平台钢结构设计n课件.pptx

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1、重点和难点1 1 合理的结构布置合理的结构布置2 2 平台结构中主要构件梁、板、柱的设计平台结构中主要构件梁、板、柱的设计3 3 梁、板、柱与其它相关构件的连接设计梁、板、柱与其它相关构件的连接设计第1页/共55页2.1概述应用：应用：工业厂房中的设备支承平台、走道平台、检修平台、工业厂房中的设备支承平台、走道平台、检修平台、操作平台等。民用建筑中的楼层和立体车库等。操作平台等。民用建筑中的楼层和立体车库等。分类：分类：室内平台、室外平台、承受静力荷载和承受动力室内平台、室外平台、承受静力荷载和承受动力荷载平台以及生产辅助平台和重、中、轻型操作平台等。荷载平台以及生产辅助平台和重、中、轻型操作

2、平台等。权重：权重：约占厂房全部结构用钢量的约占厂房全部结构用钢量的3030。设计考虑：设计考虑：工艺生产的要求，平台布置、选材、制造工艺生产的要求，平台布置、选材、制造安装等方面注意结构的合理性。安装等方面注意结构的合理性。第2页/共55页根据使用荷载不同分类：根据使用荷载不同分类：一般平台一般平台(即轻型平台即轻型平台)：使用荷载使用荷载2kN2kNm m左右左右;如人行走道、单轨吊车检修等的通行如人行走道、单轨吊车检修等的通行平台平台普通操作平台：普通操作平台：使用荷载使用荷载4.04.08.0kN8.0kNm m 如检修平台、有小型设备及少量如检修平台、有小型设备及少量堆料的操作平台、

3、施工平台等；堆料的操作平台、施工平台等；重型操作平台：重型操作平台：使用荷载为使用荷载为10.0kN10.0kNm m以上或有行车及振动荷载的平台。以上或有行车及振动荷载的平台。如炉顶平台、炼钢车间操作平台、如炉顶平台、炼钢车间操作平台、铸锭平台、轧钢车间均热炉平台及电铸锭平台、轧钢车间均热炉平台及电炉操作平台炉操作平台第3页/共55页一一 、结构布置要求、结构布置要求：1.1.满足使用功能和生产工艺操作的的净空要求。一般通行平台净空高度不小于满足使用功能和生产工艺操作的的净空要求。一般通行平台净空高度不小于1.9m1.9m，宽度不应小于，宽度不应小于0 0.7m.7m，局部最小宽度不得小于，

4、局部最小宽度不得小于0 0.4 m.4 m。2.2.考虑平台上较大固定设备的位置以及大直径管道等的吊挂位置，尽量将这些考虑平台上较大固定设备的位置以及大直径管道等的吊挂位置，尽量将这些荷载直接作用平台粱、柱上荷载直接作用平台粱、柱上.3.3.轻型平台利用厂房结构及其他承重结构的条件，将平台的梁、板支承在厂房轻型平台利用厂房结构及其他承重结构的条件，将平台的梁、板支承在厂房柱及大型设备或其他结构上。柱及大型设备或其他结构上。4.4.较大动力荷载或有重型设备、重储物的平台，宜与厂房柱脱开，直接支承于较大动力荷载或有重型设备、重储物的平台，宜与厂房柱脱开，直接支承于独立柱上。独立柱上。5 5。重型平

5、台一侧支承于厂房柱或建筑物墙体，另一侧设独立柱。应加设柱间支。重型平台一侧支承于厂房柱或建筑物墙体，另一侧设独立柱。应加设柱间支撑。撑。第4页/共55页二梁格布置充分利用铺板的允许跨距合理布置梁格充分利用铺板的允许跨距合理布置梁格简式梁格：简式梁格：只有主梁，适用于梁跨度较小的情况；只有主梁，适用于梁跨度较小的情况；普通式梁格：普通式梁格：有次梁和主梁，次粱支承于主梁上；有次梁和主梁，次粱支承于主梁上；复式梁格：复式梁格：除主梁和纵向次粱外，还有支承于纵向除主梁和纵向次粱外，还有支承于纵向次梁上的横向次梁。次梁上的横向次梁。第5页/共55页三、平台钢结构的构成、传力路线和受力特点（1）构成：板

