【钢结构课程设计】某加工车间钢结构操作平台设计

钢平台设计任务书
1.1设计题目
某加工车间钢结构操作平台设计
1.2设计条件
（1）某加工车间，厂房跨度27m，长度96m。

室内钢结构操作平台建筑标高为4.500m，柱网布局如图1所示。

房屋安全等级为二级，设计使用年限50年，耐火等级二级。

图1柱网布置图
（2）柱网6.0mx4.5m；可变载荷标准值为2.0kN/m 2，准永久值系数8.0q =ψ。

（3）连接方式平台板与梁采用焊接（角焊缝）；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）材料型钢、钢板采用Q235-A.F;焊条采用E43x x 型，粗制螺栓采用Q235钢材。

（5）平台做法
设计对象为厂房内的钢操作平台，钢平台楼面做法：1)采用花纹钢板或防滑带肋钢板。

2）钢筋混凝土预制板。

1.3设计内容
1）钢平台结构支撑系统（支撑布置及选型，在计算书上应绘制支撑布置图）。

2）楼板设计（包括楼板和加劲肋的设计或者楼板配置及合理布置）。

3）次梁设计（采用型钢）。

4）主梁设计（采用焊接组合梁）。

5）钢柱设计（采用焊接组合柱或型钢柱）（安排1.5周时做）。

6）次梁与主梁、主梁与柱上端、柱脚（安排1.5周时做）设计。

7）平台楼梯和栏杆的选择与设计（安排1.5周时做）。

8）钢平台的设计施工图（含材料表）。

1.4成果要求
1）进度安排（1周/1.5周），其中
布置设计任务及结构布置0.5天
设计计算及整理计算书 2.5天/5.0天
绘制施工图 2.0天
2）计算正确，计算书必须统一格式并用钢笔抄写清楚。

3）每人绘制1号施工图一张，采用白光纸、铅笔线条完成。

要求图面质量符合工程制图标注要求，线条粗细均匀、有层次，图面表达清楚、整洁。

4）完成设计计算书1份。

计算书必须条理清楚、整洁，并附有必要的简图（比例自定），最后装订成册。

5）在完成上述设计任务后方可参加课程设计答辩。

摘要
本文主要进行某加工车间钢结构操作平台设计，系统完备得解析了钢平台的设计方法和步骤。

本文主要完成钢平台结构布置、内力计算、内力组合、各构件（主梁、次梁、加劲肋等）的强度、稳定性计算，梁柱节点和柱脚设计，对结构设计能够有一个初步的认识。

关键词：钢结构、主梁、次梁、稳定性
目录
第一章设计题目 (1)
第二章设计条件 (1)
第三章设计内容 (2)
第四章结构布置 (2)
第五章铺板设计 (4)
第六章次梁设计 (8)
第七章主梁设计 (10)
第八章次梁与主梁的连接节点 (15)
第九章钢柱设计 (18)
第十章主梁与柱的连接节点 (20)
第十一章柱脚设计 (21)
参考文献 (23)
第一章设计题目
某加工车间钢结构操作平台设计
第二章设计条件
1.某机床加工车间，厂房跨度27m，长度96m。

室内钢结构操作平台建筑标高为4.500m，柱网布置如图2-1所示。

房屋安全等级为二级，设计使用年限50年，耐火等级二级。

图2-1柱网布置图
2.楼面活荷载根据工艺要求为2.0～7.0kN∕m2，详见下表，准永久值系数ψq=0.8。

3.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.材料型钢、钢板采用Q235-A.F；焊条采用E43XX型；粗制螺栓采用Q235钢材。

