第2章 平台钢结构设计.ppt

1、1.钢结构的极限状态 2.房屋结构安全等级及使用年限 3.能够辨别不同的荷载类型：永久、可变、地震、偶然 4.钢材选用,重点回顾,第2章 平台钢结构设计,2.1 平台钢结构布置 2.2 平台铺板设计 2.3 平台梁设计 2.4 平台柱设计 2.5 柱间支撑设计 2.6 节点设计 2.7 钢楼梯设计,本章教学目标 1 掌握平台钢结构的布置原则 2 掌握平台铺板设计 3 掌握平台梁设计及有关构造 4 掌握平台柱设计及有关构造 5 掌握平台柱脚设计,2.1 平台钢结构布置,一、平台结构的组成与分类 平台结构： 由板、主次梁、柱、支撑系统和次要构件(栏杆、楼梯等）组成，形成一个空间不变体系。 二、用途

2、 操作平台、检修平台、走道平台等 主要用于工业建筑,上海东卫消防钢结构平台,上海奉贤电厂钢结构平台,上海贝莎时装钢结构平台,三、平台结构布置 1、满足工艺要求 2、传力明确、直接合理 3、经济 4、梁格布置,单向梁格,双向梁格,复式梁格,平台设计的一般步骤：,2.2 平台铺板设计,2.2.1 平台铺板的类型和构造 按工艺要求：固定式和可拆御式 按构造要求：轻型钢铺板、钢筋混凝土板和组合楼板,现浇混凝土楼盖板配筋,框架柱,抗剪栓钉,楼板双向钢筋,现浇混凝土楼盖与钢梁的连接,现浇混凝土楼盖板支模,充分利用钢梁的下翼缘替代支撑模板分布梁的脚手架,现浇混凝土楼盖,现浇混凝土楼盖,现浇混凝土楼板后浇带,

3、现浇混凝土楼板后浇带,后浇带：根据国家标准:混凝土结构工程施工规范第2.0.10条后浇带的定义是:为适应环境温度变化、混凝土收缩、结构不均匀沉降等因素影响，在梁、板(包括基础底板)、墙等结构中预留的具有一定宽度且经过一定时间后再浇筑的混凝土带,后浇带设计要求： (1)后浇带的留置宽度一般700-1000mm，现常见的有800mm、1000mm、1200mm三种。 (2)后浇带的接缝形式有平直缝、阶梯缝、槽口缝和X形缝四种形式。 (3)后浇带内的钢筋，有全断开再搭接，有不断开另设附加筋的规定。,(4)后浇带砼的补浇时间，有的规定不少于14天，有的规定不少于42天，有的规定不少于60天，有的规定封

4、顶后28天。高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2010)规定是45d后浇筑 。混凝土结构构造手册第三版中国建筑工业出版社规定是28天。 (5)后浇带的砼配制及强度，原砼等级提高一级的补偿收缩混凝土浇筑。 (6)养护时间规定不一致，有7天、14天或28天等几种时间要求,一般小工程常用的是用14天左右，赶工或工程要求才7天，大工程自建民房常用28天或者一个月左右。,应用在组合楼板的镀锌压型钢板,压型钢板与抗剪栓钉的连接,抗剪栓钉,压型钢板,带有抗剪栓钉的钢构件,抗剪栓钉,分布钢筋,抗剪栓钉,轻型钢铺板：有肋铺板和无肋铺板 铺板加劲肋间距大于2倍铺板跨距或加劲肋不够，或仅仅按构造设置加劲肋时，可

5、按无肋铺板进行设计。,上海东卫消防钢结构平台,有肋铺板加劲肋类型 扁钢（高度取1/121/15跨度，且不小于mm，厚度不小于mm） 角钢（等肢角钢L45x4，不等肢角钢L56x36x4) C型钢,C型钢,间断焊接工艺规定,2.2.2 平台铺板计算 通常铺板被梁和加劲肋分成矩形区格,铺板按区格计算.,次梁,加紧肋,上海东卫消防钢结构平台,1、四边简支板：,当矩形区格的两相邻边的长短边之比不超过2.0时，可视为四边简支板。板的内力计算：,（2-1）,式中 -铺板区格内单位长度上最大弯矩设计值，kN.m/m; -均布荷载作用下四边支撑板的弯矩系数，与板的边长比b/a有关，根据四边简支板的弹性力学分析

6、得出，可按照表2-1查取； a、b-分别为区格的短边与长边； q区格内均布荷载设计值。,板的强度应满足式（2-2）的要求：,（2-2）,表2-1 四边简支板的计算系数,式中 -截面塑性发展系数，此处取1.2; W、t分别为铺板单位长度的截面模量和厚度，花纹钢板厚度取基本厚度； f铺板钢材的强度设计值； q区格内均布荷载设计值。,板的挠度计算公式：,（2-3）,式中 均布荷载作用下四边简支板的挠度系数，也与板的边长比b/a有关，可按表2-1取; qk区格内分布荷载标准值。,现行国家标准钢结构设计规范GB 50017中对平台铺板采用钢板时的挠度限值为a/150.,2、单向受弯板：,当矩形区格的两相