6、、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 3）受力特点受力特点 竖向荷载为主要竖向荷载为主要荷载；荷载；板有单向和双向板有单向和双向之分，钢板常以变形控之分，钢板常以变形控制；制；梁分次梁、主梁，梁分次梁、主梁，可连续或单跨；可连续或单跨；柱两端常用铰接，柱两端常用铰接，为轴压杆。为轴压杆。第6页/共55页第7页/共55页2.2 平台铺板设计一、一、平台铺板构造类型平台铺板构造类型轻型钢铺板：有花纹钢板、带肋钢板和冲泡钢板等。轻型钢铺板：有花纹钢板、带肋钢板和冲泡钢板等。混凝土预制板：使用比较方便，梁的间距可较大混凝土预制板：使用比较

7、方便，梁的间距可较大压型钢板与钢筋混凝土组合楼板：钢板单受力、混凝土单受力、共同受力压型钢板与钢筋混凝土组合楼板：钢板单受力、混凝土单受力、共同受力第8页/共55页二、平台板计算单向简支板、四边简支双向板单向简支板、四边简支双向板控制值：弯曲强度、挠度控制值：弯曲强度、挠度第9页/共55页梁的计算梁的计算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2.4 平台梁的设计钢平台梁一般宜设计成截面不变的热轧普通工字钢或槽钢.钢平台梁的挠度不应大于下列数值：设有重轨道的梁l/600没有轨道的主梁l/400没有轨道的其它梁l/250平台梁

8、设计一般可不考虑塑性变形第10页/共55页一、截面选择一、截面选择 原则：强度、稳定、刚度、经济性等要求原则：强度、稳定、刚度、经济性等要求1 1、截面高度、截面高度（1 1）容许最大高度）容许最大高度h hmaxmax净空要求；净空要求；（2 2）容许最小高度）容许最小高度h hminmin 由刚度条件确定，以简支梁为例由刚度条件确定，以简支梁为例,取荷载标准值取荷载标准值q qk k：第11页/共55页（3 3）梁的经济高度）梁的经济高度h he e 经验公式：经验公式：第12页/共55页2 2、腹板高度、腹板高度h hw w 因翼缘厚度较小，可取因翼缘厚度较小，可取h hw w比比h h

9、稍小，满足稍小，满足5050的模数。的模数。3 3、腹板厚度、腹板厚度t tw w由抗剪强度确定：由抗剪强度确定：一般按上式求出的一般按上式求出的t tw w较小，可按经验公式计算：较小，可按经验公式计算：构造要求：构造要求：4 4、初选翼缘宽度、初选翼缘宽度b bf f：综上所述，梁的高度应满足：综上所述，梁的高度应满足：第13页/共55页一般一般b bf f以以10mm10mm为模数，为模数，t t以以2mm2mm为模数为模数,且不小于且不小于8mm8mm。b bf fh hw wh h1 1h htt tw wxx第14页/共55页二、截面验算二、截面验算截面确定后，求得截面几何参数截面

10、确定后，求得截面几何参数I Ix x W Wx x I Iy y W Wy y等。等。1、强度验算：抗弯强度、抗剪强度、局压强度、强度验算：抗弯强度、抗剪强度、局压强度、折折算应力；算应力；2、整体稳定验算；、整体稳定验算；3、局部稳定验算，对于腹板一般通过加劲肋来保、局部稳定验算，对于腹板一般通过加劲肋来保证证4、刚度验算；、刚度验算；5、动荷载作用，必要时尚应进行疲劳验算。、动荷载作用，必要时尚应进行疲劳验算。第15页/共55页三、组合梁截面沿长度的改变三、组合梁截面沿长度的改变 一般来讲，截面一般来讲，截面M M沿沿L L改变，为节约钢材，将改变，为节约钢材，将M M较小区段的梁截面减小

