同济大学马人乐钢结构设计平台钢结构设计PPT课件

精品课件 1 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 精品课件 2 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 精品课件 3 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 精品课件 4 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 精品课件 5 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 h hs 经济高度 hs 3Wx2 5或hs 7 h hmin 由梁的刚度条件确定 hmin h hmax 由建筑高度确定 30cm B 腹板厚度估算 tw 按抗剪计算 按钢板规格 C 翼缘尺寸确定 A1 1 6twhw 近似公式 精品课件 6 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Wnx Wny相对于Mx My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 fv 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tw 腹板厚度I 毛截面惯性矩fv 抗剪强度设计值 精品课件 7 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 lz a 5hy 2hk a 50mm hy 梁顶至腹板计算高度之距离 hk轨道高度 对无轨梁hk 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 y1 式中In 梁净截面惯性矩 y1 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 精品课件 8 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 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 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l1与宽度b1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b0之比h b0 6时 若l1 b0 95 235 fy 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 精品课件 9 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 精品课件 10 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 精品课件 11 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 38a 式 2 38b 表2 5 2 38c 2 38d 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 38e 2 38d 表2 5 2 38c 2 38b 表2 5 2 38c 小于表2 6值 以两个半波屈曲 但查时以代 2 38d b 加劲肋的计算 分三种类型 精品课件 12 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 39a 2 39b 2 39c 2 38d 条件 1 非条件 2 条件 2 一个半波屈曲 2 39d 取 2 38d 取 2 39b 2 39c 取 两个半波屈曲 2 38d 2 39c 注其中时 区格 弯曲应力和剪应力为主 计算式 2 40a 2 40b 2 40c 2 38d 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 精品课件 13 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 精品课件 14 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 精品课件 15 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 精品课件 16 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 精品课件 17 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 精品课件 18 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 精品课件 19 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 精品课件 20 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 精品课件 21 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 精品课件 22 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 精品课件 23 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 精品课件 24 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 精品课件 25 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 精品课件 26 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 精品课件 27 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 精品课件 28 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 精品课件 29 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1 1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 a 1 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 精品课件 30 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 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 精品课件 31 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2 48 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2 51 a 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 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