-平台钢结构设计
平台钢结构设计
提纲
1.平台钢结构布置 2.平台铺板设计 3.平台梁设计 4.平台柱设计 5.柱间支撑设计 6.节点设计 7.钢楼梯设计
第1节 平台钢结构布置
1.1 结构组成
平台板 次梁 主梁 柱 支撑 楼梯
平台结构布置图
1.2 传力路径
竖向荷载 板 次梁 主梁 柱 基础
宽度
bs
h0 40mm 30
厚度
ts
bs 15
单侧布置时：
bs
1.2
h0 30
40mm
横向加劲肋截面对梁轴（z轴）应满足
Iz
3h
0
t
3 w
【教材例2-2】试选取加劲肋尺寸
3.5 加劲肋构造
(1) 横向加劲肋
切角构造 宽bs / 3 40mm 高bs / 2 60mm
1.6 支撑布置
支撑的形式
交叉支撑、门形支撑、隅撑、梁端加腋等多种形式 在平台钢结构中，柔性交叉支撑较为常用
第2节 平台铺板设计
2.1 形式和构造
轻型钢铺板，焊接连接； 钢格栅板，钢丝网板； 预制混凝土板； 压型钢板混凝土组合板，抗剪销连
接
2.1 形式和构造
轻型钢铺板
1.5 梁布置
简单梁系：柱距较小或负荷较小的平台结构 普通主次梁体系：柱距较大或负荷较大的平台结构 复式主次梁体系：柱距很大或负荷很大的平台结构
主梁
简单梁系
次梁 主梁
主次梁体系
主梁 横次梁
纵次梁
复式主次梁体系
1.6 支撑布置
柱两端都铰接时，必须设置柱间支撑； 为保证结构稳定性或侧向刚度的需要，设置必要
钢结构平台设计
钢结构平台设计目录1.设计内容与设计参数............... - 0 -1.1设计内容- 0 -1.2设计参数- 1 -2.次梁LL-1设计.................... - 2 -2.1荷载汇集与计算简图- 2 -2.2梁截面选择- 2 -2.3截面复核- 3 -3.主梁L-1设计..................... - 3 -3.1荷载汇集与计算简图- 3 -3.2截面选择- 6 -3.3强度及挠度验算- 6 -3.4整体稳定验算- 8 -3.5加劲肋设置与局部稳定验算- 8 -4.柱Z3设计....................... - 10 -4.1荷载汇集与计算简图- 10 -4.2截面选择- 10 -4.3强度、刚度与整体稳定验算- 11 -4.4局部稳定验算- 11 -5.主次梁螺栓连接计算与节点图...... - 11 -5.1确定节点荷载与螺栓布置- 11 -5.2螺栓连接验算- 13 -1.1. 设计内容与设计参数 1.1 设计内容图1.1所示钢平台，其结构平面布置图如图1.2，按照任务要求，本人设计内容为边次梁LL-1、中间主梁L-2和中柱Z4，并设计主次梁螺栓连接。
L-1L-1图1.2 钢平台结构平面布置图1.2设计参数钢材Q235-B，焊条E43型，螺栓C级。
柱和次梁采用型钢，主梁采用焊接钢板梁，梁均按两端铰接设计，节点连接为螺栓连接，主、次梁计算跨度分别为9.6m和7.2m，次梁间距3m和3.3m，次梁上翼缘与楼板焊牢，柱按轴心受压构件设计，计算长度6m，楼面恒载与活荷载标准值分别为4.5和6kN/m2。
1.3 次梁LL-1设计1.4 荷载汇集与计算简图恒载标准值（楼面传来的恒载和次梁自重）10.12 1.5 4.50.127.27.614/l kkg s g l kN m =+=⨯+⨯=活载标准值（楼面传来的活载）1 1.569.00/l kk q s q kN m ==⨯=总荷载标准值7.614916.61/l l lkkkp g q kN m =+=+=总荷载设计值1.2 1.3 1.27.614 1.3920.84/lkkp g q kN m =+=⨯+⨯=跨中弯矩与支座剪力设计值22/820.847.2/8135.0llM