7、邻边的长短边之比大于2.0时，可将板视为两长边支承的单向受弯板。,单跨简支梁仅有一个区格； 多跨连续梁有多个区格； 其中梁跨是板的短边长度。 计算采用（2-1） （2-3）,单向板弯矩和挠度计算系数,2.2.3 铺板加劲肋计算,q,q,单向板均布荷载 四边支承可按梯形也可偏安全按均布荷载。,图: 加紧肋的计算截面,当铺板和加劲肋之间的间断焊缝间距不超过15t时跨中受弯计算 支座受剪计算,加劲肋计算截面,强度:,刚度:,加劲肋按受弯构件计算强度和挠度。,加劲肋计算截面,（2-4）,（2-5）,（2-6）,例题2-1：设一平台结构,平台布置如图所示,平台的均布活荷载标准值,qk=10KN/mm2，

8、Q235-A，铺板采用花纹钢板,设计并计算平台铺板.,图: 平台结构计算例题,钢结构平台肋间距选择(单向板),1.计算对象：平台铺板 2.平台铺板计算最终需要得出的结论： 铺板的类型：花纹钢板、Q235（已知） 平面布置（已知） 板厚确定（基本厚度范围2.58mm） 加劲肋布置 3.铺板计算内容：强度（2-2）、挠度（2-3） 4.加劲肋设计：加劲肋截面设计 5.加劲肋计算：正应力（2-4） 、剪应力（2-5） 、挠度（2-6）,解题思路：,图: 平台结构计算例题,图: 平台结构计算例题,上海东卫消防钢结构平台,1、平板计算：,、加紧肋计算：,1)加紧肋设计：选用-80X6,Q235,2)荷载

9、计算：,3)内力计算：,4)截面特性：,5)验算：,2.3 平台梁设计,2.3.1平台梁设计要点 1、平台梁应优先选用型钢截面,以减少成本; 2、当没有合适尺寸或供货困难时可采用组合截面； 3、设计主次梁连接时，次梁与主梁常做成铰接，主梁 与柱做成刚接或铰接； 4、认真确定梁的计算跨度,北京中关村金融中心安装现场,北京中关村金融中心安装现场,(1)梁的内力求解： 设计荷载下的最大Mmax及Vmax （不含自重）。,2.3.2 截面设计和计算 1.型钢梁设计步骤总结,（3）根据Mmax按下式求出需要的Wnx ，查型钢表试选截面。,（4）弯曲正应力验算： 求设计荷载及其自重作用下的Mmax和Vma

10、x,(2)预设拟用的钢材强度等级。,最大剪力验算：,（5）整体稳定验算：（对平台来说，若有刚性铺板，整体稳定自动满足，不必计算）,（6）刚度验算：,例题2-3：设一平台结构,平台布置如图所示,平台的均布活荷载标准值,qk=10KN/mm2，Q235-A，铺板采用花纹钢板,设计次梁截面.,图: 平台结构计算例题,图: 平台结构计算例题,查型钢表试选I28a,1、初选截面：,2、截面验算：,截面高度 容许最大高度hmax 容许最小高度hmin 经济高度he,hminhhmax，hhe,焊接梁截面,（1）确定截面尺寸,2 焊接组合梁设计步骤总结,均布荷载作用下简支梁的最小高度hmin,腹板高度hw

11、腹板高度hw比h略小。 腹板厚度tw 抗剪,可取1.21.5,局部稳定,焊接梁截面,tw=822mm,翼缘尺寸b和t 所需截面模量为：,初选时取hh1hw,考虑局部稳定，通常取b=25t且大于180mm，且h/2.5bh/6。,焊接梁截面,（2）截面验算,验算时要包含自重产生的效应 强度 弯曲正应力,单向弯曲时,双向弯曲时,剪应力,局部压应力,折算应力,稳定 整体稳定（一般通过构造措施解决） 局部稳定（翼缘、腹板）,刚度,工作平台布置示例,梁的局部稳定和腹板加劲肋设计,焊接组合梁局部失稳,当采用塑性设计时,1）翼缘不发生局部失稳条件:,当采用弹性设计时,箱型梁翼缘板,b1,b0,t,t,腹板的

12、高厚比限值（加紧肋布置见教材）,短加劲肋,横向加劲肋,纵向加劲肋,2）腹板的局部稳定,提高梁腹板局部稳定可采取以下措施：, 加大腹板厚度 不经济 设 置 加 劲 肋 经济有效,柱间支撑,吊车梁,24米跨吊车梁,柱间支撑,图 梁腹板的失稳,(a)弯曲正应力单独作用下；(b)剪应力单独作用下；(c)局部压应力单独作用下,横向加劲肋：防止由剪应力和局部压应力引起的腹板失稳； 纵向加劲肋：防止由弯曲压应力引起的腹板失稳，通常布 置在受压区； 短 加 劲 肋： 防止局部压应力引起的失稳，布置在受压区。 同时设有横向和纵向加劲肋时，断纵不断横。,1、仅用横向加劲肋加 强的腹板,同时受正应力、剪应力和边缘压

