钢结构平台的制作.ppt

学习情境一 钢结构平台施工 学习单元1 1钢结构平台制作 任务描述 一 工作任务 4 0m 2 0m 高2 2m 工字形型钢截面 铰接平台制作 选用平台构件的材料 选用平台构件的型号 选用连接形式 绘制钢结构平台的施工详图 统计构件钢材用量 钢材进场 报检 号料 确定构件下料方案 安全生产管理 安全隐患调查 对照钢结构施工的验收规范 检查构件的施工质量 并给出自己的评定意见和矫正措施 二 可选工作手段 计算器 五金手册 钢结构施工规范 安全施工条例 钢结构施工验收规范 氧气切割 手工切割 机 端面铣床 手工交直流焊机 焊条烘干箱 钢卷尺 游标卡尺 划针 焊缝检验尺 检查锤 绘图工具 案例示范 一 案例描述工作任务 制作山西省太原钢铁公司一单层平台 该平台尺寸为4 2m 2 0m 高2 0m 采用工字形型钢截面 上铺刚性板 活荷载2 0KN m2 安全等级为二级 20 以上工作温度 二 案例分析与实施 1 解读工作任务 选用平台构件的材料 2 选用平台梁 柱的型号 设计工字形型钢截面梁 上铺刚性钢板16mm 设计工字形型钢截面柱子 选用连接形式 绘制钢结构平台的施工详图 统计构件钢材用量 钢材进场 报检 号料 确定构件下料方案 安全生产管理 安全隐患调查 对照钢结构施工的验收规范 检查构件的施工质量 并给出自己的评定意见和矫正措施 资讯一 钢材 资讯 任务引导 1 该平台的结构形式 2 梁满足安全可靠的条件 3 该平台梁的选用 4 轴心受压构件满足安全可靠的条件 5 该平台柱的选用 1 钢材 1 钢材的机械性能1 强度和塑性 低碳钢拉伸试验 弹性阶段 OA段 弹塑性阶段 AB段 屈服阶段 BC段 应变硬化阶段 CD段 颈缩阶段 DE段 屈服点fy 抗拉强度fu和伸长率 是钢结构设计对钢材机械性能要求的3项重要指标 1 钢材 1 钢材的机械性能2 冷弯试验性能 冷弯试验一方面可以检验钢材能否适应构件加工制作过程中的冷作工艺 另一方面可暴露出钢材的内部缺陷 1 钢材 1 钢材的机械性能3 韧性 衡量钢材强度 塑性及材质的一项综合指标 1 钢材 1 钢材的机械性能4 可焊性 与可焊性是指采用一般焊接工艺就可完成合格的 无裂纹的 焊缝的性能 钢材的可焊性受碳含量和合金元素含量的影响 碳含量在0 12 0 20 范围内的碳素钢 可焊性最好 碳含量再高可使焊缝和热影响区变脆 1 钢材 2 影响钢材性能的因素1 化学成分的影响2 冶炼 浇注 轧制过程及热处理的影响3 钢材的硬化的影响4 复杂应力的影响5 应力集中的影响6 残余应力的影响7 温度的影响8 重复荷载作用的影响 疲劳 1 钢材 3 钢结构用钢材的种类 规格与选用1 建筑钢材的种类碳素结构钢和低合金钢两种钢材牌号表示方法由字母Q 屈服点数值 质量等级代号 A B C D 及脱氧方法代号 F b Z TZ 四个部分组成 1 钢材 3 钢结构用钢材的种类 规格与选用2 钢材的选用钢材的选用原则 保证结构安全可靠 同时要经济合理 节约钢材 考虑的因素 结构的重要性 荷载情况 应力特征 连接方法 结构的工作温度 钢材厚度 环境条件 1 钢材 3 钢结构用钢材的种类 规格与选用3 钢材的规格钢板规格用符号 一 和宽度 厚度 长度的毫米数表示 热轧型钢常用的热轧型钢有H型钢 T型钢 工字钢 槽钢 角钢和钢管 冷弯型钢和压型钢板 2 连接材料 