p l kN m ==⨯=⋅/220.847.2/275.0l l V p l kN==⨯=计算简图及内力如图2.1图2.1 次梁计算简图与内力图1.5 梁截面选择次梁挠度允许值查教材附表1.7为[/]1/250v l =，由此，次梁所需截面惯性矩为334455516.617200109797384[/]384 2.0610(1/250)lk x p l I cm E l ν-⨯⨯⨯≥==⨯⨯⨯由强度控制所需梁截面抵抗距33135.010598.01.05215l nx x M W cm f γ⨯≥==⨯选择型钢HN350×175×6×9，4311200,649,0.410/xxI cm W cm q kN m ===，另外I32a 也合适，但用材多不做首选。
钢结构平台工程方案
钢结构平台工程方案一、项目概述本工程为某某公司位于某某区域的一处100m×100m的海上钻井平台。
本平台以深水钻井为主要工作内容，需要具备良好的稳定性和抗风浪的能力，同时需要满足设备安装和人员生活等多种功能。
基于项目需求，设计方案将以高强度钢结构为主体，充分考虑海洋环境和使用要求，经过综合分析和优化设计，确保平台结构的安全性和可靠性。
二、平台结构设计1. 平台形式本项目选用柱式钻井平台的结构形式，结构体系为水平桁架和外围框架结构的组合。
平台高度为80m，分为甲板层和桩腿层，满足对水下环境的安全和作业要求。
2. 材料选择平台主要结构采用高强度钢材料，如Q345、Q390等，具有良好的耐腐蚀性和抗拉强度，满足海上环境的使用要求。
同时，在实际使用中要保证材料的防腐涂装和维护，以延长结构的使用寿命。
3. 结构布局平台桩脚布置采用四边对称方式，平台基础设置12根钉固桩腿，通过水下锚链和钢绳固定在海底，确保平台稳定性。
甲板层布置井架、设备和住宿等功能区，桩腿层布置动力、液压、通风等设备，满足作业和生活需求。
4. 结构优化为提高平台的工作效率和耐候能力，结构部分采用空心管和槽钢等截面组合，力求在满足承载能力的前提下减少结构自重，节约成本。
同时，通过有限元分析和风洋载荷计算，对平台各个部件进行优化设计，确保结构的稳定性和安全性。
三、主要构件设计1. 钻井井架钻井井架是平台的核心设备，承担钻井工作的主要任务。
井架采用钢管和梁的组合结构，具有良好的刚度和稳定性，在海上作业时能够稳定支撑钻头的工作。
井架结构在设计过程中要考虑钻井深度和井架负载等因素，确保井架具有足够的承载能力。
2. 设备支撑结构钻井平台需要搭载各种设备和设施，如钻井设备、动力设备和作业平台等。
设备支撑结构采用钢结构和金属材料制作，根据设备布置进行合理布局和支撑，确保设备的安全稳定运行。
3. 钢结构连接钻井平台采用多种钢结构构件组合而成，连接件的设计和制作对平台的整体稳定性和安全性起着关键作用。
第七章平台钢结构设计
件(栏杆、楼梯等）组成，形成一个空 间不变体系。 二、用途 操作平台、检修平台、走道平台等 主要用于工业建筑
面 板
次梁 主梁
柱
支撑
上海东卫消防钢结构平台
上海奉贤电厂钢结构平台
上海贝莎时装钢结构平台
第7－1节 平台钢结构布置
qb/s 22.013 1.2 0.435 22.535 kN / m
M
/
x ,max
1 8
qb/s
l2
1 22.535 62 8
101.41kN.m
V 22.5356/ 2 67.61kN.m max
第7-3节 平台梁设计
2.截面验算：
M x,max
f
101 .41106 1.05 508 .2103
M x,max
f
99.056 106 1.05 215
438 .8mm3
查型钢表试选I28a
