同济大学马人乐钢结构设计第2章 平台钢结构设计

同济大学土木工程学院ⅰ）构成：板、次梁、主梁、柱、支撑；ⅱ）传力路线：竖向荷载板次梁主梁柱水平荷载板次梁主梁柱支撑基础ⅲ）受力特点：a)竖向荷载为主要荷载；b)板有单向和双向之分，钢板常以变形控制；c)梁分次梁、主梁，可连续或单跨；d)柱两端常用铰接，为轴压杆。1、平台钢结构的构成、传力线路和受力特点：第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计一）结构布置及结构形式：第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院2、平台构件的形式：ⅰ）板：a)花纹钢板焊接连接b)轻型预制钢铺板螺栓连接第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院2、平台构件的形式：ⅰ）板：c)压型钢板钢砼复合板抗剪销连接第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院2、平台构件的形式：ii)梁a)一般用型钢，主梁一般用“I”型钢或焊接“H”型钢。b)支座方式有连续梁叠接或简支梁平接，与柱连接时一般为铰接。iii)柱：a)实腹柱；b)格构柱第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院二）板的计算（略）．（分单向板、双向板，计算正应力和变形）三）梁的计算：1、截面选择A．梁高估算：h应满足三个条件h≈hs[经济高度：hs≈3Wx2/5或hs=7h≥hmin[由梁的刚度条件确定：hmin＝h≤hmax[由建筑高度确定]Eflno243.15]3xW-30cm]B．腹板厚度估算：tw≥[按抗剪计算，按钢板规格]vwfhVmax2.1C．翼缘尺寸确定：A1=-1/6twhw（近似公式）wxhW第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院三）梁的计算：2、强度计算：A．正应力a)单向弯曲：σ=b)双向弯曲：σ=+式中Wnx,Wny相对于Mx,My处的对x轴，y轴的净截面抗弯模量。:塑性截面发展系数。对I形截面：=1.05,=1.2。对箱形截面：＝＝1.05；其他截面查规范，有疲劳荷载者：＝＝1.0≤fvB．剪应力：nxWxxM≤fnxWxxMnyWyyM≤fxyxyxyxywItVS式中：S—计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩；V—剪力tw—腹板厚度I—毛截面惯性矩fv—抗剪强度设计值第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院三）梁的计算：2、强度计算：C．局部压应力：（有集中荷载，无加劲肋）σc=F—集中荷载（考虑动力系数）ψ—集中荷载增大系数，对重级工作制吊车梁ψ=1.35，其它ψ=1.0；lz=a+5hy+2hk,a=50mm,hy：梁顶至腹板计算高度之距离，hk轨道高度，对无轨梁hk=0≤D．折算应力：≤f式中σ、τx、σc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。σ和σc以拉应力为正，压应力为负。zwltF222ccf1σ=y1,式中In—梁净截面惯性矩；y1—所计算点至中和轴距离；β1—强度增大系数：当σ与σc异号时，β1=1.2，同号或σc=0时β1=1.1nIM第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院三）梁的计算：3、刚度计算：VT≤[VT]，VQ≤[VQ][VT]—全部荷载标准值产生的挠度（减去预拱值）的容许值；[VQ]—可变荷载标准值产生的挠度容许值；预拱值一般为恒载＋1/2活载下的挠度值。A．符合下列情况之一时，可不计算梁的整体稳定性。4、梁的整体稳定a)在最大刚度平面受弯时，应满足B．不符合条件A时，则：a)梁上翼缘有连接牢固的铺板，能阻止其侧移时；b)梁受压翼缘的自由长度l1与宽度b1之比不超过表2-4的规定时；c)箱形梁高h与两腹板间隔宽度b0之比h/b0≤6时，若l1/b0≤95(235/fy)；xxWMb≤f；—梁的整体稳定系数，按附录D—2定：bb)在两个主平面内受弯时，H型截面构件应满足：xxWMbnyWyyM≤f；+C.无论何种情况，均要求梁的支座处应能防止截面扭转。第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院三）梁的计算：5、梁的局部稳定：A．组合梁翼缘板的局部稳定应符合下列要求：a)工字型yf23513tb/b)箱形y0f23540tbyf23515tbB.组合梁腹板的局部稳定：a)加劲板的配置：ⅰ)当时，当时宜设构造加劲肋，时不设加劲肋；yw0f23580th/0c0c第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院a)加劲板的配置：ⅵ)纵向加劲肋布置在腹板高度处（受压区）ⅶ)横向加劲肋间距一般为4h5h00/~/00h02h50.~.ⅳ)须满足（国外限制标准为300）（抵抗弯曲引起压力）yw0f235250th/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；ⅲ)当，应配纵向加劲肋和横肋；yw0f235160th/ⅱ)当时，应配横向加劲肋，并作抵抗剪力计算。yw0yf235160thf23580/第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院ⅰ）仅用横向加劲肋（复合型受力）计算式用（2-38a）式（2-38b）表2-5cr1ccrc、（2-38c）cr（2-38d）条件（1）非条件（2）者条件（2）：80ha00c./,不小于表2-6值（以一个半波屈曲）/ccr（2-38e）；（2-38d）cr表2-5；（2-38c）2ccrc、（2-38b）表2-5cr1c（2-38c）小于表2-6值（以两个半波屈曲）/ccrc、但查时以代1c2a/acr（2-38d）b)加劲肋的计算：（分三种类型）第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院ⅱ）同时加横肋和纵肋区格Ⅰ（纵向压力较大）计算式：（2-39a）（2-39b）1cr1crc、（2-39c）1cr（2-38d）条件（1）非条件（2）条件（2）：1ha011c/,一个半波屈曲（2-39d）取（2-38d）取（2-39b）（2-39c）取两个半波屈曲（2-38d）1cr11ha/1crc、（2-39c）注其中时211crc、211cr1crc、1cr11ha50/.