华科建筑钢结构第二章平台钢结构设计课件

第二章平台钢结构设计第二章平台钢结构设计本章重点和难点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第二章平台钢结构设计2022/12/15第二章平台钢结构2本章重点和难点第二章平台钢结构设计2022/12/13第二2.1概述2.1.1平台钢结构应用应用：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。分类：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。权重：约占厂房全部结构用钢量的30％。设计考虑：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。第二章平台钢结构设计2022/12/15第二章平台钢结构32.1概述第二章平台钢结构设计2022/12/13第二章第二章平台钢结构设计2.1.2平台钢结构类型根据使用荷载不同分类：一般平台(即轻型平台)：使用荷载2kN／m²左右;如人行走道、单轨吊车检修等的通行平台普通操作平台：使用荷载4.0～8.0kN／m²如检修平台、有小型设备及少量堆料的操作平台、施工平台等；重型操作平台：使用荷载为10.0kN／m²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、铸锭平台、轧钢车间均热炉平台及电炉操作平台2022/12/15第二章平台钢结构4第二章平台钢结构设计2.1.2平台钢结构类型2022/1第二章平台钢结构设计2.1.3平台钢结构布置一、结构布置要求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1.9m，宽度不应小于0.7m局部最小宽度不得小于0.4m。2.考虑平台上较大固定设备的位置及大直径管道等的吊挂位置，尽量将荷载直接作用平台粱、柱上.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柱及大型设备或结构上。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，直接支承于独立柱上。5.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。2022/12/15第二章平台钢结构5第二章平台钢结构设计2.1.3平台钢结构布置2022/1第二章平台钢结构设计二梁格布置充分利用铺板的允许跨距合理布置梁格简式梁格：只有主梁，适用于梁跨度较小的情况；普通式梁格：有次梁和主梁，次粱支承于主梁上；复式梁格：除主梁和纵向次粱外，还有支承于纵向次梁上的横向次梁。2022/12/15第二章平台钢结构6第二章平台钢结构设计二梁格布置2022/12/13第二章第二章平台钢结构设计三、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。2022/12/15第二章平台钢结构7第二章平台钢结构设计三、平台钢结构的构成、传力路线和受力特第二章平台钢结构设计2.2平台铺板设计一、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。混凝土预制板：使用比较方便，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2022/12/15第二章平台钢结构8第二章平台钢结构设计2.2平台铺板设计2022/12/第二章平台钢结构设计二、平台板计算单向简支板、四边简支双向板控制值：弯曲强度、挠度2022/12/15第二章平台钢结构9第二章平台钢结构设计二、平台板计算2022/12/13第二第二章平台钢结构设计2.3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平台梁设计一般可不考虑塑性变形2022/12/15第二章平台钢结构10第二章平台钢结构设计2.3平台梁的设计2022/12/1第二章平台钢结构设计2.3.1-2、截面设计（型钢梁略）一、截面选择原则：强度、稳定、刚度、经济性等要求1、截面高度（1）容许最大高度hmax—净空要求；（2）容许最小高度hmin由刚度条件确定，以简支梁为例,取荷载标准值qk：2022/12/15第二章平台钢结构11第二章平台钢结构设计2.3.1-2、截面设计（型钢梁略）2第二章平台钢结构设计（3）梁的经济高度he

经验公式：梁的高度应满足：2、腹板厚度tw

由抗剪强度确定： 一般按上式求出的tw较小，可按经验公式计算：构造要求：2022/12/15第二章平台钢结构12第二章平台钢结构设计（3）梁的经济高度he2022/12/第二章平台钢结构设计二、截面验算截面确定后，求得截面几何参数IxWxIyWy等。