13、应力作用。 稳定条件：,腹板边缘的弯曲压应力,由区格内的平均弯矩计算；,腹板平均剪应力,=V/(hwtw )；,临界应力。,腹板局部稳定计算,图 设置横向加劲肋,图 应力形式,腹板受压区高度,其他情况时：,c,h,(,),=,时，,当,=,时，,当,时，,当,作为参数：,=,的表达式，以,b,cr,b,b,cr,b,cr,b,cr,y,b,cr,f,f,f,/,1,.,1,25,.,1,85,.,0,75,.,0,1,25,.,1,85,.,0,85,.,0,2,-,-,l,s,l,l,s,l,s,l,s,l,s,f,图 应力形式,(,),/,1,.,1,2,.,1,8,.,0,59,.,0,

14、1,2,.,1,8,.,0,8,.,0,2,s,v,cr,s,v,s,cr,s,v,cr,s,cr,vy,s,cr,f,f,f,f,-,-,l,t,l,l,t,l,t,l,t,l,t,=,时，,当,=,时，,当,=,时，,当,作为参数：,=,的表达式,以,图5.22 应力形式,图 应力形式,(,),/,1,.,1,2,.,1,9,.,0,79,.,0,1,2,.,1,9,.,0,9,.,0,2,c,cr,c,c,c,cr,c,c,cr,c,cr,c,y,c,cr,c,f,f,f,f,-,-,l,s,l,l,s,l,s,l,s,l,s,=,时，,当,=,时，,当,时，,当,作为参数：,=,的表达

15、式，以,c,2、同时用横向和纵向加劲肋加强的腹板,(1)I 区格，高为h1：,h1,h2,图 设置横向和纵向加劲肋,图 应力形式,腹板区格I的高度,其他情况时：,1,h,图 应力形式,(,),=,时，,当,=,时，,当,时，,当,作为参数：,=,的表达式，以,b1,cr1,b1,b1,cr1,b1,cr1,b1,cr1,y,b1,cr1,f,f,f,/,1,.,1,25,.,1,85,.,0,75,.,0,1,25,.,1,85,.,0,85,.,0,2,-,-,l,s,l,l,s,l,s,l,s,l,s,f,图 应力形式,(,),/,1,.,1,2,.,1,8,.,0,59,.,0,1,2,

16、.,1,8,.,0,8,.,0,2,s1,v,cr1,s1,v,s1,cr1,s1,v,cr1,s1,cr1,vy,s1,cr1,f,f,f,f,-,-,l,t,l,l,t,l,t,l,t,l,t,=,时，,当,=,时，,当,=,时，,当,作为参数：,=,的表达式,以,腹板区格I的高度,其他情况时：,1,h,图 应力形式,(,),/,1,.,1,25,.,1,85,.,0,75,.,0,1,25,.,1,0.85,0.85,2,c1,cr1,c,c1,c1,c,cr1,c1,c,cr1,cr1,c,y,c1,cr1,c,f,f,f,f,-,-,l,s,l,l,s,l,s,l,s,l,s,=,时

17、，,当,=,时，,当,时，,当,作为参数：,=,的表达式，以,c1, 纵向加劲肋边缘的弯曲压应力；, 纵向加劲肋边缘的局部压应力， =0.3 ；,c2,腹板平均剪应力；,(2)II 区格，高为h2 ：,2,c,c2,图 设置横向和纵向加劲肋,图 应力形式,腹板区格II的高度,2,h,图 应力形式,(,),/,1,.,1,25,.,1,85,.,0,75,.,0,1,25,.,1,0.85,0.85,2,b2,cr2,b2,b2,cr2,b2,cr2,cr2,y,b2,cr2,f,f,f,f,-,-,l,s,l,l,s,l,s,l,s,l,s,=,时，,当,=,时，,当,时，,当,作为参数：,=,的表达式，以,b2,图 应力形式,(,),/,1,.,1,2,.,1,8,.,0,59,.,0,1,2,.,1,8,.,0,8,.,0,2,s2,v,cr2,s2,v,s2,cr2,s1,v,cr2,s2,cr2,vy,s2,cr2,f,f,f,f,-,-,l,t,l,l,t,l,t,l,t,l,t,=,时，,当,=,时，,当,=,时，,当,作为参数：,=,的表达式,以,235,/,5,9,.,18,28,2,5,.,1,2,0,2,y,w,c2,f,h,a,t,h,h,a,-,=,l,时：,当,(,),235,/,83,.,1,4,.,13,9,.