钢结构计算内容
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5、设计内容
5.1计算内容 5.1.1检修平台梁格布置： 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，立体图
如图1所示，平台结构平面布置如图2、3、4。 图1
图2
图3
图4
2） 荷载条件 楼面活荷载标准值为3.75KN／m2。 5.1.2平台铺板、加劲肋设计 1 确定有关尺寸 铺板采用有肋铺板，板格尺寸为600×1500，根据构造
5.1.4主梁设计 平台主梁与平台柱铰接连接，平台主梁可看做两端支撑在平台柱上
的简支梁，承受着平台主梁次梁出来的荷载，计算简图如图所示。
恒荷载标准值： 活荷载标准值： 次梁传来的荷载标准值： 次梁传来的荷载设计值为： 主梁支座反力： 跨中最大弯矩： 主梁最大剪力： ①梁截面选择 平台主梁的跨度及承受的荷载都较大，拟采用三块 刚板拼接焊成的工字形组合截面梁。 估计翼缘板厚度，故抗弯强度设计值f=215N/mm2，需要的截面模 量为 按刚度条件，梁的最小高度为： 梁的经济高度： 取梁的腹板高度 hw=h0=600mm 按抗剪要求的腹板厚度 按经验公式 考虑腹板屈曲后强度，取腹板厚度tw=6mm。 每个翼缘所需面积： 翼缘宽度 ，取bf=200mm 翼缘厚度 ，取tf=10mm 翼缘板外外伸宽度b=bf/2-tw/2=200/2-6/2=97mm 翼缘外伸宽度与厚度之比,满足局部稳定要求。
②强度验算 梁的截面几何常数： 梁自重标准值为（考虑腹板加劲肋，梁自重标准值乘以1.1）： 设计值为：
g=0.6431×1.2=0.7717kN/m 考虑梁自重后的弯矩和剪力值： 验算抗弯强度： 验算抗剪强度： ③整体稳定验算 次梁可作为主梁的侧向支撑，因此主梁侧向支撑 点的距离为l=1.5m,l/b=1500/200=7.5<16,故不需验算主梁的整体稳定。 ④刚度验算： 主梁在标准荷载作用支座反力： 跨中最大弯矩： 跨中最大挠度： ⑤翼缘和腹板的连接焊缝计算： 翼缘和腹板之间采用角焊缝连接： 取 ⑥主梁加劲肋设计 Ⅰ各板段的强度验算 此种梁腹板宜考虑屈曲后强度，应在支座处和每个次梁处设置支撑 加劲肋，端部采用如图所示构造，另加横向加劲肋。使 a1=400mm,a1/h0<1, 故，使板段I1范围内不会屈曲，支座加劲肋就不会受到水平力Ht的 作用。
为C20，抗压强度设计值为9.6N/mm2。 柱承受的轴心力设计值： 柱脚底板需用的面积： 按构造要求取底板的尺寸为250×250，锚栓直径为20，锚孔直径
为， 底板净面积为: 柱脚底板受的反力： 三边支撑板： 悬臂板： 最大弯矩为： 底板厚度： 取底板厚度为22mm。
6、参考资料
6.1钢结构设计手册编辑委员会．钢结构设计手册（上、下册）．中国
要求及荷载情况，取铺板厚6mm，板肋尺寸为6×60. 2 验算铺板强度和刚度
Leabharlann Baidu
a． 强度验算 Ⅰ计算铺板和板肋的最大弯矩 ⅰ铺板所承受的荷载计算 铺板自重标准值： q=7850×9.8×3×10-3=0.23 kN／m2 板肋自重标准值： q=7850×9.8×6×60×10-6=0.0277 kN／m2 板面活荷载标准值：5kN/m2 ⅱ计算铺板跨中最大弯矩 铺板按四边简支平板计算 b/a=1500/600=2.5 查表得α=0.125 铺板面荷载设计值 q=1.2×0.462+1.4×5 kN／m2=7.5544 kN／m2 铺板跨中单位宽度最大弯矩为： =0.125×7.5544×0.62=0.3399 kN·m ⅲ计算板肋的跨中最大弯矩，可按两端支撑在平台梁上的简支梁计