1 焊材1 手工焊接用焊条焊条由字母E表示 建筑钢结构中用手工焊时 碳钢焊条有E43 E50系列 低合金钢焊条有E50 E55等系列 2 焊丝自动或半自动埋弧焊采用的焊丝应与主体金属强度相适应 即应使熔敷金属的强度与主体金属的相等 3 焊剂根据需要按 碳素钢埋弧焊用焊剂 GB T5293 1999 和 低合金钢埋弧焊用焊剂 GB T12470 1990 相应配合 2 连接材料 2 螺栓1 普通螺栓普通螺栓的材料用Q235 分为A B和C三级 A级和B级螺栓采用钢材性能等级5 6级或8 8级制造 C级螺栓则用4 6级或4 8级制造 2 高强度螺栓高强度螺栓采用的钢材性能等级按其热处理后强度划分为10 9S和8 8S级 8 8S级用于大六角头高强度螺栓 10 9S级可用于大六角头高强度螺栓及扭剪型高强度螺栓 3 油漆 防腐 火涂料 1 油漆油漆防护是利用油漆涂层使被涂物与环境隔离 从而达到防锈蚀的目的 延长被涂物件的使用寿命 2 防腐涂料防腐涂料都具有良好的绝缘性 能阻止铁离子的运动 故使腐蚀电流不易产生 起到保护钢材的作用 3 防火涂料钢结构防火涂料分为薄涂型和厚涂型两类 选用时应遵照原则 4 材料检验 钢结构工程所用的钢材 都应具有质量证明书 属于下列情况之一时 钢结构用的钢材应同时具备材质质量保证书和试验报告 1 国外进口的钢材 2 设计有特殊要求的钢结构用的钢材 3 钢材混批 资讯二 焊缝连接 1 焊接的方法 形式 焊缝符号标注及焊缝质量等级 1 焊接的方法手工电弧焊 自动或半自动埋弧焊和气体保护焊等 1 焊接的方法 形式 焊缝符号标注及焊缝质量等级 2 焊接接头与焊缝的形式接头形式 对接 搭接 T形和角接等接头形式 焊缝形式 对接焊缝 角焊缝以及由这两种形式焊缝组合成的对接与角接组合焊缝 1 焊接的方法 形式 焊缝符号标注及焊缝质量等级 3 焊缝符号及标注焊缝符号 由图形符号 辅助符号和引出线等部分组成 1 焊接的方法 形式 焊缝符号标注及焊缝质量等级 4 焊缝质量等级焊缝缺陷焊缝按其检验方法和质量要求分为一级 二级和三级 三级焊缝只要求对全部焊缝作外观检查且符合三级质量标准 一级 二级焊缝则除外观检查外 还要求一定数量的超声波检验并符合相应级别的质量标准 2 对接焊缝的构造 对接焊缝坡口的形状可分为I形 单边V形 V形 X形 单边U形 U形和K形等 3 对接焊缝的计算 1 轴心力 拉力或压力 作用时的对接焊缝计算 3 对接焊缝的计算 2 弯矩和剪力共同作用时的对接焊缝计算1 矩形截面 焊缝中的最大正应力和剪应力应分别计算2 工字形截面 4 对接焊缝的计算例题 计算图示牛腿与柱子连接的对接焊缝 已知F 260N 设计值 钢材Q235 焊条E43型 手工焊 施焊时无引出板和引弧板 三级检验标准的焊缝 4 对接焊缝的计算例题 解 焊缝计算截面的几何特性 焊缝的截面与牛腿相等 但因无引弧板和引出板 故须将每条焊缝长度在计算时减去2t 焊缝强度计算 最大正应力 满足 剪应力 满足 1 点的折算应力 满足 5 角焊缝的形式与构造 1 角焊缝的形式 5 角焊缝的形式与构造 1 角焊缝的形式 截面形式 5 角焊缝的形式与构造 2 角焊缝的构造 最小焊脚尺寸hfmin 最大焊脚尺寸hfmax 5 角焊缝的形式与构造 2 角焊缝的构造 不等焊脚尺寸 最小计算长度 角焊缝的计算长度不宜小于8hf和40mm 