建筑钢结构设计67p.ppt

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/12l/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,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：,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、截面选择型钢梁,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：,3、梁的计算：,1）强度计算：,d.折算应力：,3、梁的计算：,2）刚度计算：,3）梁的整体稳定；,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 ；,vtvt，vqvq,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：,3）梁的整体稳定；,(2) 不符合上述条件时，则: 在最大刚度平面内受弯时，应满足 ； 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。,4）梁的局部稳定：,3、梁的计算：,)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。,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；,b. 组合梁腹板的局部稳定：,b）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,5）加劲肋的构造和截面尺寸：,3、梁的计算：,5）加劲肋的构造和截面尺寸：,3、梁的计算：,3、梁的计算：,4.梁的拼接：,1)焊接拼接：,a) 对接焊,4.梁的拼接：,1)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 。,式中 梁翼缘板中心到梁中和轴的距离， 翼缘板净截面积；,4.梁的拼接：,2) 高强螺拴拼接 拼接应用夹板，螺栓双剪； 受力同拼接焊。,5.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；,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：,6.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；,6.主梁的支座设计要求 传递压力,6.主梁的支座设计要求 传递压力, 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。,6.主梁的支座设计要求,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； ）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,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,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,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,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,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,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, 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（0a1）的支撑力,当 (a不能过分接近0、1，因规范：为了减小长细比),4、缀条验算：, 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。,第二章 平台钢结构设计,建筑钢结构设计, 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。, 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,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,4、柱脚的设计要求： 动桁架常见做法