有表得β=0.1422 铺板面荷载标准值：
q=0.462+5 kN/m=5.462 铺板跨中最大挠度： 铺板容许挠度：
=600/150 mm=4 mm> Ⅱ加劲肋 加劲肋跨中最大挠度 加劲肋容许挠度 由此可见铺板的板厚由刚度控制。 5.1.3平台次梁设计 平台次梁与主梁铰接，平台次梁可以看做是两端支撑在主梁的简支 梁，承受着平台铺板传来的均布均布荷载，计算简图如右图。
恒荷载标准值： 活荷载标准值： 荷载设计值： 次梁跨中最大弯矩： ①截面选择 梁所需的截面抵抗矩： 次梁采用工字形型钢截面，由型钢规格表查得： I 20b:200×102×9.0×11.4,A=39.5cm2,m=31.1kN/m,Ix=2502cm4,Wx=250cm 能满足要求，因此选I20b为次梁截面。
刚度满足要求。
按b类截面查轴心受压稳定系数： 平台柱自重标准值： 这里的系数考虑加劲肋、焊缝、柱头、柱脚等引起的自重增加值。 柱承受的轴心力的设计值： 于是有; 柱整体稳定满足要求。 验算平台柱的局部稳定: 腹板的局部稳定： 腹板的局部稳定满足要求。 翼缘的局部稳定： 翼缘的局部稳定能满足要求。
5.1.6平台柱脚设计： 由于平台承受的轴心力较小，故采用平板式铰接构造。混凝土强度
ⅰ铺板 铺板截面的最大应力为： ⅱ加劲肋 加劲肋可考虑30厚度的宽度参与截面共同工作，计算截 面如图所示 截面面积：
A=(180×6+6×60)×10-6 m2 截面对形心轴到铺面板的距离为： 截面对形心轴的截面惯性矩 Ix=180×63/12+180×6×8.25+6×603/12+6×60×24.752 =4.0527×105mm4=4.0527×10-7m4 加劲肋截面的最大应力： b． 铺板和加劲肋的刚度验算 Ⅰ铺板
②验算所选截面强度 a. 抗弯强度验算 考虑梁自重后： 作用在梁上的荷载为静力荷载，因此，截面最大应力： b. 抗剪强度验算 次梁最大剪力： 截面最大剪应力： 由此可见型钢梁的剪应力很小。
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 梁跨中最大挠度： 次梁刚度不能满足要求，应重新选择截面，选I22b，查得 A=46.5cm2，Ix=3583cm4，m=36.5kg/m 满足刚度要求。 梁的局部承压强度： 梁端支座反力：
建筑工业出版社
6.2中华人民共和国国家标准：钢结构设计规范（GB50017-2003）．中 国建筑工业出版社．2003年 6.3中华人民共和国国家标准：建筑结构荷载规范．中国建筑工业出版
社 6.4戴国欣主编．《钢结构》．武汉理工大学出版社 6.5王肇民主编．《建筑钢结构设计》．同济大学出版社 6.6陈绍蕃主编．《钢结构》．中国建筑工业出版社．2003年 6.7王国周、瞿履谦主编．《钢结构》．清华大学出版社 6.8张家旭主编．《钢结构》．武汉工业大学出版社．2008年 6.9沈祖炎主编．《房屋钢结构设计》．中国建筑工业出版社
1、 设计资料
钢结构平台平面尺寸为10.5米*6米*4.2米，平台上设有一下料洞 口，洞口尺寸为0.5m x 0.5m。平台采用钢铺板，平台上设备检修荷载标 准值详见参数表。钢材为Q235-B，手工焊，E43型焊条。