即其最小实际长度应为8hf 2hf 当hf 5mm时 则应为50mm 最大计算长度侧面角焊缝的计算长度不宜大于60hf 当大于上述数值时 其超过部分在计算中不予考虑 当板件的端部仅有两侧面角焊缝连接时 要避免应力传递过分弯折而使构件中应力过分不均和焊缝收缩时引起板件的拱曲过大 在搭接连接中 搭接长度不得小于焊件较小厚度的5倍 并不得小于25mm 当角焊缝的端部在构件转角处时宜作长度为2hf的绕角焊 6 角焊缝的计算 1 角焊缝的应力状态和强度 侧面角焊缝 侧面角焊缝的破坏常由两端开始 在出现裂纹后 通常即沿45o喉部截面迅速断裂 正面角焊缝 在轴心力N作用下 正面角焊缝中应力沿焊缝长度方向分布比较均匀 两端比中间略低 但应力状态比侧面角焊缝复杂 6 角焊缝的计算 1 角焊缝的应力状态和强度工程中假定角焊缝的破坏面均位于45o喉部截面 但不计熔深和凸度 称为有效截面 每条焊缝的有效长度取其实际长度减去2hf 每端1hf 以考虑起落弧缺陷 6 角焊缝的计算 2 角焊缝强度条件的一般表达式 1 当作用力垂直于焊缝长度方向时 2 当作用力平行于焊缝长度方向时 3 当焊缝方向较复杂时 菱形盖板连接 6 角焊缝的计算 2 角焊缝强度条件的一般表达式4 当角钢用角焊缝连接时 a 两面侧焊 b 三面围焊 c L形围焊 6 角焊缝的计算 2 角焊缝强度条件的一般表达式4 当角钢用角焊缝连接时两面侧焊三面围焊L形围焊 6 角焊缝的计算 2 角焊缝强度条件的一般表达式5 当弯矩 剪力和轴力共同作用 6 角焊缝的计算 2 角焊缝强度条件的一般表达式5 当弯矩 剪力和轴力共同作用A点焊缝应满足 7 角焊缝的计算例题 例2 3 试设计一双盖板的角焊缝对接接头 图2 35 已知钢板截面为300mm 14mm 承受轴心力设计值N 800KN 静力荷载 钢材Q235 手工焊 焊条43型 7 角焊缝的计算例题 解 根据母材等强原则 取2 260 8盖板 钢材Q235 其截面面积为 采用三面围焊 7 角焊缝的计算例题 例2 4 试设计角钢与连接板的角焊缝 见图2 36 轴心力设计值N 800kN 静力荷载 角钢为 长肢相连 连接板厚度t 12mm 钢材Q235 手工焊 焊条E43型 7 角焊缝的计算例题 7 角焊缝的计算例题 例2 5 某钢板厚14mm 用角焊缝焊于工字钢的翼缘板上 翼缘板厚20mm 钢板承受静力荷载设计值F 585kN 如图2 37所示 Q235 B F钢 手工焊 E43焊条 试求此角焊缝的焊脚尺寸hf 7 角焊缝的计算例题 8 焊接工艺评定 1 凡符合相关情况者 应在钢结构构件制作及安装施工之前进行焊接工艺评定 2 焊接工艺评定应由具有国家技术质量监督部门认证资质的检测单位进行检测试验 3 焊接工艺评定的施焊参数应根据被焊材料的焊接性制订 4 焊接工艺评定所用设备 仪表的性能应与实际工程施工焊接相一致并处于正常工作状态 5 焊接工艺评定试件应由该工程施工企业中技能熟练的焊接人员施焊 6 焊接工艺评定所用的焊接方法 钢材类别 试件接头形式 施焊位置分类代号应符合规定 7 焊接工艺评定试验完成后 应由评定单位报工程质量监督验收部门和有关单位审查备案 9 焊接施工管理 1 建筑钢结构工程焊接难度可分为一般 较难和难三种情况 2 施工图中应标明下列焊接技术要求1 应明确规定结构构件使用钢材和焊接材料的类型和焊缝质量等级 有特殊要求时 