钢结构设计计算书

钢结构平台设计计算书

一、设计资料

某厂房内工作平台，平面尺寸为18×9m2（平台板无开洞），台顶面标高

为 +4.000m，平台上均布荷载标准值为12kN/m2，设计全钢工作平台。

二、结构形式

平面布置，主梁跨度9000mm，次梁跨度6000mm，次梁间距1500mm，铺

板宽600mm，长度1500mm，铺板下设加劲肋，间距600mm。共设8根柱。

图1 全钢平台结构布置图

三、铺板及其加劲肋设计与计算

1、铺板设计与计算 （1）铺板的设计

铺板采用6mm厚带肋花纹钢板，钢材牌号为Q235，手工焊，选用E43型焊条，钢材弹性模量E2.06105N/mm2，钢材密度

7.85103kg/mm3。

（2）荷载计算

平台均布活荷载标准值： qLK12kNm2

1

6mm厚花纹钢板自重：

qDK0.46kNm2

恒荷载分项系数为1.2，活荷载分项系数为1.3。 均布荷载标准值： 均布荷载设计值： （3）强度计算

花纹钢板ba15006002.52.0，取0.100，平台板单位宽度最大弯矩设计值为：

Mmaxqa20.10016.150.620.6264kNm

qk0.461212kNm2

qk0.461.2121.417.35kNm2

Mmax6Mmax60.62642287Nmm215Nmm 22Wt1.20.006（4）挠度计算

取0.110,E2.06105N/mm2

qka3v12.461036003110.110a166150 Et32.0610563 设计满足强度和刚度要求。

2、加劲肋设计与计算

图2

（1）型号及尺寸选择

选用钢板尺寸—806，钢材为Q235。加劲肋与铺板采用单面角焊缝，

加劲肋计算简图

2

焊角尺寸6mm，每焊150mm长 度后跳开50mm。此连接构造满足铺板与加

劲肋作为整体计算的条件。加劲肋的计算截面为图所示的T形截面，铺

板计算宽度为15t=180mm，跨度为1.5m。 （2）荷载计算

加劲肋自重:

0.080.6678.50.003768kNm

均布荷载标准值： qk12.50.60.0037687.51kNm 均布荷载设计值： qd17.350.61.20.0376810.455kNm （3）内力计算

简支梁跨中最大弯矩设计值

1Mmax10.4551.522.94kNm

8支座处最大剪力设计值

V10.4551.57.84kN

2（4）截面特性计算

截面形心位置:yc截面惯性矩:

11180631806(16.23)2836806(16.240)2 1212873680mm4I180638064616.2mm

1806806支座处抗剪面积只计铺板部分，偏安全仍取180mm范围，则

AV18061080mm2

（5）强度计算

受拉侧应力最大截面塑性发展系数取1.20，

M2.9410669.8受弯计算：195.74Nmm2215Nmm2

xWnx1.2873680VS7..84103108013.221.39Nmm2125Nmm2 受剪计算：It8736806四、平台梁设计与计算

3

图3

1、中间次梁设计与计算

计算简图：将次梁看作两端简支于主梁的弯曲构件，梁跨6m。次梁的荷载主要是由铺板—加劲肋传来相隔0.6m分布的集中力，但这一荷载可作为均布荷载考虑。

选用热轧普通工字钢，设置主次梁，次梁与主梁做成铰接连接。主梁与柱子

做成铰接。

（1)初选截面

中间次梁计算简图

次梁跨中均布线荷载设计值：q*Bs10.4551.50.626.14kNm

1次梁跨中弯矩设计值：Mx,max26.1462117.62kNm

8最小截面模量：Wx,mimMx,maxxf117.62521.02cm3

1.05215选用热轧普通工字钢I28b,

Wx534.4cm3，r47.86kgm，Ix7481cm4，Sx312.3cm3，tw10.5mm

（2) 荷载计算

4

2均布荷载标准值：qBsk7.511.50.643.471019.21kNm 2均布荷载设计值：qBs26.141.243.471026.71kNm

（3) 内力计算

1Mmax26.7162120.20kNm； V26.71680.13kN

28（4) 强度计算

M120.2010622受弯计算： 214.42Nmm215Nmm3xWnx1.05534.410VSx80.13103312.3103受剪计算：31.86Nmm2125Nmm2 4Ixt74811010.5（5) 挠度计算

v5qBSKl3519.256000311 54l384EIx3842.06107481103512502、边次梁设计与计算

计算简图：将次梁看作两端简支于主梁的弯曲构件，梁跨6m。次梁的荷

载主要是由铺板—加劲肋传来相隔0.6m分布的集中力，但这一荷载可作为均布荷载考虑。

但由于荷载较小，为方便与主梁和次梁链接，采用和中间次梁一样的型钢I28b.

