第二章平台钢结构设计2014

1、第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计第二章第二章 平台钢结构平台钢结构o 本章重点和难点本章重点和难点o 1 1 合理的结构布置合理的结构布置o 2 2 平台结构中主要构件梁、板、柱的平台结构中主要构件梁、板、柱的设计设计o 3 3 梁、板、柱与其它相关构件的连接梁、板、柱与其它相关构件的连接设计设计第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计2第二章第二章 平台钢结构平台钢结构o 2.12.1概述概述o 2.1.1 2.1.1 平台钢结构应用平台钢结构应用o 应用：应用：工业厂房中的设备支承平台、走道平台、检工业厂房中的设备支承平台、走道平台、检修平台、操作平台等。民用建筑中的楼层和立体

2、车修平台、操作平台等。民用建筑中的楼层和立体车库等。库等。o 分类：分类：室内室内平台、室外平台、承受静力荷载和承平台、室外平台、承受静力荷载和承受动力荷载平台以及生产辅助平台和重、中、轻型受动力荷载平台以及生产辅助平台和重、中、轻型操作平台等。操作平台等。o 权重：权重：约占厂房全部结构用钢量的约占厂房全部结构用钢量的3030。o 设计考虑：设计考虑：工艺生产的要求，平台布置、选材、工艺生产的要求，平台布置、选材、制造安装等方面注意结构的合理性。制造安装等方面注意结构的合理性。第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计3第二章第二章 平台钢结构平台钢结构第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构

3、设计o 2.1.2 2.1.2 平台钢结构类型平台钢结构类型根据使用荷载不同分类：根据使用荷载不同分类：o一般平台一般平台( (即轻型平台即轻型平台) )：使用荷载使用荷载2kN2kNm m左右左右; ; 如人行走道、单轨吊车检修等的通行平台如人行走道、单轨吊车检修等的通行平台o普通操作平台：普通操作平台：使用荷载使用荷载4.04.08.0kN8.0kNm m 如检修平台、有小型设备及少量堆料的操作平台、施如检修平台、有小型设备及少量堆料的操作平台、施工平台等；工平台等；o重型操作平台：重型操作平台：使用荷载为使用荷载为10.0kN10.0kNm m以上或有行车及以上或有行车及振动荷载的平台。

4、振动荷载的平台。 如炉顶平台、炼钢车间操作平台、铸锭平台、轧钢车如炉顶平台、炼钢车间操作平台、铸锭平台、轧钢车间均热炉平台及电炉操作平台间均热炉平台及电炉操作平台4第二章第二章 平台钢结构平台钢结构第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计o 2.1.3 2.1.3 平台钢结构布置平台钢结构布置o 一一 、结构布置要求、结构布置要求1.1.满足使用功能和生产工艺操作的的净空要求。一般通满足使用功能和生产工艺操作的的净空要求。一般通行平台净空高度不小于行平台净空高度不小于1.9m1.9m，宽度不应小于，宽度不应小于0 0.7m.7m局部局部最小宽度不得小于最小宽度不得小于0 0.4 m.4 m。

5、2.2.考虑平台上较大固定设备的位置及大直径管道等的吊考虑平台上较大固定设备的位置及大直径管道等的吊挂位置，尽量将荷载直接作用平台粱、柱上挂位置，尽量将荷载直接作用平台粱、柱上. .3.3.轻型平台利用厂房结构及其他承重结构的条件，将平轻型平台利用厂房结构及其他承重结构的条件，将平台的梁板支承在厂房柱及大型设备或结构上。台的梁板支承在厂房柱及大型设备或结构上。4.4.较大动力荷载或有重型设备、重储物的平台，宜与厂较大动力荷载或有重型设备、重储物的平台，宜与厂房柱脱开，直接支承于独立柱上。房柱脱开，直接支承于独立柱上。5.5.重型平台一侧支承于厂房柱或建筑物墙体，另一侧设重型平台一侧支承于厂房柱