Wx 508.2mm3, 43.47kg / m, Ix 7115cm4
Sx 292.7cm3,tw 8.5mm
第7-3节 平台梁设计
2.截面验算：
qbsk 6.338 1.5 / 0.6 0.435 16.28kN / m
一）确定截面尺寸 1.截面高度 容许最大高度hmax 容许最小高度hmin 经济高度he
he 7 3 Wx 30 (cm)
hmin≤h≤hmax, h≈he
焊接梁截面
第7-3节 平台梁设计
7.3.2（2） 焊接组合梁设计步骤总结
均布荷载作用下简支梁的最小高度hmin
第7-3节 平台梁设计
第7－2节 平台铺板设计
平台钢结构设计
截面塑性发展系数γx、γy值
建筑钢结构设计
土木工程09级
2021/2/2615
截面塑性发展系数γx、γy值
续表
建筑钢结构设计
土木工程09级
2021/2/2616
2、 梁的抗剪强度
max
VS It w
fv
V—计算截面沿腹板平面 作用的剪力；
τ max=1.5 V
bh t
h
τ max ho
b
腹板剪应力
2、工字形截面简支梁受压翼缘的自由长度与其宽度之比
l1/b1不超过表5.2所规定的数值时；
3、箱形截面简支梁，其截面尺寸满足h/b0≤6，
且l1/b0≤95(235/fy)时（箱形截面的此条件
很容易满足）。
箱形截面
工字形截面简支梁不需计算整体稳定性的最大l1/b1值
跨中无侧向支承，荷载作用在
上翼缘
下翼缘
土木工程09级
2021/2/2619
梁中部 lz = a+5hy+2hR
(b)
建筑钢结构设计
局部压应力
土木工程09级
(c)
2021/2/2620
4、梁在复杂应力作用下的强度计算
组合梁腹板计算高度边缘处,可能同时受较大的正 应力、剪应力和局部压应力
2 c2 c 3 2 1 f
σ、σc 、τ—腹板根部同一点处同时产生的应力，
满足建筑设计要求
较小自重 便于施工
一般性的原则
有足够的整体刚度
建筑钢结构设计
土木工程09级
2021/2/26 5
平台铺板构造 a) 花纹钢板焊接连接
b) 轻型预制钢铺板螺栓连接
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
平台钢结构相关设计
平台钢结构相关设计在现代建筑和工业领域中，平台钢结构的应用越来越广泛。
从工厂的操作平台到大型商场的观景平台，从多层停车场到高层建筑的设备平台，平台钢结构都发挥着重要的作用。
那么，什么是平台钢结构？它的设计又需要考虑哪些因素呢？平台钢结构，简单来说，就是由钢材构建而成的用于承载人员、设备或货物的平面结构。
其主要组成部分包括钢梁、钢柱、钢桁架、钢板等。
与其他结构形式相比，平台钢结构具有强度高、重量轻、施工方便、可重复利用等优点。
在进行平台钢结构设计时，首先要明确其使用功能和承载要求。
这包括确定平台所承受的静荷载（如自重、固定设备重量等）、动荷载（如人员活动、货物搬运等）以及可能出现的特殊荷载（如风荷载、雪荷载、地震荷载等）。
荷载的准确计算是确保平台结构安全的基础。
材料的选择也是设计中的关键环节。
钢材的种类繁多，常见的有Q235、Q345 等。
不同的钢材具有不同的力学性能和价格。
在选择时，需要综合考虑结构的受力情况、使用环境以及经济成本等因素。
例如，在腐蚀性环境中，可能需要选择具有良好耐腐蚀性的钢材或采取防腐措施。
结构布置的合理性直接影响平台的稳定性和经济性。
钢梁和钢柱的布置应遵循受力合理、传力明确的原则。
一般来说，梁格的布置可以采用单向梁、双向梁或主次梁等形式。
柱网的尺寸应根据平台的跨度、荷载以及建筑布局等因素来确定。
同时，为了增加结构的整体稳定性，还需要设置必要的支撑体系，如柱间支撑、水平支撑等。
