l/400（全部荷载标准值作用）或【VQ 】=l/500（仅有可变荷载标准值作用）全部荷载标准值作用时：R k =5/2 F k +1/2x5x18=2.5x562.6+5x9=1451.5kN()m kN M k ⋅=⨯⨯-+⨯-⨯=6.77979521366.56295.145124001][49811033913942060001018000106.77971046=<=⨯⨯⨯⨯⨯=≈L V EI L M L V T X K T ; 可变荷载标准值作用时:R k 可变=2.5x （20x3）x 6.3=945 kNM k 可变=945x9-360x(6.3+3)=5157 kN ·m5001][753110339139420600010180001051571046=<=⨯⨯⨯⨯⨯=≈L V EI L M L V T X K T 故刚度满足要求。
（5）翼缘和腹板的连接焊缝计算翼缘和腹板之间采用角焊缝连接，mm f I VS h w f x f 2.22001033913944.191224500105.79814.1431=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=≥ ， 取mm t mm h f 3.7245.15.18max ==>=（6）主梁加劲肋设计①各板段的强度验算该梁腹板宜考虑屈曲后强度，应在支座处和每个次梁处（即固定集中荷载处）设置支承加劲肋。
另外,梁端部采用如图2所示的构造，并在距支座1a 处增设横向加劲肋，使1a = 850，因1a /0h < 1 ,8.0)/(34.5441/2100≈+=a h t h ws λ 故，,v cr f =τ使板段1I 范围内(如图2)不会屈曲，支座加劲肋就不会受到水平力H t 的作用。
对板段I:左侧截面剪力：V 1=1879.5-6x0.85 =1874.4kN相应弯矩：M 1=1879.5x0.85-6x0.852/2=1595.4kN ·m因为M 1=1595.4kN ·m< M f = 500x24x1824x295 = 6457kN ·m故用V 1≤V u 验算，1a =2150mm ，1a /0h > 1 ,2.127.1)/(434.541/2100>=+=a h t h ws λ,V u =2.1/s v w w f t h λ=2000x14x170/1.271.2=3573kN>V 1=1874.4kN (通过)对板段Ⅲ：验算右侧截面，（1a =3000mm ）：2.131.1)/(434.541/2100>=+=a h t h ws λV u =2.1/s v w w f t h λ=2000x14x170/1.311.2=3442.6kN,V 3=1879.5-730.2x2-6x18/2=365.1kN<0.5V u =1721.3kN相应弯矩：M 3=1879.5x3-6x32/2=5611.8kN ·m故用M 3= M max ≤M eu 验算23534515314/2000235153/0==ywb f t h λ =1.13>0.85但<1.25 77.0)85.013.1(82.01=-⨯-=ρ965.0103391349214900)77.01(12)1(1433=⨯⨯⨯⨯--=--=x w c e I t h ρα ()通过m kN M m kN f W M x e x eu ⋅=>⋅=⨯⨯⨯⨯==5611.86.98992951033119965.005.133αγ对板段Ⅱ一般可不验算，若验算，应分别计算其左右截面强度。
②加劲肋设计 宽度：mm h b s 1074030200040300=+=+≥，用s b =120mm ； 厚度：mm b t s s 0.815/12015==≥，取s t =10mm; 支座加劲肋的验算：已知R=1879.5kN ，另外还应加上边部次梁直接传给主梁的支反力F/2=365kN ；采用2 -220x16板，A s =2x220x16+200x10=9040 mm 2;I z =1/12x16x3703 =6753.7x104 mm 4 , mm A I i s z z 8.82/== ; 9.193452358.822000=⨯=z λ, 查表得：z ϕ=0.972； 验算在腹板平面外稳定：223/310/2359040972.010)3655.1879(mm N f mm N A N s z s =<=⨯⨯+='ϕ 验算端部承压：223/400/7.38916)40220(210)3655.1879(mm N f mm N ce ce =<=⨯-⨯⨯+=σ ； 计算与腹板的连接焊缝：13.2200)6022000(7.0410)3655.1879(3=⨯⨯-⨯⨯⨯+≥f h mm 用8 mm>1.5mm t 6165.1==。