6、或建筑物墙体，另一侧设独立柱。应加设柱间支撑。独立柱。应加设柱间支撑。5第二章第二章 平台钢结构平台钢结构第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计o 二二 梁格布置梁格布置o 充分利用铺板的允许跨距合理布置梁格充分利用铺板的允许跨距合理布置梁格o 简式梁格：简式梁格：只有主梁，适用于梁跨度较小的情只有主梁，适用于梁跨度较小的情况；况；o 普通式梁格：普通式梁格：有次梁和主梁，次粱支承于主梁有次梁和主梁，次粱支承于主梁上；上；o 复式梁格：复式梁格：除主梁和纵向次粱外，还有支承于除主梁和纵向次粱外，还有支承于纵向次梁上的横向次梁。纵向次梁上的横向次梁。6第二章第二章 平台钢结构平台钢结构第二章

7、第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计o 三、平台钢结构的构成、传力路线和受力特点三、平台钢结构的构成、传力路线和受力特点 o （1 1）构成：板、次梁、主梁、柱、支撑；）构成：板、次梁、主梁、柱、支撑； o （2 2）传力路线：）传力路线：o 竖向荷载竖向荷载板板次梁次梁主梁主梁柱柱基础基础o 水平荷载水平荷载板板次梁次梁主梁主梁支撑支撑/ /柱柱基础基础o (3 (3） 受力特点受力特点 o 竖向荷载为主要荷载；竖向荷载为主要荷载；o 板有单向和双向之分，钢板常以变形控制；板有单向和双向之分，钢板常以变形控制；o 梁分次梁、主梁，可连续或单跨；梁分次梁、主梁，可连续或单跨；o 柱两端常用铰接

8、，为轴压杆。柱两端常用铰接，为轴压杆。7第二章第二章 平台钢结构平台钢结构第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计o 2. 2 2. 2 平台铺板设计平台铺板设计o 一、一、 平台铺板构造类型平台铺板构造类型o 轻型钢铺板：有花纹钢板、带肋钢板和冲泡钢板等。轻型钢铺板：有花纹钢板、带肋钢板和冲泡钢板等。o 混凝土预制板：使用比较方便，梁的间距可较大混凝土预制板：使用比较方便，梁的间距可较大o 压型钢板与钢筋混凝土组合楼板：钢板单受力、混凝土压型钢板与钢筋混凝土组合楼板：钢板单受力、混凝土单受力、共同受力单受力、共同受力8第二章第二章 平台钢结构平台钢结构第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构

9、设计o 二、平台板计算二、平台板计算o 单向简支板、四边简支双向板单向简支板、四边简支双向板o 控制值：弯曲强度、挠度控制值：弯曲强度、挠度a,6,a4 . 6,6,8134max22max3422wEtqwftMqMwEtlqwftMqlMkk双向板：简支板：9第二章第二章 平台钢结构平台钢结构第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计o 2.3 2.3 平台梁的设计平台梁的设计 钢平台梁一般宜设计成截面不变的热轧普钢平台梁一般宜设计成截面不变的热轧普通工字钢或槽钢通工字钢或槽钢. . 钢平台梁的挠度不应大于下列数值：钢平台梁的挠度不应大于下列数值：o 设有重轨道的梁设有重轨道的梁l/600

10、l/600o 没有轨道的主梁没有轨道的主梁l/400l/400o 没有轨道的其它梁没有轨道的其它梁l/250l/250 平台梁设计一般可不考虑塑性变形平台梁设计一般可不考虑塑性变形10第二章第二章 平台钢结构平台钢结构第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计o 2.3.1-22.3.1-2、截面设计（型钢梁略）、截面设计（型钢梁略）o 一、截面选择一、截面选择o 原则：强度、稳定、刚度、经济性等要求原则：强度、稳定、刚度、经济性等要求o 1 1、截面高度、截面高度o （1 1）容许最大高度）容许最大高度hmaxhmax净空要求；净空要求；o （2 2）容许最小高度）容许最小高度hminhmi

