第一篇:钢结构基础教学重点难点
《钢结构基本原理》
教学要点
第一章
绪论
学习要点:
1、掌握钢结构的特点和钢结构的应用;
2、理解钢结构按极限状态的设计方法,掌握其设计表达式的应用;
3、了解钢结构的现状和发展趋势。
难点和重点:
1、掌握钢结构的特点并根据其特点阐述合理应用范围。
2、结构的功能、极限状态、结构可靠度。难点是概率极限状态设计方法。
重点是钢结构设计实用设计表达式及应用。
3、轻型钢结构在住宅建筑中应用是今后时期发展方向。
第二章
钢结构的材料
学习要点:
1、了解钢结构的两种破坏形式;
2、掌握土木工程结构用钢材的主要性能及其力学(机械)性能指标;
3、掌握影响钢材性能的主要因素特别是导致钢材变脆的主要因素;
4、了解钢材选择的依据,做到正确选择钢材;
5、了解土木工程结构用钢材的种类、牌号、规格;
6、掌握钢材疲劳的概念影响疲劳强度的主要因素和疲劳计算方法。
难点和重点:
1、低碳钢单向受拉的工作性能
2、力学(机械)性能指标
重点:化学成分C、P、S的影响;温度、应力集中、动力荷载的影响;折算应力的几个常用公式;钢材在复杂应力作用下的工作性能
难点:冲击韧性与温度的关系;残余应力的影响(此内容在第七章中“焊接残余应力与焊接残余变形”一节中详细讲授)
3、疲劳破坏
重点:疲劳破坏的基本概念;常幅疲劳计算 难点:变幅疲劳计算
4、选择钢材依据
重点:钢材选择应保证的项目
i 第三章
构件的截面承载能力-强度
学习要点:
1、了解轴心受力构件的应用和截面形式;
2、了解梁的应用和类型;
3、掌握梁的强度计算;
4、掌握梁的截面设计;
5、了解拉弯和压弯构件的截面形式和应用;
6、掌握拉压弯构件的强度计算。
难点和重点:
1、轴心受力构件
重点:轴心受力构件的强度计算
难点:考虑构件孔洞对强度问题影响的概念
2、受弯构件(梁)重点:梁的强度计算;型钢梁的截面验算;焊接组合梁的设计
难点:抗弯强度有限地利用截面塑性发展深度;组合梁设计中梁高的确定
第四章
单个构件的承载能力-稳定性
学习要点:
1、了解轴心受压构件整体稳定和板件(局部)稳定的基本理论和稳定分析方法;
2、掌握实腹式轴心受压构件的整体稳定和局部稳定的设计方法以及提高稳定性的
具体措施;
3、掌握格构式轴心受压构件的稳定计算特点;
4、了解梁整体稳定和局部稳定理论影响因素;
5、掌握梁整体稳定和局部稳定的计算方法及其提高稳定性的措施;
6、了解压弯构件弯曲失稳和弯扭失稳的稳定计算原理,掌握压弯构件弯矩作用平面内和弯矩作用平面外的稳定承载力设计计算方法;
7、了解薄板在压力和剪力作用下稳定计算理论,掌握实腹式压弯构件的局部稳定性的设计方法;
8、掌握格构式压弯构件计算特点。
难点和重点:
1、轴心受力构件
重点:轴心受压构件整体稳定计算及其提高稳定性的措施;板局部稳定的计算方法和提高板局部稳定的措施;换算长细比的概念
难点:实际轴压构件整体稳定临界力的确立;板局部稳定临界应力公式的建立及其影响因素;换算长细比的建立
2、受弯构件(梁)重点:梁的整体稳定计算;提高梁整体稳定的有效措施;梁局部稳定计算及其保证局部稳定的措施
ii 难点:梁整体稳定计算原理;薄板屈曲的计算理论和屈曲后强度理论及利用薄板屈曲后强度的计算方法
3、压弯构件
重点:压弯构件的面内和面外稳定计算
第五章
整体结构中的压杆和压弯构件
学习要点:掌握计算长度的概念及其确定方法
难点和重点:桁架中压杆和框架柱的计算长度确定
第六章
钢结构的正常使用极限状态
学习要点:掌握各种构件变形限制要求
第七章
钢结构的连接和节点构造
学习要点:
1、了解钢结构连接的种类及各自的特点;
2、了解焊接连接的工作性能,掌握焊接连接的计算方法和构造要求;
3、了解焊接应力和焊接变形产生的原因及其对结构工作的影响;
4、了解螺栓连接的工作性能,掌握螺栓连接的计算和构造要求;
5、掌握梁的拼接、连接和支座的构造及其设计方法;
6、掌握柱脚的构造及计算。
难点和重点:
1、焊缝连接
重点:角焊缝的构造要求;直角角焊缝连接在各种力作用下的计算;焊透的对接焊缝的计算
难点:直角角焊缝的受力性能和构造要求;对接焊缝折算应力的计算;焊接应力及其产生的原因
2、螺栓连接
重点:对螺栓的排列要求;普通螺栓连接在各种力作用下的计算;高强度螺栓摩擦型连接在各种力作用下的计算
3、构件拼接与节点构造
重点:梁的拼接,主次梁连接,梁平板支座和突缘支座;柱头和柱脚的构造及其传力途径;
难点:梁拼接构造;柱头柱脚的构造;
iii
第二篇:钢结构基础施工方案
钢结构基础施工方案
1、钢结构独立基础施工方案
第一章、编制说明
一、编制依据
1、国家现行建筑安装工程施工质量验收规范
2、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202——20XX
3、《砌体工程施工质量验收规范》GB50203——20XX
4、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204——20XX
5、《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB50242—20XX