区格Ⅱ（弯曲应力和剪应力为主）计算式：（2-40a）2cr2crc、2cr（2-40b）（2-40c）（2-38d）ⅲ）同时加横肋，纵肋和短柱时，仅在计算区格Ⅰ时用短肋间距a，代替横加劲肋间距a，其余同ⅱ。第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院c）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；mm4030hb0s15btss/ⅲ）在同时有纵、横向肋时；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：303wzthI时）当850hath51I03w0y./(.时）当850hathhaha45052I03w0200y./()..(ⅳ）横肋内侧上、下端切斜角，宽，高，但不大于40×60；3bs/2b2/ⅵ）支承加劲肋应作端面承压验算:ⅴ）支承加劲肋应作整体稳定计算：,fAN其中A——加劲肋和两侧范围内腹板面积，取。ywf235t15lhⅶ）支承加劲肋下伸自由高度不大于厚度的2倍。第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院6．梁的拼接：①焊接拼接：a)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10；ⅲ）焊缝设在内力较小处，焊缝强度不足时可用斜焊缝；wtⅳ）上、下翼缘对接焊缝开V型坡口，便于俯焊；ⅴ）预留一段翼缘与腹板间的焊缝到工地焊，以减少焊接应力。a1)对接焊a2)对接焊翼缘第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院6．梁的拼接：①焊接拼接：b)拼接焊：ⅰ）翼缘拼接板及周边焊缝受力；ⅱ）腹板拼接板受全部剪力；ⅲ）腹板拼接板受弯矩。②高强螺栓拼接：ⅰ）拼接应用夹板，螺栓双剪；ⅱ）受力同拼接焊。，式中——梁翼缘板中心到梁中和轴的距离，——翼缘板净截面积；111nAIMyN1y1nAMIIMww7．主、次梁连接：①叠接（P29图2～26）：设计不需验算，安装方便，可做连续次梁，占建筑空间高度大；②平接（P30图2～27）：要验算、构造复杂，不能传递弯矩，不占建筑空间。第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院8．主梁的支座设计要求①传递压力ⅰ）主梁支座处有加劲肋，突缘；加劲肋要保持稳定；ⅱ）要有足够的接触面传递钢－钢，钢－砼的压力；第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院8．主梁的支座设计要求①传递压力ⅰ）主梁支座处有加劲肋，突缘；加劲肋要保持稳定；ⅱ）要有足够的接触面传递钢－钢，钢－砼的压力；第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院8．主梁的支座设计要求①传递压力ⅰ）主梁支座处有加劲肋，突缘；加劲肋要保持稳定；ⅱ）要有足够的接触面传递钢－钢，钢－砼的压力；第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院8．主梁的支座设计要求①传递压力②铰接支座转动或滚动符合设计要求;③要能够传递一定的侧向水平推力，并维持侧向稳定；④要便于安装。第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院8．主梁的支座设计要求①传递压力②铰接支座转动或滚动符合设计要求;③要能够传递一定的侧向水平推力，并维持侧向稳定；④要便于安装。计算支座加劲肋宽度、厚度支撑加劲肋（有突缘）计算：轴压柱、突缘断面承压、焊缝、柱加劲肋第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院四）平台柱网及柱间支撑1、柱网布置原则ⅰ）按使用空间要求；ⅱ）考虑标准化及建筑模数要求；3.6.9ⅲ）考虑综合经济指标的合理。（大、小）第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院四）平台柱网及柱间支撑2、平台结构支撑①柱间支撑设计原则：ⅰ）用双向柱间支撑抵抗水平力。（柱按轴压设计）；ⅱ）支撑布置在柱列中部以减小温度效应；（注意使用要求）ⅲ）支撑常按柔性交叉设计。第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院四）平台柱网及柱间支撑2、平台结构支撑②平台水平支撑设计原则：ⅰ）平台水平支撑一般为柔性交叉支撑；（角钢）ⅱ）安装时用水平支撑调节梁的相对位置；ⅲ）当平台平面内刚度较弱时，平台支撑将平台水平力传至柱间支撑。第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院五）轴压实腹柱设计1、设计原则①选择回转半径相对较大的对称截面，提高柱的整体稳定和刚度；②使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，以H型钢及钢管、方管为好。第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院五）轴压实腹柱设计2、设计步骤①选择截面类型，截面面积由此定截面规格；②确定柱高，柱支座点位置、形式；③计算，，验算，；)75.0/(0fNAxxxrl0yyyrl0xy150柱，吊车梁下支撑200支撑④查表求，选较小者；（注意当时不一定yx,minyxyx⑤验算整体稳定；fANmin⑥有截面削弱时验算强度；fANn第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院2、设计步骤：⑦验算局部稳定：ⅰ）工型：腹板：翼缘：yw0f2355025th).(yf2351010tb).(ⅱ）箱型或th0y0f23540tbⅲ）钢管：yf235100tD第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计同济大学土木工程学院六）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、整体稳定验算：①公式：，（式中按查表求得）；②对虚轴，取换算长细比查表取；ⅰ）对双肢组合件：fNfNA5.175.02②单肢截面选定：按A取型钢，并使(注意格构柱体及单肢的轴线变化)③，（考虑折算长细比修正）。300xlhfANa)缀板：b)缀条：2120xxxxxAA12027maxmaxⅱ）对四肢组合件