平台钢结构的连接设计也不容忽视。
连接方式主要有焊接、螺栓连接和铆钉连接等。
焊接连接具有强度高、整体性好的优点，但施工难度较大，对焊接质量要求高。
螺栓连接施工方便，便于拆卸和更换，但连接强度相对较低。
在实际设计中，应根据具体情况选择合适的连接方式，并确保连接的可靠性和安全性。
在计算平台钢结构的内力和变形时，需要运用结构力学的知识和相关的设计规范。
通过建立力学模型，分析结构在各种荷载作用下的应力分布和变形情况。
钢结构设计-钢平台PPT
连接节点设计
节点类型的选择
根据钢平台的结构形式和载荷情 况，选择合适的节点类型，如焊
接、螺栓连接、铆钉连接等。
节点的计算与分析
对节点进行详细的力学分析，确保 其具有足够的承载能力和稳定性。
节点的构造措施
根据实际情况，采取必要的构造措 施，如加设加强板、设置衬垫等， 以提高节点的承载能力和稳定性。
在满足使用功能和安全性的前提下，尽量 使钢平台外观简洁、美观，与周围环境相 协调。
支撑系统设计
支撑体系的选择
支撑结构的构造措施
根据钢平台的跨度、高度和载荷情况， 选择合适的支撑体系，如柱、梁、桁 架等。
根据实际情况，采取必要的构造措施， 如加设斜撑、交叉撑等，以提高支撑 结构的整体稳定性和承载能力。
案例三：某桥梁钢平台设计
要点一
总结词
要点二
详细描述
耐久性好、景观性强
该桥梁钢平台设计重点考虑了平台的耐久性和景观性，采 用了高强度耐候钢材和防腐涂层，确保了平台在长期使用 过程中能够保持较好的结构和功能性能。同时，设计时还 充分考虑了桥梁的景观要求和周围的生态环境，采用了与 自然环境相协调的结构形式和材料，既满足了平台的使用 要求，又美化了城市景观。
钢结构设计-钢平台
• 钢平台概述 • 钢平台的结构设计 • 钢平台的材料选择 • 钢平台的施工工艺 • 钢平台的案例分析 • 钢平台的发展趋势与展望
01
钢平台概述
定义与特点
定义
钢平台是一种由钢材为主要材料 构建的工作平台，广泛应用于各 种工业建筑和设施中。
特点
钢平台具有高强度、高刚性和耐 久性，能够承受较大的载荷，且 易于安装和维护。
平台钢结构计算书(仅供参考)
钢平台课程设计计算书一、结构布置1、梁格布置：按柱网尺寸布置。
L=9.0m，D=5.4m，a=b=0.9m。
2、连接方案：主梁与柱、次梁与主梁之间均采用高强度螺栓铰接连接，定位螺栓采用粗制；次梁与主梁的上翼缘平齐；平台板与梁采用焊接。
3、支撑布置：根据允许长细比，按构造要求选择角钢型号。
二、平台钢铺板设计1、尺寸确定根据平台荷载、构造要求及平面布置情况，平台铺板的厚度取为6mm。
平台铺板采用有肋铺板，板格面积取为0.9m×5.4m，即相邻两次梁中心间距为0.9m，加劲肋中心间距为0.9m，此处加劲肋间距参考铺板厚度的100~150倍取值。
加劲肋采用扁钢，其高度一般为跨度的1/15~1/12，且不小于高度的1/15及5mm，故取扁钢肋板高度60mm，厚度6mm。
2、铺板验算验算内容包括铺板强度和铺板刚度。
（1）荷载效应计算铺板承受的荷载包括铺板自重和板面活荷载，计算如下：铺板自重标准值：6278509.86100.462G q kN m --=⨯⨯⨯=g铺板承受标准荷载：280.4628.462k q kN m -=+=g铺板承受的荷载设计值：21.20.462 1.4811.7544q kN m =⨯+⨯=铺板跨度b=900mm,加劲肋间距a=900mm ，b/a=1<2，因此，应按四边简支平板计算铺板最大弯矩。
查表2-1得：22max 0.049711.75440.90.4732M qa kN m α==⨯⨯=g（2） 铺板强度验算铺板截面的最大应力为：22max 22-6660.473278.86215610M N mm f N mm t σ⨯===<=⨯ 满足要求。
