第二章平臺鋼結構設計

1、2 平臺鋼結構設計1 合理的結構布置2 平臺結構中主要構件梁、板、柱的設計3 梁、板、柱與其它相關構件的連接設計2.1概述2.1.1 平臺鋼結構應用應用：應用：工業(yè)廠房中的設備支承平臺、走道平臺、檢修平臺、操作平臺等。民用建筑中的樓層和立體車庫等。分類：分類：室內平臺、室外平臺、承受靜力荷載和承受動力荷載平臺以及生產輔助平臺和重、中、輕型操作平臺等。權重：權重：約占廠房全部結構用鋼量的30。 設計考慮：設計考慮：工藝生產的要求，平臺布置、選材、制造安裝等方面注意結構的合理性。2.1.2 平臺鋼結構類型根據(jù)使用荷載不同分類： 一般平臺一般平臺(即輕型平臺即輕型平臺)：使用荷載2kNm左右; 如人

2、行走道、單軌吊車檢修等的通行平臺。 普通操作平臺：普通操作平臺：使用荷載4.08.0kNm 如檢修平臺、有小型設備及少量堆料的操作平臺、施工平臺等； 重型操作平臺：重型操作平臺：使用荷載為10.0kNm以上或有行車及振動荷載的平臺。 如爐頂平臺、煉鋼車間操作平臺、鑄錠平臺、軋鋼車間均熱爐平臺及電爐操作平臺2.1.3 平臺鋼結構布置一一 、結構布置要求結構布置要求：1.滿足使用功能和生產工藝操作的的凈空要求。一般通行平臺凈空高度不小于1.9m，寬度不應小于o.7m，局部最小寬度不得小于o.4 m。2.考慮平臺上較大固定設備的位置以及大直徑管道等的吊掛位置，盡量將這些荷載直接作用平臺粱、柱上.3.

3、輕型平臺利用廠房結構及其他承重結構的條件，將平臺的梁、板支承在廠房柱及大型設備或其他結構上。4.較大動力荷載或有重型設備、重儲物的平臺，宜與廠房柱脫開，直接支承于獨立柱上。5。重型平臺一側支承于廠房柱或建筑物墻體，另一側設獨立柱。應加設柱間支撐。二二 梁格布置梁格布置 充分利用鋪板的允許跨距合理布置梁格 簡式梁格簡式梁格：只有主梁，適用于梁跨度較小的情況； 普通式梁格普通式梁格：有次梁和主梁，次粱支承于主梁上； 復式梁格復式梁格：除主梁和縱向次粱外，還有支承于縱向次梁上的橫向次梁。三、平臺鋼結構的構成、傳力路線和受力特點 （1）構成：板、次梁、主梁、柱、支撐； （2）傳力路線： 豎向荷載板次梁

4、主梁柱基礎 水平荷載板次梁主梁支撐/柱基礎（3） 受力特點 豎向荷載為主要荷載； 板有單向和雙向之分，鋼板常以變形控制； 梁分次梁、主梁，可連續(xù)或單跨； 柱兩端常用鉸接，為軸壓桿。2. 2 平臺鋪板設計一、 平臺鋪板構造類型輕型鋼鋪板：有花紋鋼板、帶肋鋼板和沖泡鋼板等?；炷令A制板：使用比較方便，梁的間距可較大壓型鋼板與鋼筋混凝土組合樓板：鋼板單受力、混凝土單受力、共同受力a,6,a4 . 6,6,8134max22max3422wEtqwftMqMwEtlqwftMqlMkk雙向板：簡支板：二、平臺板計算單向簡支板、四邊簡支雙向板控制值：彎曲強度、撓度2.3 2.3 鋼結構平臺柱與平臺支撐鋼

5、結構平臺柱與平臺支撐一、一、 鋼平臺柱鋼平臺柱 1 1. . 一般宜設計成等截面柱： 實腹柱、格構柱 2 .一般按軸心受壓構件設計。柱的長細比不宜大于150 3 3 . .柱上下兩端一般設計為鉸接，對于承受較大荷載的柱，應設計成上端為鉸接，下端為剛接。 4.柱腳底板厚度按柱基礎對底板的反壓力所產生的彎矩計算定，但不得小于柱肢的最小厚度及10mm。yxa )xxxxf )e )yg )yyyyb )yyyc )d )yyxxxxxyxxyyxxl01xyyxl01xyyx二、柱網(wǎng)布置原則 （1）按使用空間要求； （2）考慮標準化及建筑模數(shù)要求； （3）考慮綜合經濟指標的合理三. 平臺結構支撐 （