3、主梁设计与计算 （1）计算简图

主梁与柱子两端为铰接，主梁计算简图及其内力分布图如下所示

5

图4 计算简图及内力设计值分布图

(2)截面初选：对跨中6等分点处作用5个相等集中荷载的简支梁，挠度

计算系数β=0.102，平台梁允许挠度l/400=22.5mm。钢材选用Q345，钢材

2310Nmm强度设计值取 。

图5

① 梁的最小高度

hmin9000231920.102795mm5 2.061022.51.39组合主梁设计

梁的弯矩设计值先根据计算得到的次梁梁端反力近似取为

6

Mx21.1(2.580.134.580.133.080.131.5)1189.93kNm

其中系数1.1是考虑主梁自重后的附加系数，则所需截面模量为

1189.93106Wx3839cm3 310② 经济高度

he,13383981.43cm；he,2738393076.60cm 取h=800mm为初选截面高度。 主梁腹板的初选厚度为tw,1tw,22513800.813cm 11 主梁腹板的初选厚度为

1.2280.131032.53.51mm 760180其中考虑翼缘板可能厚度后，取hw=760mm，选腹板厚度为8mm。

主梁翼缘的经济宽度为800/5~800/3，即160mm~266.67mm。初选为250mm， 梁翼缘厚可近似的估算：

0.8Mx0.81189.93106tf15.35mm hbf800250310式中0.8系考虑腹板抗弯能力后对翼缘所需承载力的折减。 这样初选截面为：800mm×250mm×16mm×8mm。 （3）截面的几何性质计算： 截面面积:

A225016(800162)814144mm2

惯性矩:

(25080032427683)Ix1531472555mm412

截面模量:

WxIx15314725553828681mm3400400

3s250163981568000mm1翼缘与腹板交界处面积矩:

形心轴处面积矩: （4）荷载计算

2sxs1（400-16）812157824mm32

7

作用于主梁上的集中力标准值:作用于主梁上的集中力设计值:

pkqBSK6.0115.5kNpkqBS6.0160.26kN

主梁自重的标准值并考虑构造系数1.05后

qk1.05A1.051414410678.51.17kNm

主梁自重的设计值:（5）内力计算 梁端反力设计值

q1.2qk1.40kNm

V125p4.5q2.5160.264.51.40406.95kNM10kNm集中力作用处剪力及弯矩设计值

V2左V11.5q406.951.51.40404.85kN；V2左V2右p244.59kNM21.5406.950.51.521.40608.85kNmV3左V2右1.5q242.49kN；V3右V3左p82.23kNM33.0406.951.5160.260.5921.40974.16kNm 跨中及弯矩设计值

V4左V3右1.5q80.13kN；V4右V4左p-80.13kN2M4.5406.951.5160.263160.260.54.51.401095.93kNm 3

（6）强度计算 跨中截面4：

M41095.93106272.61Nmm2310Nmm2xWx1.053828681 跨中截面翼缘与腹板交界处

M4hw1095.937681061274.79Nmm22Ix21531472555 V4S180.131031568000110.26Nmm2Ixt15314725558

zs12312275.17Nmm21.1310341Nmm2

构造上考虑次梁连在主梁侧面，故此处不需要计算局部承压。

8

支座截面1

V1Sk406.951031568000152.08Nmm2180Nmm2Ixt15314725558 （7）整体稳定计算

考虑铺板及次梁对主梁受压翼缘提供的约束，整体稳定可以不计算。 （8）局部稳定计算： 翼缘宽厚比

1252357.811512.3816fy

主梁为焊接工字形截面梁，腹板的计算高h0=768mm 腹板高厚比

768235968066.0应配置加劲肋，8fy在集中力处配置加劲肋，间距为1.5m

① 近支座区格

因梁受翼缘上有密布铺板约束其扭转

960.540.85，crf310Nmm2177a961.2因1.951.0,s0.926h00.8415.344(768)21500cr10.59(s0.8)fv166.62Nmm2

b该区格平均弯矩产生的腹板计算高度边缘弯曲正应力为

608.8510676876.33Nmm2215314725552（406.95404.85）10366.06Nmm22768876.3366.060.221，符合要求。310166.62② 近跨中区格

22

9

（974.161095.93）106768259.53Nmm2215314725552（82.2380.13）10313.21Nmm2 27688259.5313.210.711，符合要求。310166.62（9）挠度计算：

