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 (5)A．次梁设计 (5)1、次梁1的设计 (5)2、次梁2的设计 (6)B．主梁设计 (8)1、主梁1的设计 (8)2、主梁2的设计 (11)七、柱设计 (15)1、柱1计算 (15)2、柱2计算 (17)3、柱3计算 (18)4、柱4计算 (19)5、边柱及角柱的偏心验算 (20)6、柱间支撑设置 (23)八、节点设计 (24)A．主次梁连接 (24)B．主梁与柱子 (27)C．次梁与柱子连接节点 (28)D．柱脚节点 (29)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+2.500m ，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mm 6厚带肋花纹钢板，钢材牌号为Q235，手工焊，E43型焊条，钢材弹性模量25N/mm 102.06E ⨯= ，钢材密度33kg/mm 1085.7⨯=ρ，基础混凝土强度等级为2N/mm 5.7,15=c f C 。
四、铺板设计已知平台均布活荷载标准值21k 12kN /m q =，6mm 厚花纹钢板自重2Dk 0.0069.87.850.46kN /m q =⨯⨯=，恒荷载分项系数为1.2，活荷载分项系数为1.4。
均布荷载标准值222k 0.5kN /m 12kN /m 12.5kN /m q =+= 均布荷载设计值21.20.5 1.41217.4KN/m d q =⨯+⨯=（2）强度计算花纹钢板/1500/50032b a ==>，取0.10α=，平台板单位宽度最大弯矩设计值为：2222max 0.117.40.5kN /m 0.435N /mm d M q a α==⨯⨯=强度为：222max max 22660.43560417kN /m 60.42N /mm 215N /mm 1.20.006M M W t γγ⨯===<⋅⨯ （3）挠度计算取520.110, 2.0610N/mm E β==⨯333k 35312.510500110.1100.003863=<2.06106258150q a v a Et β-⨯⨯==⨯=⨯⨯ 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l 1/150~l 1/120=5~6.25mm ，现取t =6mm 。
选用钢板-806⨯，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 。
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0.080.00678.50.03768kN /m ⨯⨯=，按均布荷载考虑。
均布荷载标准值k 12.50.50.03768 6.288kN /m q =⨯+=， 均布荷载设计值d 17.40.5 1.20.037688.805kN /m q =⨯+⨯= （3）内力计算简支梁跨中最大弯矩设计值2max 18.745 1.5 2.460kN m 8M =⨯⨯=⋅支座处最大剪力设计值8.745 1.5/2 6.559kN V =⨯= （4）截面特性计算 截面形心位置c 180638064616.2mm 1806806y ⨯⨯+⨯⨯==⨯+⨯加劲肋计算简图截面惯性矩323241806/121806(16023)806/12806(69.840) 873680mmI =⨯+⨯⨯-+⨯+⨯⨯-=支座处抗剪面积只计铺板部分，偏安全仍取180mm 范围，则2V 18061080mm A =⨯=（5）强度计算受拉侧应力最大截面塑性发展系数取1.20，622x nx 2.4601069.8163.8N /mm 215N /mm 1.2873680M W γ⨯⨯==<⨯ 受剪计算：322V 6.559101.5 1.59.11N /mm 125N /mm 1080VS V It A ⨯==⨯=< （6）变形计算挠度计算33x 5x 55 6.288150011384384 2.0610873680651150q l v l EI ⨯⨯===<⨯⨯⨯ 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）选取型钢梁截面 次梁上最大弯矩设计值铺板尺寸为500mm ×1500mm ，板和加劲肋传给梁的荷载 BS 80745 1.526.235kN/m q =⨯= 次梁跨中弯矩设计值2max 26.2356/8=118.058kN m M =⨯⋅最小截面模量633max x,min118.05810=522957mm 522.96cm 1.05215y M W f ⨯===⨯试选工28b ，截面几何特征如下43347.86kg/m,7481cm ,534.4cm ,=10.5mm 312.3cm x x w x I W t S γ====计入所选截面自重后均布荷载均布荷载标准值BSK 6.288/0.5 1.50.478619.34kN/m q =⨯+= 均布荷载设计值BS 26.235 1.20.478626.809kN/m q =+⨯= 因次梁构造较为简单，不计入构造系数 （3） 内力计算：2max 26.8096/8=120.64kN m M =⨯⋅max 26.8096/2=80.43kN V =⨯ （4）强度计算622max 3x x 120.6410214.99N /mm 215N /mm 1.05534.410M W γ⨯==<⨯⨯ 622480.43312.31031.98N/mm 125N/mm 748110.510x VS I t ⨯⨯==<⨯⨯ （5）变形计算：33k 54x 5519.34600011384384 2.0610748110283250q l v l EI ⨯⨯===<⨯⨯⨯⨯ 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铺板尺寸为500mm ×1500mm ，板和加劲肋传给梁的荷载 BS 8.745/0.50.7513.118kN/m q =⨯= 次梁跨中弯矩设计值2max 13.1186/8=59.03kN m M =⨯⋅最小截面模量633max x,min59.0310=261488mm 261.49cm 1.05215y M W f ⨯===⨯试选工22a ，截面几何特征如下43333.05kg/m,3406cm ,309.6cm ,=7.5mm,177.7cm x x w x I W t S γ====计入所选截面自重后均布荷载均布荷载标准值BSK 6.288/0.50.750.33059.763kN/m q =⨯+= 均布荷载设计值BS 13.118 1.20.330513.51kN/m q =+⨯= 因次梁构造较为简单，不计入构造系数 （3） 内力计算：2max 13.516/8=60.80kN m M =⨯⋅max 13.516/2=40.53kN V =⨯ （4）强度计算622max 3x x 60.8010187.03N /mm 215N /mm 1.05309.610M W γ⨯==<⨯⨯ 622440.53177.71028.19N/mm 125N/mm 34067.510x x VS I t ⨯⨯==<⨯⨯ （5）变形计算：33k 54x 559.763600011384384 2.0610340610256250q l v l EI ⨯⨯===<⨯⨯⨯⨯ 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B 0.11β=，平台梁允许挠度l /400=7.5mm 。
钢材强度设计值取215N/mm 2，梁的最小高度2min53000215/1.3820.11199.7mm 2.06107.5h ⨯=⨯⨯≈⨯⨯ 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x 280.43/2 1.5 1.1132.71kN m M =⨯⨯⨯=⋅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633x 132.7110617256mm =617cm 215W ⨯=≈经济高度2/5e 361739.2cm h =⨯≈ 1/3e 76173029.6cm h =⨯-≈取h =400mm 为初选截面高度。
主梁腹板的初选厚度为w 0.57cm t =≈ 其中近似取h w = h 。
主梁腹板的初选厚度为3w 1.280.43100.5 2.09mm 370125t ⨯⨯⨯==⨯其中考虑翼缘板可能厚度后，取370w h mm = 选腹板厚度为6mm主梁翼缘的经济宽度为400/5~400/3，即80mm~133mm 。
初选为130mm ，主梁翼缘厚可近似的估算：6x f 0.80.8132.71109.49mm 400130215M t h b f ⨯⨯===⨯⨯⨯⨯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：400mm ×130mm ×10mm ×6mm 。