钢结构平台设计一.设计题目某车间工作平台二.设计目的《钢结构设计原理课程设计》是土木工程专业学生在学习《钢结构设计原理》课程后一个重要的综合实践性教学环节，目的是培养学生对钢结构的设计和应用能力。
通过基本的设计训练，要求学生重点掌握结构内力计算、构件和节点设计及绘制钢结构施工图等专门知识，从而加深对钢结构设计原理基本理论和设计知识的认识，提高对所学知识的综合运用能力。
三.设计资料不考虑水平向荷载。
柱间支撑按构造设置。
平台上三个有直径1m检修洞口，位置不限。
平台顶面标高为6m,平台下净空至少4m,梁柱铰接连接。
平台平面内不考虑楼梯设置。
2. 参考资料：1）钢结构设计教材2）钢结构设计规范3）建筑结构荷载规范4）钢结构设计手册四.设计内容1. 确定结构布置方案及结构布置形式依题意并经综合比较，平台结构平面布置如图所示2. 平台铺板设计1.某冶炼车间检修平台，平台使用钢材材质、平面尺寸为15*15、活荷载为23 kN/m 。
a)c)主梁4m主梁次梁次J梁、5x 3.6=18H=(1) 确定有关尺寸铺板采用有肋铺板，板格尺寸为1000mm< 1500mm根据结构要求及荷载作用情况，取铺板厚6mm板肋尺寸为6mm< 60mm(2) 验算铺板的承载力和钢度①承载力验算计算铺板和钢肋的跨中最大弯矩铺板自重标准值：q 7850 9.8 6 10 30.462kN / m2板肋自重标准值：q 7850 9.8 6 60 10 60.0277kN/m板面活荷载标准值：3kN/m 2 计算铺板跨中最大弯矩，铺板按四边简支平板计算：b/a 1500/1000 1.5 2.0查表得：10.08122铺板面荷载设计值q 1.2 0.462 1.4 3 4.7 54 kN /m铺板单位宽度最大弯矩为M x 1qa30.0812 4.754 130.386kN ?m因为b a,所以M x M y,那么M max M x计算板肋的跨中最大其中2弯矩，可按两端只承在平台梁上的简支梁计算加劲肋承受的线荷载,恒荷载标准值为: 0.462 1 0.0277 0.4897kN /m活荷载标准值为: 3kN /m加劲肋的跨中最大弯矩为: 1 28ql1(1.2 0.4897 1.4 3) 1.52 1.347kN?m8验算铺板和加劲肋的计算强度铺板截面的最大应力为s 6M maxt2h66210 60.38664.33MPa 2215N /mm加劲肋可考虑铺板30倍厚度的宽度参与截面共同工作，计算截面如图截面面积3-2所示。
6A (90 2 6 60 6) 10 21440mm截面形心轴到铺板的距离：y 180 6 3 60 6 3611.25mm180 8 60 60.01125m截面对形心轴x的截面惯性矩：632l x 180 180 6 8.25 812加劲肋截面最大应力为曲8 60122 524.75 4.0527 10 mm 4 7 44.0527 10 m铺板跨中最大挠度:'4q aa 3 0.0843113Et h 2.06 1063. 平台次梁设计假设平台次梁与平台主梁铰接连接，平台次梁CL1可看作是两端支承在平台主梁上的简支梁，承受着平台铺板传来的均布荷载。
平台次梁计算简图如图 3-3所示。
恒荷载标准值：q=0.4897 1.5=0.73455 kN / ml16:A=26.1cm 2,lx=1130cm 4,Wx=141crn,Ix/Sx=13.8cm,自重 20.5kg/m能满足其要求，因此选I16为次梁截面。
(2)验算所选截面的承载力算①抗弯承载力验算考虑自重后 MnaR1.2 (0.73455+0.02059.8)+1.4 4.5] 5 2/8=29.98Kn.mM 1.347 103 0.01125 s W x4.0527 10 737.39MPa2215N /mm② 铺板和加劲肋钢度验算 铺板查表得a 0.0843 普板面荷载标准值q 0.462 33.462kN/m 2V max3.462 103 149 6.56mm10钢板容许挠度：V 丨/1501000/1506.67 mmV maxV (满足刚度要求)加劲肋 加劲肋跨中最大挠度V max5ql 4 384EI x5 (0.4897 3) 103 加劲肋容许挠度V max1.5411------- 72.76mm384 2.06 10114.0527 10 7V l /2501500/250 6mmV (满足刚度要求)活荷载标准值：q=3 1.5=4.5 kN /m次梁跨中最大弯矩:M max1-ql 2 (1.2 0.73455 1.4 4.5) 52/8 22.44 kN /m8(1)截面选择梁所需的截面抵抗矩W x3M max22.44 104 3 3厂 1.044 10 m 104.4cm f 215106次梁采用工字形型钢截面, 由型钢规格查表得:根据截面的最小高度和抵抗矩选 H 型钢作用在梁上的荷载为静力荷载，因此，截面最大应力②抗剪承载力验算 次梁最大剪力：V max ql/2 1.2 (0.73455 0.0205 9.8) 1.4 4.5 5/2 18.56kN截面最大剪应力:(3) 梁整体稳定验算(4) 梁的刚度验算 抗弯强度计算V l /250 5000/250 20mmV max V (满足刚度要求)4.平台主梁设计假定平台主梁与平台柱铰接连接，平台主梁ZL1可看作是两端支承在平台柱上的简支梁，承受着平台 次梁传来的荷载。
