第二章平台钢结构设计-n

1、2 平台钢结构设计1 1 合理的结构布置合理的结构布置2 2 平台结构中主要构件梁、板、柱的设计平台结构中主要构件梁、板、柱的设计3 3 梁、板、柱与其它相关构件的连接设计梁、板、柱与其它相关构件的连接设计2.1概述2.1.1 2.1.1 平台钢结构应用平台钢结构应用应用：应用：工业厂房中的设备支承平台、走道平台、检修平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车库台、操作平台等。民用建筑中的楼层和立体车库等等。分类：分类：室内平台、室外平台、承受静力荷载和承受动力荷室内平台、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、轻型操作平台等

2、。载平台以及生产辅助平台和重、中、轻型操作平台等。权重：权重：约占约占厂房全部结构用钢量的厂房全部结构用钢量的3030。 设计考虑：设计考虑：工艺生产的要求，平台布置、选材、制造安工艺生产的要求，平台布置、选材、制造安装等方面注意结构的合理性。装等方面注意结构的合理性。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根据使用荷载不同分类类： 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; ; 如如人行走道、单轨吊车检修等的通行平人行走道、单轨吊车检修等的通行平台台 普通操作平台：普通操作平台：使用荷载使用荷载4 4.0.08

3、 8. .0kN0kNm m 如如检修平台、有小型设备及少量堆检修平台、有小型设备及少量堆料的操作平台料的操作平台、施工平台等；施工平台等； 重型操作平台：重型操作平台：使用荷载为使用荷载为1010. .0kN0kNm m以上或有行车及振动荷载的平台以上或有行车及振动荷载的平台。 如炉顶平台、炼钢车间操作平台、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铸锭平台、轧钢车间均热炉平台及电炉操作平台操作平台2.1.3 2.1.3 平台钢结构布置平台钢结构布置一一 、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满足使用功能和生产工艺操作的的净空要求要求

4、。一般通行平台净空高度不小于一般通行平台净空高度不小于1 1. .9m9m，宽度不应，宽度不应小于小于0 0. .7m7m，局部最小宽度不得小于，局部最小宽度不得小于0 0. .4 m4 m。2 2. .考虑平台上较大固定设备的位置以及大直径管考虑平台上较大固定设备的位置以及大直径管道等的吊挂位置，尽量将这些荷载直接作用平道等的吊挂位置，尽量将这些荷载直接作用平台粱、柱上台粱、柱上. .3 3. .轻型平台利用厂房结构及其他承重结构的条件，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其将平台的梁、板支承在厂房柱及大型设备或其他结构上。他结构上。4 4. .较

5、大动力荷载或有重型设备较大动力荷载或有重型设备、重储物的平台，重储物的平台，宜与厂房柱脱开，直接支承于独立柱上。宜与厂房柱脱开，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，另重型平台一侧支承于厂房柱或建筑物墙体，另一侧设独立柱。应一侧设独立柱。应加加设柱间支撑设柱间支撑。二二 梁格布置梁格布置 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 简式梁格简式梁格：只有主梁，适用于梁跨度较小的情况；只有主梁，适用于梁跨度较小的情况； 普通式梁格普通式梁格：有次梁和主梁，次粱支承于主梁上；有次梁和主梁，次粱支承于主梁上； 复式梁格复式梁格：除主梁和纵向次粱外

6、，还有支承于纵向除主梁和纵向次粱外，还有支承于纵向次梁上的横向次梁。次梁上的横向次梁。三、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 3） 受力特点受力特点 竖向荷载为主要竖向荷载为主要荷载；荷载； 板有单向和双向板有单向和双向之分，钢板常以变形控之分，钢板常以变形控制；制； 梁分次梁、主梁，梁分次梁、主梁，可连续或单跨；可连续或单跨； 柱两端常用铰接，柱两端常用铰接，为轴压杆。为轴压杆。2. 2 平台铺板设计一、一、 平台铺板构造类型平台铺板构造类型轻型钢铺板轻型钢铺板：有花纹钢

7、板、带肋钢板和冲泡钢板等。有花纹钢板、带肋钢板和冲泡钢板等。混凝土预制板混凝土预制板：使用比较方便，梁的间距可较大使用比较方便，梁的间距可较大压型钢板与钢筋混凝土组合楼板压型钢板与钢筋混凝土组合楼板：钢板单受力钢板单受力、混凝土单受力混凝土单受力、共同受力共同受力a,6,a4 . 6,6,8134max22max3422wEtqwftMqMwEtlqwftMqlMkk双向板：简支板：二、平台板计算单向简支板、四边简支双向板单向简支板、四边简支双向板控制值：弯曲强度、挠度控制值：弯曲强度、挠度梁的计算梁的计算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

