钢结构课程设计word版
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1.1.1设计资料
某机床加工车间，厂房跨度21m或24m，长度96m.设计对象为厂房内的钢操作平台，其平面尺寸为27.0m×22.5m，室内钢结构操作平台建筑标高为4.500m。房屋安全等级为二级，设计使用年限50年，耐火等级二级，拟采用钢平台。
(1) 钢平台楼面做法：采用花纹钢板或防滑带肋钢板。
(2) 楼面活荷载标准值：根据工艺要求取为7.3KN/m
(3) 钢平台结构连接方式：平台板与梁采用焊接（角焊接）；次梁与主梁采用高强度螺栓连接；主梁与柱采用焊接或高强度螺栓连接，定位螺栓采用粗制螺栓。
(4) 材料选用：型钢、钢板采用Q235- A. F；焊条采用E43 ××型。粗制螺栓采用Q235钢材。
(5) 平台柱基础混凝土强度等级C25。
试对铺板、次梁、主梁、钢柱以及次梁与主梁、主梁与柱上端、柱脚及钢楼梯进行设计。
1.1.2结构布置
1. 梁格布置
采用单向板布置方案，柱网尺寸为9.0m×4.5m；主梁沿横向布置，跨度为9m；次梁沿纵向布置，跨度为4.5 m。间距为1.5m；单块铺板的平面尺寸为1.5m×9.0m。 2.连接方案
次梁与主梁采用高强螺栓侧面铰接连接，次梁与主梁的上翼缘平齐；主梁与柱采用侧向铰接连接；柱与基础采用铰接连接；平台板与主（次）梁采用焊接（角焊缝）连接。
3. 支撑布置
钢平台柱的两端均采用铰接连接，并设置柱间支撑，以保证结构几何不变。在轴线②、⑤和轴线○B处分别布置纵、横向支撑，采用双角钢，如图1-2所示。
图1-2 1-1剖面
因无水平荷载，支撑磕按构造要求选择角钢型号。
受压支承的最大计算长度mmmml9750)2009000()2804500(220，受压支撑的允许长细比[]=200，要求回转半径i≥,75.48200/9750]/[0mmmml选用2L125×8（节点板厚度6mm，mmiy4.35,y为对称轴）。
1.1.3 铺板设计
1.初选铺板截面
在铺板的短跨方向设置8道加劲肋，间距mm1000l1。平板厚度mm8tmm03.8~67.6120l~150lt11，取。2.计算简图
因铺板区格长边之比5.10.1/5.1ab 可作为多跨连续的双向板计算，加劲肋和次梁作为其支承边。
3.内力计算
（1）荷载计算
7mm厚花纹钢板： 220.63KN/m0.008KN/m78.5
平台板永久荷载标准值： 2km/k63.0gN
平台板可变荷载标准值： 2km/k3.7qN
平台板的荷载基本组合值：
22kkm/k054.10m/k3.73.163.02.1qgNNPQG）（
平台板的荷载标准组合值：
22kkkm/k93.7m/k3.763.0qgNNP）（
（2）内力计算
平台板单位宽度最大弯矩：
222max0.829kN/mm/mk1054.10081.0paNM
注：根据b/a=1.5，查表4-1可得，均布荷载作用下四边简支板的弯矩系数α=0.081
平台板的最大挠度：
mm32.6mm81006.21000107.93084.0Etf354-334maxaqk
注：根据b/a=1.5，查表4-1可得，均布荷载作用下四边简支板的弯矩系数α=0.084
4.截面设计
（1）强度计算 铺板的强度按式（4-5） 计算
（满足要求）222232maxmaxmm/215fmm/76.64mm/82.110829.06t6NNNMWM
（2）挠度计算 （满足要求）15011581100032.6af
5.加劲肋设计
（1）计算简图 加劲肋与铺板采用单面角焊缝，焊脚尺寸6mm，每焊150mm后跳开50mm间隙（图1-3b）。 此连续构造满足铺板与加劲肋作为整体计算的条件。
加劲肋高度取h=80mm，厚度8mm，考虑有30t=240mm宽度的铺板作为翼缘，按T形截面计算，如图1-3c所示。加劲肋的跨度为1.5m，计算简图如图1-3a所示
图1-3加劲肋的计算简图
（2）荷载计算 铺板为四边支承板，较精确地计算可嘉定荷载按梯形分布，为简化计算，可安全地均布荷载考虑，即取加劲肋的负荷宽度1000mm。 永久荷载标准值：
平台板传来永久荷载 mNN/k63.0m/k163.0
加劲肋自重 m/k05024.0m/k008.008.05.78MN
m/k68.0gkN
可变荷载标准值： m/k3.7m/k13.7qkNN
荷载的基本组合值：
mNNPQG/k306.10m/k3.73.168.02.1qgkk）（
荷载的标准组合值
m/kN98.7m/kN3.768.0qgkkk）（P
（3）内力计算
跨中最大弯矩设计值
mk90.2m5..1306.10818122maxNkNplM
支座处最大剪力设计值
kNkNplV73.75.1306.102121max
