同济大学马人乐钢结构设计第2章 平台钢结构设计.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,同济大学土木工程学院,）构成：板、次梁、主梁、柱、支撑；,）传力路线：,竖向荷载 板 次梁 主梁 柱,水平荷载 板 次梁 主梁,基础,）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：,）,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：,）,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,hh,s,经济高度：,h,s,3W,x,2/5,或,h,s,=7,hh,min,由梁的刚度条件确定：,h,min,hh,max,由建筑高度确定,-30,cm,B,腹板厚度估算：,t,w,按抗剪计算，按钢板规格,C,翼缘尺寸确定：,A,1,=,-,1/6t,w,h,w,（,近似公式）,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,三）梁的计算：,2、强度计算：,A,正应力,a),单向弯曲：,=,b),双向弯曲：,=,+,式中,W,nx,W,ny,相对于,M,x,M,y,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,f,v,B,剪应力：,f,f,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,t,w,腹板厚度,I,毛截面惯性矩,f,v,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）,c,=,F,集中荷载（考虑动力系数）,集中荷载增大系数，对重级工作制吊车梁,=1.35,，,其它,=1.0,；,l,z,=a+5h,y,+2h,k,a=50mm,h,y,：,梁顶至腹板计算高度之距离，,h,k,轨道高度，对无轨梁,h,k,=0,D,折算应力：,f,式中,、,x,、,c,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。,和,c,以拉应力为正，压应力为负。,=y,1,式中,I,n,梁净截面惯性矩；,y,1,所计算点至中和轴距离；,1,强度增大系数：当,与,c,异号时，,1,=1.2，,同号或,c,=0,时,1,=1.1,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：,V,T,V,T,，,V,Q,V,Q,V,T,全部荷载标准值产生的挠度（减去预拱值）的容许值；,V,Q,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,l,1,与宽度,b,1,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,b,0,之比,h/b,0,6,时，若,l,1,/b,0,95(235/f,y,)；,f；,梁的整体稳定系数，按附录,D,2,定：,b),在两个主平面内受弯时，,H,型截面构件应满足：,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,b),箱形,B.,组合梁腹板的局部稳定：,a),加劲板的配置：,),当 时，当 时宜设构造加劲肋，时不设加劲肋；,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,a),加劲板的配置：,),纵向加劲肋布置在腹板高度 处（受压区）,),横向加劲肋间距一般为,),须满足 （国外限制标准为300）（抵抗弯曲引起压力）,),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；,),当 ，应配纵向加劲肋和横肋；,),当 时，应配横向加劲肋，并作抵抗剪力计算。,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,）仅用横向加劲肋（复合型受力）计算式用（,2-38,a,）,式,（2-38,b）,表2-5,（,2-38,c,）,（,2-38,d,）,条件（,1,）非条件（,2,）者,条件（,2,）：,不小于表2-6值,（以一个半波屈曲）,（,2-38,e,）；,（,2-38d,）,表,2-5,；,（,2-38,c,）,（2-38,b）,表2-5,（2-38,c）,小于表2-6值,（以两个半波屈曲）,但查 时以 代,（,2-38,d,）,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,）同时加横肋和纵肋区格（纵向压力较大）计算式：（,2-39,a,）,（2-39,b）,（,2-39,c,）,（,2-38,d,）,条件（,1,）非条件（,2,）,条件（,2,）：,一个半波屈曲,（,2-39,d,）,取,（,2-38,d,）,取,（2-39,b）,（2-39,c）,取,两个半波屈曲,（,2-38,d,）,（,2-39,c,）,注其中 时,区格,（弯曲应力和剪应力为主）计算式：（,2-40,a,）,（2-40,b）,（2-40,c）,（2-38,d）,）同时加横肋，纵肋和短柱时，仅在计算区格时用短肋间距,a，,代替横加劲肋间距,a，,其余同。,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：,),加劲肋一般双面对称配置；,）,横肋外伸宽度 ，厚度 ；,）,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：,）,横肋内侧上、下端切斜角，宽 ，高 ，但不大于40,60；,）,支承加劲肋应作端面承压验算:,）,支承加劲肋应作整体稳定计算：,其中,A,加劲肋和两侧 范围内腹板面积，取,。,）,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：,焊接拼接：,a),对接焊,）翼缘对接焊缝与腹板对接焊缝尽可能错开距离；,）腹板对接焊缝离开加劲板距离大于,10,；,）焊缝设在内力较小处，焊缝强度不足时可用斜焊缝；,）上、下翼缘对接焊缝开,V,型坡口，便于俯焊；,）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：,焊接拼接：,b),拼接焊：,）翼缘拼接板及周边焊缝受力；,）腹板拼接板受全部剪力；,）腹板拼接板受弯矩 。