同济钢结构课程之-平台钢结构设计.pptx

学什么？难点和重点？主要内容一、结构布置及结构形式二、平台板的设计三、平台梁的设计四、平台柱网及柱间支撑五、轴压实腹柱设计六、格构柱设计七、柱头柱脚重点和难点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一、结构布置及结构形式一、结构布置及结构形式1.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 竖向荷载为主要荷载；板有单向和双向之分，钢板常以变形控制；梁分次梁、主梁，可连续或单跨；柱两端常用铰接，为轴压杆。2.平台构件的形式（1）板 花纹钢板焊接连接 轻型预制钢铺板螺栓连接 压型钢板钢砼符合板抗剪销连接2.平台构件的形式（2）梁 次梁一般用型钢，主梁一般用“工”型钢或焊接“H”型钢 支座方式有连续梁叠接合简支梁平接，与柱连接时 一般为铰接2.平台构件的形式（3）柱 实腹柱；格构柱。二、平台板的设计1 形式轻型钢板、压型钢板与混凝土组合楼板、钢筋混凝土预制板2、计算单向简支板、四边简支双向板控制值：弯曲强度、挠度三、平台梁的设计三、平台梁的设计 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1.截面选择（1）梁高估算h应满足三个条件（2）腹板厚度估算（3）翼缘尺寸确定2.强度验算（1）正应力单向弯曲：双向弯曲：式中 相对于 处的对x轴，y轴的净截面抗弯模量。：塑性截面发展系数。对工型截面：对箱形截面：；其他截面查规范，有疲劳荷载者：（2）剪应力：式中：S计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积距；V剪力 腹板厚度 I毛面积惯性距 抗剪强度设计值15（3）局部压应力：（有集中荷载，无加劲肋）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。其他 1.0；，a=50mm,梁顶支腹板计算高度之距离，轨道高度，对无轨梁 =0（4）折算应力 式中 、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。以拉应力为正，压应力为负。式中：梁净截面惯距；所计算点之中和轴距离 强度增大系数：当 异号时，1.2，同号或 =0时，=1.13.刚度计算 全部荷载标准值产生的挠度 的容许值；（减去预拱值）可变荷载标准值产生的挠度的容许值。预拱值一般为恒载+活载下的挠度值。4.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。上翼缘由连接牢固的铺板，能阻止其侧移时；梁受压翼缘的自由长度 与宽度之比 不超过规定时；箱形梁高h与腹板间隔宽度 之比 时，且 ；(2)不符合上述条件时，则:在最大刚度平面内受弯时，应满足 ；梁的整体稳定系数，按规范定；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。5.梁的局部稳定 提高梁局部稳定的措施（1）增加厚度（2）设置加劲肋21 (1)组合梁翼缘板的局部稳定应符合下列要求：工字型 箱形 (2)组合梁腹板的局部稳定 22 (2)组合梁腹板的局部稳定 加劲板的配置 ）当 时，当 时宜设构造加劲肋，当 时，不设加劲肋。)当 时，应配横向加劲肋，并计算横向加劲肋间距和腹板局部稳定性。）当 时，应受压区配纵向加劲肋和横肋加劲肋）须满足 ，国外限制标准为300（抵抗弯距 引起的压力）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；）纵向加劲肋布置在腹板 至 高度处（受压区）；）横向加劲肋间距一般为 至 。加劲肋的计算（分三种类型）仅配置横向加劲肋）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）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 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 ;)在同时有横、纵向肋时；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：(当 时)（当 时）横肋内侧上、下段内斜角，宽 ，高 ，但不大于40X60。）支承加劲肋应做整体稳定计算：，其中A加劲肋和两侧 范围内的腹板面积，构件长度取h。）支承加劲肋应作端面承压验算；）支承加劲肋下伸自由高度不大于厚度的2倍。6梁的拼接(1)焊接拼接 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 ；）焊缝设在内力较小处，焊缝强度不足时可用 斜焊缝 ）上、下翼缘对接缝开V型坡口，便于俯焊；）预留一段翼缘于腹板间的焊缝到工地焊，以 减少焊接应力。拼接板焊接）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）腹板拼接板受全部剪力；）腹板拼接板受弯距(2)高强螺拴拼接 拼接应用夹板，螺栓双剪；受力同拼接焊。7.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；327.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。8.主梁支座设计(1)传递压力 主梁支座处有加劲肋，突缘。加紧肋要保证稳定性。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。四、平台柱网布置及平台结构支撑 1.柱网布置原则 （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。2.平台结构支撑 （1）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）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。2.平台结构支撑（2）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；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，支撑将平台水平力传至柱间支撑。五、轴压实腹柱设计五、轴压实腹柱设计1.设计原则（1）选择回转半径箱对较大的对称截面，提高柱的整体稳定和刚度；（2）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，如H型钢管及圆管、方管。2.设计步骤（1）选择截面类型，假定长细比，定截面规格；（2）确定柱高，柱支座点位置、形式；（3）计算 ，验算 ；=150 柱，吊车梁下支撑200（4）查表求 ，选较小者 ；（5）验算整体稳定 ；（6）由截面削弱试验算强度 ；（7）验算局部稳定 工型 腹板：翼缘：箱形 钢管：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）单肢截面选定：按A取型钢，并使（3），（考虑折算长细比修正）。2.整体稳定验算（1）公式：，（式中 按 查表求得）；（2）对虚轴，去换算长细比查表取 ；对双肢组合件 ）缀板：）缀条：对四肢组合件 ）缀板：）缀条：式中：为单肢对1-1轴的长细比；缀件焊接取 净距，螺栓连接取中距；构件截面中垂直于x轴的各缀条毛截 面积之和（3）对单肢长细比的构造要求（单肢稳定）缀条柱：为 中较大值，；缀板柱：，但当 时，3.剪力计算 最大剪力V：，剪力由缀材面承担；单个缀材面上为V14.缀条验算 (1)缀条内力：分配到一个缀面上的剪力 ：缀条与水平面的交角 单缀条：n=1;交叉缀条n=2 (2)缀条稳定计算：考虑单面连接式强度折剪系数；(3)计算缀条连接时，强度折剪系数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；(2)缀板内力：剪力：弯距：(3)构造要求：缀板厚度 且6mm;同一截面处缀板线刚度之和不得小于柱较大 分肢线刚度的6倍。七、七、柱头柱脚柱头柱脚1.柱头设计要求（1）满足各传力步骤的强度要求；（2）应尽可能减小偏心（3）为施工留有调节余地。七、七、柱头柱脚柱头柱脚2.柱头分类 (1)顶接（用于单层结构）梁的支撑加劲肋对准柱的腹板 梁的支撑加劲肋对准柱的翼缘（有偏心）(2)侧接（用于多层结构，柱连续）接于柱翼缘 接于柱腹板3、柱脚的形式（1）直承式：柱脚端部铣平，压在底板上，焊接（2）靴梁式：柱与靴梁焊、靴梁再与底板焊，扩散压力4、柱脚的设计要求（1）底板大小要满足基础砼的抗压强度及边缘构造要求；（2）底板厚度要满足双向板（四边或三边支承）的抗弯 要求（3）靴梁要满足抗弯要求;（4）靴梁和柱、靴梁和底板的焊缝连接要满足强度要求；（5）柱脚设计要便于靴梁焊接；（6）底板与基础顶面之摩擦抵抗，柱间支撑之水平分力，锚栓不受剪，摩擦系数为0.4（7）锚栓与锚栓空设计要考虑安装余地，又要传递剪力。