2、设计形式
2.1 铺板采用有肋钢铺板。 2.2次梁采用工字钢，简支于主梁上。 2.3主梁采用焊接工字形截面，简支于钢柱上。 2.4钢柱采用型钢截面，铰接柱脚。 2.5基础为钢筋混凝土独立基础，C20混凝土。
对板段I： 左截面剪应力： 相应弯矩： 因 故用验算，a/h0=1100/600>1： 满足要求。 对板段III，验算左侧截面： 因：
故用验算： ，
对板段II一般可不作验算。 Ⅱ加劲肋计算： 横向加劲肋的截面： 宽度：
，取bs=90mm 厚度： 中部承受次梁支座反力的支撑加劲肋验算： 由上可知：
， 故该加劲肋所承受轴心力： 截面面积为： 验算在腹板平面外的稳定： 采用次梁连于主梁加劲肋的构造，故不必验算加劲肋的端部承压强 度。 靠近支座的中间加劲肋仍用90×6截面，不必验算。 支座加劲肋的验算：承受如图所示支座反力另外还应加上边部次梁 直接传给主梁的支座反力：
算加劲肋承受的线荷载，其中 恒荷载标准值为： q=0.462×0.6+0.0277 kN/m=0.3049 kN/m 活荷载标准值为： q=5×0.6 kN/m=3 kN/m 加劲肋的跨中最大弯矩为： =(1.2×0.3049+1.4×3)×1.52/8 kN·m =1.2842 kN·m Ⅱ验算铺板和加劲肋的强度
。 采用2-90×8， 验算腹板在平面外的稳定： 验算端部承压： 计算与腹板的连接焊缝： 用。
5.1.5平台柱设计： 平台柱承受平台主梁传来的荷载，平台柱与平台主梁采用铰接连
接，平台柱的轴心设计值为： 确定柱截面尺寸，假定柱长细比为120， 按b类截面查轴心受压稳定系数： 平台柱所需的截面面积： , 由于柱比较低，柱宽度可以取得稍小一点。 选择HW200×200×8×12, ，A=63.53cm2，m=49.9kg/m
5.1计算内容 5.1.1检修平台梁格布置： 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，立体图
如图1所示，平台结构平面布置如图2、3、4。 图1
图2
图3
图4
2） 荷载条件 楼面活荷载标准值为3.75KN／m2。 5.1.2平台铺板、加劲肋设计 1 确定有关尺寸 铺板采用有肋铺板，板格尺寸为600×1500，根据构造
5.1.4主梁设计 平台主梁与平台柱铰接连接，平台主梁可看做两端支撑在平台柱上
的简支梁，承受着平台主梁次梁出来的荷载，计算简图如图所示。
恒荷载标准值： 活荷载标准值： 次梁传来的荷载标准值： 次梁传来的荷载设计值为： 主梁支座反力： 跨中最大弯矩： 主梁最大剪力： ①梁截面选择 平台主梁的跨度及承受的荷载都较大，拟采用三块 刚板拼接焊成的工字形组合截面梁。 估计翼缘板厚度，故抗弯强度设计值f=215N/mm2，需要的截面模 量为 按刚度条件，梁的最小高度为： 梁的经济高度： 取梁的腹板高度 hw=h0=600mm 按抗剪要求的腹板厚度 按经验公式 考虑腹板屈曲后强度，取腹板厚度tw=6mm。 每个翼缘所需面积： 翼缘宽度 ，取bf=200mm 翼缘厚度 ，取tf=10mm 翼缘板外外伸宽度b=bf/2-tw/2=200/2-6/2=97mm 翼缘外伸宽度与厚度之比,满足局部稳定要求。
②强度验算 梁的截面几何常数： 梁自重标准值为（考虑腹板加劲肋，梁自重标准值乘以1.1）： 设计值为：