5.平台做法设计对象为厂房内的钢操作平台，钢平台楼面做法：
（1）采用花纹钢板或防滑钢板。

（2）钢筋混凝土预制板。

（3）柱网尺寸和可变荷载标准值按老师分配的数值计算。

第三章设计内容
1.钢平台结构支撑系统(支撑布置及选型，在计算书上应绘制支撑布置图)。

2.楼板设计(包括楼板和加劲肋的设计或者楼板配置及合理布置)。

3.次梁设计（采用型钢）。

4.主梁设计(采用焊接组合梁)。

5.钢柱设计（采用焊接组合柱或型钢柱）。

6.次梁与主梁、主梁与柱上端、柱脚设计。

7.平台楼梯和栏杆的选择与设计。

8.钢平台的设计施工图。

第四章结构布置
1.梁格布置
采用单向板布置方案，柱网尺寸为6.0m×4.5m；主梁沿纵向布置，跨度为6m，间距为4.5m；次梁沿横向布置，跨度为4.5m，间距为1.5m；单块铺板的平面尺寸为1.5m×4.5m。

平台结构平面布置如图4-1所示。

图4-1钢平台平面布置图
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和轴线B处分别布置纵、横向支撑，采用双角钢，如图4-2所示。

图4-21—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mm mm l 9760)2009000()2804500(220=-+-=，受压支撑的允许长细比[λ]=200，要求回转半径i ≥,8.48200/9760]/[0mm l ==λ选用2L125×8（节点板厚度8mm，mm i y 1.54=,y 为对称轴）。

第五章铺板设计
1.初选铺板截面
在铺板的短跨方向设置4道加劲肋，间距mm 009l 1=。

平板厚度6mm t 7.5mm ~6120l ~150l t 11==≥，取。

2.计算简图因铺板区格长边之比0.27.10.95.1a b ≤==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
6mm 厚花纹钢板：2
m /47k .0600.05.78N =⨯平台板永久荷载标准值：
2k m /47k .0g N =
平台板可变荷载标准值：
2
k m /k 0.2q N =平台板的荷载基本组合值：2
2k k m /3.164k m /k 0.23.147.02.1q g N N P Q G =⨯+⨯=+=）（γγ（5-1）
平台板的荷载标准组合值：2
2k k k m /2.47k m /k 0.247.0q g N N P =+=+=）（（5-2）
（2）内力计算
平台板单位宽度最大弯矩：0.23kN/m m /k 0.93.1649080.0pa 22max =⨯⨯==N M α（5-3）注：根据b/a=1.7，查钢结构课程解析与实例中表4-1可得，均布荷载作用下四边简支板的弯矩系数α=0.0908。

平台板的最大挠度：
3.40mm mm 61006.2900102.479340.0Et p f 354
-334max =⨯⨯⨯⨯⨯==a k β（5-4）
注：根据b/a=1.7，查钢结构课程解析与实例中表4-1可得，均布荷载作用下四边简支板的挠度系数m /m k 1006.29340.05
⋅⨯==N E ；β4.截面设计
（1）强度计算铺板的强度计算
2
22232
max max mm /215f mm /31.94mm /62.11023.06t 6N N N M W M =<=⨯⨯⨯==γγ（满足要求）（5-5）（2）挠度计算
150
126510093.40a f max <==（满足要求）（5-6）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5-1b 所示）。

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6mm，考虑有30t=180mm 宽度的铺板作为翼缘，按T 形截面计算，如
图5-1c 所示。

加劲肋的跨度为1.5m，计算简图如图5-1a 所示：
（a）
（b）
（c）
图5-1加劲肋计算简图（2）荷载计算铺板为四边支承板，较精确地计算可加定荷载按梯形分布，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900mm。

永久荷载标准值：
平台板传来永久荷载
m N N /42k .0m /0.9k 47.0=⨯（5-7）加劲肋自重m
/k 03768.0m /k 006.008.05.78M N =⨯⨯m /0.46k 0.037680.42g k N =+=（5-8）
可变荷载标准值：
m
/1.8k m /0.9k 0.2q k N N =⨯=（5-9）荷载的基本组合值：m
N N P Q G /2.89k m /k 1.83.146.02.1q g k k =⨯+⨯=+=）（γγ（5-10）
荷载的标准组合值m
/2.26kN m /kN 1.8046.0q g k k k =+=+=）（P （5-11）
（3）内力计算
跨中最大弯矩设计值
m 0.81k 5.12.898
1
8122max ⋅=⨯⨯==
N pl M （5-12）
支座处最大剪力设计值
kN pl V 1.425.12.892
1
21max =⨯⨯==
（5-13）
（4）截面特性计算截面形心位置
mm
y c 23.166
806180)
640(68036180=⨯+⨯+⨯⨯+⨯⨯=
（5-14）
截面惯性矩
2323)23.1646(68080612
1
)323.16(61806180121-⨯⨯+⨯⨯+-⨯⨯+⨯⨯=
I ）
（4876677mm =（5-15））
（46144372)23.1646(6802)323.16(6180x mm I =-⨯⨯+-⨯⨯=（5-16）
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
2
210806180mm mm A v =⨯=（5-17）
（5）强度计算
受弯强度计算，受拉侧应力最大截面塑性发展系数取1.2。