1、强度强度验算：抗弯强度、抗剪强度、局压强度、折算应力；

2、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证

4、刚度验算；

5、动荷载作用，必要时尚应进行疲劳验算。2022/12/15第二章平台钢结构13第二章平台钢结构设计二、截面验算2022/12/13第二章第二章平台钢结构设计三、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V1：2022/12/15第二章平台钢结构14第二章平台钢结构设计三、焊接组合梁翼缘焊缝计算2022/1第二章平台钢结构设计2.3.3梁的拼接1、组合梁的拼接：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10tw；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。2022/12/15第二章平台钢结构15第二章平台钢结构设计2.3.3梁的拼接1、组合梁的拼接：第二章平台钢结构设计1组合梁的拼接：≥10tw~500~50012344551245345拼接处对接焊缝不能与基本金属等强时,受拉翼缘焊缝应计算确定；翼缘拼接板的设计内力应按下式计算:N1=AfnfAfn--被拼接翼缘板净截面面积。2022/12/15第二章平台钢结构16第二章平台钢结构设计1组合梁的拼接：≥10tw~500~腹板拼接板及其连接承担的内力为：

1）拼接截面处的全部剪力v；

2）按刚度分配到腹板上的弯矩Mw：第二章平台钢结构设计2022/12/15第二章平台钢结构17腹板拼接板及其连接承担的内力为：第二章平台钢结构设计202第二章平台钢结构设计拼接板焊接验算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2022/12/15第二章平台钢结构18第二章平台钢结构设计拼接板焊接验算2022/12/13第二第二章平台钢结构设计高强螺拴拼接

①拼接应用夹板，螺栓双剪；

②受力同拼接焊。2022/12/15第二章平台钢结构19第二章平台钢结构设计高强螺拴拼接2022/12/13第二章第二章平台钢结构设计2.3.4主、次梁连接叠接

设计不需验算，安装方便，可做连续次梁，占建筑空间高度大；2022/12/15第二章平台钢结构20第二章平台钢结构设计2.3.4主、次梁连接2022/122.3.4主、次梁连接平接：要验算，构造复杂，不能传递弯距，不占建筑空间。第二章平台钢结构设计2022/12/15第二章平台钢结构212.3.4主、次梁连接第二章平台钢结构设计2022/122.3.5梁的支座(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。2022/12/15第二章平台钢结构222.3.5梁的支座2022/12/13第二章平台钢结构22.3.5梁的支座2022/12/15第二章平台钢结构23支于砌体或混凝土上的支座有三种形式：2.3.5梁的支座2022/12/13第二章平台钢结构22.3.5梁的支座第二章平台钢结构242022/12/15

铰轴式支座的圆柱形枢轴，当接触面中心角θ≥90o时，其承压应力应满足：2.3.5梁的支座第二章平台钢结构242022/12/12.3.5梁的支座第二章平台钢结构252022/12/15br

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：2.3.5梁的支座第二章平台钢结构252022/12/12.4.1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。

2.4平台柱和柱间支撑设计第二章平台钢结构262022/12/152.4.1钢平台柱

2.4平台柱和柱间支撑设计第二章2.4.2柱网布置

（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第二章平台钢结构272022/12/152.4.2柱网布置第二章平台钢结构272022/12/12.4.3平台柱的柱间支撑（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。（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二章平台钢结构282022/12/152.4.3平台柱的柱间支撑第二章平台钢结构282022/2.4.3平台柱的柱间支撑第二章平台钢结构292022/12/152.4.3平台柱的柱间支撑第二章平台钢结构292022/2.4.4柱头与柱脚柱头一柱头：实腹式第二章平台钢结构302022/12/15传力路线：梁焊缝突缘垫板柱顶板焊缝

加劲肋焊缝‚

柱身有时，当荷载较大时，加劲肋高度h1将很大，显然构造不合理，这时，可将腹板切开一个缺口，将两边的加劲肋连为一体，这时，四条焊缝就都只承受N/4力并均匀受剪2.4.4柱头与柱脚第二章平台钢结构302022/12/2.4.4柱头与柱脚柱头格构式柱头第二章平台钢结构312022/12/15传力路线：梁→垫板→柱顶板→加劲肋→缀板→柱肢缀板与加劲肋受力形式相同。加劲肋的抗弯及抗剪强度应进行计算。侧面和梁连接的柱头按V=1.25N计算承托焊缝2.4.4柱头与柱脚第二章平台钢结构312022/12/2.4.4柱头与柱脚柱脚通常为铰接。传力路线：柱肢→靴梁→底板→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“柱鞋”，即保证混凝土基础不被压坏。2.4.4柱头与柱脚通常柱肢制作稍短一些，其与底板用构造焊华科建筑钢结构第二章平台钢结构设计课件华科建筑钢结构第二章平台钢结构设计课件华科建筑钢结构第二章平台钢结构设计课件华科建筑钢结构第二章平台钢结构设计课件