11、，截面的改变有两种方式：较小区段的梁截面减小，截面的改变有两种方式：1 1、改变翼缘板截面、改变翼缘板截面（1 1）单层翼缘板，一般改变）单层翼缘板，一般改变b bf f，而，而t t不变，做法如图：不变，做法如图：b bf fb bf f12.5（a）（b）lll l/6/6l l/6/6M M1 1M M1 1M M第16页/共55页 （2 2）多层翼缘板，可采用切断外层翼缘板的方法，）多层翼缘板，可采用切断外层翼缘板的方法，断断 点计算确定，做法如图：点计算确定，做法如图：为了保证，断点处能正常工作，实际断点外为了保证，断点处能正常工作，实际断点外伸长度伸长度ll1 1应满足：应满足：l

12、lM M1 1M M1 1ll1 1ll1 1第17页/共55页1）端部有正面角焊缝时：）端部有正面角焊缝时：当当h hf f 0.750.75t t1 1时：时：ll1 1 b b1 1当当h hf f 0.75t1 0.75t1时：时：ll1 1 1.51.5b b1 12）端部无正面角焊缝时：）端部无正面角焊缝时：ll1 1 22b b1 1b b1 1、t t1 1-外层翼缘板的宽度和厚度；外层翼缘板的宽度和厚度；h hf f-焊脚尺寸。焊脚尺寸。llM M1 1M M1 1ll1 1ll1 1第18页/共55页2 2、改变梁高、改变梁高 具体做法如图具体做法如图：h hh h/2/2

13、h hh h/2/2抵紧抵紧焊接焊接ll/6/6 l l/5/5第19页/共55页四、焊接组合梁翼缘焊缝计算四、焊接组合梁翼缘焊缝计算单位长度上的焊缝剪力腹板剪力单位长度上的焊缝剪力腹板剪力V1：将腹板剪力将腹板剪力V1代入下式代入下式第20页/共55页 当有集中力作用而又未设加劲肋时，应进行折算应当有集中力作用而又未设加劲肋时，应进行折算应力计算：力计算：第21页/共55页五五 梁的拼接、连接和支座梁的拼接、连接和支座一、梁的拼接一、梁的拼接1 1、型钢梁的拼接：、型钢梁的拼接：2、组合梁的拼接：焊接拼接焊接拼接 对接焊对接焊 ）翼缘对接焊缝与腹板对）翼缘对接焊缝与腹板对接焊缝尽可能错开距离

14、；接焊缝尽可能错开距离；）腹板对接焊缝离开加劲）腹板对接焊缝离开加劲板距离大于板距离大于10tw10tw ；）焊缝设在内力较小处，）焊缝设在内力较小处，焊缝强度不足时可用斜焊缝焊缝强度不足时可用斜焊缝 ）上、下翼缘对接缝开）上、下翼缘对接缝开V V型型坡口，便于俯焊；坡口，便于俯焊；）预留一段翼缘于腹板间）预留一段翼缘于腹板间的焊缝到工地焊，以的焊缝到工地焊，以 减少焊接应减少焊接应力。力。第22页/共55页组合梁的拼接：组合梁的拼接：1010t tw w 500500 5005001234 4551245345拼接处对接焊缝不能与基本拼接处对接焊缝不能与基本 金属等强时金属等强时,受拉翼缘焊

