建筑钢结构设计67p.ppt

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1、第二章 平台设计,作业一:有一平台结构长44米,宽12米,高6米,在平台两端设置4*6米楼梯间。平台活载标准值为12kN/m2. 要求: 1、柱、梁格、支撑布置(柱暂按H型钢布置),并画出平面、立面图 2、铺板计算(板和肋) 3、主梁、次梁、柱(包括柱脚)计算 4、画出梁柱节点构造、梁梁节点构造,需计算的要计算。,第二章 平台设计,1)构成:板、次梁、主梁、柱、支撑;,2)传力路线:,1、平台钢结构的构成、传力线路和受力特点:,2.1 结构布置及结构形式:,3)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

2、端常用铰接,为轴压杆。,2.1 结构布置及结构形式:,2、柱间支撑形式:,平台柱两端都为铰接时,必须设置柱间支撑,2.1 结构布置及结构形式:,3、平台结构设计步骤,(1)结构体系布置 1)梁、柱平布置 a 柱距选择:一般6-8米为经济柱距,但要结合功能要求; 柱截面形式选择: 根据平台高度选择实腹柱还是格构柱; b 梁系选择:梁格布置体系选择;一级次梁间距均匀, 间距1.5-2.5米;二级次梁(铺板加劲肋)考虑板格要 求,一般0.6-1.0米。 2)柱间支撑布置 支撑类型:一般为交叉撑,需要通道时用人字撑或门形撑; 支撑形式:使用交叉撑角度30-60度,若角度太大用复合撑 (双层或多层);

3、支撑位置:一般为中间支撑或两头均设置支撑,若平台较短 也可在一端设置一道支撑。,2.1 结构布置及结构形式:,(1)初选构件截面:需注意宽肢薄壁和等截面原则; 满足局部稳定要求。 (2)结构内力分析(M,V,N) (3)构件验算:板、次梁、主梁、柱、支撑。对初选截面调整 验算内容包括:强度、整体稳定,挠度 (4)节点构造设计和计算 包括:梁柱节点,梁梁节点,柱脚和基础 (5)绘制施工图,2.1 结构布置及结构形式:,3、平台结构设计步骤,2.2 平台铺板设计,1、铺板形式和构造 1)板:板厚一般2.5-8mm, 常用4,6mm,加劲肋钢板高度 L/12l/15, 厚度大于其高度 间断焊,每段长

4、度大于15t; a) 花纹钢板焊接连接:,b) 轻型预制钢铺板螺栓连接,2.2 平台铺板设计,c) 压型钢板钢砼复合板抗剪销连接,2.2 平台铺板设计,2、铺板计算,2.2 平台铺板设计,1)四边简支板:,2、铺板计算,2.2 平台铺板设计,2)单向受弯板:,3、铺板加劲肋计算,考虑两种荷载分布形式:梯形分布和均匀分布,2.2 平台铺板设计,1)稳定计算不考虑,2)强度计算: 3)剪应力计算:,4)挠度计算:,2.2 平台铺板设计,3、铺板加劲肋计算,1、梁的连接形式,a)一般用型钢,但梁高大于300时,考虑用焊接H钢, 主梁一般用“I”“H”型钢或焊接“H”型钢。 b)支座方式有连续梁叠接或

5、简支梁平接,与柱连接时一般为铰接。 梁计算长度为柱轴线距离。,2、截面选择型钢梁,2、截面选择焊接组合截面梁,A梁高估算:,h应满足三个条件,B腹板厚度估算:,C翼缘尺寸确定:,3、梁的计算:,1)强度计算:,D.折算应力:,3、梁的计算:,2)刚度计算:,3)梁的整体稳定;,符合下列情况之一时,可不计算梁的整体稳定性。 上翼缘由连接牢固的铺板,能阻止其侧移时; 梁受压翼缘的自由长度 与宽度之比 不超过规定时; 箱形梁高h与腹板间隔宽度 之比 时, 且 ;,VTVT,VQVQ,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;,3、梁的计算:,3)

6、梁的整体稳定;,(2) 不符合上述条件时,则: 在最大刚度平面内受弯时,应满足 ; 在两个主平面内受弯时,H形截面构件应满足: (3) 无论何种情况,均要求梁的支座处应能防止截面扭转。,4)梁的局部稳定:,3、梁的计算:,)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。,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;,B. 组合梁腹板的局

7、部稳定:,b)加劲肋的计算(分三种类型) )仅配置横向加劲肋 )同时配置横向和纵向加劲肋,受压翼缘和纵向加劲肋间 的区格 )同时配置横向和纵向加劲肋,受拉翼缘和纵向加劲肋间 的区格,5)加劲肋的构造和截面尺寸:,3、梁的计算:,5)加劲肋的构造和截面尺寸:,3、梁的计算:,3、梁的计算:,4.梁的拼接:,1)焊接拼接:,a) 对接焊,4.梁的拼接:,1)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 。,式中 梁翼缘板中心到梁中和轴的距离, 翼缘板净截面积;,4.梁的拼接:,2) 高强螺拴拼接 拼接应用夹板,螺栓双剪; 受力同拼接焊。,5.

8、主、次梁连接:, 叠接: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:要验算、构造复杂,不能传递弯矩,不占建筑空间。,5.主、次梁连接:,6.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;,6.主梁的支座设计要求 传递压力,6.主梁的支座设计要求 传递压力, 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。,6.主梁的支座设计要求,第二章 平台钢结构设计,建筑钢结构设计,2.4 平台柱设计 2.4.1、截面设计 1)按使用空间要求; )考虑标准化及

9、建筑模数要求; 3.6.9 )考虑综合经济指标的合理。 (大、小),第二章 平台钢结构设计,建筑钢结构设计,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。,第二章 平台钢结构设计,建筑钢结构设计,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。,第二章 平台钢结构设计,建筑钢结构设计,五)轴

10、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。,第二章 平台钢结构设计,建筑钢结构设计,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 ;,第二章 平台钢结构设计,建筑钢结构设计,2、 设计步骤:, 验

11、算局部稳定:,)工型:,腹板:,翼缘:,)箱型 或,)钢管:,第二章 平台钢结构设计,建筑钢结构设计,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:,第二章 平台钢结构设计,建筑钢结构设计, 对单肢长细比的构造要求:,式中: 为单肢对11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

12、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(0a1)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。,第二章 平台钢结构设计,建筑钢结构设计, 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。

13、,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。,第二章 平台钢结构设计,建筑钢结构设计,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248),)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

14、(P53.图251(a),)靴梁式:柱与靴梁焊、靴梁再与底板焊,扩散压力(P53.图251(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249),(P52.图250),3、柱脚的形式:,第二章 平台钢结构设计,建筑钢结构设计,4、柱脚的设计要求: 动桁架常见做法:,)底板大小要满足基础砼的抗压强度及边缘构造要求;,)柱脚设计要便于靴梁焊接;,)底板与基础顶面之摩擦力抵抗柱间支撑的水平分力。锚栓不受剪,摩擦系数为0.4,)底板厚度要满足双向板(四边或三边支承)的抗弯要求;(表2-7,2-8,P54),八)平台钢结构设计例题:,P57.例25,)靴梁要满足抗弯要求;,)靴梁和柱、靴梁和底板的焊缝连接要满足强度要求;,)锚栓与锚孔设计要考虑安装调节余地,又要传递剪力。,P61.例27,

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