平台钢结构设计.ppt

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1、第八章 平台钢结构设计学什么？难点和重点？一、结构布置及结构形式二、平台板的设计三、平台梁的设计四、平台柱网及柱间支撑五、轴压实腹柱设计六、格构柱设计七、柱头柱脚1 合理的结构布置2 平台结构中主要构件梁板柱的设计3 梁板柱与其它相关构件的连接设计一、结构布置及结构形式一、结构布置及结构形式1.平台钢结构的构成、传力路线和受力特点 （1）构成：板、次梁、主梁、柱、支撑； （2）传力路线： 竖向荷载板次梁主梁柱基础 水平荷载板次梁主梁支撑/柱基础 （3） 受力特点 竖向荷载为主要荷载； 板有单向和双向之分，钢板常以变形控制； 梁分次梁、主梁，可连续或单跨； 柱两端常用铰接，为轴压杆。2.平台构件

2、的形式 （1） 板 花纹钢板焊接连接 轻型预制钢铺板螺栓连接 压型钢板钢砼符合板抗剪销连接2.平台构件的形式 （2） 梁 次梁一般用型钢，主梁一般用“工”型钢或焊接“H”型钢 支座方式有连续梁叠接合简支梁平接，与柱连接时 一般为铰接2.平台构件的形式 （3） 柱 实腹柱； 格构柱。 yxa)xxxxf)e)yg)yyyyb)yyyc)d)yyxxxxxyxxyyxxl01xyyxl01xyyx二、平台板的设计1 形式轻型钢板、压型钢板与混凝土组合楼板、钢筋混凝土预制板2、计算单向简支板、四边简支双向板控制值：弯曲强度、挠度三、平台梁的设计三、平台梁的设计 梁的计算1. 截面选择2. 强度验算3

3、. 刚度计算4. 梁的整体稳定5. 梁的局部稳定6. 梁的拼接7. 主次梁连接8. 主梁支座设计1. 截面选择 （1）梁高估算 h应满足三个条件 maxhh由建筑高度决定0minmin5n flhhh1.3 24E由梁的刚度条件决定：2/53ssxsxhhh3Wh7 W30cm经济高度：或（2）腹板厚度估算 （3）翼缘尺寸确定 maxwwv1.2Vth f按抗剪计算，按钢板规格x1wwwW1At h ()h6近似公式2. 强度验算（1）正应力 单向弯曲： 双向弯曲： 式中 相对于 处的对x轴，y轴的净截面抗弯模量。 ：塑性截面发展系数。对工型截面： 对箱形截面： ；其他截面查规范， 有疲劳荷载

4、者： xxnxMfW yxxnxynyMMfWW nxnyW ,WxyM ,Mxy,xy1.05,1.2 xy1.05 xy1.0 （2）剪应力： 式中：S计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积距； V剪力 腹板厚度 I毛面积惯性距 抗剪强度设计值vwVSfIt wtvf16（3）局部压应力：（有集中荷载，无加劲肋） F集中荷载（考虑动力系数） 集中荷载增大系数，对重级工作制吊车梁 =1.35。其他 1.0； ，a=50mm, 梁顶支腹板计算高度之距离， 轨道高度， 对无轨梁 =0 cw zFft l zykla5h2hyhkhkhalz=a+5hyhy主梁lz=a+2.5hyaRtwhy（4）

5、折算应力 式中 、 、 腹板计算高度边缘同一点上同时产生的正应力，剪应力和局部压应力。 以拉应力为正，压应力为负。 式中： 梁净截面惯距； 所计算点之中和轴距离 强度增大系数：当 异号时， 1.2， 同号或 =0时， =1.1 222cc13f xcc和1nMyI nI1y1c与c113.刚度计算 全部荷载标准值产生的挠度 的容许值； （减去预拱值） 可变荷载标准值产生的挠度的容许值。 预拱值一般为恒载+活载下的挠度值。TTQQww,wwTwQw4.梁的整体稳定 (1) 符合下列情况之一时，可不计算梁的整体稳定性。 上翼缘由连接牢固的铺板，能阻止其侧移时； 梁受压翼缘的自由长度 与宽度之比 不

