平臺鋼結(jié)構(gòu)計算書.doc

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鋼平臺課程設(shè)計計算書 一、結(jié)構(gòu)布置 1、梁格布置：按柱網(wǎng)尺寸布置。 L=9.0m， D=5.4m，a=b=0.9m。 2、連接方案：主梁與柱、次梁與主梁之間均采用高強(qiáng)度螺栓鉸接連接，定位螺栓采用粗制；次梁與主梁的上翼緣平齊；平臺板與梁采用焊接。 3、支撐布置：根據(jù)允許長細(xì)比，按構(gòu)造要求選擇角鋼型號。 二、平臺鋼鋪板設(shè)計 1、尺寸確定 根據(jù)平臺荷載、構(gòu)造要求及平面布置情況，平臺鋪板的厚度取為6mm。平臺鋪板采用有肋鋪板，板格面積取為0.9m5.4m，即相鄰兩次梁中心間距為0.9m，加勁肋中心間距為0.9m，此處加勁肋間距參考鋪板厚度的100~150倍取值。加勁肋采用扁鋼，其高度一般為跨度的1/15~1/12，且不小于高度的1/15及5mm，故取扁鋼肋板高度60mm，厚度6mm。 2、鋪板驗算 驗算內(nèi)容包括鋪板強(qiáng)度和鋪板剛度。 （1） 荷載效應(yīng)計算 鋪板承受的荷載包括鋪板自重和板面活荷載，計算如下： 鋪板自重標(biāo)準(zhǔn)值： 鋪板承受標(biāo)準(zhǔn)荷載： 鋪板承受的荷載設(shè)計值： 鋪板跨度b=900mm,加勁肋間距a=900mm，b/a=1<2，因此，應(yīng)按四邊簡支平板計算鋪板最大彎矩。 查表2-1得： （2） 鋪板強(qiáng)度驗算 鋪板截面的最大應(yīng)力為： 滿足要求。 （3） 鋪板剛度驗算 查表2-1得： （4） 鋪板加勁肋驗算 板肋自重標(biāo)準(zhǔn)值： 加勁肋可按兩端支撐在平臺板次梁上的簡支梁計算，其承受的線荷載為： 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 加勁肋的跨中最大彎矩設(shè)計值為: 加勁肋計算截面可按加勁肋和每側(cè)鋪板15t（t為鋪板厚度）的寬度參與共同作用，計算截面如圖3所示。 計算截面面積： 計算截面形心軸到鋪板面的距離： 計算截面對形心軸x的截面慣性矩： 加勁肋截面最大應(yīng)力為： 滿足要求。 加勁肋跨中最大撓度為： 滿足剛度要求。 三、次梁設(shè)計 1、次梁計算簡圖：次梁按簡支梁計算。 圖2 次梁受力簡圖 2、計算次梁荷載。 恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 次梁承受恒荷載包括自重和加勁肋自重（暫時不考慮次梁自重），將加勁肋則算成均布荷載。 活荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 則次梁最大彎矩設(shè)計值為： 最大剪力為： 3、初選次梁截面：次梁采用普通軋制工字鋼，根據(jù)組合內(nèi)力初選截面。 由抗彎條件得次梁所需的凈截面抵抗矩： 初步擬定次梁采用工字鋼，型號為Ι 20b，截面參數(shù)如下： ,,,, ，自重31.05kg/m 4、次梁內(nèi)力計算：計算包含自重在內(nèi)的次梁荷載。 計算次梁自重的均布荷載： 5、驗算次梁截面：驗算次梁荷載作用下的鋼梁強(qiáng)度、撓度和整體穩(wěn)定。 （1）抗彎強(qiáng)度驗算 （2）剪應(yīng)力驗算 （3）支座處局部壓應(yīng)力 支座反力為57.3kN。假定支撐長度a=15cm,由型鋼表得： 因鋪板密鋪在梁的受壓翼緣上，并與其牢固相連，能阻止受壓翼緣的側(cè)向位移，故不必驗算整體穩(wěn)定。 （4）撓度驗算 因此，次梁能滿足強(qiáng)度和剛度要求。 四、主梁設(shè)計 1、主梁計算簡圖：按簡支梁計算。 圖3 主梁受力簡圖 2、主梁荷載計算。 次梁傳來的集中荷載： 最大彎矩（不包括主梁自重），由表2-2查得。 最大剪力（不包括主梁自重）： 3、初選主梁截面：主梁采用焊接工字形截面。 需要的截面抵抗矩： 梁的最小高度： 根據(jù)表2-3的剛度要求，查得。 梁的經(jīng)濟(jì)高度： 取腹板高度： 確定腹板厚度： 取腹板厚度。 翼緣所需面積： 取上、下翼緣寬度b=400mm，厚度t=20mm，主梁截面見圖4。 圖4 主梁尺寸 翼緣面積： 截面特性： 4、計算主梁內(nèi)力（包含主梁自重）。 梁的截面面積： 梁單位長度的自重： 取自重的荷載分項系數(shù)為1.2，并考慮由于加勁肋等重量的構(gòu)造系數(shù)1.2，梁自重的荷載設(shè)計值為： 梁支座最大剪力： 梁跨中最大彎矩： 5、主梁截面設(shè)計：內(nèi)容包括強(qiáng)度、整體穩(wěn)定、翼緣局部穩(wěn)定、腹板局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設(shè)計以及撓度驗算。 （1）跨中截面抗彎強(qiáng)度驗算 滿足要求。 （2）翼緣局部穩(wěn)定 受壓翼緣的局部穩(wěn)定能夠保證。 （3）整體穩(wěn)定驗算 次梁為主梁的側(cè)向支撐，故主梁的受壓翼緣的自由長度， 因此，梁的整體穩(wěn)定性有保證。 （4）撓度驗算 集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值： 由表2-2查得， （5）腹板局部穩(wěn)定和腹板加勁肋設(shè)計 腹板局部穩(wěn)定能夠保證，不必配置加勁肋。 由于主梁之上布置有次梁，次梁間距為0.9m，按構(gòu)造要求次梁下面必須對主梁腹板布置支承加勁肋。 橫向加勁肋截面： ，取 ，取 支座加勁肋驗算： 梁的支座采用突緣支座形式，支承加筋類采用，計算支承加勁肋在腹板平面外的穩(wěn)定性。有效面積如圖5所示。 圖5 加勁肋布置 支座加勁肋受的力， 查附錄E-9得 ， 支座加勁端部刨平頂緊。其端面承壓應(yīng)力為： 支座加勁肋與腹板用直角角焊縫連接，焊縫的焊腳尺寸為： 取。 其他加勁肋均采用2-10012，不必驗算。 圖6 主梁施工圖 五、平臺柱設(shè)計 設(shè)計平臺柱為軸心受壓平臺實腹柱，柱截面采用焊接組合工字形，翼緣鋼板為火焰切割邊，鋼材采用Q235，柱的長度為 ，考慮側(cè)向支承。 1.柱頂荷載計算： 主梁傳來總荷載設(shè)計值 計算簡圖如下： 2.截面選擇： 假定長細(xì)比,由附錄查得 需要的截面面積： 需要的回轉(zhuǎn)半徑： 需要的截面寬度和高度，由附錄查得后計算如下 選用的截面尺寸： 翼緣板為 2-250X10 腹板為 1-250X8 翼緣與腹板的焊縫按構(gòu)造要求取。 截面幾何特性參數(shù)： 截面面積： 慣性矩： 回轉(zhuǎn)半徑： 長細(xì)比： 3.