11、no 由刚度条件确定，以简支梁为例由刚度条件确定，以简支梁为例, ,取荷载标准值取荷载标准值qkqk：EhlhEWlMEIMlEIlqkxkxkxk4810481048538452224 2min1048 1.3TflhE11第二章第二章 平台钢结构平台钢结构第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计o （3 3）梁的经济高度）梁的经济高度heheo 经验公式：经验公式：o 梁的高度应满足：梁的高度应满足：o 2 2、腹板厚度、腹板厚度twtwo 由抗剪强度确定：由抗剪强度确定：o 一般按上式求出的一般按上式求出的twtw较小，可按经验公式计算：较小，可按经验公式计算：o 构造要求：构造要求：

12、0.432730()exexhWhWcm或单位ehhhhh 且且maxminvwwfhVtmax2 . 1):(5 . 3cmhtww单位mmtw612第二章第二章 平台钢结构平台钢结构13第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计o二、截面验算二、截面验算 截面确定后，求得截面几何参数截面确定后，求得截面几何参数Ix Wx Iy Wy Ix Wx Iy Wy 等。等。o1 1、强度强度验算：抗弯强度、抗剪强度、局压强度、折、强度强度验算：抗弯强度、抗剪强度、局压强度、折算应力；算应力；o2 2、整体稳定验算；、整体稳定验算；o3 3、局部稳定验算，对于腹板一般通过加劲肋来保证、局部稳定验算，

13、对于腹板一般通过加劲肋来保证o4 4、刚度验算；、刚度验算；o5 5、动荷载作用，必要时尚应进行疲劳验算。、动荷载作用，必要时尚应进行疲劳验算。13第二章第二章 平台钢结构平台钢结构第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计o 三、焊接组合梁翼缘焊缝计算三、焊接组合梁翼缘焊缝计算o 单位长度上的焊缝剪力腹板剪力单位长度上的焊缝剪力腹板剪力V1V1：且且满满足足构构造造要要求求。wfxfwfxffffIVShfIhVShV4 . 14 . 17 . 02111 14第二章第二章 平台钢结构平台钢结构第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计o 2.3.3 2.3.3 梁的拼接梁的拼接1 1、组合

14、梁的拼接：、组合梁的拼接：焊接拼接焊接拼接 对接焊对接焊 ）翼缘对接焊缝与腹板对）翼缘对接焊缝与腹板对接焊缝尽可能错开距离；接焊缝尽可能错开距离； ）腹板对接焊缝离开加劲）腹板对接焊缝离开加劲板距离大于板距离大于10tw10tw ； ）焊缝设在内力较小处，）焊缝设在内力较小处，焊缝强度不足时可用斜焊缝焊缝强度不足时可用斜焊缝 ）上、下翼缘对接缝开）上、下翼缘对接缝开V V型坡口，便于俯焊；型坡口，便于俯焊； ）预留一段翼缘于腹板间）预留一段翼缘于腹板间的焊缝到工地焊，以的焊缝到工地焊，以 减少焊接减少焊接应力。应力。15第二章第二章 平台钢结构平台钢结构第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设

15、计p 1 1 组合梁的拼接：组合梁的拼接：1010t tw w 500500 5005001234 45 51245345u拼接处对接焊缝不能与基本拼接处对接焊缝不能与基本 金属等强时金属等强时, ,受拉翼缘焊缝受拉翼缘焊缝 应计算确定；应计算确定；u翼缘拼接板的设计内力应按下翼缘拼接板的设计内力应按下式计算式计算: : N N1 1= =A Afnfnf f A Afnfn-被拼接翼缘板净截面面积。被拼接翼缘板净截面面积。16第二章第二章 平台钢结构平台钢结构u 腹板拼接板及其连接承担的内力为：腹板拼接板及其连接承担的内力为： 1 1）拼接截面处的全部剪力）拼接截面处的全部剪力v v； 2