6、《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303——20XX
7、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205——20XX
8、《钢筋焊接接头试验方法标准》JGJ/T——20XX
9、《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB50201-20XX
10、南湖大酒店宿舍楼工程建施、结施、水电安装工程设计施工图编制
第二章、工程概况
建筑概况
本工程为南湖大酒店宿舍楼工程,总建筑面积约为3176.08平方米,主体结构为四层钢框架结构,檐口总高度为15.450米。耐火等级为二级,使用年限为50年,抗震烈度为8度。基础为杯形独立(双杯)基础,梁柱均为Q235BH型钢,楼面、屋面均为压型钢板混凝土非组合楼面,维护结构为200mm厚加气混凝土块,内墙为150mm厚ALC加劲混凝土板。
第三章、施工前期准备工作
第一节、现场准备
1、重点是由业主移交的平面控制点、水准控制点等进行引测、复核及办理相关移交手续。
2、临时设施准备:主要包括办公室、值班室、配电房、水泥库、围墙、道路、工具房、大门、钢筋加工棚、模板加工棚、厕所等。生活区内主要包括办公场所、职工宿舍、食堂、浴室、等。
3、场地准备:设置好场内排水系统,现场所有雨污水的排放均按唐山市相关规定有组织地通过排水管道排入路雨污水管网。
4、施工用水、电准备:建设单位已提供400KVA变压器和DN50的水源,主要工作包括施工区、生活区水电线路的布置及进水、排水管道的铺设。
第二节、技术准备
1、施工前均要将安全文明施工方案、现场总平面图等相关资料及时上报市建管局、安全站以及建设、监理审批,并按照审批意见予以实施。
2、组织各专业工长、班组长、技术员仔细阅读图纸,参加图纸会审、熟悉设计意图及相关细节。开展各类钢筋、模板的放样、计算工作。确定施工测量所需的几何参数。制定试验计划、进行混凝土配合比试配。
3、根据各子分部、分项工程内容、计算工程量,做好工料分析,据此编制施工计划。
第三节、材料准备
1、根据各个时期的进度要求,对材料的需要量进行分析,对材料的名称、规格、使用时间、数量进行统计、汇总编制采购计划,确定堆放、储存场地和组织运输。
2、对所有需要的材料均需提前三天进行上报,以便及时采购。
第四节、人员组织
第四章、施工流程及进度计划
1、施工流程:
定位放线机械开挖土方垫层施工柱、墙施工基础梁施工砌体基础分部验收基础土方回填钢结构施楼板施工砌体、隔墙施工给水、排水施工电气施工装饰装修施工自验、整改竣工验收
2、施工安排:
2.1、根据现场初步定位观察,开挖土方时采用1:0.75进行放坡。
2.2、各分项工程工期、进度计划见附图。
第五章、主要分项工程施工方案
第一节、基础施工
一、建筑轴线定位:
1.1、定位点依据:根据测绘部门提供的01、02、04三个定位点进行施工现场定位。
1.2、测量定位工具:
1.2.1、建筑物各周边轴线定位采用J2经纬仪进行。
1.2.2、标高引测采用N2型水准仪进行。
1.2.3、辅助工具:木桩、钢筋桩、50M钢尺、棉线、铁钉、红漆等。
1.2.4、现场经纬仪架在1点上,经纬仪镜头对上东边2点上进行闭合在旋转900。对上西南边测绘单位提供的4点上,进行闭合均符合要求。再把经纬仪架在4点上,镜头对上1点上再旋转900,对上B轴上用钢卷尺量出61.04M定出11轴交B轴处点上,再把经纬仪架在11轴交B轴点上镜头对上1轴交B轴点上进行闭合,把镜头旋转900对上2点上再从11轴交B轴处上用钢卷尺量出13.12米定出由测绘局提供的2点进行闭合均符合施工测量要求。
1.3、根据已知的各轴线点、控制点利用经纬仪及钢尺可以测设出各相关轴线位置进行定位。
二、土方开挖、回填工程
1、地质概况
根据地质勘察报告,本工程基础土质较好,独立基础座落第○3层粘土层上,fak=260kpa以上,从地质勘察报告中可以看出,本工程地下水位较低,地下水较少。且对基础砼无侵蚀性。
2、土方开挖
2.1、本工程施工前应仔细阅读图纸,熟悉现场的实际情况,场地的实际标高与设计标高的差异。了解本工程基础设计深度。土方开挖前,复核设计轴线与实际轴线的差异,当满足设计要求后再进行下道工序的施工。
2.2、开挖基槽时,如发现土层与地质报告不符,或发现坟井、枯井、人防工事软弱土层等异常情况时,应立即通知建设单位、地质勘察部门、设计院等有关部门人员,到现场研究解决。本工程中挖出的土方全部外运出场。
2.3、当采用机械大开挖时,必须分层、分段进行,现场指定专人进行指挥。开挖土方横向从○1轴交C轴处开始,向○2轴处推进。〈由东向西进行开挖〉
2.4、土方开挖期间指定专人进行高程控制,跟踪测量,谨防超挖,坑底上预留的土方厚度控制在100㎜,厚度不
一、面积不大时,可不作抓平处理,以防扰动基土。
3、土方开挖降水、排水
