平台钢结构设计（ppt,共104）

第02章平台钢结构构设计提纲1.平台钢结构布置2.平台铺板设计3.平台梁设计4.平台柱设计5.柱间支撑设计6.节点设计7.钢楼梯设计计第1节平台钢结构构布置1.1结构组成平台结构布布置图平台板次梁主梁柱支撑楼梯1.2传力路径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1.3受力特点竖向荷载为为主要荷载载；但不应应疏漏可能能的水平荷荷载作用板有单向和和双向之分分，钢板常常以变形控控制；梁分次梁、、主梁，可可连续或单单跨；柱两端常用用铰接，为为轴压杆。。1.4柱布置考虑使用空空间要求；；考虑标准化化及建筑模模数要求；；考虑综合经经济指标的的合理【例01】某平台钢结结构柱网布布置某厂房需搭搭设12m*12m平台，高度度5m；平台下放放有设备；；工艺要求求只能设置置4根柱；下图图哪个布置置更合理？？方案A方案B1.4柱布置【例02】某平台钢结结构柱放放置方向某平台钢结结构；主梁梁纵向放置置；次梁横横向放置；；哪种钢柱柱摆放方向向更合理？？方案A方案BB-BA-A1.4柱布置【例03】某平台钢结结构柱放放置方向某平台钢结结构；梁柱柱铰接，柱柱脚铰接，，柱间设置置支撑。请请问钢柱采采用哪种放放置方向更更为合理？？方案A方案B1.4柱布置方案A1.4柱布置计算长度：：Lx=2*Ly回转半径：：ix=2*iy长细比：λx=λy1.4柱布置计算长度：：Lx=0.5*Ly回转半径：：ix=2*iy长细比：λx=0.25*λy方案B1.5梁布置简单梁系：：柱距较小小或负荷较较小的平台台结构普通主次梁梁体系：柱柱距较大或或负荷较大大的平台结结构复式主次梁梁体系：柱柱距很大或或负荷很大大的平台结结构简单梁系主次梁体系系复式主次梁梁体系1.6支撑布置柱两端都铰铰接时，必必须设置柱柱间支撑；；为保证结构构稳定性或或侧向刚度度的需要，，设置必要要的柱间支支撑；支撑布置在在柱列中部部以减小温温度效应保证结构几几何不变；；承受水平荷荷载、作用用；支撑的作用用【例04】某平台钢结结构的支撑撑布置图示平台结结构，哪种种支撑布置置方案更合合理？方案A方案B1.6支撑布置【例04续】某平台钢结结构的支撑撑布置2.1结构布置图示平台结结构，哪种种支撑布置置方案更合合理？方案A方案B【例05】某平台钢结结构的支撑撑布置图示平台结结构，所有有钢柱均为为两端铰接接；梁柱铰铰接；楼面面有两种情情况：A）铺设木板板；B）铺设混凝凝土板；试试讨论：未未设置支撑撑的柱列，，其稳定性性靠什么保保证？若楼楼板为木板板，且不能能增加柱间间支撑，有有什么办法法保证结构构安全？1.6支撑布置【例05】某平台钢结结构的支撑撑布置1.6支撑布置支撑的形式式交叉支撑、、门形支撑撑、隅撑、、梁端加腋腋等多种形形式在平台钢结结构中，柔柔性交叉支支撑较为常常用1.6支撑布置第2节平台铺板设设计2.1形式和构造造轻型钢铺板板，焊接连连接；钢格栅板，，钢丝网板板；预制混凝土土板；压型钢板混混凝土组合合板，抗剪剪销连接轻型钢铺板板花纹钢板花纹钢板带肋钢板冲泡钢板2.1形式和构造造钢格栅板、、钢丝网板板2.1形式和构造造预制混凝土土板2.1形式和构造造压型钢板组组合楼板混凝土凝固固前：板上的荷载载全部由压压型钢板承承担压型钢板仅仅起模板作作用混凝土凝固固后：形成组合楼楼板，共同同受力2.1形式和构造造2.2铺板的计算算b/a≥≥2时，按单向简支板b/a<2时，按双向简支板计算不满足足时，调整整板厚或调整加劲肋布置。