课程设计钢结构平台设计

钢结构平台设计一．设计题目某冶炼车间检修平台二．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32kN/m。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)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承载力验算主梁次梁次梁主梁支撑柱柱支撑a)b)c)5×3.6=18mH=4m4m4m计算铺板和钢肋的跨中最大弯矩铺板自重标准值：23/462.01068.97850mkNq板肋自重标准值：mkNq/0277.0106068.978506板面活荷载标准值：3kN/m2计算铺板跨中最大弯矩，铺板按四边简支平板计算：0.25.11000/1500/ab查表得：0812.01铺板面荷载设计值2/54.7434.1462.02.1mkNq铺板单位宽度最大弯矩为mkNqaMx386.0154.740812.0331xyxMMMMabmax,,那么所以因为计算板肋的跨中最大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，其中恒荷载标准值为：mkNq/4897.00277.01462.0活荷载标准值为：mkNq/3加劲肋的跨中最大弯矩为：mkNqlM1.3475.1)34.14897.02.1(818122验算铺板和加劲肋的计算强度铺板截面的最大应力为2622max/2153.364106386.066mmNfMPahtMs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3-2所示。截面面积26144010)6606290(mmA截面形心轴到铺板的距离：mmmy01125.01.25166081803666036180截面对形心轴x的截面惯性矩:4745232310527.0410527.045.7246081260825.86180126180mmmIx加劲肋截面最大应力为273/2159.33710527.0401125.01047.31mmNfMPaWMsx②铺板和加劲肋钢度验算铺板查表得0843.0a普板面荷载标准值2'/3.4623462.0mkNq铺板跨中最大挠度：mmhEtaqaV.5661061006.211062.430843.093114334'max钢板容许挠度:mmlV67.6150/1000150/)(max满足刚度要求VV加劲肋加劲肋跨中最大挠度mmEIqlVx6.7210527.041006.23845.110)34897.0(53845711434max加劲肋容许挠度mmlV6250/1500250/)(max满足刚度要求VV3.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=0.73455mkN/活荷载标准值：q=31.5=4.5mkN/次梁跨中最大弯矩：44.228/5)5.44.173455.02.1(8122maxqlMmkN/(1)截面选择梁所需的截面抵抗矩33463max104.410044.1102151044.22cmmfMWx次梁采用工字形型钢截面，由型钢规格查表得：I16:A=26.1cm2,Ix=1130cm4,Wx=141cm3,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Mmax=[1.2(0.73455+0.02059.8)+1.44.5]52/8=29.98Kn.m作用在梁上的荷载为静力荷载，因此，截面最大应力224maxmax/215/67.1561041.105.1195.23mmNfmmNWMx②抗剪承载力验算次梁最大剪力：kNqlV56.182/55.44.1)8.90205.073455.0(2.12/max截面最大剪应力：22323maxmaxmax/125/22.41061013.81056.18mmNfmmNtISVvwx(3)梁整体稳定验算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定。(4)梁的刚度验算抗弯强度计算mmEIlqVxk191011301006.2384510)5.48.90205.07345.0(53845811434maxmmlV20250/5000250/)(max满足刚度要求VV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：kNF677.4510)108.95.2073455.0(33活荷载标准值：kNF5.2255.4主梁支座反力：kNFR23.74)5.224.1677.42.1(2424(1)主梁跨中最大弯矩：kNRVmkNM23.74022.1675.11124.37323.74maxmax主梁的截面抵抗矩：325max85.7391021505.110022.167cmfMWxx主梁截面最小高度：mmlh50015/750015/min根据截面的最小高度和抵抗矩选H型钢(2)梁截面验算①截面承载力验算341910478002.114cmWcmIAxx，，，，，，梁自重标准值：mNq/85.92005.10114.08.97850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：kNVmkNMx37.7875.32.185.9201023.7479.174105.72.185.9208102.1673max32弯曲正应力验算（满足要求）2236/215/16.8710191005.11079.174mmNfmmNWMxxx剪应力验算33max1014.1125.001.025.0258.02.0016.0mS2275maxmaxmax/125/78..1810108.471014.178370mmNfmmNtISVvwx跨中截面边缘折算应力246/2.49110478001025079.174mmN②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l1=1.8m,l2/b=1800/201=916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kNFRk2.274.522.4167.64.21(2424）跨中最大弯矩：mkNM94.81815.117.12732.274max跨中最大挠度：mmEIlMVxk.41010478001006.2105.2561094.81811081132maxmmlV5.718400/7500400（满足要求）VVmax④局部稳定验算翼缘局部稳定验算131010/100/1tb腹板局部稳定验算805.23116/500/0wth5.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kNqlFN5.8193.572.15.892010124.137553(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555.0平台柱所需的截面面积223651620102.6110215555.010385.91mmmfNA取柱按结构要求为HW175175其截面特征值：2213.451,11,.57cmAmmtmmt重量cmicmicmWcmIcmImkgyxxyx37.4,.57,331,984,2900,/.340344重量(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，则柱的刚度能满足要求。150.3137.743/60001508075/60006000000000yyyyxxyxililmmll按b类截面查得轴心受压稳定系数：408.00miny平台柱自重标准值：kNN4.822.16005134.08.978501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NN197258104.822.1109385135。于是有22min/215/945143408.0197258mmNfmmNAN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NN197258104.822.110385.9135底板需要面积21.7205476.9197258mmfNAc按构造要求取柱底板尺寸为-200*200*20底板浄面积：2221.720547387444/4200200mmAmmd即取的底板尺寸满足要求(2)焊缝计算mmtw1035)22175(2114)5.7175(21752mmftNhfwfwf09.122.116010357.02.154133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。R=1.20.537.1124=22.267kNmmhhmmthfthVffwewfwe62.76517.1392按构造要求取其中即8．梁与柱的连接计算（1）主梁与柱的连接连接如图3-8所示其中的螺栓为构造要求，不必进行计算。mmhmmmmthmmtmmthNkNkNRVfff77)21(697.4115.15.1906006.901515.02.12.1221取时，当其中侧面角焊缝或正面焊缝的计算长度不得小于8hf和40mm所以）（其中即fwwewfwehttmmthfthV2225.556w2按构造要求，取角钢L75508（2）次梁与柱的连接连接如图3-9所示V=1.2R=1.20.5(1.24.677+1.422.5)=22.67k