3.1、根据地质勘察报告降水措施准备工作。本工程地下水位较低,基础土方开挖时可能不会遇到大量地下水。但考虑到基础施工期间必然遇到雨水天气,土方开挖仍然要做好降水、排水系统,主要采用在基坑周边布置.05M×0.7M的排水沟,在各拐角处设置0.8M×0.8M×1.0M集水坑一个,施工时先挖除此部位土方,将坑壁用砖砌120厚做挡墙,面层抹1:2水泥砂浆坑底做C15砼硬化,坑壁墙要位于外侧,施工底板时此处墙体可兼做底板的外模。
3.2、每个排水坑内设Φ50水泵一台,随时进行排水,现场另配Φ100混水泵四台,以防止突发大雨。排水沟及集水坑均用实心砖砌筑,面抹1:3水泥砂浆,沟、坑边上部各留0.3M坡面。
4、土方回填
4.1、因现场场地太小,无法存土,回填土方也必须外购土至施工现场回填。
4.2、基础回填土前,应在基础完成报请业主、监理、质监部门验收后进行回填。
4.3、回填前,应清除基坑内的各种杂物,对基坑进行降水处理,以防止底板上浮,同时清除浮泥。
4.4、施工时要分层铺土,每层虚铺厚度在200—250㎜之间,采用冲击式柴油打夯机夯实三遍。每遍夯填时应按规定取样测定土壤干容重,取样范围是每500㎡/层,取一次。
4.5、为了能保证土壤的密实度获得最大的干容重,回填前应对回填土进行土壤击实试验,以便测得最佳含水率。回填土应根据测定的最佳含水率拌制。含水率过大时,夯填中会造成弹簧土:含水率过小时,不宜夯实,回填土的压实系数应在0.94以上方能符合要求。回填应注意在建筑物四周均匀回填。
三、基础砼结构
1、本工程基础埋深为-2米不包括砼垫层。
2、基础、柱梁模板均采用七胶板模板,钢管满堂脚手架支撑。
3、模板承载力计算
3.1柱模板支撑计算(以本工程中最大的柱截面计算)
3.1.1、柱模板基本参数
①柱的截面H、B=20XX㎜,沿B方向各设Ф12对拉螺栓二道,间距500㎜。
②柱模板的计算高度L=1.9M
③柱箍的间距D=0.2M
④柱模板的竖楞采用截面为50×100㎜木方,间距0.2M。
⑤柱箍采用Ф48×3.5钢管,间距500㎜。
⑥柱箍是柱模板的横向支撑构件,其受力状态为受弯构件,应按受弯杆件进行计算。
3.1.2、柱模板荷载标准值计算
强度验算要考虑新浇砼侧压力和倾倒砼时产生的荷载,扰度验算只考虑新浇砼侧压力。
其中γ=砼的重力密度,取24.00KN/M3
t—新浇砼的初凝时间,为0时(表示无资料)取200/(T+15),为5.714h。
T—砼的入模温度,取20℃。
V—砼浇注速度,取2.0M/h。
H—砼侧压力计算位置处至新浇砼顶面总高度,取1.9M。
β1—外加剂影响休整系数,取1.0。
β2—砼坍落度影响修整系数,取1.15。
根据公式计算的新浇砼侧压力标准值F1=50KN/M2
按F=γH则F=24.00×1.9=45.6KN/M2 砼有效压头高度为:h=
按取小值计算新浇砼的侧压力标准值F1=50KN/M2
倾倒砼时产生的荷载标准值F2=3.0KN/M2
3.1.3、柱模面板的计算
面板直接承受模板传递的荷载,应该按照均布荷载的三跨连续梁计算,计算如下:
板强度计算:
支座最大弯矩计算公式:
M=-0.10qd2
跨中最大弯距计算公式:
M2=0.08qd2
其中q—强度设计荷载(KN/M)
q=(1.2×50.0+1.4×3.00)×0.5=32.1KN/M
d—竖楞的间距,d=200
当截面尺寸有变化时,柱截面尺寸有变化时,柱钢筋收缩位置,尺寸要符合设计要求。
4、梁钢筋绑扎
4.1、如采用模内绑扎时。首先在主梁模板上按图纸划好箍筋的间距主筋穿好箍筋,按已划好的间距逐个分开——固定弯起筋和主筋——穿次梁弯起筋和主筋并套好箍筋——放主梁架立筋、次梁架立筋——隔一定间距将梁底主筋与箍筋绑住——绑架立筋——再绑主筋。主次梁同时配合进行。
4.2、箍筋弯钩的叠合处,在梁中应交错绑扎,有抗震要求的结构,箍筋弯钩为135度。
4.3、弯起筋和负弯矩钢筋位置要准备,梁与柱交接处,梁钢筋锚入柱内长度应符合设计要求。
4.4、搭接长度的末端与钢筋弯曲处的距离,不得小于钢筋直径的10倍。接头不宜位于构件最大弯矩处。受拉区域内Ι级钢筋绑扎接头的末端应做弯钩(Ⅱ级钢筋可不做弯钩),搭接处应在中心和两端扎牢。4.5、接头位置应相互错开,在受力钢筋直径30倍区段范围内(且不小于500㎜),有绑扎接头的受力钢筋截面面积占受力钢筋总截面面积为受拉区不得超过25%,受压区不得超过50%。
四、基础混凝土工程
1、本工程采用商品砼。
2、该部分的施工要严格按照混凝土施工技术要求精心施工。做好钢筋、模板的隐检、预检及验收工作。需注意检查固定模板的铅丝和螺栓穿过混凝土墙是否按要求采取了措施。木模板提前浇水湿润,并将落在模内的杂物清净。
3、基础施工期间做好降水排水工作,保证地下水应降至垫层底部500㎜以下,并持续至回填完毕。
4、混凝土的运输:
4.1、为保证混凝土浇灌时不产生离析,混凝土由高处自由倾落,其落距不应超过2M,如高度超过3M,必须要用串筒成溜槽下落,以保证混凝土密实。一般采用插入式、平板式或附着式振捣器。用插入式振捣器,插入要迅速,拔出要缓慢,振动到表面泛浆无气泡为止。混凝土的振捣应快插慢拔插点间距不应大于50㎝,振动棒的移动插点为梅花状,各振捣作用范围要相互搭接,严防漏振。底板的表面要采用平板式振动器震实,振动时避免振动时间过长,造成石子下沉。结构断面较小,钢筋密集的部位严格按分层浇灌,分层振捣的原则操作。振捣和铺灰应选择对称的位置开始,以防止模板走动。浇灌到面层时,必须将混凝土表面找平,并抹压坚实平整。混凝土振实后以地板厚度的水平控制点为准进行调整,最后用长刮尺刮平,并用木模槎毛。
