平台钢结构相关设计

第八章平台钢结构设计学什么？难点和重点？主要内容一、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、柱头柱脚重点和难点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①竖向荷载为主要荷载；②板有单向和双向之分，钢板常以变形控制；③梁分次梁、主梁，可连续或单跨；④柱两端常用铰接，为轴压杆。2.平台构件的形式（1）板①花纹钢板焊接连接②轻型预制钢铺板螺栓连接③压型钢板钢砼符合板抗剪销连接2.平台构件的形式（2）梁①次梁一般用型钢，主梁一般用“工”型钢或焊接“H”型钢②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①实腹柱；②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、平台梁的设计梁的计算1.截面选择2.强度验算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0minmin5nflhhh1.324E由梁的刚度条件决定：2/53ssxsxhhh3Wh7W30cm经济高度：或（2）腹板厚度估算（3）翼缘尺寸确定maxwwv1.2Vthf按抗剪计算，按钢板规格x1()h6近似公式2.强度验算（1）正应力①单向弯曲：②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=0cwzFftlzykla5h2hyhkhkhalz=a+5hyhy主梁lz=a+2.5hyaRtwhy（4）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，=1.1222cc13fxcc和1nMyInI1y1c与c113.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,wwTwQw4.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。①上翼缘由连接牢固的铺板，能阻止其侧移时；②梁受压翼缘的自由长度与宽度之比不超过规定时；③箱形梁高h与腹板间隔宽度之比时，且；1l1b0b0h/b610yl/b95235/fhb2tb1twtwtb0(2)不符合上述条件时，则:①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；②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。xbxMfWbyxbxyyMMfWW5.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：①工字型②箱形(2)组合梁腹板的局部稳定y235b/t13f0yb23540tfyb23515tfah0htwh2hh0atwh112a1a1a1hah2h012h123(2)组合梁腹板的局部稳定①加劲板的配置ⅰ）当时，当时宜设构造加劲肋，当时，不设加劲肋。ⅱ)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。0wyh23580tf0ywyh23523580160ftfc0c0ⅲ）当时，应受压区配纵向加劲肋和横肋加劲肋ⅳ）须满足，国外限制标准为300（抵抗弯距引起的压力）ⅴ）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；ⅵ）纵向加劲肋布置在腹板至高度处（受压区）；ⅶ）横向加劲肋间距一般为至。0wyh235160tf0wyh235250tf00hh54000.5h2.0h000.5h2.0h00hh54②加劲肋的计算（分三种类型）ⅰ）仅配置横向加劲肋ⅱ）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ⅲ）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,cr122ccr1cr1c,cr1122c22cr2cr2c,cr21③加劲肋的构造和截面尺寸ⅰ）加劲肋一般双面对称配置ⅱ）横肋外伸宽度，厚度;ⅲ)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）0shb40mm30ssbt153z0wI3ht3y0wI1.5ht0a/h0.8523y0w00aaI(2.50.45)hthh0a/h0.85h0atsbs/3(40)bsytwbs/2(60)ybstwⅳ）横肋内侧上、下段内斜角，宽，高，但不大于40X60。ⅴ）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。NfAwy23515tfsb3sb2h0tw15tw15tw15tw15twzz刨平顶紧刨平顶紧ⅵ）支承加劲肋应作端面承压验算；ⅶ）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①对接焊ⅰ）翼缘对接焊缝与腹板对接焊缝尽可能错开距离；ⅱ）腹板对接焊缝离开加劲板距离大于；ⅲ）焊缝设在内力较小处，焊缝强度不足时可用斜焊缝ⅳ）上、下翼缘对接缝开V型坡口，便于俯焊；ⅴ）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)4425005001553②拼接板焊接ⅰ）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ⅱ）腹板拼接板受全部剪力；ⅲ）腹板拼接板受弯距wwIMMI111n1IMyNM/2yAII翼缘1yn1A(2)高强螺拴拼接①拼接应用夹板，螺栓双剪；②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，不占建筑空间。a)b)c)d)e)8.主梁支座设计(1)传递压力①主梁支座处有加劲肋，突缘。加紧肋要保证稳定性。②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①用双向柱间支撑抵抗水平力；（柱按轴压设计）②支撑布置在柱列中部以减小温度效应；③支撑常按柔性交叉设计。600040001BA4000DC4000600060006000234柱间支撑6000562.平台结构支撑（2）平台水平支撑设计原则①平台水平支撑一般为柔性交叉支撑；②安装时用水平支撑调节梁的相对位置；③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，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,minminNfnNfAxxyy（7）验算局部稳定①工型腹板：翼缘：②箱形③钢管：0wyh235250.5tfyb235100.1tf00yhb23540ttf或yD235100tfxxyyhb2tb1twtwtb0六、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oyylr70oxlh30NfAxyyx（2）对虚轴，去换算长细比查表取；①对双肢组合件ⅰ）缀板：ⅱ）缀条：②对四肢组合件ⅰ）缀板：ⅱ）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）①缀条柱：为中较大值，；②缀板柱：，但当时，11xAmaxxy,1max0.711max40,0.5max50125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V1yfAfV852354.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；1tVNncostRtttNfA1VRtRt0.60.0015()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(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：①缀板厚度且〉6mm;②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/ncos1V1aTVc1aMV2tc/40V/2V/2aV/2V/2Ta/2a/2Tc/2cV/2V/23、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）柱脚设计要便于靴梁焊接；（6）底板与基础顶面之摩擦抵抗，柱间支撑之水平分力，锚栓不受剪，摩擦系数为0.4（7）锚栓