6、1）柱間支撐設計的原則 用雙向柱間支撐抵抗水平力；（柱按軸壓設計） 支撐布置在柱列中部以減小溫度效應； 支撐常按柔性交叉設計。 （2）平臺水平支撐設計原則 平臺水平支撐一般為柔性交叉支撐； 安裝時用水平支撐調節(jié)梁的相對位置； 平臺平面內剛度較弱時，支撐將平臺水平力傳至柱間支撐。600040001BA4000DC4000600060006000234柱間支撐600056梁的計算1. 截面選擇2. 強度驗算3. 剛度計算4. 梁的整體穩(wěn)定5. 梁的局部穩(wěn)定6. 梁的拼接7. 主次梁連接8. 主梁支座設計2.4 平臺梁的設計平臺梁的設計鋼平臺梁一般宜設計成截面不變的熱軋普通工字鋼或槽鋼.2 鋼平臺梁

7、的撓度不應大于下列數(shù)值：設有重軌道的梁l/600沒有軌道的主梁l/400沒有軌道的其它梁l/250平臺梁設計一般可不考慮塑性變形一、截面選擇一、截面選擇 原則：強度、穩(wěn)定、剛度、經濟性等要求原則：強度、穩(wěn)定、剛度、經濟性等要求1 1、截面高度、截面高度（1 1）容許最大高度）容許最大高度h hmaxmax凈空要求；凈空要求；（2 2）容許最小高度）容許最小高度h hminmin 由剛度條件確定，以簡支梁為例由剛度條件確定，以簡支梁為例, ,取荷載標準值取荷載標準值q qk k：代入上式即推出可近似取荷載標準乘荷載分項系數(shù)取設計強度由于設計值; 3 . 1/:,3 . 1:, 3 . 1)()(

8、):(fffkksksEhlhEWlMEIMlEIlqkxkxkxk4810481048538452224 TTlEfhEhfl 2min23 .148103 .14810 （3 3）梁的經濟高度）梁的經濟高度h he e 經驗公式：經驗公式：。吊吊車車梁梁有有橫橫向向荷荷載載時時：；否否則則截截面面無無削削弱弱時時：系系數(shù)數(shù)式式中中：單單位位或或9 . 07 . 0)29 . 085. 0)1)(307234 . 0 xxxxexefMWcmWhWh2 2、腹板高度、腹板高度h hw w 因翼緣厚度較小，可取因翼緣厚度較小，可取h hw w比比h h稍小，滿足稍小，滿足5050的模數(shù)。的模數(shù)

9、。3 3、腹板厚度、腹板厚度t tw w 由抗剪強度確定：由抗剪強度確定： 一般按上式求出的一般按上式求出的t tw w較小，可按經驗公式計算：較小，可按經驗公式計算： 構造要求：構造要求：4 4、初選翼緣寬度、初選翼緣寬度b bf f： ：綜上所述，梁的高度應滿足：綜上所述，梁的高度應滿足：ehhhhh 且且maxminvwwfhVtmax2 . 1):(5 . 3cmhtww單位mmtw6一般一般b bf f以以1010mmmm為模數(shù)，為模數(shù)，t t以以2 2mmmm為模數(shù)為模數(shù), ,且不小且不小于于8 8mmmm。21322121 htbhtIfwwxb bf fh hw wh h1 1

10、h htt tw wxxhhtbhhthIWfwwxx213612 6621wwwxfwfwwxwhthWtbthbhtWhhh 取?。骸?，代入上式得又，一般有：thbhf35235/)30/(:yffbtb且二、截面驗算二、截面驗算 截面確定后，求得截面幾何參數(shù)截面確定后，求得截面幾何參數(shù)I Ix x W Wx x I Iy y W Wy y 等。等。1、強度驗算強度驗算：抗彎強度、抗剪強度、局壓強度、折：抗彎強度、抗剪強度、局壓強度、折 算應力；算應力；p142、整體穩(wěn)定驗算；、整體穩(wěn)定驗算；3、局部穩(wěn)定驗算，對于腹板一般通過加勁肋來保證、局部穩(wěn)定驗算，對于腹板一般通過加勁肋來保證4、剛度

11、驗算；、剛度驗算；5、動荷載作用，必要時尚應進行疲勞驗算。、動荷載作用，必要時尚應進行疲勞驗算。三、焊接組合梁截面沿長度的改變三、焊接組合梁截面沿長度的改變 一般來講，截面一般來講，截面M M沿沿L L改變，為節(jié)約鋼材，將改變，為節(jié)約鋼材，將M M較較小區(qū)段的梁截面減小，截面的改變有兩種方式：小區(qū)段的梁截面減小，截面的改變有兩種方式：1 1、改變翼緣板截面、改變翼緣板截面（1 1）單層翼緣板，一般改變）單層翼緣板，一般改變b bf f，而而t t不變，做法如圖：不變，做法如圖：b bf fb bf f12.5（a）（b）l l l l/6/6 l l/6/6M M1 1M M1 1M M （2