按经经济原则确确定具体措措施。强度：刚度：2.3加劲肋设计计按受弯简支支构件计算算【思考】为何规定为为15t？第3节平台梁设计计3.1平台梁规格格型钢：工字字型、H型、槽型、、矩形钢管管焊接组合截截面：焊接接H型钢、箱形形、组合截截面3.2型钢梁截面面选取(1)计算梁上最最大弯矩；；(2)选定钢材，，确定钢材材强度；(3)由抗弯强度度要求确定定所需最小小截面模量量；由变形形要求确定定所需最小小截面惯性性矩；(4)查型钢截面面表，选取取合适截面面。3.3焊接梁截面面选取(1)选择截面高度空间条件：建筑净高使用要求最大允许梁高hmax刚度条件：最小梁高hmin经济条件：用钢量最小hs单位:cm或(2)选择腹板厚度(3)翼缘尺寸【实用版】(1)选择截面高高度：根据据跨度选梁梁高，尽量量高空间条件：：建筑净高高使用要求求最大允允许梁高hmax刚度条件：：根据跨度度选取梁高高h；如简支梁梁可取L/10；(2)选择腹板厚厚度：由腹腹板局部稳稳定控制，，尽量薄(3)翼缘尺寸：：弯矩控制制，尽量薄薄无加劲肋肋：设加劲肋肋：简算【教材例2-2】】试选取主主梁截面面3.3焊接梁截截面选取取3.4截面验算算强度验算正应力、剪应力、局部压应力、折算应力5.焊缝计算2.梁的整体稳定3.梁的局部稳定4.刚度验算验算内容公式见《钢结构基基本原理理》3.5加劲肋构构造(1)横向加劲劲肋：通通常腹板板两侧对对称布置置，也可可单侧布布置厚度宽度横向加劲肋截面对梁轴（z轴）应满足单侧布置时：【教材例2-2】】试选取加加劲肋尺尺寸(1)横向加劲劲肋切角构造造【思考】为什么切切角？3.5加劲肋构构造(2)纵向加劲劲肋：对腹板中中心（y轴）应满满足：3.5加劲肋构构造按压杆进进行整体体稳定验验算端部刨平平顶紧时时应验算算局部承承压(3)支承加劲劲肋—端承式3.5加劲肋构构造按压杆进进行整体体稳定验验算构造控制制：下伸伸自由高高度不大大于厚度度的2倍(3)支承加劲劲肋-凸缘式3.5加劲肋构构造3.6翼缘腹板板连接焊焊缝(1)无固定集集中荷载载、或集集中荷载载由支承承加劲肋肋承受时时(2)有集中荷荷载，且且不设置置支承加加劲肋时时连接焊缝缝承受纵纵向剪力力连接焊缝缝承受纵纵向剪力力和横向向压力第4节平台柱设设计4.1常用形式式实腹柱格构柱选择回转转半径较较大的对对称截面面，提高高柱的整整体稳定定和刚度度柱两端铰铰接时，，两个主主轴方向向的计算算长细比比尽可能能接近，，提高经经济性便于连接接、构造造简便，，制造省省工尽可能选选用型材材，如H型钢、圆圆管、方方管4.1常用形式式【例06】某平台钢钢结构柱柱截面面选择图示平台台钢结构构，分别别选用什什么截面面比较合合理？请请解释原原因。