nx
x W M γσmax =
（5-18）
)(/215mm /53.7223.1686/6776872.1100.81226
满足要求）
（mm N f N =<=-⨯⨯=受剪强度计算：τ=
V
A V
It S V max max 5.1=（5-19）
=2223/125mm /1.97mm /1080
101.425.1mm N f N N v =<=⨯⨯（满足要求）
（6）变形计算加劲肋的挠度计算：
150
1
127416144371006.238415002.2653845533<
=⨯⨯⨯⨯⨯==x k EI l p l f （满足要求）（5-20）
第六章次梁设计
1.计算简图
次梁与主梁铰接，按简支梁计算，跨度0l =4.5m，如图6-1所示。

图6-1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900mm 分布集中荷载，每个加劲肋传到次梁上的集中荷载设计值
m /4.82k 0.9/5.12.89N q BS =⨯=（6-1）m
/3.77k .90/5.12.26N q BSk =⨯=（6-2）
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4.5m。

假定钢号为22~40之间，查《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）附表B.2，b ϕ=0.6。

次梁跨中弯矩设计值
m
KN ⋅=⨯⨯==12.204.54.828
1
l q 81M 22BS max （6-3）
所需的截面抵抗矩
3
36
b max x 96.4796465215
6.01012.2002.1f 1.02M W cm mm ==⨯⨯⨯=≥ϕ（6-4）
选用14I ，h=140mm,b=80mm,t=9.1mm,t w =5.5mm,W X =101.7cm 3
,x I =712cm 4
,
自重为16.88kg/m=0.1688KN/m。

3.内力计算
包含自重在内的次梁均布荷载基本组合值
m
kN q BS /5.02)1688.02.14.82=⨯+=（（6-5）
均布荷载标准组合值
m
kN q BS /3.97)1688.02.13.77k =⨯+=（（6-6）
最大弯矩基本组合值
m
kN ·12.714.55.028
1
l q 81M 22BS max =⨯⨯==（6-7）
最大剪力基本组合值
kN 11.304.55.022
1
l q 21V BS max =⨯⨯==
（6-8）
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
2
23
6x b max 215/208.2910101.76.01012.71W M mm
f mm N =≤=⨯⨯⨯==ϕσ（6-9）
（2）挠度验算
250
1
3111107121006.238445003.975384EI l 5q l f 453x 3BSk <
=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==(满足要求)（6-10）
第七章主梁设计
1、计算简图
主梁与柱铰接，按简支梁计算，跨度l 0=6.0m，计算简图如图7-1所示：
图7-1计算简图
2、初选主梁截面尺寸
（1）梁腹板高度h w 主梁承受次梁传来的集中荷载，主梁的负荷宽度为6.0m。

次梁传来集中荷载设计组合值：P=5.02kN/m×4.5m =22.59kN 次梁传来集中荷载标准组合值：P K =3.97KN/m×4.5m =17.865KN 主梁的弯矩设计值近似按此梁端部反力计算，假定g=2.0kN/m，则：
m
kN l P l P M X ⋅=⨯-⨯⨯≈81.3244
1
223(2.1）（7-1）
则所需的截面抵抗矩为
3
36
x nx 378.25cm 378251mm 215
1081.324f M W ==⨯=≥（7-2）
按下式确定梁的经济高度：
cm
W h e 33.30378.251.33.15/25
/2nx
=⨯=⨯=（7-3）
梁的最小高度按刚度条件确定，由表4-2可见，梁的允许挠度为l/400，其最小高度h min 必须满足：
400mm 15
6000mm
15l h 0min ==≥
（7-4）
取梁的腹板高度h w =450mm，满足最小高度要求，且接近经济高度。