4.2、泵送混凝土应连续浇注,如混凝土供应不上暂时中断泵送时,应每隔10min反泵一次,使管中混凝土形成前后往复运动,保持良好的可泵性。以免混凝土发生沉淀堵塞管道。
5、养护
常温混凝土浇灌完后4—6h内必须覆盖浇水养护,3d内每天浇水4—6次,3d后每天浇水2—3次,养护时间不少于14d,墙体浇灌3d后将侧模撬松,宜在侧模与混凝土表面缝隙中浇水,以保持湿润。
五、建筑物轴线、标高控制
1、对基坑内进行的各项工程内容,可将定位控制点引侧至基坑边设置临时轴线控制桩,对垫层底板、墙板的安装位置、轴线进行观测,如有偏差及时校核龙门板上轴线及模板的安装位置。
2、现场的高成点、轴线控制点每日必须有专人进行检查,有无丢失、损坏的必须及时引测重新检点,并重新标志在平面图中。
3、重新放线时,引测必须由专人进行,本工程中的轴线、标高引测、放设由杨负责。
4、在施工完土方开挖、垫层、底板、基础梁浇筑后进行下一道工序前,必须进行轴线、标高复核,并将结果报监理单位审查。
第七章、施工安全保障
第一节、安全方针
施工安全目标为:为认真贯彻市安全文明施工管理方法,做好本拟建工地安全文明工作,加强管理,贯彻“安全第一,预防为主”的方针,特别制定下列管理目标:
1、工地无重伤以上安全事故和其它安全责任事故。
2、轻伤频率控制在0.24%以上。
3、本工地创安全文明示范工地。
4、全员安全教育面100%,管理人员持证率100%,特殊工种上岗持证率100%。
5、无设备损坏事故,工地设备完好率100%。
6、做好工地治安保卫工作,不发生火灾、盗窃和打架斗殴事故。
7、做好食堂卫生工作,杜绝发生食物中毒及其它事故。
8、做好夏季防暑降温,冬季防寒保温工作。
第二节安全生产管理体系
安全生产管理体系由安全生产管理组织机构、安全生产责任制、安全生产制度及安全生产网络管理组成。
详见《项目安全生产管理体系框架图》
第三节现场安全生产具体措施
1、开工前对所有作业人员进行组级、项目级和公司级三级教育,考核合格后持证山岗作业,进入施工现场必须正确配带安全帽。
2、现场基坑边必须连续设置1.2M高防护栏,进入基坑内作业人员必须从指定的通道进入现场。
3、施工预留洞口、施工缝处必须采取围护、掩盖措施,防止跌落。
4、做好基坑的降排水措施,指定专人每日进行检查基坑壁的支护情况、排水系统及各类防护设施,确保施工安全进行。
5、现场专业电工必须每日检查现场电路、机械用电情况,用电保护电器必须保持正常运行,做好日常维护工作,避免电气伤亡事故的发生。
6、本工程夜间施工时,应有足够的照明。在基础结构施工,将布置3盏高能灯进行全面照明。
7、各工种作业注意事项:
7.1、基坑土方开挖安全措施
采用机械挖方时要自上而下,自西向东逐层进行,开挖时注意土壁变动情况,机械开挖时不准非机械工作人员进入机械回转半径,必须进行机械操作区,则与机上人员取得联系,必要时停机后才能进行,机械运转时,不得进行维修保养,夜间施工时必须有足够照明,机械大开挖后用人工挖槽,为了防止雨水流入坑内,基坑上口筑小护堤,基底东、西分别挖两个集水坑井,并准备好水泵。基础施工时,应检查和经常注意土质变化,有无崩裂现象,浇筑柱时要搭设脚手架,各种机械要放在离坑边1M以上处,以免边坡崩塌。
7.2、电工操作安全注意事项:
7.2.1、严禁高血压、心脏病、神经病、癫痫病,严重口吃、色盲症从事电工作业。
7.2.2、电工必须有有关部门颁发的电工作业有效合格证书,熟知电气、电工基本知识,现场能够胜任施工电气,持证上岗,无证人员严禁上岗。电工能够及时处理现场电路故障。
7.2.3、电工必须熟练掌握触电紧急救护方法。
7.2.4、严禁带负荷拉合隔离开关及跌开式熔断丝。
7.2.5、施工现场的电气线路必须保持良好的绝缘状况,并有防止人踩、车轧、水泡、土埋及物砸的措施。
7.2.6、对于不在使用的电气设备,应及时拆线、拆设备。
7.2.7、严禁在供电部门电度计量电流互感器二次回路上进行作业。
7.2.8、当发生严重威胁人身及设备安全的紧急情况下,可以越级拉开负荷开关,但在任何情况下,不得带负荷拉开隔离开关。
7.2.9、配电箱及开关箱内的闸漏点保护器必须完好无损,配电盘面上不得出现裸露带电体。
7.3、凝土工程施工安全注意事项:
7.3.1、筑作业时管理人员必须旁站指挥,操作手工明确。
7.3.2、混凝土振捣器使用前必须经过电工检查确认合格后方可使用,开关箱内必须装置漏电保护器,插座插头应完好无损,电源线不得破皮漏电,操作者必须穿绝缘鞋,戴绝缘手套。
7.3.3、基坑内作业时,应检查土壁是否开裂、有无翘动现象,确认后方可作业,高处作业时,按高处作业要求做好安全防护。
7.3.4、泵送砼时应设2人牵引软管,泵管支架应合理设置、稳定牢固,随时检查、随时纠正,砼不得成堆堆集,防止模板或支架未稳定发生安全事故。
7.3.5、浇筑砼必须从一端向另一端浇筑,确保堆积厚度不超过150MM。
7.4、钢筋工施工安全注意事项:
7.4.1、冷拉钢筋作业前,必须检查卷扬机钢丝绳、拉钩、冷拉夹具、电器设备,地锚及防护装置应安全牢靠,确认后方可作业,冷拉时严格控制伸拉率。
7.4.2、操作人员须经过培训、对机械性能、构造、用途均应熟知,掌握有关使用、维修、保养的安全技术知识,并按照清洁、调整、紧固、防锈滑润的要求维修保养机械。
7.4.3、电动机械运行中停电时,应立即拉闸切电。收工时应按用电规范按顺序停电,电路故障应由专业电工排除。
7.4.4、必须使用经唐山市安监站论证的配电箱,漏电保护装置应灵敏可靠,漏电工作电流不得大于35mA。
第八章、文明施工措施
1、内业要求各资料及台帐(施工方案、安全教育,安全交底,安全检查、电工日巡视记录、班前讲话记录、台帐)等齐全整齐、记录实事求是,特殊作业持证上岗,安全职责分工明确。
2、进入现场戴好安全帽,高空作业系安全带,安全网按规定支护严密,出入口有防护棚,狭小场地有安全通道。
3、电气应设三级控制两级保护(总闸箱、分配箱、开关箱、在分配箱、开关箱配匹配的触电保护器),闸箱标准化,线路规范化,有电工巡视及摇侧记录。
4、本工程设置彩色压延板围墙、高度不低于2m,进行现场文明施工管理。现场设有明显的宣传标语和在危险处挂有符合标准的色标。
5、现场有平坦干净的通道,不堵塞,不积水,施工废水有排水沟合理排放。
6、文明施工不扰民,严格控制施工噪音,晚10点以后停止施工。
7、在现场内外做到不违章占道,不违章搭设、堆物,不造成火灾,交通事故隐患,不违章损坏公共设施,不污染环境,和有关道路部门、卫生监督部门做好配合。
2、楼屋面型钢设备基础施工方案
一、情况说明
中国银行信息中心(上海)项目一期工程2号楼办公楼、3号楼屋面新增型钢结构设备基础。其中2号楼办公楼型钢结构位于2-1轴~2-3轴与2-F轴~2-G轴间及2-8轴~2-9轴与2-F轴~2-G轴间,安装高度为31.030米,女儿墙高度33.00米,采用28a号及18号工字钢,总数量19根,总重约4T,其中单根最长9米,重约为400Kg。3号楼宿舍楼型钢结构位于3-6轴~3-8轴与3-A轴~3-B轴间,安装高度为26.50米,女儿墙高度28.10米,采用28a号及18号工字钢,总数量11根,总重约2.4T,其中单根最长9米,重约为400Kg。
二、施工方案
由于2号楼、3号楼起重塔吊以全部拆除,人货电梯无法运送其就位,所以拟采用T吊车单根一次性吊装,型钢吊装到位后,在现场进行钻孔拼装,经与业主协商,设备底盘固定孔由设备供应商负责施工。吊装示意图详见附图
三、安全要求
1、分包单位现场施工人员必须经过安全技术教育。
2、要求施工人员执行以下列内容为主的安全施工措施,定期对执行情况进行检查,杜绝事故隐患:
a.特殊工种人员必须持证上岗;
b.吊装施工前必须检查吊装机具处于完好工作状态;
c.高空作业必须挂好安全带;
d.禁止上下抛掷物件;
e.用电设施连接必须安全可靠,电气设施和线路绝缘良好;
f.必须贯彻执行“动火审批制度”;
3、吊装构件时,应按设置的吊点进行起吊,吊装前要分析其重心位置,以免发生倾翻事故,风速为10米/秒时,吊装施工应停止,4、钢结构的吊装焊接区域,必须设置安全警戒线,严禁高空坠物。
5、设立消防专用箱,有关部门要定期检查和更换灭火机。
6、加强工地安全教育,遵守施工现场的各项法规、条律和文明规范。
7、各种设备、材料尽量远离操作区域,并不许堆放过高,防止倒塌下落伤人。
一、工程概况
1、工程概况
①钢结构加工基地设备基础位于主厂房内外,其中主厂房外有两条龙门吊,厂房内有三条平板小车,5条半龙门吊以及其他设备基础。
②根据设备基础定位,结合地勘报告,以及平整后的场地,2#龙门吊基础、1#龙门吊北边基础、1#平板小车基础和3#平板小车基础所在场地为四类土(红砂岩),其它设备基础为软弱回填土。
③龙门吊及平板小车基础须预埋螺杆,螺杆数量巨大,加之工期紧张,导致施工困难。
④本工程含主厂房内外所有地坪。
2、施工条件
①该工程多为条形基础和独立基础,西北角和东北角为四类土(红砂岩),西南角原场地为淤泥土,后平整场地时回填,整个场地土质不一,标高不一,使现场基础施工控制及施工道路规划及材料转运难度加大,同时导致机械台班数量大增。
②该工程工期主要集中在春夏雨季,浇筑混凝土后要注意浇水养护,同时在雨水来临前做好混凝土的保护工作(例如满铺薄膜),以确保混凝土质量。
3、项目部组织机构
二、施工用水、电
①现场的临时用水、电由北面的食品厂项目部处用φ20PVC管和电缆绑扎在6m高钢管脚手架上通过鹏程大道引入,在场内按所定路线将2m长φ48钢管每隔5m距离打入土中,露出0.3m长钢管用扣件与6m长钢管连接制成脚手架,将φ20PVC管和电缆沿脚手架顶部牵至配电室和供水点(见钢结构加工基地施工平面布置图)。
②等西面变压器安装好后,将电缆沿井字形脚手架(在场内按所定路线将2m长φ48钢管每隔5m距离打入土中,露出0.3m长钢管用扣件与6m长钢管连接制成井字形线架)向南引入配电室,再分散到各配电柜(见施工平面布置图)。
③施工用水用Φ65焊管从接进,再用1寸镀锌钢管分散到各施工用水。
三、施工放线及标高