g=0.6431×1.2=0.7717kN/m 考虑梁自重后的弯矩和剪力值： 验算抗弯强度： 验算抗剪强度： ③整体稳定验算 次梁可作为主梁的侧向支撑，因此主梁侧向支撑 点的距离为l=1.5m,l/b=1500/200=7.5<16,故不需验算主梁的整体稳定。 ④刚度验算： 主梁在标准荷载作用支座反力： 跨中最大弯矩： 跨中最大挠度： ⑤翼缘和腹板的连接焊缝计算： 翼缘和腹板之间采用角焊缝连接： 取 ⑥主梁加劲肋设计 Ⅰ各板段的强度验算 此种梁腹板宜考虑屈曲后强度，应在支座处和每个次梁处设置支撑 加劲肋，端部采用如图所示构造，另加横向加劲肋。使 a1=400mm,a1/h0<1, 故，使板段I1范围内不会屈曲，支座加劲肋就不会受到水平力Ht的 作用。
为C20，抗压强度设计值为9.6N/mm2。 柱承受的轴心力设计值： 柱脚底板需用的面积： 按构造要求取底板的尺寸为250×250，锚栓直径为20，锚孔直径
为， 底板净面积为: 柱脚底板受的反力： 三边支撑板： 悬臂板： 最大弯矩为： 底板厚度： 取底板厚度为22mm。
6、参考资料
6.1钢结构设计手册编辑委员会．钢结构设计手册（上、下册）．中国
要求及荷载情况，取铺板厚6mm，板肋尺寸为6×60. 2 验算铺板强度和刚度
Leabharlann Baidu
a． 强度验算 Ⅰ计算铺板和板肋的最大弯矩 ⅰ铺板所承受的荷载计算 铺板自重标准值： q=7850×9.8×3×10-3=0.23 kN／m2 板肋自重标准值： q=7850×9.8×6×60×10-6=0.0277 kN／m2 板面活荷载标准值：5kN/m2 ⅱ计算铺板跨中最大弯矩 铺板按四边简支平板计算 b/a=1500/600=2.5 查表得α=0.125 铺板面荷载设计值 q=1.2×0.462+1.4×5 kN／m2=7.5544 kN／m2 铺板跨中单位宽度最大弯矩为： =0.125×7.5544×0.62=0.3399 kN·m ⅲ计算板肋的跨中最大弯矩，可按两端支撑在平台梁上的简支梁计
有表得β=0.1422 铺板面荷载标准值：
q=0.462+5 kN/m=5.462 铺板跨中最大挠度： 铺板容许挠度：
=600/150 mm=4 mm> Ⅱ加劲肋 加劲肋跨中最大挠度 加劲肋容许挠度 由此可见铺板的板厚由刚度控制。 5.1.3平台次梁设计 平台次梁与主梁铰接，平台次梁可以看做是两端支撑在主梁的简支 梁，承受着平台铺板传来的均布均布荷载，计算简图如右图。
恒荷载标准值： 活荷载标准值： 荷载设计值： 次梁跨中最大弯矩： ①截面选择 梁所需的截面抵抗矩： 次梁采用工字形型钢截面，由型钢规格表查得： I 20b:200×102×9.0×11.4,A=39.5cm2,m=31.1kN/m,Ix=2502cm4,Wx=250cm 能满足要求，因此选I20b为次梁截面。
刚度满足要求。
按b类截面查轴心受压稳定系数： 平台柱自重标准值： 这里的系数考虑加劲肋、焊缝、柱头、柱脚等引起的自重增加值。 柱承受的轴心力的设计值： 于是有; 柱整体稳定满足要求。 验算平台柱的局部稳定: 腹板的局部稳定： 腹板的局部稳定满足要求。 翼缘的局部稳定： 翼缘的局部稳定能满足要求。
5.1.6平台柱脚设计： 由于平台承受的轴心力较小，故采用平板式铰接构造。混凝土强度
ⅰ铺板 铺板截面的最大应力为： ⅱ加劲肋 加劲肋可考虑30厚度的宽度参与截面共同工作，计算截 面如图所示 截面面积：