（2）梁腹板厚度t w 梁腹板可按下式估算：
6.098mm 6098cm .011
45
11
h t w w ===
=
（7-5）
取t w =10mm,大于6mm 的最小要求。

（3）梁翼缘尺寸b×t
取上、下翼缘相同，截面模量按下式计算：
2
62w
w w X bth h t W +
=可得到所需的上（下）翼缘面积：
27.662)6
45
6098.045378.25(26cm h t h w bt w w w x =⨯⨯-=⨯-=）（
（7-6）
翼缘宽度150180)3/15.2/1(→=→=h b ，取b=170mm,翼缘厚度取t=12mm,满足≥8mm 的u 要求。

单个翼缘面积A 1=17×1.2=20.40cm 2>7.66cm 2，满足要求。

主梁截面尺寸如图7-2所示.
图7-2主梁截面尺寸图
（4）几何特征主梁截面面积：
2
858001504211702mm A =⨯+⨯⨯=（7-7）
主梁截面惯性矩：
4623nx 10239.652311701224501012
1
I mm ⨯=⨯⨯⨯+⨯⨯=
（7-8）
4633y 109.861045021701212
1I mm ⨯=⨯+⨯⨯⨯=
）（（7-9）
抗弯截面模量：
3
66
nx nx 101.01474/2
10239.65h/2I W mm ⨯=⨯==（7-10）
中和轴以上部分的面积距：
3
310724.37112.52251023117012mm s ⨯=⨯⨯+⨯⨯=（7-11）
翼缘对截面中和轴的面积距：
3
3110471.2423117012S mm ⨯=⨯⨯=（7-12）
3、内力计算
取加劲肋的构造系数为1.05，主梁自重标准值：
g k =m
kN /0.7075.7810858005.16
=⨯⨯⨯-（7-13）
主梁自重设计值:
g=0.20.8480.7072.12.1<=⨯=k g （满足要求）
（7-14）
截面最大弯矩的基本组合值
m
kN gl l P l gl P M ⋅=-⨯-⨯+=71.598
412)223(2
max （7-15）
截面最大剪力的基本组合值
36.43kN 0.848322.591.5g 2
6
23V max =⨯+⨯=+=
P （7-16）
主梁内力图如图7-3所示。

图7-3主梁内力图
4、截面设计
（1）强度计算抗弯强度：
2
26
6nx x max /215mm /67.51101.0105.11071.59W M mm
N f N =<=⨯⨯⨯==γσ（7-17）
抗剪强度：
22633w nx max /215/11.010
110239.6510724.371036.43t I S V mm
N mm N <=⨯⨯⨯⨯⨯==τ（7-18）
(2)整体稳定计算
次梁可以作为主梁的侧向支撑。

主梁受压翼缘的自由长度1l =1.5m ，受
压翼缘宽度b =170mm。

11/b l =1500/270=5.56＜16，因此可不计算主梁的整体稳定性。

（3）翼缘局部稳定计算
梁受压翼缘自由外伸宽1b =(170-10)mm/2=80mm，厚度t=12mm。

13235
136.671280t b 1=≤==y
f （7-19）
故受压翼缘局部稳定满足要求。

（4）腹板局部稳定验算和腹板加劲肋设计
0h =w h =450mm,w t =10mm,所以w 0/t h =450/10=45<y f /23580=80，且无局部压应力
（0c =σ），仅需按照构造配置横向加劲肋。

