同济大学马人乐钢结构设计第2章 平台钢结构设计

建筑钢结构设计
2、平台构件的形式： ii) 梁 a) 一般用型钢，主梁一般用“I”型钢或焊接“H”型钢。 b) 支座方式有连续梁叠接或简支梁平接，与柱连接时一 般为铰接。
iii) 柱： a) 实腹柱； b) 格构柱
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二） 板的计算（略）．（分单向板、双向板，计算正应力和变形） 三） 梁的计算：
时，应配横向加劲肋，并作抵抗剪力计算。
ⅲ)当h0 / t w 160 ⅳ)须满足
235 fy
，应配纵向加劲肋和横肋；
235 （国外限制标准为300）（抵抗弯曲引起压力） fy
h0 / t w 250
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高度
ⅶ)横向加劲肋间距一般为
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8．主梁的支座设计要求 ① 传递压力 ② 铰接支座转动或滚动符合设计要求; ③ 要能够传递一定的侧向水平推力，并维持侧向稳定； ④ 要便于安装。
计算 支座加劲肋宽度、厚度 支撑加劲肋（有突缘）计算：轴压柱、突缘断面承压、焊缝、 柱加劲肋
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一） 结构布置及结构形式：
1、平台钢结构的构成、传力线路和受力特点：
ⅰ）构成：板、次梁、主梁、柱、支撑； ⅱ）传力路线： 竖向荷载 板 次梁 主梁 水平荷载 ⅲ）受力特点： a) b) c) d) 板 次梁 主梁
柱
支撑 柱
基础
竖向荷载为主要荷载； 板有单向和双向之分，钢板常以变形控制； 梁分次梁、主梁，可连续或单跨； 柱两端常用铰接，为轴压杆。
a a 3 I y ( 2.5 0.45 ) h0 t w (当a / h0 0.85时） h0 h0
2
ⅳ）横肋内侧上、下端切斜角，宽 bs / 3 ，高 b2 / 2 ，但不大于40×60； ⅴ）支承加劲肋应作整体稳定计算： 其中A——加劲肋和两侧 15t w
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8．主梁的支座设计要求 ① 传递压力 ⅰ）主梁支座处有加劲肋，突缘；加劲肋要保持稳定； ⅱ）要有足够的接触面传递钢－钢，钢－砼的压力；
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8．主梁的支座设计要求 ① 传递压力 ⅰ）主梁支座处有加劲肋，突缘；加劲肋要保持稳定； ⅱ）要有足够的接触面传递钢－钢，钢－砼的压力；
b
Mx bW x
+
My ≤ f； y Wny
C. 无论何种情况，均要求梁的支座处应能防止截面扭转。
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三） 梁的计算：
5、梁的局部稳定： A．组合梁翼缘板的局部稳定应符合下列要求 ： a)工字型 b / t 13 235
fy
b)箱形
b0 235 40 t fy
c）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 bs h0 40mm ，厚度 t s bs / 15 ；
30
ⅲ）在同时有纵、横向肋时； 3 I z 3h0 t w 横肋截面对梁轴（z轴）应满足： ， 3 纵肋截面对腹板中心（y轴）应满足： I y 1.5 h0 t w (当a / h0 0.85时）
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四）平台柱网及柱间支撑
1、 柱网布置原则 ⅰ）按使用空间要求； ⅱ）考虑标准化及建筑模数要求； ⅲ）考虑综合经济指标的合理。
3.6.9 （大、小）
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四）平台柱网及柱间支撑 2 、平台结构支撑 ① 柱间支撑设计原则： ⅰ）用双向柱间支撑抵抗水平力。（柱按轴压设计）； ⅱ）支撑布置在柱列中部以减小温度效应；（注意使用要求） ⅲ）支撑常按柔性交叉设计。
cr
cr
（2-38d）
但查 1 时以 a / 2 代 a （2-38d）
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cr 1
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（2-39b） （2-38d）
cr 1
条件（1）非条件（2） ⅱ）同时加 横肋和纵 肋区格Ⅰ （纵向压 力较大） 计算式： （2-39a）
c、cr 1 （2-39c）
N f, A 235 f y 范围内腹板面积，l
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。
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6．梁的拼接：
① 焊接拼接： a) 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10 t w ； ⅲ）焊缝设在内力较小处，焊缝强度不足时可用斜焊缝； ⅳ）上、下翼缘对接焊缝开V型坡口，便于俯焊； ⅴ）预留一段翼缘与腹板间的焊缝到工地焊，以减少焊接应力。 a1) 对接焊 a2) 对接焊翼缘
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6．梁的拼接：
① 焊接拼接： b) 拼接焊： ⅰ）翼缘拼接板及周边焊缝受力；
N1 My 1 An1 ，式中 y1 ——梁翼缘板中心到梁中和轴的距离， I An1 ——翼缘板净截面积；
ⅱ）腹板拼接板受全部剪力； I ⅲ）腹板拼接板受弯矩 M w w M 。
两个半波屈曲
cr 1
cr 2
（2-40b）
（2-40c） （2-38d）
区格Ⅱ （弯曲应力和剪应力为主）计算式：（2-40a）
c、cr 2
cr 2
ⅲ）同时加横肋，纵肋和短柱时，仅在计算区格Ⅰ时用短肋间距a，代替横加劲肋间距a， 其余同ⅱ。
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C． 翼 缘 尺 寸 确 定 ：
A1=
Wx hw
-1/6twhw（近似公式）
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三） 梁的计算：
2 、强度计算： Mx A．正应力 a) 单向弯曲： σ Wnx ≤f x = My Mx b) 双向弯曲：σ = Wnx + Wny ≤f
x
1、截面选择 A．梁高估算： h应满足三个条件 h≤hmax [由建筑高度确定] h≥hmin[由梁的刚度条件确定：hmin＝