截面驗算 整體穩(wěn)定： 由，查附錄得，則 局部穩(wěn)定： 翼緣： 腹板： 剛度驗算： 因截面無削弱，不必驗算強(qiáng)度。 按構(gòu)造要求配置橫向加勁肋，橫向加勁肋宜用寬度為： 厚度，其間距，采用加勁肋寬度，厚度，間距為70cm。 六、節(jié)點(diǎn)設(shè)計 1、主梁與次梁的連接節(jié)點(diǎn) （1）連接設(shè)計：試采用下圖的連接形式。次梁與主梁腹板采用10.9級高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接，螺栓規(guī)格M16。螺栓排列時，離肢背距離按最小容許距離確定以減小偏心影響，螺栓邊距40mm，中心距60mm，孔徑為17.5mm。 圖7 主次梁連接節(jié)點(diǎn) （2）梁端凈截面復(fù)核 設(shè)梁端僅腹板參與工作，腹板參與工作高度偏安全的假定為150mm，螺栓開孔處內(nèi)力為 = 腹板參與工作部分的截面特性 ： 剪應(yīng)力按平均應(yīng)力計算，彎曲應(yīng)力仍按平截面假定計算 ： 折算應(yīng)力近似按以下方式計算： 在距梁端70mm處，彎矩還會有增加，但由計算可知強(qiáng)度有較大富余。 （3） 螺栓連接計算 梁端剪力引起的螺栓剪力： 梁端彎矩引起的螺栓剪力： 單個螺栓的抗剪承載力： 強(qiáng)度計算： 2、主梁與柱的連接節(jié)點(diǎn) 主梁梁端通過突緣式支座支承于柱頂板。左右兩梁端板間用普通螺栓連接并在其間設(shè)填板。梁的下翼緣與柱頂板間用普通螺栓固定。頂板設(shè)計三角形加勁板。頂板厚度參照節(jié)點(diǎn)板厚度適當(dāng)加厚。 柱頭的計算壓力為N=557.6kN。設(shè)計采用Q235號鋼，設(shè)計焊接工字型截面軸心受壓的實腹柱的柱頭。柱頭加勁肋所需的面積為： 柱頭處的加勁肋選用b1=125mm，則肋厚為，取，符合的局部穩(wěn)定的要求。此時柱端腹板也應(yīng)換成的鋼板。取加勁肋高度h=300 mm。 驗算抗彎承載力： 頂板尺寸采用，蓋住柱頂及加勁肋截面。 每根加勁肋經(jīng)端面承壓傳入N/2=278.8kN的力后，將通過和柱腹板相連的兩個角焊縫把力傳給腹板。取肋高h(yuǎn)=300 mm，則焊縫長度，設(shè)焊縫的焊腳尺寸為，符合焊縫長度的構(gòu)造要求，則焊縫面積和焊縫截面抵抗矩為： 驗算焊縫強(qiáng)度得： 圖8 柱頭構(gòu)造 將加勁肋視為懸臂梁，驗算其強(qiáng)度。懸臂梁截面為，受剪力V=N/2=278.8kN及彎矩，從而： 七、柱腳節(jié)點(diǎn)設(shè)計 （1）柱腳底板設(shè)計計算(平面尺寸和厚度） 假定底板寬度為 取L=400mm。 作用在底板單位面積上的壓力為 圖9 靴梁柱腳 （2）各區(qū)格單位寬度的最大彎矩 1.四邊支承板的彎矩： 由，查表2-5，得，則 2.三邊支承板的彎矩： 由，查表2-5，得，則 3.懸臂板的彎矩： 最大彎矩 底板厚度為 采用20mm。 （3）焊縫設(shè)計計算 柱與靴梁的豎直焊縫的焊縫尺寸用。 柱與靴梁的豎直焊縫： ，取160mm 靴梁高度取300mm，厚度取10mm。 靴梁與底板連接焊縫的總長度： 所需焊腳尺寸： 選用。 靴梁板承受的最大彎矩： 剪力： 柱腳與基礎(chǔ)的連接構(gòu)造用兩個直徑為20mm，材料為Q235鋼的螺栓。