根据连续需要，在次梁位置设置横向加劲肋，间距a=1.5m。

腹板两侧成对布置。

其外伸宽度b s 要求满足：
mm h b s 5540)30/450(4030
=+=+≥
，取mm b s 802/)10170(=-=加劲肋的厚度t s 应满足：
mm t s 5.315/8015
b s
==≥
，取mm t s 6=（7-20）
因梁受压翼缘上有密布铺板约束其扭转，腹板受弯计算时的通用高厚比：
85
.00.251177
10
/450235177/20<=⨯==
y w b f t h λ（7-21）
因此，临界应力f cr =σ=215N/mm 2。

a/h 0=1500/450=3.33>1,腹板受剪计算的通用高厚比λs:
80.046.01)1500/504(434.5410
1/504235)
/(434.541/2
2
00≤=⨯+⨯=+=
y w
s f a h t h λ（7-22）
因此，临界应力
=f v =125N/mm
2
根据主梁的剪力和弯矩分布（图7-3），需对各地区段分别进行局部稳定性验算。

根据区段I：平均弯矩M 1=53.69/2=26.85kN •m，平均剪力V 1=（36.43+35.16）/2=35.80kN，则弯曲应力和平均剪应力分别为
2
6
61/25.2110
239.65450/2
1026.85/2mm N I h M x =⨯⨯⨯==σ（7-23）
2
31/7.960
15041035.80mm N t h V w w =⨯⨯==τ（7-24)
因局部压应力为0，区段I 的局部稳定：
0.10.018)125
7.96()21525.21()()(
2
222<=+=+cr cr ττσσ（满足要求）（7-25）区段II：平均弯矩2M =（53.69+71.59）/2=62.64kN •m,平均剪力2V =（12.57+11.30）/2=11.94kN，则弯曲应力和平均剪应力分别为
2
662/58.8110239.652521062.64/2mm
N I h M x =⨯⨯⨯==σ（7-26）
2
3
2/2.650
14501011.94mm N t h V w w =⨯⨯==τ（7-27）
因局部压应力为0，区段II 的局部稳定：
0.10.075)125
2.65(21558.81(()(
2
222<=+=+cr cr ττσσ（满足要求）（7-28）5、挠度验算
简支梁在对称集中载荷（次梁传来）和均布载荷（主梁自重）作用下的跨中挠度系数分别为11/348和5/348，则，
mm
l 15400
5.03mm 10239.65102.0638460000.707560001017.86511384EI l 5g 384EI l 11P f 0654
33x 4k x 3k =<=⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯=+=（满足要求）
6、翼缘与腹板的连接强度
采用连续直角焊缝，所需焊缝的焊脚尺寸为
mm f I S V h w
f x f 0.32160
7.0210239.6510471.241036.43)7.02/(6331max =⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯≥（7-32）
按构造要求，mm
t h f
5.2215.15.1max min
=⨯=≥（7-33）mm
t h f 21102.12.1min max =⨯==（7-34）
取f h =8mm，如图7-2所示。

第八章次梁与主梁的连接节点
次梁与主梁平接，如图8-1所示，连接螺栓采用8.8级M16摩擦型高强度螺栓。

计算连接螺栓和连接焊缝时，除了次梁端部垂直剪力外，尚应考虑由于偏心所产生的附加弯矩的影响。

1.支撑加劲肋的稳定计算
一侧加劲肋宽b s =80mm,厚度t=6mm,按轴心受压杆件验算腹板平面外稳定。

验算时考虑与加劲肋相邻的15t w =15mm×10=150mm 范围内的腹板参与工作。

加劲肋总的有效截面特性：
230201015026)10802(mm A =⨯⨯+⨯+⨯=（8-1）
4
633102.4812101502121706mm I ⨯=⨯⨯+⨯=（8-2）
mm
A I i 28.663020/102.48/6=⨯==（8-3）15.70
28.66/450/0===i l λ（8-4）
根据λ=15.70，查《钢结构设计规范》（GB50017----2003）附录B 表B.2，可得受压稳定系
数ϕ=0.981。