例题设计图所示偏心受压柱的柱脚。已知N=700KN，M=210KN·m， 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①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②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。 例题设计图所示偏心受压柱的柱脚。已知N=700KN，华科建筑钢结构第二章平台钢结构设计课件华科建筑钢结构第二章平台钢结构设计课件华科建筑钢结构第二章平台钢结构设计课件华科建筑钢结构第二章平台钢结构设计课件华科建筑钢结构第二章平台钢结构设计课件华科建筑钢结构第二章平台钢结构设计课件第二章平台钢结构设计第二章平台钢结构设计本章重点和难点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第二章平台钢结构设计2022/12/15第二章平台钢结构45本章重点和难点第二章平台钢结构设计2022/12/13第二2.1概述2.1.1平台钢结构应用应用：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。分类：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。权重：约占厂房全部结构用钢量的30％。设计考虑：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。第二章平台钢结构设计2022/12/15第二章平台钢结构462.1概述第二章平台钢结构设计2022/12/13第二章第二章平台钢结构设计2.1.2平台钢结构类型根据使用荷载不同分类：一般平台(即轻型平台)：使用荷载2kN／m²左右;如人行走道、单轨吊车检修等的通行平台普通操作平台：使用荷载4.0～8.0kN／m²如检修平台、有小型设备及少量堆料的操作平台、施工平台等；重型操作平台：使用荷载为10.0kN／m²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、铸锭平台、轧钢车间均热炉平台及电炉操作平台2022/12/15第二章平台钢结构47第二章平台钢结构设计2.1.2平台钢结构类型2022/1第二章平台钢结构设计2.1.3平台钢结构布置一、结构布置要求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1.9m，宽度不应小于0.7m局部最小宽度不得小于0.4m。2.考虑平台上较大固定设备的位置及大直径管道等的吊挂位置，尽量将荷载直接作用平台粱、柱上.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柱及大型设备或结构上。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，直接支承于独立柱上。5.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。2022/12/15第二章平台钢结构48第二章平台钢结构设计2.1.3平台钢结构布置2022/1第二章平台钢结构设计二梁格布置充分利用铺板的允许跨距合理布置梁格简式梁格：只有主梁，适用于梁跨度较小的情况；普通式梁格：有次梁和主梁，次粱支承于主梁上；复式梁格：除主梁和纵向次粱外，还有支承于纵向次梁上的横向次梁。2022/12/15第二章平台钢结构49第二章平台钢结构设计二梁格布置2022/12/13第二章第二章平台钢结构设计三、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。2022/12/15第二章平台钢结构50第二章平台钢结构设计三、平台钢结构的构成、传力路线和受力特第二章平台钢结构设计2.2平台铺板设计一、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。混凝土预制板：使用比较方便，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2022/12/15第二章平台钢结构51第二章平台钢结构设计2.2平台铺板设计2022/12/第二章平台钢结构设计二、平台板计算单向简支板、四边简支双向板控制值：弯曲强度、挠度2022/12/15第二章平台钢结构52第二章平台钢结构设计二、平台板计算2022/12/13第二第二章平台钢结构设计2.3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平台梁设计一般可不考虑塑性变形2022/12/15第二章平台钢结构53第二章平台钢结构设计2.3平台梁的设计2022/12/1第二章平台钢结构设计2.3.1-2、截面设计（型钢梁略）一、截面选择原则：强度、稳定、刚度、经济性等要求1、截面高度（1）容许最大高度hmax—净空要求；（2）容许最小高度hmin由刚度条件确定，以简支梁为例,取荷载标准值qk：2022/12/15第二章平台钢结构54第二章平台钢结构设计2.3.1-2、截面设计（型钢梁略）2第二章平台钢结构设计（3）梁的经济高度he