应标明无损探伤的类别和抽查百分比 2 应标明钢材和焊接材料的品种 性能及相应的国家现行标准 并应对焊接方法 焊缝坡口形式和尺寸 焊后热处理要求等作出明确规定 对于重型 大型钢结构 应明确规定工厂制作单元和工地拼装焊接的位置 标注工厂制作或工地安装焊缝符号 3 制作与安装单位承担钢结构焊接工程施工图设计时 应具有与工程结构类型相适应的设计资质等级或由原设计单位认可 4 钢结构工程焊接制作与安装单位应具备一定条件 5 建筑钢结构焊接有关人员的资格应符合相关规定 6 建筑钢结构焊接有关人员的职责应符合相关规定 资讯三 螺栓连接 1 普通螺栓连接的构造 1 普通螺栓的形式和规格钢结构采用的普通螺栓形式为六角头型 粗牙普通螺纹 其代号用字母M与公称直径表示 工程中常用M16 M20 M22和M24 C级螺栓的孔径比螺栓杆径大1 5 3mm 具体为M12 M16为1 5mm M18 M22 M24为2mm M27 M30为3mm 1 普通螺栓连接的构造 2 螺栓的排列 2020 3 17 52 可编辑 2 普通螺栓连接的计算 1 受剪的普通螺栓连接1 受剪螺栓连接在达极限承载力时可能出现五种破坏形式 a 栓杆剪断 b 孔壁挤压坏 c 钢板拉断 d 端部钢板剪断 e 栓杆受弯破坏 2 普通螺栓连接的计算 1 受剪的普通螺栓连接2 计算方法 单个普通螺栓受剪的抗剪承载力设计值 单个普通螺栓受剪的承压承载力设计值 普通螺栓群受轴心剪力作用时的数目计算 2 普通螺栓连接的计算 1 受剪的普通螺栓连接2 计算方法 验算净截面强度 2 普通螺栓连接的计算 1 受剪的普通螺栓连接 例2 6 两截面为 400mm 14mm的钢板 采用双盖板和C极普通螺栓拼接 螺栓M20 钢材Q235 承受轴心拉力设计值N 960KN 试设计此连接 解 1 确定连接盖板截面 采用双盖板拼接 截面尺寸选400mm 7mm Q235 2 确定所需螺栓数目和螺栓排列布置 2 普通螺栓连接的计算 1 受剪的普通螺栓连接3 采用图示的布置 连接盖板尺寸另l1 140mm 15do 15 22 330mm 螺栓数目不应增加 2 普通螺栓连接的计算 2 受拉的普通螺栓连接1 受力性能和破坏形式受拉螺栓的破坏形式是栓杆被拉断 其部位多在被螺纹削弱的截面处 2 普通螺栓连接的计算 2 受拉的普通螺栓连接2 计算方法 单个受拉螺栓的承载力设计值 普通螺栓群受轴心拉力作用时的计算 2 普通螺栓连接的计算 2 受拉的普通螺栓连接2 计算方法 普通螺栓群受偏心拉力作用时的计算A 小偏心情况 2 普通螺栓连接的计算 2 受拉的普通螺栓连接2 计算方法 普通螺栓群受偏心拉力作用时的计算B 大偏心情况 2 普通螺栓连接的计算 2 受拉的普通螺栓连接2 计算方法 普通螺栓群受弯矩作用时的计算 3 普通螺栓连接的计算例题 例2 8 图 a 所示屋架下弦端节点A的连接如图 b 图中下弦 腹杆与节点板等在工厂焊成整体 在工地吊装就位于柱的支托处 然后用螺栓与柱连成整体 钢材Q235 C级普通螺栓M22 试验算该连接的螺栓是否安全 3 普通螺栓连接的计算例题 解 竖向剪力 全部由支托承担 水平偏心力 由螺栓群连接承受 最底排螺栓受力最大 1 单个螺栓的抗拉承载力设计值2 螺栓强度验算由于Nmin 0 表示端板上都有受压区 属于大偏心情况 此时螺栓群转动轴在最顶排螺栓 