加劲肋承受两侧次梁的梁端剪力
22.60kN
11.3022=⨯==V N （8-5）2
23
/215/7.633020
198.01022.60mm N f mm N A N =<=⨯⨯==ϕσ（8-6）
2.连接螺栓计算
在次梁端部剪力作用下，连接一侧的每一个高强度螺栓承受的剪力：
kN
n V N v 5.652/11.30/===(↓)（8-7）
剪力V=11.30kN，偏心距e=（40+10+40）mm=90mm，偏心力矩M e =Ve=mm
kN ⋅=⨯10179011.30作用，单个高强度螺栓的最大拉力：
()→=⨯⨯=∑=
=kN y m My i 10.1750250
1017N N 2
21M
1t （8-8）
单个8.8级M16摩擦型高强度螺栓的抗剪承载力
kN
18.3022.5945.029.0P n N f R b
=⨯⨯⨯==μαυ（8-9）
在垂直剪力和偏心距共同作用下，一个高强度螺栓受力为
18.30kN
11.63kN 10.175.65N N N b v 222
t 2v s =<=+=+=N (满足要求)
（8-10）
3.加劲肋与主梁的角焊缝
剪力V=36.43kN，偏心距e=（80+40+10）=130mm，
偏心力矩mm ⋅=⨯=4735.9kN 301Ve36.43M e ，采用h f =8mm，焊缝计算长度仅考虑与主
梁腹板连接部分有效，即w l =450-2*8=434mm，则
2
3
v /7.4934
4287.01036.437.02mm N l h V w f =⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=τ（8-11）
322
22
4735.910/13.47/0.72/60.782434/6
e e M
w f w M M N mm N mm W h l σ⨯====⨯⨯⨯∑（8-12）
2
222
12v /160/13.34)22.1/13.47(7.49/2
mm N f mm N w f M =<=+=+）（βστ（8-13）
4.连接板的厚度
连接板的厚度按等级强度设计。

对于双板连接板，其连接板厚不宜小于6mm，取连接板的厚度t=8mm。

5.次梁腹板的净截面验算
不考虑孔前转力，近似按下式进行验算：
2
23
/125/58.827.1321405.51036.43mm N mm N h t V wn w <=⨯-⨯⨯==）
（τ（8-14）
次梁与主梁跨内的连接节点大样如图8-1
所示。

图8-1次梁与主梁跨内的连接节点大样
第九章钢柱设计
平台结构中，中柱、边柱和角柱的受力显然不同，从节约钢材出发，可以设计成不同的柱子截面。

但从方便钢材订货、构件加工和现场安装的便利考虑，实际工程设计时，采用相同的截面。

以最不利的中柱为依据，选择柱子截面并计算。

1.截面尺寸初选
一根主梁传递的竖向反力设计值kN N 36.431=一根次梁传递的竖向反力设计值kN
N 11.302=所有，中柱的轴力设计值N:
kN
N N N 47.73)11.3036.43(2)(221=+⨯=+=（9-1）
柱子的计算简图如图9-1所示，因有柱间支撑，将其视为两端不动的铰支承，柱子高度为钢平台楼面标高（标高为4.500m）减去主梁高度的一半，即H=（4500-474/2）=4263mm。

因柱子高度不大，初步假定弱轴方向（y 轴）的计算长度为80=y λ，b 类截面，由《钢结
构设计规范》（GB 50017-2003）附录B.2，可查得轴心受压构件的稳定系数688.0=ϕ，则所需的面积A：
2
3
322.67215
688.01047.73mm N
A f =⨯⨯=≥ϕ（9-2）
柱的计算长度mm l l oy ox 4263==，截面的回转半径mm i y 53.2980/2634==,查有关表格，选择柱子截面HW200x200，其几何系数：
翼缘厚t=12mm，腹板厚w t =8mm，回转半径cm i x 8.61=，cm i y 99.4=，面积2
64.28cm A =，理论重量50.5kg/m。