经验公式：梁的高度应满足：2、腹板厚度tw

由抗剪强度确定： 一般按上式求出的tw较小，可按经验公式计算：构造要求：2022/12/15第二章平台钢结构55第二章平台钢结构设计（3）梁的经济高度he2022/12/第二章平台钢结构设计二、截面验算截面确定后，求得截面几何参数IxWxIyWy等。

1、强度强度验算：抗弯强度、抗剪强度、局压强度、折算应力；

2、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证

4、刚度验算；

5、动荷载作用，必要时尚应进行疲劳验算。2022/12/15第二章平台钢结构56第二章平台钢结构设计二、截面验算2022/12/13第二章第二章平台钢结构设计三、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V1：2022/12/15第二章平台钢结构57第二章平台钢结构设计三、焊接组合梁翼缘焊缝计算2022/1第二章平台钢结构设计2.3.3梁的拼接1、组合梁的拼接：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10tw；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。2022/12/15第二章平台钢结构58第二章平台钢结构设计2.3.3梁的拼接1、组合梁的拼接：第二章平台钢结构设计1组合梁的拼接：≥10tw~500~50012344551245345拼接处对接焊缝不能与基本金属等强时,受拉翼缘焊缝应计算确定；翼缘拼接板的设计内力应按下式计算:N1=AfnfAfn--被拼接翼缘板净截面面积。2022/12/15第二章平台钢结构59第二章平台钢结构设计1组合梁的拼接：≥10tw~500~腹板拼接板及其连接承担的内力为：

1）拼接截面处的全部剪力v；

2）按刚度分配到腹板上的弯矩Mw：第二章平台钢结构设计2022/12/15第二章平台钢结构60腹板拼接板及其连接承担的内力为：第二章平台钢结构设计202第二章平台钢结构设计拼接板焊接验算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2022/12/15第二章平台钢结构61第二章平台钢结构设计拼接板焊接验算2022/12/13第二第二章平台钢结构设计高强螺拴拼接

①拼接应用夹板，螺栓双剪；

②受力同拼接焊。2022/12/15第二章平台钢结构62第二章平台钢结构设计高强螺拴拼接2022/12/13第二章第二章平台钢结构设计2.3.4主、次梁连接叠接

设计不需验算，安装方便，可做连续次梁，占建筑空间高度大；2022/12/15第二章平台钢结构63第二章平台钢结构设计2.3.4主、次梁连接2022/122.3.4主、次梁连接平接：要验算，构造复杂，不能传递弯距，不占建筑空间。第二章平台钢结构设计2022/12/15第二章平台钢结构642.3.4主、次梁连接第二章平台钢结构设计2022/122.3.5梁的支座(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。2022/12/15第二章平台钢结构652.3.5梁的支座2022/12/13第二章平台钢结构22.3.5梁的支座2022/12/15第二章平台钢结构66支于砌体或混凝土上的支座有三种形式：2.3.5梁的支座2022/12/13第二章平台钢结构22.3.5梁的支座第二章平台钢结构672022/12/15

铰轴式支座的圆柱形枢轴，当接触面中心角θ≥90o时，其承压应力应满足：2.3.5梁的支座第二章平台钢结构242022/12/12.3.5梁的支座第二章平台钢结构682022/12/15br

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：2.3.5梁的支座第二章平台钢结构252022/12/12.4.1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。

2.4平台柱和柱间支撑设计第二章平台钢结构692022/12/152.4.1钢平台柱

2.4平台柱和柱间支撑设计第二章2.4.2柱网布置

（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第二章平台钢结构702022/12/152.4.2柱网布置第二章平台钢结构272022/12/12.4.3平台柱的柱间支撑（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。（2）平台水平支撑设计原则

①平台水平支撑一般为