22pkl3115qkl4v20mm22.5mm

48EIx3384EIx（10）腹板与翼缘连接焊缝计算 采用工厂埋弧自动焊

V1S1406.95103156800焊缝高度：hf1.48mm20.7Ixftw153147255520.7200按构造:hf,min1.5tmax1.5166mm；hf,max1.2tmin1.289.6mm

取hf=8.0mm

五、柱设计与计算

1、边柱 （1）截面选择

10

图6

（1）柱截面初选

构造及计算简图

一根主梁传根主梁传递力设设计值N1406.95kN一根次梁传递的竖向反力设计值N280.13kN柱顶顶轴力设计:N406.95280.13567.71kN柱子计算简图如图所示，因有柱间支撑，柱子高度为梁顶高度减去梁高，

即梁地面到地面的高度。

因柱子高度不大，设弱轴方向计算长细比为λy=70， 由附录查得b类截面；轴心受压构件的的稳定系数0.751， 则所需面积

567.21103A3513mm20.751215

在所设边界条件下:loxloy3600mm，截面的回转半径yHW250250。 查型钢表的HW250250符合要求。选用360051.42mm70 11

基本几何系数:

翼缘厚t14mm,腹板厚tw9mm，截面积A9218mm2,惯性矩Ix10800cm4,Iy3650cm4,回转半径ix10.8cm,iy6.29cm,理论重量g72.4kgm。(2) 荷载计算

柱顶轴力设计值可取N567.21kN，考虑一半柱子重量集中在柱顶N1.20.7242.01.738，小于原荷载的5%（3）整体稳定计算

x360010833.3，y360062.957.23

绕两主轴截面分类均属于b类曲线，查表得y0.823

567.31103则74.74Nmm2215Nmm2 0.8239218(4)刚度计算

max57.23150,满足要求 2、角柱

为了满足主梁与柱的节点连接要求，柱的截面仍选HW250×250。

主梁的力通过加劲肋传递到柱子腹板上，距离中性轴较近，可看作轴心力，可不验算其偏心。

六、柱间支撑设置

由于没有水平荷载且竖向荷载较小，所以柱间支撑可按构造设置。 在2、3处设置横向和纵向柱间支撑，采用双角钢，如图所示。最大计算长度6.8m，允许长细比为200，则i68003.4cm，选用2L808。支撑的连接采用200焊缝连接，焊缝尺寸为8mm，同时在连接处设置M16的安装螺栓。

在A、B处设置横向柱间支撑，采用八字形支撑方案，如图所示。最大计算长度为5.52，允许长细比为200.则则i55202.76cm，选用2L808。支撑的连接200采用焊缝连接，焊缝尺寸为8mm，同时在连接处设置M16的安装螺栓。

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图6 沿次梁方向的柱间支撑

图7 沿主梁方向的柱间支撑

七、节点设计

1.主次梁连接 （1）连接设计

次梁与柱子连接选用选连接角钢L70×45×8，长度180mm，钢材为Q235。角钢用6mm角焊缝焊于主梁腹板，施焊时，不采用引弧板。次梁与角钢采用10.9级高强度螺栓承压型连接，螺栓规格M16。螺栓排列时，离肢背距离按最小容许距离确定以减小偏心影响，螺栓边距皆40mm，中心距皆100mm，孔径为17.5mm。

其中梁腹板复核、螺栓连接计算与上文主次梁连接计算过程相同在此不再赘述，现在仅验算角钢连接焊缝的计算。

角钢连接焊缝计算：

由于螺栓位置相对角钢焊缝中心具有双重偏心（e1与e2），其中偏心距e1=40mm为已知，偏心距e2需计算确定。因为围焊焊缝在转角处连续施焊，故只需在上下水平焊缝处各减6mm起落弧长度。

13

图8 主次梁连接节点构造图

（2）梁端净截面复核

设梁端仅腹板参与

工作，腹板参与工作高度偏安全的假定为150mm，螺栓开

V80.13kN,M80.130.0443.53kNm

孔处内力为

腹板参与工作部分的截面特性

Aw20010.5217.510.51732.5mm2200310.5112217.510.5502Ww60813mm3

100剪应力按平均应力计算，弯曲应力仍按平截面假定计算

3.52610680.13103257.98215Nmm,46.25125Nmm2 608131732.5折算应力近似按以下方式计算：

zs1231257.982346.25298.88Nmm2215Nmm2

在距梁端70mm处，弯矩还会有增加，但由计算可知强度有较大富余。 （3） 螺栓连接计算

梁端剪力引起的螺栓剪力： 梁端弯矩引起的螺栓剪力：

NM1.7630.117.63kN（）

14

单个螺栓的抗剪承载力：N单个螺栓的承压承载力：

bV162425050265N50.265kN

Ncb817.547065800N65.8kN(角钢厚度为8mm)2220.517.627.0kN<0.950.26545.24kN 强度计算 （4）角钢连接焊缝计算：