16、2）按刚度分配到腹板上的弯矩）按刚度分配到腹板上的弯矩M Mw w：第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计wwwIMMIII腹板截面惯性矩；梁截面惯性矩。17第二章第二章 平台钢结构平台钢结构第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计u拼接板焊接验算拼接板焊接验算 ）翼缘拼接板及周边焊缝受力）翼缘拼接板及周边焊缝受力 o式中式中 梁翼缘板中心到梁中和轴的距离梁翼缘板中心到梁中和轴的距离o 翼缘板净截面积翼缘板净截面积o）腹板拼接板受全部剪力；）腹板拼接板受全部剪力；o）腹板拼接板受弯距）腹板拼接板受弯距 1yn1A18第二章第二章 平台钢结构平台钢结构第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构

17、设计o高强螺拴拼接高强螺拴拼接 拼接应用夹板，螺栓双剪；拼接应用夹板，螺栓双剪； 受力同拼接焊。受力同拼接焊。19第二章第二章 平台钢结构平台钢结构第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计o2.3.4 2.3.4 主、次梁连接主、次梁连接o叠接叠接 设计不需验算，安装方便，可做连续次梁，占建筑空间设计不需验算，安装方便，可做连续次梁，占建筑空间高度大；高度大；20第二章第二章 平台钢结构平台钢结构21o2.3.4 2.3.4 主、次梁连接主、次梁连接o平接：要验算，构造复杂，不能传递弯距，平接：要验算，构造复杂，不能传递弯距，不占建筑空间。不占建筑空间。第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构

18、设计21a)b)c)d)e)第二章第二章 平台钢结构平台钢结构o 2.3.5 2.3.5 梁的支座梁的支座o (1) (1) 传递压力传递压力 o 主梁支座处有加劲肋，突缘。加紧肋要保证稳定主梁支座处有加劲肋，突缘。加紧肋要保证稳定性。性。o 要有足够的接触面传递钢要有足够的接触面传递钢- -钢，钢钢，钢- -砼的压力砼的压力o (2) (2) 铰接支座转动或滚动要符合设计要求；铰接支座转动或滚动要符合设计要求；o (3) (3) 要能够传递一定的侧向水平推力；要能够传递一定的侧向水平推力；o (4 )(4 )要便于安装。要便于安装。22第二章第二章 平台钢结构平台钢结构o2.3.5 2.3.

19、5 梁的支座梁的支座23p 支于砌体或混凝土上的支座有三种形式：支于砌体或混凝土上的支座有三种形式：第二章第二章 平台钢结构平台钢结构o 2.3.5 2.3.5 梁的支座梁的支座24支支座座垫垫板板的的长长和和宽宽；、支支承承材材料料的的承承压压强强度度；支支座座反反力力；：支支座座板板截截面面面面积积 bafRfRbaAAccp 铰轴式支座的圆柱形枢轴，当接触面中心角铰轴式支座的圆柱形枢轴，当接触面中心角9090o o时，时，其承压应力应满足：其承压应力应满足：第二章第二章 平台钢结构平台钢结构o 2.3.5 2.3.5 梁的支座梁的支座25brp 为了防止弧形支座的弧形为了防止弧形支座的弧

20、形垫块和滚轴支座的滚轴被劈裂，垫块和滚轴支座的滚轴被劈裂，其圆弧面与钢板接触面的承压其圆弧面与钢板接触面的承压力，应满足：力，应满足：。座座滚滚轴轴个个数数，对对于于弧弧形形支支的的接接触触长长度度；弧弧形形表表面面或或滚滚轴轴与与平平板板滚滚轴轴支支座座的的滚滚轴轴直直径径；倍倍或或的的弧弧形形支支座座板板表表面面半半径径式式中中：112)3(401 nnabrrdEndaV第二章第二章 平台钢结构平台钢结构o 2.4.1 2.4.1 钢平台柱钢平台柱o 1. 1. 一般宜设计成等截面柱：一般宜设计成等截面柱： 实实腹柱、格构柱腹柱、格构柱o 2 .2 .一般按轴心受压构件设计。柱一般按轴心