（4）截面特性计算
截面形心位置
mmmmyc158808240)840(88048240
截面惯性矩
)(33.1280853)1548(880808121)415(8240824012142323mmI
支座处抗剪面积只计算铺板部分，偏于安全的仍取180mm范围，则
2219208240mmmmAv
（5）强度计算 受弯强度计算按式(4-7)计算，受拉侧应力最大截面塑性发展系数取1.2. 226max/215/73.137)1588/(33.12808532.11090.2...mmNfmmNWMnxx(满足要求)
受剪强度按式（4-8）计算：
τ=VAVItSVmaxmax5.1
=2223/125mm04.6mm/19201098.75.1mmNfNv（满足要求）
（6）变形计算 加劲肋的挠度按式（4-9）计算：
1501752153.128091006.2384150056.453845533xkEIlplf（满足要求）
1.1.4 次梁设计
1.计算简图
次梁与主梁铰接，按简支梁计算，跨度0l=9.0m，如图1-4示。
`
图1-4 次梁计算简图2.初选次梁截面
次梁的荷载主要由铺板---加劲肋传来相隔1000mm分布集中荷载，每个加劲肋传到次梁上的集中荷载设计值
qBS=10.306KN/m×0.1/5.1=15.459KN/m
qBSK=7.98KN/m×0.15.1=11.97KN/m
次梁采用轧制普通工字钢，假定铺板不起刚性楼板作用。跨中无侧向支撑，上翼缘受均匀布荷载，自由长度为9.0m。
假定钢号为22~40之间，查《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）附表B.2，
=0.4。
次梁跨中弯矩设计值
Mmax=281lqBS=81×15.459×9.0 ²KN·m=156.62KN·m
所需的截面抵抗矩
WxfMbXmax02.1=362154.01062.15602.1mm=1856.4cm ³
选用I50c, h=500mm, b=162mm, tw=20mm, t=16mm, Wx=2026cm³,
Ix=50639cm4,自重为109Kg/m=1.09KN/m
3.内力计算
包含自重在内的次梁均布荷载基本组合值
qBS=(15.459+1.2×1.09)KN/m=16.77KN/m
均布荷载标准组合值
qBSK=（11.97+1.09）KN/m=13.06KN/m
最大弯矩基本组合值
Mmax=281LqBS80.169977.16812KN·m
最大剪力基本组合值
Vmax=465.75977.162121LqBSKN
4.截面设计
轧制型钢梁不需要验算局部稳定；正截面强度不起控制作用；连接处净截面抗剪强度见连接节点计算。截面积算内容包括承载力极限状态的整体稳定和试用阶段极限状态的挠度。
（1）整体稳定性计算
236max/2155.2091020264.01080.169mmNfWMxb(满足要求)
（2）挠度验算
lf=2151841110506391006.2384900006.13538454533xBSKEIlq（满足要求）
1.1.5主梁设计
1、计算简图
主梁与柱铰接，按简支梁计算，跨度0l=4.5m，计算简图见图1-5。
图1-5主梁计算简图
a）计算简图 b）内力图 c）截面尺寸2、初选主梁截面尺寸
（1）梁腹板高度hw梁承受次梁传来的集中荷载，主梁的负荷宽度为4.5m
次梁传来集中荷载设计组合值：P=16.67KN/m×4.5m = 75.01KN
次梁传来集中荷载标准组合值：PK=13.06KN/m×4.5m = 58.77KN
主梁的弯矩设计值近似按此梁端部反力计算
mKNplplMX48.135)62(2.1
注：系数1.2为考虑主梁自重后附加系数。
则所需的截面抵抗矩为
W nx ≥ fMx =135.48mm3 ×106/215 =533,32cm3
按下式确定梁的经济高度：
he=73nxW—30cm=7×31560 -30cm=51.18cm
或 cmcmWhnxe80.561560335252
主梁的最小高度按刚度条件确定，梁的允许挠度为4000l，其最小高度hmin 必须满足： minh≥ 150l=4500mm/15=300mm
取梁的腹板高度hw =600mm，满足最小高度要求，且接近经济高度。
（2）梁腹板厚度tw 梁腹板可按式（4-13）估算：
tw =11wh =1160cm 0.7042cm =7.042mm
取tw =8mm,大于6mm的最小要求。
（3）梁翼缘尺寸b×t 取上、下翼缘相同，截面模量按式计算：
Wx =62wwht+wbth
可得到所需的上（下）翼缘面积：
wxhWbt - 6wwht =2200.18)5.4608.0601560(cmcm