4.1常用形式式4.2实腹柱截截面选择择（1）预设钢钢材的强强度等级级（强度控控制用Q345，稳定控控制用Q235）（2）预设长长细比50~90（“力大取取小，力力小取大大”）（3）选择截截面类型型，初步步选定截截面规格格（4）根据预预设长细细比，计计算所需需面积A（5）根据预预设长细细比，计计算回转转半径ix和iy（6）确定截截面高度度h、宽度b（7）根据A、h、b，确定截截面尺寸寸（8）验算柱柱稳定、、强度、、刚度、、局部稳稳定实腹柱的的截面选选择【简化版】（1）计算柱柱内力N（2）选择截截面类型型和材料料类型（3）根据柱柱高确定定截面尺尺寸：b=H/30~H/20（4）确定板板厚，满满足局部部稳定情情况下板板尽量薄薄（5）计算所所需面积积A；A=N/0.8f~N/0.6f4.2实腹柱截截面选择择【例07】某平台钢钢结构实实腹柱柱截面选选择图示平台台钢结构构，柱距为8m×8m恒载为5.0kN/m2；活载为8.0kN/m2；平台高度度8m；柱脚铰接接；柱顶铰接接试选中柱柱截面；；4.2实腹柱截截面选择择4.2实腹柱截截面选择择1）内力计计算：p=1.2*5.0+1.4*8.0=17.2kN/m2；N=8*8*17.2=1100.8kN2）确定截截面类型型和材料料：采用H型钢，材材质为Q235B；4）计算所所需截面面面积：：A=N/f=1100.8/(215*0.6)=8533mm23）确定截截面高度度：h=H/25=320mm5）确定腹腹板和翼翼缘厚度度Tw=320mm/40=8mm;Af=(8533-300*8)/2=3067mm2;Tf=10mm;b=15*10*2=300mm;Af=3000mm2;H320x300x8x103.4格构柱截截面选择择（1）预设钢钢材的强强度等级级（强度控控制用Q345，稳定控控制用Q235）（2）预设长长细比50~90（“力大取取小，力力小取大大”）（3）选择截截面类型型，初步步选定截截面规格格（4）计算所所需面积积A（5）计算回回转半径径（6）确定截截面轮廓廓尺寸h和b（7）根据A、h和b，选定截截面形式式和实际际尺寸（8）验算柱柱稳定、、强度、、刚度、、单肢稳稳定4.4截面验算算公式见《钢结构基基本原理理》强度验算4.刚度计算2.柱的整体稳定3.柱的局部稳定验算内容5.单肢稳定计算6.缀板、缀条计算4.5格构柱构构造在较大水水平力和和运输单单元端部部应设置置横隔；；横隔间距距不大于于柱较大大宽度的的9倍，且不不大于8m；第5节柱间支撑撑设计5.1支撑设计计交叉支撑撑：通常常按拉杆杆设计；；门形支撑撑：按压压杆设计计；以后各章章会详细细叙述第6节节点设计计6.0节点设计计主要节点点：1）梁的拼拼接节点点2）主次梁梁连接节节点3）梁支座座节点4）柱头节节点5）柱脚节节点6.1梁拼接节节点1）对接焊焊缝拼接接翼缘、腹腹板焊缝缝尽可能能错开；；腹板对接焊缝缝离加劲肋距距离大于10tw焊缝设在内力力较小处，焊焊缝强度不足足时可用斜焊焊缝上、下翼缘对对接缝开V型坡口，便于于俯焊；预留一段翼缘缘与腹板间的的焊缝到工地地焊，减少焊焊接应力6.1梁拼接节点2）角焊缝拼接接翼缘拼接板及及周边焊缝承承受翼缘弯矩矩腹板拼接板及及其焊缝，承承受全部剪力力，及腹板上上的弯矩腹板拼接板尽尽量靠近翼缘缘；6.1梁拼接节点3）全螺栓拼接接拼接板应采用用夹板，螺栓栓为双剪受力力翼缘拼接板及及周边焊缝承承受翼缘弯矩矩腹板拼接板及及其焊缝，承承受全部剪力力，及腹板上上的弯矩腹板拼接板尽尽量靠近翼缘缘；6.1梁拼接节点4）栓焊混合拼拼接高强螺栓连接接腹板；翼缘缘采用对接焊焊缝；翼缘对接焊缝缝等强；腹板板传递部分弯弯矩和全部剪剪力；接缝一般5~10mm，腹板拼接板板尽量靠近翼翼缘；【思考】在弯矩和剪力力作用下，此此节点可否采采用普通螺栓栓？