12、 2）多層翼緣板，可采用切斷外層翼緣板的方法，斷）多層翼緣板，可采用切斷外層翼緣板的方法，斷 點計算確定，做法如圖：點計算確定，做法如圖： 為了保證，斷點處能正常工作，實際斷點外伸長為了保證，斷點處能正常工作，實際斷點外伸長度度l l1 1應滿足：應滿足：l lM M1 1M M1 1l l1 1l l1 1 1）端部有正面角焊縫時：）端部有正面角焊縫時： 當當h hf f 0.750.75t t1 1時：時： l l1 1 b b1 1當當h hf f 0.75t 0.75t1 1時：時： l l1 1 1.51.5b b1 1 2）端部無正面角焊縫時：端部無正面角焊縫時：l l1 1 22

13、b b1 1 b b1 1 、t t1 1-外層翼緣板的寬度和厚度；外層翼緣板的寬度和厚度；h hf f - -焊腳尺寸。焊腳尺寸。l lM M1 1M M1 1l l1 1l l1 12 2、改變梁高、改變梁高 具體做法如圖具體做法如圖：h hh h/2/2h hh h/2/2抵緊抵緊焊接焊接l l/6/6 l l/5/5四、焊接組合梁翼緣焊縫計算四、焊接組合梁翼緣焊縫計算單位長度上的焊縫剪力腹板剪力單位長度上的焊縫剪力腹板剪力V1：11111(5 19)wwx wxVSVSVttI tIS式中：翼緣截面對中和軸的面積矩；且且滿滿足足構構造造要要求求。wfxfwfxffffIVShfIhVS

14、hV4 . 14 . 17 . 02111 將腹板剪力將腹板剪力V1代入下式代入下式 當有集中力作用而又未設加勁肋時，應進行折算應力當有集中力作用而又未設加勁肋時，應進行折算應力計算：計算：)205(4 . 12zz lhFlhFfef 得得：由由wfffff 22 2124 .11 xzfwffIVSlFfh wfxffzffIhVSlhF 2124 . 14 . 1 2.5 梁的拼接、連接和支座一、梁的拼接一、梁的拼接1 1、型鋼梁的拼接：、型鋼梁的拼接：2、組合梁的拼接、組合梁的拼接：焊接拼接 對接焊 ）翼緣對接焊縫與腹板對接焊縫盡可能錯開距離； ）腹板對接焊縫離開加勁板距離大于 10t

15、w ； ）焊縫設在內力較小處，焊縫強度不足時可用斜焊縫 ）上、下翼緣對接縫開V型坡口，便于俯焊； ）預留一段翼緣與腹板間的焊縫到工地焊，以 減少焊接應力。組合梁的拼接：組合梁的拼接：1010t tw w 500500 5005001234 4551245345拼接處對接焊縫不能與基本拼接處對接焊縫不能與基本 金屬等強時金屬等強時, ,受拉翼緣焊縫受拉翼緣焊縫 應計算確定；應計算確定；翼緣拼接板的內力應按下式翼緣拼接板的內力應按下式 計算計算: : N N1 1= =A Afnfnf f A Afnfn-被拼接翼緣板凈截面面積被拼接翼緣板凈截面面積。腹板拼接板及其連接承擔的內力為：腹板拼接板及其

16、連接承擔的內力為： 1 1）拼接截面處的全部剪力）拼接截面處的全部剪力v v； 2 2）按剛度分配到腹板上的彎矩按剛度分配到腹板上的彎矩M Mw w： 梁截面慣性矩。梁截面慣性矩。腹板截面慣性矩；腹板截面慣性矩； IIIIMMwww 拼接板焊接 ）翼緣拼接板及周邊焊縫受力 式中 梁翼緣板中心到梁中和軸的距離 上翼緣板凈截面積）腹板拼接板受全部剪力；）腹板拼接板受彎距wwIMMI111n1IMyNM/2yAII翼緣1yn1A(2) 高強螺拴拼接 拼接應用夾板，螺栓雙剪； 受力同拼接焊。二、 主、次梁連接 (1)疊接：連接不須驗算，安裝方便，可做連續(xù) 次梁，占建筑空間高度大； (2)平接：要驗算，

17、構造復雜，不能傳遞彎矩， 不占建筑空間。a)b)c)d)e)三、梁的支座三、梁的支座 (1) 傳遞壓力 主梁支座處有加勁肋，突緣。加緊肋要保證穩(wěn)定性。 要有足夠的接觸面?zhèn)鬟f鋼-鋼，鋼-砼的壓力 (2) 鉸接支座轉動或滾動要符合設計要求； (3) 要能夠傳遞一定的側向水平推力； (4 )要便于安裝。支于砌體或混凝土上的支座有三種形式：支于砌體或混凝土上的支座有三種形式：R平板支座平板支座鉸軸式支座鉸軸式支座支支座座墊墊板板的的長長和和寬寬；、支支承承材材料料的的承承壓壓強強度度；支支座座反反力力；：支支座座板板截截面面面面積積 bafRfRbaAAccb弧形支座弧形支座r 為了防止弧形支座的弧形墊塊和滾軸支座的滾軸被劈為了防止弧形支座的弧形墊塊和滾軸支座的滾軸被劈裂，其圓弧面與鋼板接觸面的承壓力，應滿足：裂，其圓弧面與鋼板接觸面