某机床加工车间钢结构操作平台设计课设

第一章设计题目某机床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24m，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q=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E43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9.0m×6.0m；主梁沿纵向布置，跨度为9m；次梁沿横向布置，跨度为6.0m。间距为1.5m；单块铺板的平面尺寸为1.5m×6.0m。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mmmml9760)2009000()2804500(220，受压支撑的允许长细比[]=200，要求回转半径i≥,8.48200/9760]/[0mml选用2L125×8（节点板厚度8mm，mmiy1.54,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5道加劲肋，间距mm1000l1。平板厚度mm8tmm33.8~67.6120l~150lt11，取。2.计算简图因铺板区格长边之比0.25.10.15.1ab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8mm厚花纹钢板：2m/k63.0008.05.78N平台板永久荷载标准值：2km/k63.0gN平台板可变荷载标准值：2km/k0.6qN平台板的荷载基本组合值：22kkm/k56.8m/k0.63.163.02.1qgNNPQG）（（5-1）平台板的荷载标准组合值：22kkkm/k63.6m/k0.663.0qgNNP）（（5-2）（2）内力计算平台板单位宽度最大弯矩：m/m0.69kNm/mk0.156.8081.0pa22maxNM（5-3）注：根据b/a=1.5，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=0.081。平台板的最大挠度：mm28.5mm81006.20.1106.63084.0Etf354-334maxaqk（5-4）注：根据b/a=1.5，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/mk1006.2084.05NE；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/91.53mm/82.11069.06t6NNNMWM（5-5）（2）挠度计算（满足要求）15011891100028.5af（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/k0.163.0（5-7）加劲肋自重m/k03768.0m/k006.008.05.78MN（5-8）m/k67.0gkN可变荷载标准值：m/k0.6m/k0.10.6qkNN（5-9）荷载的基本组合值：mNNPQG/k60.8m/k0.63.167.02.1qgkk）（（5-10）荷载的标准组合值m/.67kN6m/kN0.667.0qgkkk）（P（5-11）（3）内力计算跨中最大弯矩设计值m42.25.160.8818122maxNplM（5-12）支座处最大剪力设计值kNplV45.65.160.82121max（5-13）（4）截面特性计算截面形心位置mmyc23.166806180)640(68036180（5-14）截面惯性矩2323)23.1646(680806121)323.16(61806180121I）（4876677mm（5-15）)4(8736772)23.1646(6802)323.16(6180xmmI（5-1）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2210806180mmmmAv（5-16）（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。nxxWMmax（5-17）)(/215mm/05.16123.1686/8736772.11042.2226满足要求）（mmNfN受剪强度按式（4-8）计算：τ=VAVItSVmaxmax5.1（5-18）=2223/125mm/0.9mm/10801045.65.1mmNfNNv（满足要求）（6）变形计算加劲肋的挠度按式（4-9）计算：150143116144371006.2384150067.653845533xkEIlplf（满足要求）（5-19）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=6.0m，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m/9.120.1/5.16.8KNqBS（5-1）m/78.90.1/5.167.6KNqBSk（5-1）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6.0m。假定钢号为22~40之间，查《钢结构设计规范》（GB50017-2003）附表B.2，=0.6。次梁跨中弯矩设计值Mmax=mKN05.5869.12812（6-1）所需的截面抵抗矩xW=33600.4594590002156.01005.5802.1cmmm（6-2）选用aI28，h=280mm,b=122mm,t=13.7mm,tw=8.5mm,WX=508.2cm3,xI=7115cm4,自重为43.47kg/m=0.4347KN/m。3.内力计算包含自重在内的次梁均布荷载基本组合值mkNqBS/42.13)4347.02.19.12（（6-3）均布荷载标准组合值mkNqBS/44.10)4347.02.101.10（（6-4）最大弯矩基本组合值Mmax==mkN/39.600.642.13812（6-5）最大剪力基本组合值Vmax==mkN/26.400.642.1321（6-6）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2236215/05.198102.5086.01039.60mmfmmN（6-7）（2）挠度验算lf=xBSKEIlq38453=250150011071151006.2384600044.105453(满足要求)（6-8）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l0=9.0m，计算简图如图7-1a所示：2、初选主梁截面尺寸（1）梁腹板高度hw主梁承受次梁传来的集中荷载，主梁的负荷宽度为9.0m。次梁传来集中荷载设计组合值：P=13.42kN/m×9.0m=120.78kN次梁传来集中荷载标准组合值：PK=10.44KN/m×9.0m=93.96KN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：mkNgllPlPlglPMX618.1002861622)225(2.12（7-1）则所需的截面抵抗矩为Wnx≥Mx／f=1002.618×106/215=4663340mm3=4663.3cm3（7-2）按下式确定梁的经济高度：cmWhnxe95.86303.4663730733（7-3）或cmWhnxe02.8835.466335/25/2（7-4）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l0/400，其最小高度hmin必须满足：hmin≥l0/15=9000mm/15=600mm（7-5）取梁的腹板高度hw=850mm，满足最小高度要求，且接近经济高度。（2）梁腹板厚度tw梁腹板可按下式估算：tw==mm381.8cm8381.01185（7-6）取tw=12mm,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：62可得到所需的上（下）翼缘面积：270.40)6508.0853.4663(6cmhthwbt（7-7）翼缘宽度3.283340)3/15.2/1(hb，取b=300mm,翼缘厚度取t=16mm,满足≥8mm的u要求。单个翼缘面积A1=30×1.6=48cm240.70cm2，满足要求。主梁截面尺寸如图7-1C所示。（4）几何特征主梁截面面积：21980012850163002mmA（7-8）主梁截面惯性矩：46331087.231112/85028812/882300mm（7-9）=46331012.7212/1285012/300162mm（7-10）抗弯截面模量：=/(h/2)=3661024.5)2/882/(1087.2311mm（7-11）中和轴以上部分的面积距：33107.3300)4/850(2/850)2/162/850(25516320mms（7-12）翼缘对截面中和轴的面积距：S1=331096.2216)2/162/850(16320mm（7-13）3、内力计算取加劲肋的构造系数为1.05，主梁自重标准值：gk=mkN/632.15.78101980005.16（7-14）主梁自重设计值:g=0.2958.1632.12.12.1kg，满足。（7-15）截面最大弯矩的基本组合值mkNgllPlPlglPM09.83