5nofl 1.3 24 E
]
h≈hs[经济高度：hs≈3Wx2/5或hs=7 3 Wx -30cm] B． 腹 板 厚 度 估 算 ：
tw≥
1.2V max hwfv
[按抗剪计算，按钢板规格]
cr 1
（2-39d） 取 1 a / h1
一个半波屈曲
c、cr 1 （2-39c）注其中 1 2 时 c、cr 1 （2-38d） 取 1 2
c 0 , 1 a / h1 1 条件（2）：
cr 1
c、cr 1
（2-39b）
（2-39c）取 1 0.5 a / h1 （2-38d）
y
式中Wnx,Wny相对于Mx,My处的对x轴，y轴的净截面抗弯模量。
x y :塑性截面发展系数。对I形截面： x =1.05, y =1.2。 对箱形截面： x ＝ y ＝1.05 ；其他截面查规范，有疲劳荷 载者： x ＝ y ＝1.0
B．剪应力：

VS Itw
≤f v
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2、平台构件的形式： ⅰ）板：a) 花纹钢板焊接连接
b) 轻型预制钢铺板螺栓连接
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2、平台构件的形式： ⅰ）板： c) 压型钢板钢砼复合板抗剪销连接
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四）平台柱网及柱间支撑 2 、平台结构支撑 ② 平台水平支撑设计原则： ⅰ）平台水平支撑一般为柔性交叉支撑； （角钢） ⅱ）安装时用水平支撑调节梁的相对位置； ⅲ）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。
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h0 / 5 ~ h0 / 4
处（受压区）
0.5 h0 ~ 2.0 h0
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b)加劲肋的计算：（分三种类型）
cr
c1 （2-38b）
表2-5
条件（1）非条件（2）者
c、cr （2-38c）
ⅰ）仅用横 cr （2-38e）； cr （2-38d） 向加劲 肋（复 c / 不小于表2-6值 合型受 表2-5 ； （2-38c） c、cr （以一个半波屈曲） c 2 力）计 算式用 cr （2-38b） c1 表2-5 （ 2-38a） 条件（2）： c 0 , a / h0 0.8 c / 小于表2-6值 c、cr （2-38c） 式 （以两个半波屈曲） c
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五）轴压实腹柱设计
1、 设计原则 ①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； ② 使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，以H型钢及钢管、方管为好。
b 235 15 t fy
B. 组合梁腹板的局部稳定： a)加劲板的配置：
ⅰ)当 h0 / t w 80
235 fy
时，当 c 0 时宜设构造加劲肋， c 0 时不设加劲肋；
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a)加劲板的配置： ⅱ)当
80 235 235 h0 / t w 160 fy fy
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M
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三） 梁的计算：
3 、刚度计算： VT≤[VT]，VQ≤[VQ] [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；
预拱值一般为恒载＋1/2活载下的挠度值。 4、梁的整体稳定 A． 符合下列情况之一时，可不计算梁的整体稳定性。 a) 梁上翼缘有连接牢固的铺板，能阻止其侧移时； b) 梁受压翼缘的自由长度l1与宽度b1之比不超过表2-4的规定时； c) 箱形梁高h与两腹板间隔宽度b0之比h/b0≤6时，若l1/b0≤95(235/fy)； B．不符合条件A时，则： Mx a) 在最大刚度平面受弯时，应满足 Wx≤f； b —梁的整体稳定系数，按附录D—2定： b) 在两个主平面内受弯时，H型截面构件应满足：
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8．主梁的支座设计要求 ① 传递压力 ⅰ）主梁支座处有加劲肋，突缘；加劲肋要保持稳定； ⅱ）要有足够的接触面传递钢－钢，钢－砼的压力；
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8．主梁的支座设计要求 ① 传递压力 ② 铰接支座转动或滚动符合设计要求; ③ 要能够传递一定的侧向水平推力，并维持侧向稳定； ④ 要便于安装。
I
② 高强螺栓拼接： ⅰ）拼接应用夹板，螺栓双剪； ⅱ）受力同拼接焊。
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7．主、次梁连接：
① ② 叠接（P29图2～26）： 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（P30图2～27）： 要验算、构造复杂，不能传递弯矩，不占建筑空间。
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式中：S—计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积矩； V—剪力 tw— 腹板厚度 I—毛截面惯性矩 fv—抗剪强度设计值
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三） 梁的计算：
2 、强度计算： C．局部压应力：（有集中荷载，无加劲肋） σ c=
F
twlz
≤f
F—集中荷载（考虑动力系数） ψ — 集中荷载增大系数，对重级工作制吊车梁 ψ =1.35，其它 ψ =1.0；lz=a+5hy+2hk,a=50mm, hy：梁顶至腹板计算高度之 距离，hk轨道高度，对无轨梁hk=0 D．折算应力： 2 c2 c 2 ≤ f 1 式中σ 、τ x、σ c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。σ 和σ c以拉应力为正，压应力为负。 σ= y ,式中In—梁净截面惯性矩；y1—所计算点至中和轴距离； In 1 β 1—强度增大系数：当σ 与σ c异号时，β 1=1.2，同号或σ c=0时 β 1=1.1