可否采用用承压型高强强螺栓？6.2主次梁节点1）铰接节点双剪螺栓连接接腹板采用双夹夹板高强螺栓栓拼接；间隙一般5~10mm，双夹板尽量量靠近翼缘；计算时应考虑虑剪力偏心；；【思考】偏心距如何取取值？A6.2主次梁节点1）铰接节点单剪螺栓连接接腹板采用单剪剪高强螺栓拼拼接；间隙一般5~10mm；计算时应考虑虑剪力偏心；；剪力加大20~30%；【思考】图示两种情况况，偏心距如如何取值？哪哪个偏心距大大？哪个主梁梁的不利影响响大？B【例08】主次梁节点的的抗疲劳性能能比较1某钢结构平台台次梁上放置置有高频振动动设备；次梁梁连接节点采采用哪种较好好？6.2主次梁节点【例08】主次梁节点的的抗疲劳性能能比较2某钢结构平台台次梁上放置置有高频振动动设备；次梁梁连接节点采采用哪种较好好？6.2主次梁节点6.2主次梁节点1）铰接节点可滑动铰腹板采用长圆圆孔螺栓拼接接；间隙一般10~20mm；注意长圆孔的的孔壁承压承承载力计算；；【思考】是否还需考虑虑偏心？对主主梁的不利影影响？两边都都有次梁时？？C6.2主次梁节点1）铰接节点夹板围焊腹板夹板拼接接；间隙一般5~10mm；安装螺栓定位位，夹板四面面围焊；连接焊缝承受受剪力，应考考虑剪力偏心心；D6.2主次梁节点1）铰接节点腹板围焊腹板直接和节节点板拼接；；间隙一般5~10mm；安装螺栓定位位，腹板三面面围焊；计算时应考虑虑剪力偏心；；剪力加大20~30%；E6.2主次梁节点1）铰接节点台式支托连接角钢F角钢连接：构构造简单，不不宜单边连接接；台式支托：构构造复杂，安安全；抗剪键键支托托：偏偏心小小，安安装精精度高高；抗剪键键支托托【思考】下列3种节点点的传传力路路径；；6.2主次梁梁节点点1）铰接接节点点叠接G构造简简单，，施工工方便便；建建筑高高度大大；主梁应应设置置加劲劲肋；；焊缝或或螺栓栓为固固定用用，按按构造造配置置；6.2主次梁梁节点点2）刚接接节点点叠接H构造简简单，，施工工方便便；建建筑高高度大大；主梁和和次梁梁均应应设置置加劲劲肋；；焊缝或或螺栓栓为固固定用用，按按构造造配置置；6.2主次梁梁节点点2）刚接接节点点栓焊混混合I腹板采采用高高强螺螺栓（（夹板板双剪剪或单单剪））；上翼缘缘和主主梁焊焊接；；下翼翼缘和和水平平加劲劲肋焊焊接；；翼缘焊焊缝承承担弯弯矩；；腹板板承担担剪力力和部部分弯弯矩；；6.2主次梁梁节点点2）刚接接节点点翼缘对对接，，腹板板角焊焊缝J腹板采采用拼拼接板板焊接接（双双面或或者单单面））；上翼缘缘和主主梁焊焊接；；下翼翼缘和和水平平加劲劲肋焊焊接；；翼缘焊焊缝承承担弯弯矩；；腹板板承担担剪力力和部部分弯弯矩；；6.2主次梁梁节点点2）刚接接节点点下翼缘缘承托托连接接，上上翼缘缘盖板板K上翼缘缘采用用盖板板连接接，盖盖板比比次梁梁翼缘缘窄；；下翼缘缘采用用承托托连接接，承承托比比次梁梁翼缘缘宽；；剪力由由承托托承担担；【思考】传力路路径？？端部部腹板板受力力？