15、缝受拉翼缘焊缝 应计算确定；应计算确定；翼缘拼接板的内力应按下式翼缘拼接板的内力应按下式 计算计算:N N1 1=A Afnfnf f A Afnfn-被拼接翼缘板净截面面积被拼接翼缘板净截面面积。第23页/共55页腹板拼接板及其连接承担的内力为：腹板拼接板及其连接承担的内力为：1 1）拼接截面处的全部剪力）拼接截面处的全部剪力v v；2 2）按刚度分配到腹板上的弯矩）按刚度分配到腹板上的弯矩M Mw w：第24页/共55页 拼接板焊接）翼缘拼接板及周边焊缝受力）翼缘拼接板及周边焊缝受力 式式中中 梁梁翼翼缘缘板板中中心心到到梁梁中中和和轴轴的的距距离离 翼缘板净截面积翼缘板净截面积）腹板拼接

16、板受全部剪力；）腹板拼接板受全部剪力；）腹板拼接板受弯距）腹板拼接板受弯距第25页/共55页(2)(2)高强螺拴拼接高强螺拴拼接 拼接应用夹板，螺栓双剪；拼接应用夹板，螺栓双剪；受力同拼接焊。受力同拼接焊。第26页/共55页二、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；第27页/共55页7.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。第28页/共55页三、梁的支座三、梁的支座(1)(1)传递压力传递压力 主主梁梁支支座座处处有有加加劲劲肋肋，突突缘缘。加加紧紧肋肋要要保保证证稳稳定定性。性。要有足够的接触面传递钢要有足够的接触面

17、传递钢-钢，钢钢，钢-砼的压力砼的压力 (2)(2)铰接支座转动或滚动要符合设计要求；铰接支座转动或滚动要符合设计要求；(3)(3)要能够传递一定的侧向水平推力；要能够传递一定的侧向水平推力；(4)(4)要便于安装。要便于安装。第29页/共55页支于砌体或混凝土上的支座有三种形式：支于砌体或混凝土上的支座有三种形式：R平板支座平板支座铰轴式支座铰轴式支座b弧形支座弧形支座r第30页/共55页为了防止弧形支座的弧形垫块和滚轴支座的滚轴被为了防止弧形支座的弧形垫块和滚轴支座的滚轴被劈裂，其圆弧面与钢板接触面的承压力，应满足：劈裂，其圆弧面与钢板接触面的承压力，应满足：br第31页/共55页铰轴式支

18、座的圆柱形枢轴，当接触面中心角铰轴式支座的圆柱形枢轴，当接触面中心角9090o o时，其承压应力应满足：时，其承压应力应满足：第32页/共55页2.3 2.3 钢结构平台柱与平台支撑一、一、钢平台柱钢平台柱 1.一般宜设计成等截面柱：实腹柱、格构柱 2.一般按轴心受压构件设计。柱的长细比不宜大于150 3.柱上下两端一般设计为铰接，对于承受较大荷载的柱，应设计成上端为铰接，下端为刚接。4.柱脚底板厚度按柱基础对底板的反压力所产生的弯矩计算定，但不得小于柱肢的最小厚度及10mm。二、柱网布置原则二、柱网布置原则 （1 1）按使用空间要求；）按使用空间要求；（2 2）考虑标准化及建筑模数要求）考虑

19、标准化及建筑模数要求,3,3、6 6、9 9；（3 3）考虑综合经济指标的合理）考虑综合经济指标的合理第33页/共55页三三.平台结构支撑平台结构支撑 （1 1）柱间支撑设计的原则）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）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；支撑布置在柱列中部以减小温度效应；支撑常按柔性交叉设计。支撑常按柔性交叉设计。（2 2）平台水平支撑设计原则）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；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；安装时用水平支撑调节梁的相对位置；平台平面内刚度较

20、弱时，支撑将平台水平力传至柱间支撑平台平面内刚度较弱时，支撑将平台水平力传至柱间支撑。第34页/共55页 五）轴压实腹柱设计五）轴压实腹柱设计 1 1、设计原则设计原则 选择回转半径相对较大的对称截面，提高柱的整体稳定和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；刚度；使两个主轴方向的计算长细比尽可能接近，提高经济性；使两个主轴方向的计算长细比尽可能接近，提高经济性；便于连接；便于连接；构造简便，制造省工；构造简便，制造省工；尽可能选用可直接采购的型材，以尽可能选用可直接采购的型材，以HH型钢及钢管、方管为型钢及钢管、方管为好。好。第35页/共55页第二章 平台钢结构设计建筑钢结构