8、拼接7. 主次梁连接8. 主梁支座设计2.4 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通工字钢或槽钢.钢平台梁的挠度不应大于下列数值：设有重轨道的梁l/600没有轨道的主梁l/400没有轨道的其它梁l/250平台梁设计一般可不考虑塑性变形一、截面选择一、截面选择 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1 1、截面高度、截面高度（1 1）容许最大高度）容许最大高度h hmaxmax净空要求；净空要求；（2 2）容许最小高度）容许最小高度h hminmin 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q

9、 qk k：代入上式即推出可近似取荷载标准乘荷载分项系数取设计强度由于设计值; 3 . 1/:,3 . 1:, 3 . 1)()():(fffkksksEhlhEWlMEIMlEIlqkxkxkxk4810481048538452224 TTlEfhEhfl 2min23 .148103 .14810 （3 3）梁的经济高度）梁的经济高度h he e 经验公式：经验公式：。吊吊车车梁梁有有横横向向荷荷载载时时：；否否则则截截面面无无削削弱弱时时：系系数数式式中中：单单位位或或9 . 07 . 0)29 . 085. 0)1)(307234 . 0 xxxxexefMWcmWhWh2 2、腹板高

10、度、腹板高度h hw w 因翼缘厚度较小，可取因翼缘厚度较小，可取h hw w比比h h稍小，满足稍小，满足5050的模数。的模数。3 3、腹板厚度、腹板厚度t tw w 由抗剪强度确定：由抗剪强度确定： 一般按上式求出的一般按上式求出的t tw w较小，可按经验公式计算：较小，可按经验公式计算： 构造要求：构造要求：4 4、初选翼缘宽度、初选翼缘宽度b bf f： ：综上所述，梁的高度应满足：综上所述，梁的高度应满足：ehhhhh 且且maxminvwwfhVtmax2 . 1):(5 . 3cmhtww单位mmtw6一般一般b bf f以以10mm10mm为模数，为模数，t t以以2mm2

11、mm为模数为模数, ,且不小且不小于于8mm8mm。21322121 htbhtIfwwxb bf fh hw wh h1 1h htt tw wxxhhtbhhthIWfwwxx213612 6621wwwxfwfwwxwhthWtbthbhtWhhh 取取：。，代入上式得又，一般有：thbhf35235/)30/(:yffbtb且二、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I Ix x W Wx x I Iy y W Wy y 等。等。1、强度验算：抗弯强度、抗剪强度、局压强度、折、强度验算：抗弯强度、抗剪强度、局压强度、折 算应力；算应力；2、整体稳

12、定验算；、整体稳定验算；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，对于腹板一般通过加劲肋来保证4、刚度验算；、刚度验算；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。三、组合梁截面沿长度的改变三、组合梁截面沿长度的改变 一般来讲，截面一般来讲，截面M M沿沿L L改变，为节约钢材，将改变，为节约钢材，将M M较较小区段的梁截面减小，截面的改变有两种方式：小区段的梁截面减小，截面的改变有两种方式：1 1、改变翼缘板截面、改变翼缘板截面（1 1）单层翼缘板，一般改变）单层翼缘板，一般改变b bf f，而，而t t不变，做法如图：不变，做法如图：b

13、 bf fb bf f12.5（a）（b）l lll/6/6ll/6/6M M1 1M M1 1M M （2 2）多层翼缘板，可采用切断外层翼缘板的方法，断）多层翼缘板，可采用切断外层翼缘板的方法，断 点计算确定，做法如图：点计算确定，做法如图： 为了保证，断点处能正常工作，实际断点外伸长为了保证，断点处能正常工作，实际断点外伸长度度l l1 1应满足：应满足：l lM M1 1M M1 1l l1 1l l1 1 1）端部有正面角焊缝时：）端部有正面角焊缝时： 当当h hf f 0.750.75t t1 1时：时： l l1 1 b b1 1当当h hf f 0.75t1 0.75t1时：时

14、： l l1 1 1.51.5b b1 1 2）端部无正面角焊缝时：）端部无正面角焊缝时：l l1 1 22b b1 1 b b1 1 、t t1 1-外层翼缘板的宽度和厚度；外层翼缘板的宽度和厚度；h hf f - -焊脚尺寸。焊脚尺寸。l lM M1 1M M1 1l l1 1l l1 12 2、改变梁高、改变梁高 具体做法如图具体做法如图：h hh h/2/2h hh h/2/2抵紧抵紧焊接焊接l l/6/6 l l/5/5四、焊接组合梁翼缘焊缝计算四、焊接组合梁翼缘焊缝计算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V1：11111(5 19)wwx wxVSVSVttI

15、tIS式中：翼缘截面对中和轴的面积矩；且且满满足足构构造造要要求求。wfxfwfxffffIVShfIhVShV4 . 14 . 17 . 02111 将腹板剪力将腹板剪力V1代入下式代入下式 当有集中力作用而又未设加劲肋时，应进行折算应力当有集中力作用而又未设加劲肋时，应进行折算应力计算：计算：)205(4 . 12zz lhFlhFfef 得得：由由wfffff 22 2124 .11 xzfwffIVSlFfh wfxffzffIhVSlhF 2124 . 14 . 1 五五 梁的拼接、连接和支座梁的拼接、连接和支座一、梁的拼接一、梁的拼接1 1、型钢梁的拼接：、型钢梁的拼接：2、组合梁