本工程定位以西北角鹏程路中心线与圣水路中心线交点为参照坐标点(X=3336418.883,Y=501405.389),根据这个坐标点找出建筑物的控制坐标,设置施工测量控制网,然后利用建筑物的测量控制网来确定设备基础的定位。本工程设计±0为绝对标高+25.7m。
四、土方工程
在施工北面和东面的基础时(主要是3#平板小车基础、2#龙门吊基础和2#龙门吊地坪),先必须破除该处四类土(原地面平均标高为+0.700m)至基础垫层底标高,然后再将破除的红砂岩转运至场地北面堆放,运距500m。1#龙门吊地坪、半龙门吊及2#平板小车基础处为软弱回填土,且该处原土层为杂填土(参地勘报告),故该处应先进行地基处理方能施工。
五、施工方法
1、根据地堪报告显示,本工程东北角土质为红砂岩,必须先破除,而西北角和东南角土为回填土,土质较差,此处原为农田,地下水很丰富,地基承载力差,须先进行地基处理,机械台班及人工见签证。
2、对四类土(红砂岩)先用带破碎锤的反铲挖掘机破除至基础垫层底,然后再用1m3反铲挖掘机挖掘,并用30吨大型渣土运输车运至场地北面堆 放。在厂房内的所有设备基础,现进行地基处理,沿基础边线外扩500mm开挖,并超挖500mm深,超挖部分用片石(狗头石)夯填至垫层底面并灌水泥砂浆。对1#龙门吊地坪和室内地坪,先挖去上层回填土,再夯填片石,然后再满铺瓜米石,夯实、整平,最后再浇筑砼地坪。
3、测量放线根据建筑物测量控制网和基础平面定位图,放出基础轴线,并做好标记,经较核无误后,再按第2条进行基础开挖,开挖完成进行地基础处理后方可进入下道工序施工。
4、钢筋模板安装工程在地基处理完成浇筑垫层后,按测量控制网和基础平面定位图将基础边线用墨线弹在垫层上,然后钢筋工将已加工好的钢筋按墨线的定位将钢筋绑扎起来,待钢筋绑扎完成后,木工将已拼装好的模板按墨线的定位安装完成。具体如下:
①模板工程垫层砼施工完成后用墨线弹出基础边线做模板定位,木模的配制根据结构施工图直接按尺寸列出模板规格和数量进行配制。
a、模板安装:根据边线先立一侧模板,临时用支撑撑住,用线锤校正模板垂直度(≤3mm),然后钉木枋撑固,然后安装另一侧模板,沿基础边线在模板与土体之间加上木枋撑固,同时模板内侧也加上木枋撑固。安装模板时上下竖向拼缝要互相错开,先立两端,再立中间。
b、模板加固:对可以采用对拉的模板工程采用φ12的螺栓对拉,拉结间距≤800mm。对不便采取对拉的模板,用钢管和卡子沿模板四周环形加固,上下两道钢管的间距≤600mm
c、模板拆除:模板拆除后,分类堆放,并清理现场扣件,梁模卡。
d、本工程因设备尺寸规格不一,以上模板、木支撑均为一次摊销。
②钢筋工程
a、材质检测:钢筋进场后,由实验员通知监理单位进行现场见证、取样。然后由监理单位监督试验员送至指定实验室进行材质检验。材质检验合格后才能进行下道工序施工,对所有焊接均需严格按规范要求进行现场见证取样。
b、钢筋下料前先由钢筋工长根据设计图纸,放出大样,然后经主工长审核,须签字后交钢筋班下料制作,如钢筋有腐蚀现象,需进行除绣处理。钢筋绑扎必须严格按施工规范要求进行。本工程基梁钢筋垫层采用强度大,硬度高的砂浆块作垫层。
③预埋工程本设备基础工程多为龙门吊及半龙门吊,预埋螺栓及铁件数量巨大。预埋螺栓时,先在绑扎牢靠的钢筋上焊上有标高标记的小钢筋头,然后用带颜色的丝线把标高记号连接起来,然后利用这根线来控制预埋螺栓的标高。在标高控制好后,利用铅球来控制预埋螺栓的垂直度。待标高和垂直度控制好后,用4根小钢筋成上下两个X型将螺栓焊死在绑扎好的钢筋上。
④混凝土工程
a、垫层混凝土浇筑:地基处理完成后,进行混凝土浇筑。混凝土振捣采用平板式振捣器振捣,混凝土振捣密实后,以钢筋棍上标高及水平标高小棉线为准检查平整度,高的铲掉,凹的补平,用水平刮杠刮平,表面再用木抹子搓平,最后用铁抹子压光。
b、对设备基础浇筑混凝土时,根据设备基础的外形特点,对龙门吊、半龙门吊及平板小车采取分段浇筑的方法,对其它设备基础采取分层浇筑的方法,一次不能浇筑完成时,应在施工断面按间距200mm安插800mm长Ф16螺纹钢。
c、对龙门吊地坪及室内地坪,按横向距离6米一档浇筑。浇筑前,先在两侧安装20槽钢,待标高调整完成后,加固槽钢,并在槽钢内侧满铺白色泡沫板。对龙门吊地坪和室内地坪还须养护7天,龙门吊地坪还须切割。
d、砼浇筑应连续进行,当需要间歇时,间歇时间不应超过基层砼的初凝时间。砼在浇筑过程中,应按规范要求,按轴线部位做砼立方体150×150×150㎜试压块,在标准条件养护至28天。
本工程混凝土采用有色建安构件厂商品砼混凝土,输送车输送,混凝土一次连续浇筑完毕,运距20km。
5、拟用于本工程项目的主要施工机械设备计划
6、拟用于本工程项目的主要物资计划
7、劳动力计划
8、施工材料、设备运输
①所需施工材料从新下陆处运至施工现场。
②砼采用构件厂商品砼。
③以上的运距均为20km。
六、安全文明施工
1、现场规划
①在建筑物西面拟建厂房入口处面设五牌一图和进场大门、门楼详见施工平面布置图。
②为方便桩基混凝土的施工及现场材料的运输,将建筑物西面的拟建道路硬化,并在建筑物内修两条临时施工道路(尺寸见施工平面布置图),处理方法同拟建道路,在压实后的场地上铺500厚土夹石压实,再铺50厚碎石压实,在挖承台地梁土方时,需将主进道路挖断,为确保承台地梁混凝土的正常施工,将原修建的主进出道路向南平移16米,详见施工平面布置图。