,高强螺栓拼接：,）拼接应用夹板，螺栓双剪；,）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；,7主、次梁连接：,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；,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,传递压力,）,主梁支座处有加劲肋，突缘；加劲肋要保持稳定；,）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,传递压力,）,主梁支座处有加劲肋，突缘；加劲肋要保持稳定；,）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,传递压力,）,主梁支座处有加劲肋，突缘；加劲肋要保持稳定；,）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,传递压力,铰接支座转动或滚动符合设计要求;,要能够传递一定的侧向水平推力，并维持侧向稳定；,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,传递压力,铰接支座转动或滚动符合设计要求;,要能够传递一定的侧向水平推力，并维持侧向稳定；,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,）按使用空间要求；,）考虑标准化及建筑模数要求；,3.6.9,）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,柱间支撑设计原则：,）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；（注意使用要求）,）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,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；,（角钢）,）安装时用水平支撑调节梁的相对位置；,）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,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；,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；,构造简便，制造省工；,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,选择截面类型，截面面积,由此定截面规格；,确定柱高，柱支座点位置、形式；,计算 ，验算 ，；,150,柱，吊车梁下支撑,200,支撑,查表求 ，选较小者 ；（注意当 时不一定,验算整体稳定 ；,有截面削弱时验算强度,；,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：,验算局部稳定：,）工型：,腹板：,翼缘：,）箱型 或,）钢管：,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：,单肢截面面积：（假定长细比为70左右）；,2、整体稳定验算：,公式：，（式中按查表求得）；,对虚轴，取换算长细比查表取 ；,）对双肢组合件：,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),，（考虑折算长细比修正）。,a),缀板：,b),缀条：,）对四肢组合件：,a),缀板：,b),缀条：,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,对单肢长细比的构造要求：,式中：为单肢对11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,x,轴的各缀条毛面积之和。,）缀条柱：为 ，中较大值，；,）缀板柱：，但当 时，。,3、抗剪计算：,剪力,V,沿构件全长不变：，剪力由缀材面承担；,轴压杆位于距柱端,al,处（0,a1时取 1，当 20时，取 20，为缀条最大长细比。,计算缀条连接时，强度折减系数0.85，受力取 ；,横缀条受力 ，截面一般同斜缀条。,5、缀板计算：,假定反弯点在各杆件之中点；,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）,缀板内力：剪力：弯矩：,构造要求：,）缀板厚度 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6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,七）柱头柱脚：,1、柱头设计要求：,2、柱头分类：,）顶接（用于单层结构）,（1）梁的支承加劲肋对准柱的腹板,（,P52.,图248）,）侧接（用于多层结构，柱连续）,）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,）直承式：柱脚端部铣平，压在底板上，焊接,（,P53.,图251（,a）,）靴梁式：柱与靴梁焊、靴梁再与底板焊，扩散压力,（,P53.,图251（,b、e）,）应尽可能减小偏心；,）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249）,（,P52.,图250）,3、柱脚的形式：,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,4、柱脚的设计要求：,）底板大小要满足基础砼的抗压强度及边缘构造要求；,）柱脚设计要便于靴梁焊接；,）底板与基础顶面之摩擦力抵抗柱间支撑的水平分力。锚栓不受剪，摩擦系数为,0.4,）底板厚度要满足双向板（四边或三边支承）的抗弯要求；,（表2-7，2-8，,P54）,八）平台钢结构设计例题：,P57.,例25,）靴梁要满足抗弯要求；,）靴梁和柱、靴梁和底板的焊缝连接要满足强度要求；,）,锚栓与锚孔设计要考虑安装调节余地，又要传递剪力。,P61.,例27,