平臺鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算書.doc
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鋼平臺課程設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)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100150倍取值。加勁肋采用扁鋼,其高度一般為跨度的1/151/12,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(yàn)算驗(yàn)算內(nèi)容包括鋪板強(qiáng)度和鋪板剛度。(1) 荷載效應(yīng)計(jì)算鋪板承受的荷載包括鋪板自重和板面活荷載,計(jì)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(jì)值: 鋪板跨度b=900mm,加勁肋間距a=900mm,b/a=12,因此,應(yīng)按四邊簡支平板計(jì)算鋪板最大彎矩。查表2-1得:(2) 鋪板強(qiáng)度驗(yàn)算鋪板截面的最大應(yīng)力為: 滿足要求。(3) 鋪板剛度驗(yàn)算查表2-1得: (4) 鋪板加勁肋驗(yàn)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(jì)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(jì)值為:加勁肋計(jì)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(jì)算截面如圖3所示。計(jì)算截面面積:計(jì)算截面形心軸到鋪板面的距離:計(jì)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(jì)1、次梁計(jì)算簡圖:次梁按簡支梁計(jì)算。 圖2 次梁受力簡圖2、計(jì)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(shí)不考慮次梁自重),將加勁肋則算成均布荷載?;詈奢d標(biāo)準(zhǔn)值:則次梁最大彎矩設(shè)計(jì)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 20b,截面參數(shù)如下: , ,自重31.05kg/m4、次梁內(nèi)力計(jì)算:計(jì)算包含自重在內(nèi)的次梁荷載。計(jì)算次梁自重的均布荷載:5、驗(yàn)算次梁截面:驗(yàn)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(yàn)算(2)剪應(yīng)力驗(yàn)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(yàn)算整體穩(wěn)定。(4)撓度驗(yàn)算因此,次梁能滿足強(qiáng)度和剛度要求。四、主梁設(shè)計(jì)1、主梁計(jì)算簡圖:按簡支梁計(jì)算。 圖3 主梁受力簡圖2、主梁荷載計(jì)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(jì)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(xiàng)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(jì)值為:梁支座最大剪力:梁跨中最大彎矩:5、主梁截面設(shè)計(jì):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(jì)以及撓度驗(yàn)算。(1)跨中截面抗彎強(qiáng)度驗(yàn)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(yàn)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(yàn)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(jì)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(yàn)算:梁的支座采用突緣支座形式,支承加筋類采用,計(jì)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(yàn)算。 圖6 主梁施工圖五、平臺柱設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)平臺柱為軸心受壓平臺實(shí)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(jì)算:主梁傳來總荷載設(shè)計(jì)值計(jì)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(jì)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(yàn)算整體穩(wěn)定:由,查附錄得,則局部穩(wěn)定:翼緣:腹板:剛度驗(yàn)算:因截面無削弱,不必驗(yàn)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(jì)1、主梁與次梁的連接節(jié)點(diǎn)(1)連接設(shè)計(jì):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(shí),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(jì)算,彎曲應(yīng)力仍按平截面假定計(jì)算 :折算應(yīng)力近似按以下方式計(jì)算: 在距梁端70mm處,彎矩還會(huì)有增加,但由計(jì)算可知強(qiáng)度有較大富余。 (3) 螺栓連接計(jì)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(gè)螺栓的抗剪承載力: 強(qiáng)度計(jì)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(jì)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(jì)算壓力為N=557.6kN。設(shè)計(jì)采用Q235號鋼,設(shè)計(jì)焊接工字型截面軸心受壓的實(shí)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(shí)柱端腹板也應(yīng)換成的鋼板。取加勁肋高度h=300 mm。驗(yàn)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(gè)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(yàn)算焊縫強(qiáng)度得:圖8 柱頭構(gòu)造將加勁肋視為懸臂梁,驗(yàn)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(jì)(1)柱腳底板設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)計(jì)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(gè)直徑為20mm,材料為Q235鋼的螺栓。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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