最底排螺栓受力最大值为Nmax 资讯四 受弯构件 钢梁 受力特点 荷载垂直作用于杆件轴线 截面形式 型钢梁和组合梁两大类 设计要点 截面选择 强度 刚度 整体稳定 局部稳定 构造设计等 1 梁的设计要点 1 钢梁的强度和刚度1 梁的强度 抗弯强度 1 梁的设计要点 1 钢梁的强度和刚度1 梁的强度 抗剪强度 腹板局部压应力 折算应力2 梁的刚度 1 梁的设计要点 2 梁的整体稳定1 梁整体稳定性的计算2 可不作整体稳定性验算的条件 有铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连 能阻止梁受压翼缘的侧向位移时 H型钢或等截面工字形简支梁受压翼缘的自由长度l1与其宽度b1之比不超过表3 5所规定的数值时 1 梁的设计要点 3 局部稳定1 组合梁翼缘的局部稳定 规范 采用限制梁受压翼缘宽厚比的措施来保证翼缘的局部稳定性 2 组合梁腹板的局部稳定 1 梁的设计要点 确定设计条件 根据建筑使用功能或主要要求确定荷载 跨度和支承情况 选定钢材型号 确定强度指标 计算梁的内力 Mmax和Vmax 初选截面 计算梁所需的净截面抵抗矩Wnx 截面强度验算 刚度验算 整体稳定性验算 2 型钢梁设计 例3 1 如图所示工作平台 平台由主梁与次梁组成 承受由板传来的荷载 平台恒载标准值为3 5kN m2 平台活载标准值为4 5kN m2 无动力荷载 恒载分项系数 活载分项系数 钢材为Q235 试按下列三种情况分别设计次梁 情况1 平台面板视为刚性 并与次梁牢固连接 次梁采用热轧普通工字钢 情况2 平台面板临时搁置于梁格上 次梁跨中设有一侧向支撑 次梁采用H型钢 情况3 平台面板临时搁置于梁格上 次梁采用热轧普通工字钢 2 型钢梁设计例题 2 型钢梁设计例题 a 工作平台平面布置图 c 主梁B计算简图 b 次梁A计算简图 解 次梁按简支梁设计 f 215次梁A承担3 3m宽板内荷载 荷载标准值荷载设计值最大设计弯矩次梁所需截面抵抗矩 2 型钢梁设计例题 2 型钢梁设计例题 2 型钢梁设计例题 确定梁的截面形式及各部分尺寸 根据初选的截面进行强度 刚度 整体稳定和局部稳定验算及加劲肋设置 确定翼缘与腹板的焊缝 钢梁支座加劲肋设计等内容 3 组合梁设计 翼缘焊缝的计算焊缝单位长度上的水平剪应力为翼缘焊缝的强度条件是 3 组合梁设计 例3 2将例题3 1中工作平台主梁B按情况1 即次梁为I25a 设计成等截面焊接工字形梁 钢材采用Q235 3 组合梁设计 b 次梁A计算简图 a 工作平台平面布置图 c 主梁B计算简图 解 1 初步选定截面尺寸h0 750mmtw 8mmb 220mmt 12mm2 截面验算计算截面的各项几何特征 3 组合梁设计 4 梁的拼接与连接 工厂拼接 工地拼接 4 梁的拼接与连接 简支次梁与主梁连接 4 梁的拼接与连接 连续次梁与主梁 1 主梁 2 承托竖板 3 支托顶板 4 次梁 5 连接盖板 资讯五 轴心受力构件 截面形式 1 强度验算2 刚度验算3 整体稳定4 局部稳定工字形 5 构造要求 1 轴心受力构件的设计要点 1 选择截面形式2 选择截面尺寸 假定长细比 一般在60 100范围内选取 当轴力大 计算长度小时 取小值 反之取大值 根据 钢号和截面类别查表求 计算初选截面几何特征值 确定初选截面尺寸型钢截面 根据初选的 查附录型钢表确定适当的型钢