（3） 铺板刚度验算查表2-1得：434max 311398.462100.99000.0433 5.4[]61502.0610610k q a mm mm Et ωβω-⨯⨯==⨯=<==⨯⨯⨯（4） 铺板加劲肋验算板肋自重标准值：2978509.8660100.028p kN m -=⨯⨯⨯⨯=加劲肋可按两端支撑在平台板次梁上的简支梁计算，其承受的线荷载为：恒荷载标准值：10.4620.90.0280.4438p kN m =⨯+=活荷载标准值：20.987.2p kN m =⨯=加劲肋的跨中最大弯矩设计值为:221(1.20.4438 1.47.2)0.9 1.0888qM l kN m ==⨯⨯+⨯⨯=g加劲肋计算截面可按加劲肋和每侧铺板15t （t 为铺板厚度）的宽度参与共同作用，计算截面如图3所示。
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同济大学建筑工程系
方案A
方案B
2014《建筑钢结构设计》
1.4 柱布置
【例02】某平台钢结构 柱放置方向
某平台钢结构；主梁纵 向放置；次梁横向放置； 哪种钢柱摆放方向更合 理？
A-A
方案A
B-B
同济大学建筑工程系
方案B
2014《建筑钢结构设计》
1.4 柱布置
【例03】某平台钢结构 柱放置方向
某平台钢结构；梁柱铰接，柱脚铰接，柱间设置支撑。请问钢柱 采用哪种放置方向更为合理？
2014《建筑钢结构设计》
1.5 梁布置
简单梁系：柱距较小或负荷较小的平台结构 普通主次梁体系：柱距较大或负荷较大的平台结构 复式主次梁体系：柱距很大或负荷很大的平台结构
主梁
简单梁系
次梁 主梁
主次梁体系
主梁 横次梁
纵次梁
复式主次梁体系
同济大学建筑工程系
2014《建筑钢结构设计》
1.6 支撑布置
3.2 型钢梁截面选取
(1) 计算梁上最大弯矩； (2) 选定钢材，确定钢材强度； (3) 由抗弯强度要求确定所需最小截面模量；
由变形要求确定所需最小截面惯性矩； (4) 查型钢截面表，选取合适截面。
同济大学建筑工程系
2014《建筑钢结构设计》
3.3 焊接梁截面选取
(1) 选择截面高度
空间条件：建筑净高使用要求 最大允许梁高 hmax
方案A
同济大学建筑工程系
方案B
2014《建筑钢结构设计》
1.4 柱布置
方案A
同济大学建筑工程系
计算长度：Lx=2*Ly
回转半径：ix=2*iy 长细比： λx=λy
2014《建筑钢结构设计》
1.4 柱布置
方案B
同济大学建筑工程系
计算长度：Lx=0.5*Ly
回转半径：ix=2*iy 长细比： λx=0.25*λy
同济大学建筑工程系
2014《建筑钢结构设计》
1.6 支撑布置
【例05】某平台钢结构的支撑布置
同济大学建筑工程系
2014《建筑钢结构设计》
1.6 支撑布置
支撑的形式
交叉支撑、门形支撑、隅撑、梁端加腋等多种形式 在平台钢结构中，柔性交叉支撑较为常用
同济大学建筑工程系
2014《建筑钢结构设计》
1.2 传力路径
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
同济大学建筑工程系
2014《建筑钢结构设计》
1.3 受力特点
竖向荷载为主要荷载；但不应疏漏可能的水 平荷载作用
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。
同济大学建筑工程系
方案A
方案B
2014《建筑钢结构设计》
2.1 结构布置