恒荷载标准值： F (0.73455 20.5 9.810 3) 103 5 4.677 kN活荷载标准值： F 4.5 5 22.5kN主梁支座反力：R4F4 (1.2 4.6771.4 22.5) 74.23kN22(1)主梁跨中最大弯矩:M max 74.23 3 37.1124 1.5 167.022kN ?m V max R 74.23kN主梁的截面抵抗矩：主梁截面最小高度：h min l /157500/15500mmmax23.195 maxW x1.05 1.41 102156.67 N /mm2215N / mmmax318.56 10 I x t w13.8 10 2 6 10 322.4N/mm 2 f v 125N/mm 2梁的受压翼缘有带肋铺板与其牢固连接,整体稳定可以满足要求。
因此不必验算梁的整体稳V max5qJ 5 (0.7345 0.0205 9.8 4.5) 103 54384El x384 2.06 10111130 10 819mmmax167.022 105 1.05 215 102739.85cm 3axS max（2）梁截面验算①截面承载力验算A 114.2,,, l x 47800cm 4,,, W x 1910cm 3梁自重标准值：q 7850 9.8 0.0114 1.05 920.85N /m这里的系数1.05为考虑加劲肋，焊缝等引起的自重增加 考虑梁自重后跨中最大弯矩和最大剪力分别为：1 2 3167.02 920.85 1.2 7.5 10 174.79kN?m874.23 103 920.85 1.2 3.75 78.37kN弯曲正应力验算M x 174.79 106x W x 1.05 1910 103剪应力验算S max 0.016 0.2 0.258 0.25 0.01 0.125 1.14 10 3m 3② 整体稳定验算次梁可作为主梁的侧向支撑，因此把主梁侧向支撑点的距离I1=1.8m,l 2/b=1800/201=9<16能满足工字型截面简支梁不需要验算整体稳定的条件，整体稳定得以保证。
③ 钢度验算主梁在标准荷载作用力支座反力V 1.400 7500/40018.75mmV maxV （满足要求）④ 局部稳定验算 翼缘局部稳定验算b 1/t 100/10 10 1387.16N/mm 2215N /mm （满足要求）max578370 1.14 10 47.8 10 10718..78N/mm 2 f v 125N/mm 2跨中截面边缘折算应力174.79 250 106 447800 10291.42N /mm 24F4(1.2 4.667 21.4 22.5) 74.22kN跨中最大弯矩:M max74.22 3 27.117 1.5181.894kN ?m跨中最大挠度:V maxM k l 2 181.894 103 56.25 10EI x10 2.06 101147800 10 810.4mmaxS max腹板局部稳定验算h 0/t w 500/1631.25 805. 平台柱设计平台柱承受平台主梁传来的荷载， 平台柱承受平台主梁采用铰接。
平台柱承受的轴心力的设计值为 N 5F ql 5 37.1124 103920.85 1.2 7.5 193.85kN(1)确定柱截面尺寸由于作用支柱的压力很小，假定柱的长细比 100按b 类截面查轴心受压稳定系数0.555取柱按结构要求为 HW175 175重量 40.3kg/m, l x 2900cm 4, I y 984cm 4 ,W x 331cm 3, i x 7.5cm, i y 4.37cm(2)验算平台柱截面的承载力、整体稳定和钢度因柱截面没有削弱， 若柱整体稳定能满足要求，则柱的承载力也能满足要求。
因此，只需验 算柱的整体稳定。
平台高6000mm 两端铰接，平台内与平台外的计算长度均为6000mm 贝Ul 0x l 0y 6000mm平台柱自重标准值：叫 7850 9.8 0.005134 6 1.2 2.84kN这里的系数1.2为考虑焊缝及柱头、柱脚等引起的自重增加。
柱承受的轴心力的设计值 N1。
9385 105 1.2 2.84 103 197258 N柱整体稳定能满足要求。
6. 平台柱柱脚设计平台柱承受的轴心力较小，柱脚采用平板式铰接构造形式如图所示。
基础混凝土强度等级为C20,抗压强设计值 (1)柱承受的轴心力设计值平台柱所需的截面面积 A1.9385 105 60.555 215 103 2 21.62 10 m 1620mm其截面特征值：t 17.5mm, t 2211mm, A 51.43cm6000/75 80 1500y l 0y i y 6000/43.7137.3150柱的刚度能满足要求。
按b 类截面查得轴心受压稳定系数:min0y0.408于是有Nmin1972580.408 5143294 N / mm2215N /mm0xN 1.9385 1051.22.84 103197258N底板需要面积按构造要求取柱底板尺寸为-200*200*20即取的底板尺寸满足要求(2)焊缝计算按构造要求取h=6mm7. 次梁与主梁的连接计算 如图所示3-7所所示。