21、设计建筑钢结构设计五）轴压实腹柱设计五）轴压实腹柱设计2 2 2 2、设计步骤设计步骤 选择截面类型，截面面积选择截面类型，截面面积 由此定截面规格；由此定截面规格；确定柱高，柱支座点位置、形式；确定柱高，柱支座点位置、形式；计算计算 ，验算，验算 ，；150150柱，吊车梁下支撑柱，吊车梁下支撑 200200支撑支撑 查表求查表求 ，选较小者，选较小者 ；（注意当；（注意当 时不一定时不一定 验算整体稳定验算整体稳定 ；有截面削弱时验算强度有截面削弱时验算强度 ；第36页/共55页第二章 平台钢结构设计建筑钢结构设计建筑钢结构设计2 2 2 2、设计步骤：设计步骤：验算局部稳定：验算局部稳定

22、：）工型：）工型：腹板：腹板：翼缘：翼缘：）箱型）箱型 或或 ）钢管：）钢管：第37页/共55页第二章 平台钢结构设计建筑钢结构设计建筑钢结构设计六）格构柱设计六）格构柱设计1 1 1 1、截面选择：截面选择：单肢截面面积：单肢截面面积：（假定长细比为（假定长细比为70707070左右）；左右）；2 2 2 2、整体稳定验算：、整体稳定验算：公式：公式：，（式中按查表求得）；，（式中按查表求得）；对虚轴，取换算长细比查表取对虚轴，取换算长细比查表取 ；）对双肢组合件：）对双肢组合件：单肢截面选定：按单肢截面选定：按A A A A取型钢，并使取型钢，并使 (注意格构柱体及单肢的轴线变化注意格构柱

23、体及单肢的轴线变化)，（考虑折算长细比修正）。，（考虑折算长细比修正）。a)a)a)a)缀板：缀板：b)b)b)b)缀条：缀条：）对四肢组合件：）对四肢组合件：a)a)a)a)缀板：缀板：b)b)b)b)缀条：缀条：第38页/共55页第二章 平台钢结构设计建筑钢结构设计建筑钢结构设计对单肢长细比的构造要求：对单肢长细比的构造要求：式中：式中：为单肢对为单肢对1 1 1 11 1 1 1轴的长细比；缀件焊接取净距，螺接取中距；轴的长细比；缀件焊接取净距，螺接取中距；构件截面中垂直于构件截面中垂直于x x x x轴的各缀条毛面积之和。轴的各缀条毛面积之和。）缀条柱：）缀条柱：为为 ，中较大值，中较

24、大值，；）缀板柱：）缀板柱：，但当，但当 时，时，。3 3 3 3、抗剪计算：、抗剪计算：剪力剪力V V V V沿构件全长不变：沿构件全长不变：，剪力由缀材面承担；，剪力由缀材面承担；轴压杆位于距柱端轴压杆位于距柱端alalalal处（处（0000a1a1a1a1 1 1 1时取时取 1 1 1 1，当，当 20 20 20 20时，取时，取 20202020，为缀条最大长细比。，为缀条最大长细比。计算缀条连接时，强度折减系数计算缀条连接时，强度折减系数0.850.850.850.85，受力取，受力取 ；横缀条受力横缀条受力 ，截面一般同斜缀条。，截面一般同斜缀条。5 5 5 5、缀板计算：、