6.3梁支座座节点点1）平板板支座座压力平平板支支座A支座处处应设设置加加劲肋肋；梁端不不能自自由转转动，，支座座板下下压力力分布布不均均匀；；无法承承受拉拉力；；【思考考】垫板板厚厚度度如如何何计计算算？？6.3梁支支座座节节点点2）弧弧形形支支座座B支座座处处应应设设置置加加劲劲肋肋；；可以以自自由由转转动动；；无法法承承受受拉拉力力；；6.3梁支支座座节节点点3）滚滚轴轴支支座座C支座座处处应应设设置置加加劲劲肋肋；；可以以自自由由转转动动；；可可以以自自由由滑滑动动；；无法法承承受受拉拉力力；；6.3梁支支座座节节点点4）铰铰轴轴支支座座D支座座处处应应设设置置加加劲劲肋肋；；可以以自自由由转转动动；；接触触面面中中心心角角应应大大于于90度；；6.3梁支支座座节节点点5）球球形形支支座座E有专专门门厂厂家家生生产产设设计计；；根据据需需要要可可以以抗抗压压、、抗抗拉拉；；根据据需需要要可可以以转转动动、、滑滑动动；；6.3梁支支座座节节点点6）橡橡胶胶支支座座F用于于压压力力较较小小的的情情况况；；不不可可抗抗拉拉；；橡橡胶胶易易老老化化；；有专专门门厂厂家家生生产产设设计计；；网网架架中中应应用用较较多多；；《网架架结结构构设设计计规规范范》中有有计计算算方方法法；；6.3梁支支座座节节点点7）桩桩台台支支座座G用桩桩台台代代替替垫垫板板，，用用于于压压力力很很大大的的时时候候；；用桩桩台台来来扩扩散散压压力力；；6.4柱头头节节点点1）顶顶接接主梁梁加加劲劲肋肋对对准准柱柱翼翼缘缘；；梁间间留留有有间间隙隙，，便便于于调调整整；；柱顶顶板板上上有有定定位位螺螺栓栓；；夹板板连连接接腹腹板板，，防防止止梁梁侧侧翻翻；；两侧侧梁梁不不等等时时，，柱柱偏偏压压；；梁压压力力过过大大时时，，翼翼缘缘易易局局部部屈屈曲曲；；A6.4柱头节点点1）顶接主梁采用用突缘式式端板连连接；主梁之间间用填板板连接，，防纵向向错动；；柱顶设垫垫板扩散散压力；；柱顶板下下设置加加劲肋扩扩散压力力；梁下翼缘缘用定位位螺栓连连接；偏心压力力小；B【思考】传力路径径？6.4柱头节点点1）顶接主梁采用用突缘式式端板连连接；主梁之间间用填板板连接，，防纵向向错动；；柱顶设垫垫板扩散散压力；；柱肢间用用缀板连连接；梁下翼缘缘用定位位螺栓连连接；偏心压力力小；柱柱顶刚度度大；C【思考】传力路径径？定位位螺栓可可否放在在柱肢内内部？如如何计算算缀板高高度？6.4柱头节点点1）顶接主梁连续续；柱顶顶铰接，，或柱顶顶刚接；；注意加劲劲肋设置置；D【思考】计算简图图？6.4柱头节点点2）侧接柱上伸小小牛腿；；主梁翼翼缘焊接接于牛腿腿；腹板采用用角钢连连接，防防止侧翻翻；钢梁梁下翼缘缘设置定定位螺栓栓；应计算牛牛腿焊缝缝；E6.4柱头节点点2）侧接柱上设置置支托，，通常用用厚钢板板；梁端采用用突缘式式端板；；采用填填板和翼翼缘连接接；用于较大大受力情情况；F6.4柱头节点点2）侧接柱上焊接接牛腿，，牛腿截截面和梁梁相同；；主梁和牛牛腿刚接接，如翼翼缘焊接接，腹板板高强螺螺栓夹板板；对应翼缘缘位置需需设置加加劲肋；；G6.5柱脚节点点1）铰接柱柱脚平板铰接接柱脚；；锚栓位位于翼缘缘以内；；底板下设设置抗剪剪键；底板开孔孔为锚栓栓直径1.2~1.5倍；垫板板开孔比比锚栓直直径大1~2mm；多