16、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。组合梁的拼接：组合梁的拼接：1010t tw w 500500 5005001234

17、 4551245345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；翼缘拼接板的内力应按下式翼缘拼接板的内力应按下式 计算计算: : 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。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 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： 梁截面惯性矩。梁截面惯性矩。腹板截面惯性矩；腹板截面惯性矩； IIIIMMwww 拼

18、接板焊接 ）翼缘拼接板及周边焊缝受力）翼缘拼接板及周边焊缝受力 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 翼缘板净截面积翼缘板净截面积）腹板拼接板受全部剪力；）腹板拼接板受全部剪力；）腹板拼接板受弯距）腹板拼接板受弯距wwIMMI111n1IMyNM/2yAII翼缘1yn1A(2) (2) 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。二、 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； 7. 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。a)b

19、)c)d)e)三、梁的支座三、梁的支座 (1) (1) 传递压力传递压力 主梁支座处有加劲肋，突缘。加紧肋要保证稳定性。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要有足够的接触面传递钢- -钢，钢钢，钢- -砼的压力砼的压力 (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； (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； (4 )(4 )要便于安装。要便于安装。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：R平板支座平板支座铰轴式支座铰轴式支座支支座座垫垫板板的的长长和和宽宽

20、；、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 bafRfRbaAAccb弧形支座弧形支座r 为了防止弧形支座的弧形垫块和滚轴支座的滚轴被劈为了防止弧形支座的弧形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力，应满足：裂，其圆弧面与钢板接触面的承压力，应满足：br。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 铰轴式支座的圆柱形枢轴，当接触面中

21、心角铰轴式支座的圆柱形枢轴，当接触面中心角9090o o时，其承压应力应满足：时，其承压应力应满足：枢枢轴轴纵纵向向接接触触长长度度。枢枢轴轴直直径径；式式中中： ldfdlR)215 (2 2.3 2.3 钢结构平台柱钢结构平台柱与平台支撑与平台支撑一、一、 钢平台柱钢平台柱 1. 一般宜设计成等截面柱： 实腹柱、格构柱 2 .一般按轴心受压构件设计。柱的长细比不宜大于150 3 .柱上下两端一般设计为铰接，对于承受较大荷载的柱，应设计成上端为铰接，下端为刚接。 4.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，但不得小于柱肢的最小厚度及10mm。yxa )xxxxf )e )yg

22、)yyyyb )yyyc )d )yyxxxxxyxxyyxxl01xyyxl01xyyx二、二、柱网布置原则柱网布置原则 （1 1）按使用空间要求；）按使用空间要求； （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,3,3、6 6、9 9； （3 3）考虑综合经济指标的合理）考虑综合经济指标的合理三三. . 平台结构支撑平台结构支撑 （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

23、。 （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支撑平台平面内刚度较弱时，支撑将平台水平力传至柱间支撑。600040001BA4000DC4000600060006000234柱间支撑600056第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计 )75. 0/(0fNA xxxrl0 yyyrl0 x y yx ,min yx yx fAN min fANn 第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计 yw0f

24、2355025th).( yf2351010tb).( th0y0f23540tb yf235100tD 第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计 fNfNA5 . 175. 02 300 xlh fAN 2120 xxxxxAA12027 max max2120 xx2120 yy maxxxxAA12040 yyyAA12040 maxA70l2y0y)( 第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计 1 xA1max x y max17 . 0 401 max15 . 0 50max 251 23585yfAfV ,)(a1a240NF1b 60NF21a1b ,/ cosnVN1t 1

25、V 第二章第二章 平台钢结构设计平台钢结构设计 fANRtttt Rt Rt Rt Rt cos1nV1V柱柱肢肢中中心心距距缀缀板板中中心心距距 caTcaVM1 40ct mmt6 六、柱头、柱脚节点构造（一）柱头1实腹式柱头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 焊缝焊缝 柱身柱身有时，当荷载较有时，当荷载较大时，加劲肋高度大时，加劲肋高度h h1 1将很大，显然构将很大，显然构造不合理，这时，造不合理，这时，可将腹板切开一个可将腹板切开一个缺口，将两边的加缺口，将两边的加劲肋连为一体，这劲肋连为一体，这时，四条焊缝就都时，四条焊缝就都只承受只承受N N/4/4力并均匀力并均匀受剪，受剪，但要求但要求h h1 160h60hf f（侧焊缝最大焊缝长度）双悬臂加劲肋（侧焊缝最大焊缝长度）双悬臂加劲肋h1+2mmt+ 2m mt + 2m mwh1b1t图 4-35 双 悬 臂 加 劲 肋 2 2格构式柱头格构式柱头 传力路线：梁传力路线：梁垫板垫板 柱柱顶板顶板 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缀板与加劲肋受力形式