6、超过规定时； 箱形梁高h与腹板间隔宽度 之比 时， 且 ； 1l1b0b0h/b610yl /b95 235/fhb2tb1twtwtb0(2) 不符合上述条件时，则: 在最大刚度平面内受弯时，应满足 ； 梁的整体稳定系数，按规范定； 在两个主平面内受弯时，H形截面构件应满足： (3) 无论何种情况，均要求梁的支座处应能防止截面扭转。 xbxMfWbyxbxyyMMfWW5.梁的局部稳定 提高梁局部稳定的措施（1）增加厚度（2）设置加劲肋22 (1) 组合梁翼缘板的局部稳定应符合下列要求： 工字型 箱形 (2) 组合梁腹板的局部稳定 y235b/t13f0yb23540tfyb23515tfa

7、h0htwh2hh0atwh112a1a1a1hah2h012h123 (2) 组合梁腹板的局部稳定 加劲板的配置 ）当 时，当 时宜设构造加劲肋， 当 时，不设加劲肋。 ) 当 时，应配横向加劲肋，并计算横向加劲肋间距和腹板局部稳定性。 0wyh23580tf0ywyh23523580160ftfc0 c0 ） 当 时，应受压区配纵向加劲肋和横肋加劲肋） 须满足 ，国外限制标准为300（抵抗弯距 引起的压力） 梁的支座处和上翼缘受较大固定集中力处，宜设支承 加劲肋；） 纵向加劲肋布置在腹板 至 高度处（受压区）；） 横向加劲肋间距一般为 至 。0wyh235160tf0wyh235250tf

8、00hh54000.5h2.0h000.5h2.0h00hh54加劲肋的计算（分三种类型）仅配置横向加劲肋）同时配置横向和纵向加劲肋，受压翼缘和纵向加劲肋间的区格）同时配置横向和纵向加劲肋，受拉翼缘和纵向加劲肋间的区格22ccrcrc,cr122ccr1cr1c,cr1122c22cr2cr2c,cr21 加劲肋的构造和截面尺寸 ）加劲肋一般双面对称配置 ）横肋外伸宽度 ，厚度 ; ) 在同时有横、纵向肋时； 横肋截面对梁轴（z轴）应满足： 纵肋截面对腹板中心（y轴）应满足： (当 时) （当 时）0shb40mm30ssbt153z0 wI3h t3y0 wI1.5h t0a/h0.8523

9、y0 w00aaI(2.50.45)h thh0a/h0.85h0atsbs/3(40)bsytwbs/2(60)ybstw）横肋内侧上、下段内斜角，宽 ，高 ， 但不大于40X60。）支承加劲肋应做整体稳定计算： ， 其中A加劲肋和两侧 范围内的腹板面积， 构件长度取h。NfAwy23515tfsb3sb2h0tw15tw15tw 15tw15twzz刨平顶紧刨平顶紧）支承加劲肋应作端面承压验算；）支承加劲肋下伸自由高度不大于厚度的2倍。15twtw2t刨平顶紧zzh0t6梁的拼接(1) 焊接拼接 对接焊 ）翼缘对接焊缝与腹板对接焊缝尽可能错开距离； ）腹板对接焊缝离开加劲板距离大于 ； ）

10、焊缝设在内力较小处，焊缝强度不足时可用 斜焊缝 ）上、下翼缘对接缝开V型坡口，便于俯焊； ）预留一段翼缘于腹板间的焊缝到工地焊，以 减少焊接应力。w10ta)4425005001553 拼接板焊接 ）翼缘拼接板及周边焊缝受力 式中 梁翼缘板中心到梁中和轴的距离 翼缘板净截面积）腹板拼接板受全部剪力；）腹板拼接板受弯距wwIMMI111n1IMyNM/2yAII翼缘1yn1A(2) 高强螺拴拼接 拼接应用夹板，螺栓双剪； 受力同拼接焊。7. 主、次梁连接 (1)叠接：设计不须验算，安装方便，可做连续 次梁，占建筑空间高度大； 337. 主、次梁连接 (2)平接：要验算，构造复杂，不能传递弯距，

11、不占建筑空间。a)b)c)d)e)8. 主梁支座设计 (1) 传递压力 主梁支座处有加劲肋，突缘。加紧肋要保证稳定性。 要有足够的接触面传递钢-钢，钢-砼的压力 (2) 铰接支座转动或滚动要符合设计要求； (3) 要能够传递一定的侧向水平推力； (4 )要便于安装。四、平台柱网布置及平台结构支撑 1.柱网布置原则 （1）按使用空间要求； （2）考虑标准化及建筑模数要求； （3）考虑综合经济指标的合理。 2. 平台结构支撑 （1）柱间支撑设计的原则 用双向柱间支撑抵抗水平力；（柱按轴压设计） 支撑布置在柱列中部以减小温度效应； 支撑常按柔性交叉设计。600040001BA4000DC400060