【例04续】某平台钢结构的支撑布置
图示平台 结构，哪 种支撑布 置方案更 合理？
同济大学建筑工程系
方案A
方案B
2014《建筑钢结构设计》
1.6 支撑布置
【例05】某平台钢结构的支撑布置
图示平台结构，所有钢柱均为两端铰接；梁柱铰接；楼面有两种 情况：A）铺设木板；B）铺设混凝土板；试讨论：未设置支撑的 柱列，其稳定性靠什么保证？若楼板为木板，且不能增加柱间支 撑，有什么办法保证结构安全？
2.1 形式和构造
钢格栅板、钢丝网板
同济大学建筑工程系
2014《建筑钢结构设计》
2.1 形式和构造
预制混凝土板
同济大学建筑工程系
2014《建筑钢结构设计》
2.1 形式和构造
压型钢板组合楼板
同济大学建筑工程系
混凝土凝固前： 板上的荷载全部
由压型钢板承担 压型钢板仅起模
板作用
混凝土凝固后： 形成组合楼板，
刚度条件： 最小梁高 hmin 经济条件： 用钢量最小 hs
hmin
5n0 fl 1.3 24E
hs 3Wx0.4 或 hs 73 Wx 30 单位: tw
1.2Vmax hw fv
(3) 翼缘尺寸
第2节 平台铺板设计
2.1 形式和构造
轻型钢铺板，焊接连接； 钢格栅板，钢丝网板； 预制混凝土板； 压型钢板混凝土组合板，抗剪销连
接
同济大学建筑工程系
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2.1 形式和构造
轻型钢铺板
A
A
花纹钢板
B B
花纹钢板
带肋钢板
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冲泡钢板
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第02章 平台钢结构设计
提纲
1.平台钢结构布置 2.平台铺板设计 3.平台梁设计 4.平台柱设计 5.柱间支撑设计 6.节点设计 7.钢楼梯设计
同济大学建筑工程系
2014《建筑钢结构设计》
第1节 平台钢结构布置
1.1 结构组成
平台板 次梁 主梁 柱 支撑 楼梯
同济大学建筑工程系
平台结构布置图
2014《建筑钢结构设计》
2014《建筑钢结构设计》
2.3 加劲肋设计
按受弯简支构件计算
【思考】为何规定为15t？
同济大学建筑工程系
2014《建筑钢结构设计》
第3节 平台梁设计
3.1 平台梁规格
型钢：工字型、H型、槽型、矩形钢管 焊接组合截面：焊接H型钢、箱形、组合截面
同济大学建筑工程系
2014《建筑钢结构设计》
共同受力
2014《建筑钢结构设计》
2.2 铺板的计算
同济大学建筑工程系
b/a ≥ 2时，按单向简支板 b/a < 2时，按双向简支板 计算不满足时，调整板厚或调
整加劲肋布置。按经济原则确 定具体措施。
强度：
M max
W
6M max
t 2
f
刚度：
w
qk a4 Et 3
[w]
同济大学建筑工程系
2014《建筑钢结构设计》
1.4 柱布置
考虑使用空间要求； 考虑标准化及建筑模数要求； 考虑综合经济指标的合理
同济大学建筑工程系
2014《建筑钢结构设计》
1.4 柱布置
【例01】某平台钢结构柱网布置
某厂房需搭设12m*12m平台，高度5m；平台下放有设备；工艺要 求只能设置4根柱；下图哪个布置更合理？
柱两端都铰接时，必须设置柱间支撑； 为保证结构稳定性或侧向刚度的需要，设置必要
的柱间支撑； 支撑布置在柱列中部以减小温度效应
支撑的作用
同济大学建筑工程系
保证结构几何不变； 承受水平荷载、作用；
2014《建筑钢结构设计》
1.6 支撑布置
【例04】某平台钢结构的支撑布置
图示平台 结构，哪 种支撑布 置方案更 合理？