第八章平台钢结构设计

第八章平台钢结构设计

学什么？ 难点和重点？

主要内容 一、结构布置及结构形式二、平台板的设计三、平台梁的设计四、平台柱网及柱间支撑五、轴压实腹柱设计六、格构柱设计七、柱头柱脚

重点和难点 1 合理的结构布置 2 平台结构中主要构件梁板柱的设计 3 梁板柱与其它相关构件的连接设计

一、结构布置及结构形式

1.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）受力特点 ①竖向荷载为主要荷载； ②板有单向和双向之分，钢板常以变形控制； ③梁分次梁、主梁，可连续或单跨； ④柱两端常用铰接，为轴压杆。

2.平台构件的形式 （1）板 ①花纹钢板焊接连接 ②轻型预制钢铺板螺栓连接 ③压型钢板钢砼符合板抗剪销连接

2.平台构件的形式 （2）梁 ① 次梁一般用型钢，主梁一般用“工”型钢或焊接“H”型钢 ② 支座方式有连续梁叠接合简支梁平接，与柱连接时一般为铰接

2.平台构件的形式 （3）柱 ① 实腹柱； ② 格构柱。

二、平台板的设计 1 形式轻型钢板、压型钢板与混凝土组合楼板、钢筋混凝土预制板 2、计算单向简支板、四边简支双向板控制值：弯曲强度、挠度

三、平台梁的设计 1. 截面选择 2. 强度验算 3. 刚度计算 4. 梁的整体稳定梁的计算 5. 梁的局部稳定 6. 梁的拼接 7. 主次梁连接 8. 主梁支座设计

1. 截面选择 （1）梁高估算 h应满足三个条件

（2）腹板厚度估算 （3）翼缘尺寸确定

2. 强度验算 （1）正应力①单向弯曲： ②双向弯曲：式中相对于处的对x轴，y轴的净截面抗弯模量。：塑性截面发展系数。对工型截面：对箱形截面：；其他截面查规范，有疲劳荷载者：

（2）剪应力： 式中：S——计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积距； V—剪力 ——腹板厚度 I——毛面积惯性距 ——抗剪强度设计值

（3）局部压应力：（有集中荷载，无加劲肋）（3）局部压应力：（有集中荷载，无加劲肋） 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。其他＝1.0；，a=50mm, ——梁顶支腹板计算高度之距离， ——轨道高度，对无轨梁 =0

（4）折算应力 式中、、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。以拉应力为正，压应力为负。式中： ——梁净截面惯距； ——所计算点之中和轴距离 ——强度增大系数：当异号时，＝1.2，同号或 =0时， =1.1

3.刚度计算 ——全部荷载标准值产生的挠度的容许值；（减去预拱值） ——可变荷载标准值产生的挠度的容许值。预拱值一般为恒载+活载下的挠度值。

4.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。 ①上翼缘由连接牢固的铺板，能阻止其侧移时； ②梁受压翼缘的自由长度与宽度之比不超过规定时； ③箱形梁高h与腹板间隔宽度之比时，且；

(2) 不符合上述条件时，则: ① 在最大刚度平面内受弯时，应满足； ——梁的整体稳定系数，按规范定； ② 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。

5.梁的局部稳定 提高梁局部稳定的措施（1）增加厚度（2）设置加劲肋

(1) 组合梁翼缘板的局部稳定应符合下列要求： ① 工字型 ② 箱形 (2) 组合梁腹板的局部稳定

(2) 组合梁腹板的局部稳定 ①加劲板的配置 ⅰ）当时，当时宜设构造加劲肋，当时，不设加劲肋。 ⅱ) 当时，应配横向加劲肋，并计算横向加劲肋间距和腹板局部稳定性。

ⅲ）当 时，应受压区配纵向加劲肋和横肋加劲肋 ⅳ）须满足，国外限制标准为300（抵抗弯距引起的压力） ⅴ）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； ⅵ）纵向加劲肋布置在腹板至高度处（受压区）； ⅶ）横向加劲肋间距一般为至。

②加劲肋的计算（分三种类型） ⅰ）仅配置横向加劲肋 ⅱ）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 ⅲ）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

③加劲肋的构造和截面尺寸 ⅰ）加劲肋一般双面对称配置 ⅱ）横肋外伸宽度，厚度 ; ⅲ) 在同时有横、纵向肋时；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： (当时) （当时）

ⅳ）横肋内侧上、下段内斜角，宽，高 ，但不大于40X60。 ⅴ）支承加劲肋应做整体稳定计算：，其中A——加劲肋和两侧范围内的腹板面积，构件长度取h。

ⅵ）支承加劲肋应作端面承压验算； ⅶ）支承加劲肋下伸自由高度不大于厚度的2倍。

6．梁的拼接 • 焊接拼接 ① 对接焊 ⅰ）翼缘对接焊缝与腹板对接焊缝尽可能错开距离； ⅱ）腹板对接焊缝离开加劲板距离大于； ⅲ）焊缝设在内力较小处，焊缝强度不足时可用斜焊缝 ⅳ）上、下翼缘对接缝开V型坡口，便于俯焊； ⅴ）预留一段翼缘于腹板间的焊缝到工地焊，以减少焊接应力。