12、0060006000234柱间支撑600056 2. 平台结构支撑（2）平台水平支撑设计原则 平台水平支撑一般为柔性交叉支撑； 安装时用水平支撑调节梁的相对位置； 当平台平面内刚度较弱时，支撑将平台水平力传至柱间支撑。五、轴压实腹柱设计五、轴压实腹柱设计1. 设计原则（1）选择回转半径箱对较大的对称截面，提高柱的整体稳定和刚度；（2）两个主轴方向的计算长细比尽可能接近，提高经济性；（3）便于连接；（4）构造简便，制造省工；（5）尽可能选用可直接采购的型材，如H型钢管及圆管、方管。yxa)xxxxf)e)yg)yyyyb)yyyc)d)yyxxxxxyxxyyxx2.设计步骤 （1）选择截面类型

13、，假定长细比，定截面规格；（2）确定柱高，柱支座点位置、形式；（3）计算 ，验算 ； =150 柱，吊车梁下支撑200（4）查表求 ，选较小者 ；（5）验算整体稳定 ；（6）由截面削弱试验算强度 ；oyoxxyxyll,rr xy, xy, minminNfnNfA xxyy（7）验算局部稳定 工型 腹板： 翼缘： 箱形 钢管：0wyh235250.5tfyb235100.1tf00yhb23540ttf或yD235100tfxxyyhb2tb1twtwtb0六、 格构柱设计1.截面选择 （1）单肢截面面积： （假定长细比 为70左右）； （2）单肢截面选定：按A取型钢，并使 （3） ，（考虑

14、折算长细比修正）。2.整体稳定验算 （1）公式： ，（式中 按 查表求得）； NNA2f0.751.5f oyylr70oxlh30NfAxyyx（2）对虚轴，去换算长细比查表取 ； 对双肢组合件 ）缀板： ）缀条： 对四肢组合件 ）缀板： ）缀条： 22oxx1 max 2oxx1xA27A max 22oxx1 max 2oxx1xA40A max 2oyy1yA40A 22oyy1 l01xyyxl01xyyx 式中： 为单肢对1-1轴的长细比；缀件焊接取 净距，螺栓连接取中距； 构件截面中垂直于x轴的各缀条毛截 面积之和（3）对单肢长细比的构造要求（单肢稳定） 缀条柱： 为 中较大值，

15、 ； 缀板柱： ，但当 时， 11xAmaxxy,1max0.7 11max40,0.5 max50125 3.剪力计算 最大剪力V： ， 剪力由缀材面承担； 单个缀材面上为V1yfAfV852354.缀条验算 (1) 缀条内力： ：分配到一个缀面上的剪力 ：缀条与水平面的交角 单缀条：n=1;交叉缀条n=2 (2) 缀条稳定计算： 考虑单面连接式强度折剪系数； 1tVNncostRtttNfA 1VRtRt0.60.0015 ()0.50.0025等边角钢（短边连接的不等边角钢)0.7(长边连接的不等边角钢）V1aNtV1V1aNtV1 (3) 计算缀条连接时，强度折剪系数0.85，受力取

16、(4) 横缀条受力 ，截面一般同斜缀条 5.缀板计算 (1)假定反弯点在各杆件之中点； (2)缀板内力：剪力： 弯距： (3)构造要求： 缀板厚度 且6mm; 同一截面处缀板线刚度之和不得小于柱较大 分肢线刚度的6倍。1V /ncos1V1aTVc1aMV2tc/40V /2V /2aV /2V /2Ta/2a/2Tc/2cV /2V /2七、七、 柱头柱脚柱头柱脚1.柱头设计要求 （1）满足各传力步骤的强度要求； （2）应尽可能减小偏心 （3）为施工留有调节余地。七、七、 柱头柱脚柱头柱脚2.柱头分类 (1) 顶接（用于单层结构） 梁的支撑加劲肋对准柱的腹板 梁的支撑加劲肋对准柱的翼缘（有偏心） (2) 侧接（用于多层结构，柱连续） 接于柱翼缘 接于柱腹板3、柱脚的形式 （1）直承式：柱脚端部铣平，压在底板上，焊接（2）靴梁式：柱与靴梁焊、靴梁再与底板焊， 扩散压力4、柱脚的设计要求 （1）底板大小要满足基础砼的抗压强度及边缘构造要求；（2）底板厚度要满足双向板（四边或三边支承）的抗弯 要求（3）靴梁要满足抗弯要求;（4）靴梁和柱、靴梁和底板的焊缝连接要满足强度要求；（5）柱脚设计要