图9-1平台柱计算简图
2.整体稳定计算
考虑一半柱子重量集中到中柱顶，则柱顶轴力设计值：
kN
N 61.3652/5.4550.02.173.47=⨯⨯+=（9-3）49.5186.1/4263/===x ox x i l λ（9-4）85.43
49.9/2634/===y oy y i l λ（9-5）
绕两主轴截面分类均属于b 类，故按较大长细比)85.43(=y λ计算，由《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附录B 表B.2，可查得655.0=y ϕ，则
223
/215/14.576428
0.6551061.365mm N f mm N A N y =<=⨯⨯=ϕ(满足要求)（9-6）
3．局部稳定计算
翼缘外伸宽度与其厚度的比值：
18.5431)85.431.010(235)1.010(6.67122/)10170(1=⨯⨯+=+<=-=y
f t b λ（9-7）腹板高度与其厚度的比值：
67.7151)85.435.025(235
)5.025(56.258450=⨯⨯+=+<==y
w w f t h λ（9-8）
满足稳定要求。

4.刚度计算
150
][85.43max =<=λλ（满足要求）（9-9）
第十章主梁与柱的链接节点
主梁与柱采用对接焊缝焊接。

1.承受的弯矩为：
222
/32/347.7326/90.806()66.0412612
P L L gl M kN m kN m
L ⨯⨯⨯⨯⨯=+=⋅=⋅(10-1)
6222
6
66.0410/65.39/215/1.0110w
x M N mm N mm N mm
W σ⨯===<⨯(10-2)2
x 724365mm 112.51022523112170S =⨯⨯+⨯⨯=(10-3)
3222
661.36510724365/18.55/125/239.651010
x x w VS N mm N mm N mm
I t τ⨯⨯===<⨯⨯(10-4)
2.对腹板和翼缘连接处折算应力验算：
622
6
/266.04450/210/62.00/239.6510w
z
x Mh N mm N mm
I σ⨯⨯===⨯(10-4)
对腹板和翼缘连接处以下翼缘对中和轴的面积矩：
2
x 459000mm 22512170S =⨯⨯=(10-5)
3222661.36510459000/11.75/125/239.651010
x x w VS N mm N mm N mm
I t τ⨯⨯===<⨯⨯(10-6)
所以
222
/65.25/ 1.1215236.5/mm N mm N mm =<⨯=（满足要求）
(10-7)
第十一章柱脚设计
平台柱的柱脚采用铰接连接的方式。

1.底板面积
平台柱截面采用方形底板，其边长B=H=b+40mm=240mm。

初选螺栓孔直径24mm，底板上锚栓孔洞直径50mm，
222
(240240 3.14255040)53637.5A mm mm =⨯-⨯-⨯=基础混凝土强度等级C25（c f =11.9N/mm 2
），柱底的轴力
50.31kN
4.2630.5051.247.73N =⨯⨯+=则
σc =A N =53637.5
1050.313⨯N/mm 2=0.94N/mm 2<f c =11.9N/mm
2
（11-1）
2.底板厚度
A 区格，悬臂板的悬臂长度c=20mm,则
mm
188N 200.940.5c 0.5M 22c ⋅=⨯⨯==σ（11-2）
B 区格，三边支承区格板，b 1=(120－8/2)mm=116mm，a 1=(200－2×12)mm=176mm，由b 1/a 1=116/176=0.66，查表得，α=0.082
mm
1193.82N 1760.940.50.082a 0.5M 22
1c ⋅=⨯⨯⨯==σα（11-3）
取较大区格弯矩计算板厚t
5.77mm 215
1193.82
66t =⨯=≥
f M （11-4）
取底板厚度t=8mm。

3.锚栓直径
平台柱在所有工作条件下都始终受压，则按《门式刚架轻型房屋钢结构技术规程》（CES 102:2002）规定，选用的锚栓直径不应小于24mm。

本设计取锚栓直径24mm。

11-1柱脚示意图
参考文献
1.武汉大学范崇仁。

水工钢结构(第四版)
2.沈祖炎，陈以一，陈扬骥.房屋钢结构设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.
3.陈绍蕃，顾强.钢结构（下册）——房屋建筑钢结构设计（第二版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.
4.邱宏兴.建筑结构设计（第二册）——设计示例[M].北京：高等教育出版社，2008.
5.GB/T50105-2010建筑结构制图标准[S].
6.GB/T50001-2010房屋建筑制图统一标准[S].
7.GB50009-2001，2006版建筑结构荷载规范[S].
8.GB50017-2003钢结构设计规范[S].。