21、受压构件设计。柱的长细比不宜大于的长细比不宜大于150150o 3 . 3 .柱上下两端一般设计为铰接，柱上下两端一般设计为铰接，对于承受较大荷载的柱，应设计成对于承受较大荷载的柱，应设计成上端为铰接，下端为刚接。上端为铰接，下端为刚接。o 4.4.柱脚底板厚度按柱基础对底板柱脚底板厚度按柱基础对底板的反压力所产生的弯矩计算定，但的反压力所产生的弯矩计算定，但不得小于柱肢的最小厚度及不得小于柱肢的最小厚度及10mm10mm。2.4 2.4 平台柱和柱间支撑设计平台柱和柱间支撑设计26l01xyyxl01xyyxyxa )xxxxf )e )yg )yyyyb )yyyc )d )yyxxxxx

22、yxxyyxx第二章第二章 平台钢结构平台钢结构o2.4.2 2.4.2 柱网布置柱网布置o （1 1）按使用空间要求；）按使用空间要求；o （2 2）考虑标准化及建筑模数要求；）考虑标准化及建筑模数要求；o （3 3）考虑综合经济指标的合理）考虑综合经济指标的合理27600040001BA4000DC4000600060006000234柱间支撑600056第二章第二章 平台钢结构平台钢结构p 2.4.3 2.4.3 平台柱的柱间支撑平台柱的柱间支撑 （1 1）柱间支撑设计的原则）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）用双向柱间支撑抵抗水平力；（柱按轴压设计） 支撑布

23、置在柱列中部以减小温度效应；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。支撑常按柔性交叉设计。 （2 2）平台水平支撑设计原则）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；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；安装时用水平支撑调节梁的相对位置； 平台平面内刚度较弱时，支撑将平台水平力传至柱间平台平面内刚度较弱时，支撑将平台水平力传至柱间支撑支撑28第二章第二章 平台钢结构平台钢结构p 2.4.3 2.4.3 平台柱的柱间支撑平台柱的柱间支撑2911/ 60/ 240 (1)/ 30(1)0.4(0.6)60bbbmibmFNorFNFNmN

24、Fn单列柱一道支撑：单列柱多道支撑：多列柱一道支撑：第二章第二章 平台钢结构平台钢结构p2.4.4 2.4.4 柱头与柱脚柱头与柱脚柱头柱头一一 柱头：实腹式柱头：实腹式30实腹柱柱端构造集中垫板a )b )梁端加劲肋传力路线：梁传力路线：梁焊缝焊缝突缘突缘垫板垫板柱顶板柱顶板 焊缝焊缝 加劲肋加劲肋 焊焊缝缝 柱身柱身有时，当荷载较大有时，当荷载较大时，加劲肋高度时，加劲肋高度h h1 1将很将很大，显然构造不合理，大，显然构造不合理，这时，可将腹板切开这时，可将腹板切开一个缺口，将两边的一个缺口，将两边的加劲肋连为一体，这加劲肋连为一体，这时，四条焊缝就都只时，四条焊缝就都只承受承受N N/4/4力并均匀受剪力并均匀受剪h1+2mmt+2m mt + 2m mwh1b1t图 4-35 双 悬 臂 加 劲 肋第二章第二章 平台钢结构平台钢结构p2.4.4 2.4.4 柱头与柱脚柱头与柱脚柱头柱头格构式柱头格构式柱头31传力路线：梁传力路线：梁垫板垫板 柱顶板柱顶板加劲肋加劲肋 缀板缀板 柱肢柱肢缀板与加劲肋受力形式相同。加缀板与加劲肋受力形式相同。加劲肋的抗弯及抗剪强度应进行计算。劲肋的抗弯及抗剪强度应进行计算。垫 圈填 板突 缘b /2N /2h1l11 0 - 2 0b垫 板加 劲 肋柱 顶 板缀