25、缀板计算：假定反弯点在各杆件之中点；假定反弯点在各杆件之中点；0.6+0.0015 0.6+0.0015 0.6+0.0015 0.6+0.0015 （等边角钢）（等边角钢）0.5+0.0025 0.5+0.0025 0.5+0.0025 0.5+0.0025 （短边相连的不等边角钢）（短边相连的不等边角钢）0.70.70.70.7（长边相连的不等边角钢）（长边相连的不等边角钢）缀板内力：剪力：缀板内力：剪力：弯矩：弯矩：构造要求：构造要求：）缀板厚度）缀板厚度 且且 ；）同一截面处缀板线刚度之和不得小于柱较大分肢线刚度）同一截面处缀板线刚度之和不得小于柱较大分肢线刚度6 6 6 6倍。倍。第

26、40页/共55页六、柱头、柱脚节点构造（一）柱头1实腹式柱头传力路线：梁传力路线：梁焊缝焊缝突缘突缘垫板垫板柱顶板柱顶板 焊缝焊缝 加劲肋加劲肋 焊缝焊缝 柱身柱身有时，当荷载较有时，当荷载较大时，加劲肋高度大时，加劲肋高度h h1 1将很大，显然构将很大，显然构造不合理，这时，造不合理，这时，可将腹板切开一个可将腹板切开一个缺口，将两边的加缺口，将两边的加劲肋连为一体，这劲肋连为一体，这时，四条焊缝就都时，四条焊缝就都只承受只承受N N/4/4力并均匀力并均匀受剪，受剪，但要求但要求h h1 160h60hf f（侧焊缝最大焊缝长度）双悬臂加劲肋（侧焊缝最大焊缝长度）双悬臂加劲肋第41页/共

27、55页2 2格构式柱头格构式柱头传力路线：梁传力路线：梁垫板垫板 柱柱顶板顶板 加劲肋加劲肋 缀板缀板 柱肢柱肢缀板与加劲肋受力形式缀板与加劲肋受力形式相同。加劲肋的抗弯及抗剪相同。加劲肋的抗弯及抗剪强度应进行计算。强度应进行计算。3 3简单实腹式柱端构造简单实腹式柱端构造 这两种构造非常简单这两种构造非常简单传传力简捷，但不明确，只有在力简捷，但不明确，只有在荷载不太大的时候采用，无荷载不太大的时候采用，无论哪一种都应当考虑其中一论哪一种都应当考虑其中一边无活荷作用时偏心荷载的边无活荷作用时偏心荷载的作用。作用。4 4侧面和梁连接的柱头侧面和梁连接的柱头 按按V=1.25NV=1.25N计算

28、承托焊缝计算承托焊缝第42页/共55页（二）柱脚 通常为铰接。通常为铰接。传力路线：柱肢传力路线：柱肢靴梁靴梁底板底板混凝土基础混凝土基础通常柱肢制作稍短一些，其与底板用构造焊缝相连，不计受力。计算通常柱肢制作稍短一些，其与底板用构造焊缝相连，不计受力。计算自下而上，即从底板开始，从柱底板放大的概念上讲，可以将柱脚定自下而上，即从底板开始，从柱底板放大的概念上讲，可以将柱脚定义为义为“柱鞋柱鞋”，即保证混凝土基础不被压坏。，即保证混凝土基础不被压坏。第43页/共55页第44页/共55页第45页/共55页第46页/共55页第47页/共55页例题 设计图所示偏心受压柱的柱脚。已知N=700KN，M=210KNm，Q235钢，E43型焊条。解：分析：柱脚构造如图所示。传力路径为 底板的大小取决于砼基础的弯曲抗压强度设计值，底板的厚度则取决于底板本身抗弯强度设计值。焊缝需要的长度决定于柱身受力最大一侧翼缘的焊缝承载力，焊缝的焊角尺寸则决定于底板最大反力处，及柱身边缘，单位长度的焊缝所需的焊脚尺寸。锚栓则由它所受的拉力确定。第48页/共55页第49页/共55页第50页/共55页第51页/共55页第52页/共55页第53页/共55页第54页/共55页感谢您的观看。第55页/共55页