③因工程占地面积较大,而且四周将修筑围墙,为方便材料及人员的管理,在露天原料车间处将材料及人员活动空间进行围挡,围挡范围尺寸为88mx22m,根据现场需要和5S条令要求,围挡材料用彩钢板,各区域尺寸如下:钢筋棚尺寸6mx12m,木工棚尺寸6mx9m,活动板房占地面积5mx27m,搅拌站占地面积25mx30m。
④围挡区域内非道路部分及搅拌站处在压实后的场地上铺100厚碎石,并在钢筋棚、木工棚、办公室处用水泥砂浆抹平,抹平范围处各出临时建筑100。
⑤现场设白班和夜班纠察各两名,负责看护现场材料、设备以及办公区域的环境卫生。
⑥为确保黄金山钢结构基地的顺利施工,须采取严密的安全措施及完善的现场制度,为此我项目部采取以下安全措施:
a、所有施工人员进入施工现场须戴好安全帽;
b、不准打赤膊、穿拖鞋、打赤脚;
c、不准酒后作业、疲劳作业;
d、所有机械、电路必须专人操作;
e、机械搭设必须防护棚、线路必须架空,必须使用橡皮缆线。所有线路,通风管线路必须清晰有条理,不能杂乱无章,所有用电必须符合规范;
f、孔内有人施工时,孔上必须有人监督防护;
g、孔周围应设置安全防护栏杆或当日施工完毕后应将井口进行覆盖;
h、设置鼓风机,向孔内输送洁净空气,排除有害气体。
七、施工进度计划
详见钢结构加工基地基础施工进度
八、施工平面布置图
见附图《施工平面布置图》
4、主装置钢结构基础施工方案
1编制说明
本方案为兖矿联工发化工有限公司20万吨/年醋酸项目主装置(1#-3#框架)钢结构基础施工方案,编制本方案的目的是确保基础砼施工质量及预埋地脚螺栓的预埋精度,为钢结构成片安装创造条件,同时使建设单位进一步加深对我公司的认识,若我单位中标,本方案还将作为施工准备的依据,但由于现有资料不全,施工图纸未到位,只能根据以往工程实践编此初步方案,待资料齐全后将进一步充实完善,形成详细的施工方案。
2编制依据
2.1兖矿联工发化工有限公司20万吨/年醋酸项目建筑及安装工程施工招标书(醋酸标段):YKLGF-SG-02
2.2建筑工程施工质量验收标准及规范
2.2.1《土方与爆破工程施工及验收规范》GBJ201-83
2.2.2《地基与基础工程施工及验收规范》GB50202-20XX
2.2.3《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-20XX
2.2.4《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-20XX
2.2.5《建筑施工手册》(中国建筑工业出版社)
2.320万吨/年醋酸工程初步设计:工程号01112Q
3工程概况
1#—3#框架基础采用钢筋混凝土独立基础,预埋地脚螺栓,1#框架20个独立基础,2#框架12个独立基础,3#框架9个独立基础,1#—3#框架总计41个独立基础。
4施工程序
场地平整→定位放线→土方挖运→砼垫层→弹线→基础模板→基础钢筋→安装预埋螺栓→砼基础浇筑、养护→回填土方→弹线、抄标高→验收交付安装钢结构
5施工方法
5.1土方工程
5.1.1基坑开挖
5.1.1.1基坑开挖前应清理地下、地上的障碍物,并在适当位置修建排水沟。对土方的位置、标高测量定位完毕应经建设单位复核合格。
5.1.1.2土方挖运以机械施工为主,人工配合清理为辅,本工程应配备液压反铲挖掘机一台,并根据运距远近配备适当的自卸运土汽车。
5.1.1.3挖土时应配备专人进行标高检查控制,并及时进行清理,人工清理时要注意检查坑底是否有洞穴、裂隙、断层、树根及其他不良地质情况,作好检查记录。
5.1.1.4开挖时,按规定的坡度放坡,基槽每边留出300-500mm宽的操作面,以便下道工序施工。
5.1.1.5基础开挖时,若有地下水,可考虑明沟降水,必要时采用井点降水,确保施工中不受地下水的影响。
5.1.1.6开挖完毕应会同设计、勘察、建设、质监单位检查基底是否符合要求,检查合格后应及时进入下道工序施工,浇筑垫层砼。
5.1.2土方回填
5.1.2.1用机械或人工装土,自卸汽车或手推车运土,蛙式打夯机分层夯实。
5.1.2.2填方土料应符合设计要求,如设计无要求时,则用挖基坑原素土夯实回填。
5.1.2.3填土质量要求压实系数0.95或按设计要求。
5.1.2.4环刀取样数量:柱基坑按柱基总数的10%抽查且不少于5组。
5.1.2.5填方前,应对基础进行检查和中间验收,并办理隐蔽工程记录。
5.2模板工程
5.2.1模板安装、拆除时应遵循一般规定:
5.2.1.1模板具有足够的强度、刚度和稳定性,能可靠地承受浇捣砼的重量和侧压力及在施工过程中产生的荷载。
5.2.1.2保证结构构件、预埋螺栓的形状、尺寸及相互间位置的正确性。
5.2.1.3支撑及其它附属配件,应考虑便于装拆。5.2.1.4模板的接缝应严密,不得漏浆。
5.2.1.5模板要刷隔离剂,以利于脱模。
5.2.1.6拆除模板时,应在砼强度能保证其表面及棱角不因拆除模板而损坏变形。
5.2.2基础模板以组合钢模板为主,在与模板模数不符处和节点处采用木模。