② 拼接板焊接 ⅰ）翼缘拼接板及周边焊缝受力式中 ——梁翼缘板中心到梁中和轴的距离 ——翼缘板净截面积 ⅱ）腹板拼接板受全部剪力； ⅲ）腹板拼接板受弯距

(2) 高强螺拴拼接 ① 拼接应用夹板，螺栓双剪； ② 受力同拼接焊。

7. 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。

8. 主梁支座设计 (1) 传递压力 ① 主梁支座处有加劲肋，突缘。加紧肋要保证稳定性。 ② 要有足够的接触面传递钢-钢，钢-砼的压力 (2) 铰接支座转动或滚动要符合设计要求； (3) 要能够传递一定的侧向水平推力； (4 )要便于安装。

四、平台柱网布置及平台结构支撑 1.柱网布置原则（1）按使用空间要求；（2）考虑标准化及建筑模数要求；（3）考虑综合经济指标的合理。

2.平台结构支撑 （1）柱间支撑设计的原则 ① 用双向柱间支撑抵抗水平力；（柱按轴压设计） ② 支撑布置在柱列中部以减小温度效应； ③ 支撑常按柔性交叉设计。

2.平台结构支撑 （2）平台水平支撑设计原则 ① 平台水平支撑一般为柔性交叉支撑； ② 安装时用水平支撑调节梁的相对位置； ③ 当平台平面内刚度较弱时，支撑将平台水平力传至柱间支撑。

五、轴压实腹柱设计 1.设计原则（1）选择回转半径箱对较大的对称截面，提高柱的整体稳定和刚度；（2）两个主轴方向的计算长细比尽可能接近，提高经济性；（3）便于连接；（4）构造简便，制造省工；（5）尽可能选用可直接采购的型材，如H型钢管及圆管、方管。

2.设计步骤 （1）选择截面类型，假定长细比，定截面规格；（2）确定柱高，柱支座点位置、形式；（3）计算，验算； =150 柱，吊车梁下支撑200 （4）查表求，选较小者；（5）验算整体稳定；（6）由截面削弱试验算强度；

（7）验算局部稳定 ① 工型腹板：翼缘： ② 箱形 ③ 钢管：

六、格构柱设计 1.截面选择（1）单肢截面面积：（假定长细比为70左右）；（2）单肢截面选定：按A取型钢，并使（3），（考虑折算长细比修正）。 2.整体稳定验算（1）公式：，（式中按查表求得）；

（2）对虚轴，去换算长细比查表取； ① 对双肢组合件 ⅰ）缀板： ⅱ）缀条： ② 对四肢组合件 ⅰ）缀板： ⅱ）缀条：

式中：——为单肢对1-1轴的长细比；缀件焊接取净距，螺栓连接取中距； ——构件截面中垂直于x轴的各缀条毛截面积之和（3）对单肢长细比的构造要求（单肢稳定） ① 缀条柱：为中较大值，； ② 缀板柱：，但当时，

3.剪力计算 最大剪力V：，剪力由缀材面承担；单个缀材面上为V1

4.缀条验算 (1) 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 (2) 缀条稳定计算： ——考虑单面连接式强度折剪系数；

(3) 计算缀条连接时，强度折剪系数0.85，受力取 (4) 横缀条受力，截面一般同斜缀条 5.缀板计算 (1)假定反弯点在各杆件之中点； (2)缀板内力：剪力：弯距： (3)构造要求： ① 缀板厚度且〉6mm; ② 同一截面处缀板线刚度之和不得小于柱较大分肢线刚度的6倍。

七、柱头柱脚 1.柱头设计要求（1）满足各传力步骤的强度要求；（2）应尽可能减小偏心（3）为施工留有调节余地。

七、柱头柱脚 2.柱头分类 (1) 顶接（用于单层结构） ① 梁的支撑加劲肋对准柱的腹板 ② 梁的支撑加劲肋对准柱的翼缘（有偏心） (2) 侧接（用于多层结构，柱连续） ① 接于柱翼缘 ② 接于柱腹板

3、柱脚的形式 （1）直承式：柱脚端部铣平，压在底板上，焊接（2）靴梁式：柱与靴梁焊、靴梁再与底板焊，扩散压力

4、柱脚的设计要求 （1）底板大小要满足基础砼的抗压强度及边缘构造要求；（2）底板厚度要满足双向板（四边或三边支承）的抗弯要求（3）靴梁要满足抗弯要求; （4）靴梁和柱、靴梁和底板的焊缝连接要满足强度要求；（5）柱脚设计要便于靴梁焊接；（6）底板与基础顶面之摩擦抵抗，柱间支撑之水平分力，锚栓不受剪，摩擦系数为0.4 （7）锚栓与锚栓空设计要考虑安装余地，又要传递剪力。

第八章 平台钢结构设计