由于螺栓位置相对角钢焊缝中心具有双重偏心（e1与e2），其中偏心距e1=40mm

为已知，偏心距e2需计算确定。因为围焊焊缝在转角处连续施焊，故只需在上下水平焊缝处各减6mm起落弧长度。

e22643215.3mm

264140焊缝群受力为

V41.0kNM41.00.01530.6273kNm

焊缝群截面特性计算

Awf(264180)60.71294mm2,IxwfIxwf1803(26490)60.76395760mm412 32242641264(3213.3)18013.360.7505223mm,2IIwfIxwfIxwf6900983mm4应力计算选取脚点G进行分析

80.1310361.92Nmm2,12941.06610613.3M2y2.05Nmm26900983 3.20510690M12x45.10Nmm,63957601.06610690.0M2z13.87Nmm26900983vy强度计算时偏安全取

f1.0,

有

(61.922.05)245.10213.87278.93Nmm2160Nmm2 2.主梁与柱子连接

15

(1)主梁与柱顶的连接设计：

梁的设计：次梁通过角钢将力传递到主梁的腹板上，次梁下设承台板

—15012010，与次梁通过2M12普通螺栓连接，螺栓中心间距70mm;承台板下设加劲肋—12049512，通过焊缝hf=8mm与主梁焊接，将主梁及次梁传来的力向柱传递。梁下设置垫板—5025020。

柱的设计：柱顶设柱顶板30030016,在柱子腹板中心对应的腹板上设置

支撑加劲肋，梁下翼缘焊接一垫板，将梁的反力通过接触传力传递到柱顶，梁下翼缘和顶板用4M14普通螺栓安装定位。 详细构造及尺寸如图所示

图9

（2）梁端加劲肋设计

边柱与柱的连接

按构造要求：

bsh0b504404056.8mm,厚度tss3.7mm303015

取bs120mm,ts8mm,采用—12012,板材Q345，E50焊条取hf6mm,lw60hf360mm

16

加劲肋竖向焊缝验算R567.71f93.86Nmm20.7hflw0.763604567.7180103f150.18Nmm2220.76360262158.402f105.62167.35Nmm2200Nmm21.22

加劲肋平面外稳定验算

ff2l0h0504mm,十字形截面A21.2121.22457.6cm2,I1.224.83121525.29cm4l1525.2950.45.14cm,09.76,0.99257.6i5.14R567.7110399.36310mm2A0.9925760i实际承压面积R567.71103295.68310mm2(符合要求)A1920柱顶加劲肋水平焊缝计算

Nhflw567.71105.61Nmm21.22215262.3Nmm20.782404

符合要求

（3）柱顶加劲肋设计与验算 加劲肋板选用

—25024012，钢材Q235，E43焊条，hf8mm。

须计算支座反力弯矩的影响

567.71601032f158.40Nmm20.78240226

N567.71105.6160Nmm2(符合要求)4lwhe42400.78

17

ff2

2150.182f93.862154.80Nmm2200Nmm21.22 符合要求。

（4）加劲肋平面外稳定验算

由于柱顶的加劲肋比主梁的加劲肋要短，且厚度一致，故平面外稳定满足。 八、柱脚设计

轴心受压且轴力较小，柱脚连接采用柱脚直接焊接于底板上，底板与基础用

b2f9.6mmc锚栓锚固，混凝土基础采用C20，。

图10 柱脚设计计算

(1)底板面积

根据柱底外包轮廓线给出底板尺寸 B=250mm+40mm=290mm.取300mm H=250mm+40mm=290mm.取300mm

2A1962mm初选螺栓孔直径24mm,底板上的锚栓空洞直径50mm,s

N567.73103c6.69.6Nmm2BH2A030030021962

18

底板厚度

A区格：c=25mm,M0.5cc20.56.62522062.5kNm

B区格：b1125mm,a1250mm,则b10.5，查表，得0.058a1Mcc20.0586.6250223925底板厚度为t6Mmaxf62392526.46mm,取t28mm205

焊缝强度验算

取焊缝尺寸hf10mm,则焊缝应为N567.23103Iwhe2(25020)2(250920)22220.710260.201.22160195.2Nmm（满足要求）

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