钢结构设计-钢平台

第二章平台设计•作业一：有一平台结构长44米，宽12米，高6米，在平台两端设置4*6米楼梯间。平台活载标准值为12kN/m2.要求：1、柱、梁格、支撑布置（柱暂按H型钢布置），并画出平面、立面图2、铺板计算（板和肋）3、主梁、次梁、柱（包括柱脚）计算4、画出梁柱节点构造、梁梁节点构造，需计算的要计算。第二章平台设计1）构成：板、次梁、主梁、柱、支撑；2）传力路线：1、平台钢结构的构成、传力线路和受力特点：2.1结构布置及结构形式：3）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。2.1结构布置及结构形式：2、柱间支撑形式：平台柱两端都为铰接时，必须设置柱间支撑2.1结构布置及结构形式：3、平台结构设计步骤（1）结构体系布置1）梁、柱平布置a柱距选择：一般6-8米为经济柱距，但要结合功能要求；柱截面形式选择：根据平台高度选择实腹柱还是格构柱；b梁系选择：梁格布置体系选择；一级次梁间距均匀，间距1.5-2.5米；二级次梁（铺板加劲肋）考虑板格要求，一般0.6-1.0米。2）柱间支撑布置支撑类型：一般为交叉撑，需要通道时用人字撑或门形撑；支撑形式：使用交叉撑角度30-60度，若角度太大用复合撑（双层或多层）；支撑位置：一般为中间支撑或两头均设置支撑，若平台较短也可在一端设置一道支撑。2.1结构布置及结构形式：（1）初选构件截面：需注意宽肢薄壁和等截面原则；满足局部稳定要求。（2）结构内力分析（M，V，N）（3）构件验算：板、次梁、主梁、柱、支撑。对初选截面调整验算内容包括：强度、整体稳定，挠度（4）节点构造设计和计算包括：梁柱节点，梁梁节点，柱脚和基础（5）绘制施工图2.1结构布置及结构形式：3、平台结构设计步骤2.2平台铺板设计1、铺板形式和构造1）板：板厚一般2.5-8mm,常用4,6mm，加劲肋钢板高度L/12—l/15,厚度大于其高度间断焊，每段长度大于15t;a)花纹钢板焊接连接:b)轻型预制钢铺板螺栓连接2.2平台铺板设计c)压型钢板钢砼复合板抗剪销连接2.2平台铺板设计2、铺板计算铺板弯矩：铺板板厚：铺板挠度：2.2平台铺板设计1）四边简支板：2、铺板计算2.2平台铺板设计2）单向受弯板：铺板弯矩：铺板板厚：铺板挠度：3、铺板加劲肋计算考虑两种荷载分布形式：梯形分布和均匀分布2.2平台铺板设计1)稳定计算不考虑2)强度计算：3)剪应力计算：4)挠度计算：2.2平台铺板设计3、铺板加劲肋计算1、梁的连接形式a)一般用型钢，但梁高大于300时，考虑用焊接H钢，主梁一般用“I”“H”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。梁计算长度为柱轴线距离。2.3平台梁设计2、截面选择——型钢梁2.3平台梁设计2、截面选择——焊接组合截面梁A．梁高估算：h应满足三个条件B．腹板厚度估算：C．翼缘尺寸确定：2.3平台梁设计3、梁的计算：1）强度计算：2.3平台梁设计A.正应力a)单向弯曲：b)双向弯曲：B.剪应力：C.局部压应力：（有集中荷载，无加劲肋）D.折算应力：222cc13f3、梁的计算：2.3平台梁设计2）刚度计算：3）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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；3、梁的计算：2.3平台梁设计3）梁的整体稳定；(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；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yxbxyyMMfWW4）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3、梁的计算：2.3平台梁设计ⅵ)纵向加劲肋布置在腹板高度处（受压区）4h5h00/~/ⅶ)横向加劲肋间距一般为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/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2.3平台梁设计B.组合梁腹板的局部稳定：2.3平台梁设计b）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2.3平台梁设计5）加劲肋的构造和截面尺寸：3、梁的计算：2.3平台梁设计5）加劲肋的构造和截面尺寸：3、梁的计算：2.3平台梁设计3、梁的计算：4.梁的拼接：1)焊接拼接：a)对接焊wtⅰ）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；ⅳ）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。2.3平台梁设计4.梁的拼接：1)焊接拼接：2.3平台梁设计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。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4.梁的拼接：2.3平台梁设计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。2.3平台梁设计5.主、次梁连接：①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；a)b)c)d)e)②平接：要验算、构造复杂，不能传递弯矩，不占建筑空间。5.主、次梁连接：2.3平台梁设计6.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；2.3平台梁设计6.主梁的支座设计要求①传递压力2.3平台梁设计6.主梁的支座设计要求①传递压力2.3平台梁设计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。6.主梁的支座设计要求2.3平台梁设计第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计2.4平台柱设计2.4.1、截面设计1）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：a)缀板：b)缀条：2120xx2120yymaxxxxAA12040yyyAA12040maxA70l2y0y)(第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计③对单肢长细比的构造要求：式中：为单肢对1－1轴的长细比；缀件焊接取净距，螺接取中距；1——构件截面中垂直于x轴的各缀条毛面积之和。xA1ⅰ）缀条柱：为，中较大值，；maxxymax17.0ⅱ）缀板柱：，，但当时，。401max15.050max2513、抗剪计算：①剪力V沿构件全长不变：，剪力由缀材面承担；23585yfAfV②轴压杆位于距柱端al处（0a1）的支撑力,)(a1a240NF1b当(a不能过分接近0、1，因规范：为了减小长细比…)60NF21a1b,/4、缀条验算：①缀条内力：cosnVN1t：分配到一个缀面上的剪力：缀条与水平面的交角1V单缀条：n=1;交叉缀条：n=2。第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计②缀条稳定计算：――考虑单面连接时强度折减系数；当1时取＝1，当20时，取＝20，为缀条最大长细比。③计算缀条连接时，强度折减系数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；fANRttttRtRt0.6+0.0015（等边角钢）0.5+0.0025（短边相连的不等边角钢）0.7（长边相连的不等边角钢）RtRtcos1nV1V②缀板内力：剪力：弯矩：柱肢中心距缀板中心距caTcaVM1③构造要求：ⅰ）缀板厚度且；40ctmmt6ⅱ）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倍。第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计七）柱头柱脚：1、柱头设计要求：2、柱头分类：ⅰ）顶接（用于单层结构）（1）梁的支承加劲肋对准柱的腹板（P52.图2－48）ⅱ）侧接（用于多层结构，柱连续）ⅰ）满足各传力步骤的强度要求；（1）侧接于柱翼缘（2）侧接于柱腹板ⅰ）直承式：柱脚端部铣平，压在底板上，焊接（P53.图2－51（a））ⅱ）靴梁式：柱与靴梁焊、靴梁再与底板焊，扩散压力（P53.图2－51（b、e））ⅱ）应尽可能减小偏心；ⅲ）为施工留有调节余地。（2）梁的支承加劲肋对线柱的翼缘（有偏心）（P52.图2－49）（P52.图2－50）3、柱脚的形式：第二章平台钢结构设计建筑钢结构设计4、柱脚的设计要求：动桁架常见做法：ⅰ）底板大小要满足基础砼的抗压强度及边缘构造要求；ⅴ）柱脚