平台梁钢结构设计讲义

(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。柱间支撑
刨平顶紧 z
tw
z 15tw
<15tw 15tw
15tw
h0
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。
t
刨平顶紧 z
<2t
tw
z
15tw
h0
6．梁的拼接 (1) 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 10t 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 500 500 减少焊接应力。 3
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。
y y y y y y x x x x x x x x x x x x y y a) y b) c) y y e) d) y f) g) y x x y
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
hy
hk hk
hy
a tw lz=a+2.5hy a lz=a+5hy
主梁
16
hy
R
（4）折算应力
2 2 c c 32 1f
式中 、x 、 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。 和c 以拉应力为正，压应力 为负。 M y1 In 式中：I n ——梁净截面惯距； y1 ——所计算点之中和轴距离 1 ——强度增大系数：当 与c 异号时， 1 ＝1.2 同号或 c =0时，1 =1.1
c 1 cr cr c,cr
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
2 c2 1 cr 2 cr 2 c,cr 2
2
2
③ 加劲肋的构造和截面尺寸 ⅰ）加劲肋一般双面对称配置 h ⅱ ） 横 肋 外 伸 宽 度s 0 40mm b 30 ;
时，应受压区配纵向加劲肋和横肋
加劲肋
h0 235 250 ⅳ） 须满足 tw fy
，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 ； 0.5h 0 2.0h ⅶ） 横向加劲肋间距一般为 0.5h 0 至2.0h 0 0 。
h
tw
tw
③ 钢管：
D 235 100 t fy
b2
t
t
六、 格构柱设计
1.截面选择
N N A （1）单肢截面面积： （假定长细比 2 f 0.75 1.5f 为70左右）；
（2）单肢截面选定：按A取型钢，并使 ry
lox （3） h 30
loy 70
x y
，（考虑折算长细比修正）。
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。
a)
b)
33
c)
d)
e)
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
h h s 经济高度：h s 3Wx2 / 5或h s 7 3 Wx 30cm
（2）腹板厚度估算
1.2Vmax tw 按抗剪计算，按钢板规格 h wfv
（3）翼缘尺寸确定
Wx 1 A1 t w h w (近似公式) hw 6
2. 强度验算
Mx f （1）正应力 ① 单向弯曲： x Wnx
bs/2(<60)
（当
a / h 0 0.85
时）
bs/3(<40)
ts
h0
tw
bs
bs y
a
y
tw
ⅳ）横肋内侧上、下段内斜角，宽 b s ，高 b s ， 3 2 但不大于40X60。
N ⅴ）支承加劲肋应做整体稳定计算：A f ，
235 范围内的腹板面积 fy 刨平顶紧
其中A——加劲肋和两侧 15t w ， 构件长度取h。
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
h h max 由建筑高度决定
5n 0 fl h h min 由梁的刚度条件决定：h min 1.3 24E
(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
235 b / t 13 fy
b 235 15 t fy
b0 235 40 t fy (2) 组合梁腹板的局部稳定
a1
a1
a1
h1
tw
tw
h2 h0 h
a
a
a
22
h2 h0 h
h0 h
1
2
1
2
h1
(2) 组合梁腹板的局部稳定
，
3.刚度计算
w T w T , w Q w Q
w T ——全部荷载标准值产生的挠度
的容许值； （减去预拱值）
wQ
——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
(1) 符合下列情况之一时，可不计算梁的整体稳定性。
5 1 4 2 4 5
② 拼接板焊接
ⅰ）翼缘拼接板及周边焊缝受力
N1 I翼缘 I M / 2y1 My1 A n1 I
式中
y1 ——梁翼缘板中心到梁中和轴的距离
A n1 ——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 M I w M w
I
(2) 高强螺拴拼接
① 拼接应用夹板，螺栓双剪；
h 0 h 00 h 0 h 高度处（受压区） 至 5 4 5 4
②加劲肋的计算（分三种类型）
ⅰ）仅配置横向加劲肋
c 1 cr1 cr1 c,cr1
2
2
ⅱ）同时配置横向和纵向加劲肋，受压翼缘和纵向加劲肋间 2 2 的区格
（2）剪应力：
VS fv It w
式中：S——计算剪应力处以上毛截面对中和轴的面积距； t w ——腹板厚度 V—剪力 I——毛面积惯性距 f v ——抗剪强度设计值
（3）局部压应力：（有集中荷载，无加劲肋）
F c f t w lz 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, lz a 5h y ——梁顶支腹板计算高度之距离， ——轨道高度， 2h k 对无轨梁 =0
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 l1 与宽度之比 b 1 不超过规定 时； ③箱形梁高h与腹板间隔宽度 b 之比 h / b 6 时， 0 0 b1 且 l / b 95 235 / f ； b0
1 0 y
tw
tw
h
b2
t
t
(2) 不符合上述条件时，则:
② 双向弯曲：
My Mx f x Wnx y Wny
式中 Wnx , Wny 相对于 M x ,M y 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。对工型截面： 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
①加劲板的配置
ⅰ）当
当
时，当 h0 235 80 tw fy 时，不设加劲肋。
时宜设构造加劲肋，
c 0
当 ⅱ) c 0
80 fy
0
时，应配横向加劲肋，并
160
计算横向加劲肋间距和腹板局部稳定性。 235 h 235
tw fy
23
h0 235 160 ⅲ） 当 tw fy
x x

N f （5）验算整体稳定 min
；
y
N f ； （6）由截面削弱试验算强度 An
y
（7）验算局部稳定
① 工型 腹板： h 0 25 0.5 235 tw fy 翼缘பைடு நூலகம் b 10 0.1 235
t fy
x x
y
b1 b0
h 0 b0 235 或 40 ② 箱形 t t fy
y
2.整体稳定验算
N f （1）公式： A
x
，（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 2 max ox 2 1 ⅰ）缀板： x ⅱ）缀条： A 2 max ox x 27 A1x ② 对四肢组合件 2 ⅰ）缀板： ox 2 1 x
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。
y y y y y y x x x x x x x x x
x y y
l01
l01
y
x
x
x
x
x
y
y
f) x
y
y g)
y a)
y b) c)
y
y e) d)
x
y
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
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；
loy lox （3）计算 x , y ，验算 x , y ； y rx ry
=150 柱，吊车梁下支撑200 （4）查表求x , y ，选较小者 min ；
bs ts ， 厚 度 15
Iz 3h0 t 3 ⅲ) 在同时有横、纵向肋时； w 横肋截面对梁轴（z轴）应满足： a / h 0 0.85 纵肋截面对腹板中心（y轴）应满足： Iy 1.5h0 t 3 w (当 时) 2
a a I y (2.5 0.45 ) h 0 t 3 w h0 h0
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。
Mx f ① 在最大刚度平面内受弯时，应满足 b Wx ；
b ——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：
My Mx f b Wx y Wy
(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
D
C
B
A 6000 1 2 6000 3 6000 4 6000 5 6000 6
4000
4000
4000
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