A=(180×6+6×60)×10-6 m2 截面对形心轴到铺面板的距离为： 截面对形心轴的截面惯性矩 Ix=180×63/12+180×6×8.25+6×603/12+6×60×24.752 =4.0527×105mm4=4.0527×10-7m4 加劲肋截面的最大应力： b． 铺板和加劲肋的刚度验算 Ⅰ铺板
②验算所选截面强度 a. 抗弯强度验算 考虑梁自重后： 作用在梁上的荷载为静力荷载，因此，截面最大应力： b. 抗剪强度验算 次梁最大剪力： 截面最大剪应力： 由此可见型钢梁的剪应力很小。
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 梁跨中最大挠度： 次梁刚度不能满足要求，应重新选择截面，选I22b，查得 A=46.5cm2，Ix=3583cm4，m=36.5kg/m 满足刚度要求。 梁的局部承压强度： 梁端支座反力：
建筑工业出版社
6.2中华人民共和国国家标准：钢结构设计规范（GB50017-2003）．中 国建筑工业出版社．2003年 6.3中华人民共和国国家标准：建筑结构荷载规范．中国建筑工业出版
社 6.4戴国欣主编．《钢结构》．武汉理工大学出版社 6.5王肇民主编．《建筑钢结构设计》．同济大学出版社 6.6陈绍蕃主编．《钢结构》．中国建筑工业出版社．2003年 6.7王国周、瞿履谦主编．《钢结构》．清华大学出版社 6.8张家旭主编．《钢结构》．武汉工业大学出版社．2008年 6.9沈祖炎主编．《房屋钢结构设计》．中国建筑工业出版社
1、 设计资料
钢结构平台平面尺寸为10.5米*6米*4.2米，平台上设有一下料洞 口，洞口尺寸为0.5m x 0.5m。平台采用钢铺板，平台上设备检修荷载标 准值详见参数表。钢材为Q235-B，手工焊，E43型焊条。
2、设计形式
2.1 铺板采用有肋钢铺板。 2.2次梁采用工字钢，简支于主梁上。 2.3主梁采用焊接工字形截面，简支于钢柱上。 2.4钢柱采用型钢截面，铰接柱脚。 2.5基础为钢筋混凝土独立基础，C20混凝土。
对板段I： 左截面剪应力： 相应弯矩： 因 故用验算，a/h0=1100/600>1： 满足要求。 对板段III，验算左侧截面： 因：
故用验算： ，
对板段II一般可不作验算。 Ⅱ加劲肋计算： 横向加劲肋的截面： 宽度：
，取bs=90mm 厚度： 中部承受次梁支座反力的支撑加劲肋验算： 由上可知：
， 故该加劲肋所承受轴心力： 截面面积为： 验算在腹板平面外的稳定： 采用次梁连于主梁加劲肋的构造，故不必验算加劲肋的端部承压强 度。 靠近支座的中间加劲肋仍用90×6截面，不必验算。 支座加劲肋的验算：承受如图所示支座反力另外还应加上边部次梁 直接传给主梁的支座反力：
算加劲肋承受的线荷载，其中 恒荷载标准值为： q=0.462×0.6+0.0277 kN/m=0.3049 kN/m 活荷载标准值为： q=5×0.6 kN/m=3 kN/m 加劲肋的跨中最大弯矩为： =(1.2×0.3049+1.4×3)×1.52/8 kN·m =1.2842 kN·m Ⅱ验算铺板和加劲肋的强度
。 采用2-90×8， 验算腹板在平面外的稳定： 验算端部承压： 计算与腹板的连接焊缝： 用。
5.1.5平台柱设计： 平台柱承受平台主梁传来的荷载，平台柱与平台主梁采用铰接连
接，平台柱的轴心设计值为： 确定柱截面尺寸，假定柱长细比为120， 按b类截面查轴心受压稳定系数： 平台柱所需的截面面积： , 由于柱比较低，柱宽度可以取得稍小一点。 选择HW200×200×8×12, ，A=63.53cm2，m=49.9kg/m