5.2.3模板支撑采用钢管加固,铁丝拉紧,并设拉杆与斜撑,以保证模板不变形及截面尺寸的正确性。
5.2.4支模时要注意基础的轴线位置及标高,特别应注意预埋螺栓的位置要准确,螺栓的丝扣部分要涂油缠纸进行保护。
基础支模预埋螺栓加固示意图见下见图。
55.2.5预埋地脚螺栓的施工该基础预埋地脚螺栓数量较多,钢结构框架柱成片安装对地脚螺栓的质量要求较高,况且该螺栓直径一般在φ40mm左右,且较长,因此,在施工时更应该引起高度重视。《砼结构工程施工及验收规范》规定其顶标高允许偏差为+20mm,中心允许偏差仅为±2mm,为确保其施工质量,结合同类工程的施工经验,我们采用双层定位板法施工,并在预埋螺栓底部设型钢支托架。
定位板及安装示意见下页图。
5.3钢筋工程
5.3.1钢筋工程的一般要求
5.3.1.1钢筋应有出厂合格证和复验报告,每捆钢筋应有标牌,在加工过程中,发现脆断、焊接性能不良,应进行化学分析。
5.3.1.2钢筋在运输和贮藏时,必须留有标志牌,并按批量和规格分别堆放整齐,避免锈蚀和污染。
5.3.1.3钢筋表面应洁净,有损伤、油渍、油污应在使用前清除干净,带有颗粒状或片状老锈的钢筋不得使用。
5.3.2基础底为双层钢筋,上下层钢筋网之间应设铁马凳作钢筋支撑,其间距为1.5米,铁马采用φ18钢筋制作。
5.3.3基础钢筋采用焊接接头或绑扎接头,设置在同一构件内的接头错开,受力钢筋直径35倍(并不小于500mm)内的区段范围内,一根钢筋不得有两个接头,有接头的钢筋截面面积占钢筋总数截面积百分率应符合下列规定:焊接接头:受拉区不超过50%,受压区不受限制。绑扎接头:受拉区不超过25%,受压区不超过50%。
5.3.4基础底板网筋绑扎时,双向受力钢筋应把全部钢筋相交点扎牢,单向受力钢筋,四周两行交叉点应扎牢,中间部分每隔一根相互绑扎成梅花形。
5.3.5钢筋绑扎完经自检合格后方可通知业主及监理现场共检,共检合格后方可进行下道工序施工。
5.4砼工程
5.4.1砼浇筑前应做好下列工作
5.4.1.1办理模板自检、交接检手续和钢筋隐蔽,交质安部门进行分项质量验收评定。
5.4.1.2进行技术交底。
5.4.2砼浇筑浇筑砼时,应在模板四周均匀下料,使用插入式振动棒,连续浇筑,不留施工缝,每台阶完后停歇20分钟左右,待砼自然沉落后再浇上部砼。若浇筑高度超过3m,应使用串筒或溜槽,防止砼离析。浇筑中,设专人注意模板有无走动变形,若发现暂停浇筑,加固后再进行。砼振捣密实后,用木抹子将基础表面搓平。
5.4.3养护:设专人负责养护,保持砼表面湿润,及时办理基础隐蔽手续,以便进行土方回填。
5.4.4质量标准
5.4.4.1砼强度应符合设计要求。
5.4.4.2砼应振捣密实,蜂窝、孔洞、露筋等检验项目必须在验评标准要求的范围以内。
5.4.4.3轴线位移在10mm内,砼表面平整,用2m靠尺及楔形塞尺检查,偏差不大于8mm,截面尺寸允许偏差+15mm、-10mm。
5.4.5注意事项
5.4.5.1在砼振捣过程中,不要让振动棒碰到螺栓上,以免产生位移变形。
5.4.5.2砼施工完毕,检查螺栓丝扣所包油纸有无脱落,若发现后及时补包完整。
5.4.5.3养护完毕后,及时弹出标高及基础中心线,以便交接安装钢结构。
6雨季施工技术措施
本工程土建施工经过一个雨季施工期,而季节施工技术措施直接影响工程进度和质量。为此,施工时首先需考虑这一因素。
6.1维护运输道路,修设路旁排水沟,做到有组织排水,以保证水流畅通,雨后不陷不滑,不存水。
6.2所有机械要搭设防水棚,机电设备采用防雨、防淹措施、安装接地安全装置。机动电闸箱的漏电保护装置要可靠。
6.3雨季应及时测定砂石含水率,掌握其变化幅度,及时调整配合比。砼工程处在中到大雨时严禁施工。施工后的砼表面遇雨时要及时覆盖。
6.4基坑四周必须挖好排水沟,基坑里要挖好集水坑,用潜水泵及时排除基坑内的集水。
6.5在砼施工阶段备好所必须的抽水设备和防雨物资(如雨布等),以保证砼连续灌筑的顺利进行,保证砼质量。
7质量保证措施
7.1加强各级人员的质量教育,提高全员的质量意识。
7.2认真贯彻国家技术政策、技术法则、技术标准和规程规范,严格按照设计图纸进行施工。
7.3开工前在图纸自审、会审的基础上编好施工方案,并做好技术交底工作。
7.4对定位标准桩、轴线桩、标准水准点等应注意保护,并应经常复测和检查。
7.5特殊工种必须持证上岗,实行持证上岗制度。
7.6严格执行工序交接制度,上道工序不合格,绝不进行下道工序施工。重要部位(如基础预留地脚螺栓等)、隐蔽工程等会同监理方、设计方现场共检复检,合格后方可进行下道工序施工。
7.7坚持“三检一评”制度,发现不合格品及时反馈,认真分析,找出原因,查明责任,确定方案,严肃处理。
7.8加强砼搅拌站的计量工作,随时检测砼坍落度及砂石的计量情况,及时对水泥进行复验,严禁使用过期水泥和不合格的砂石。
7.9原料、成品、半成品、构件都应当有出厂合格证并按规定取样试验,焊接钢筋要有焊接试件,砂浆及砼应按规定做试块。
7.10土建与安装、电气、仪表等专业做好相互配合,基础施工等实行专业会签,避免因设计漏项、设计错误而造成的事后处理。8安全保证措施
8.1坚持安全教育和班前安全活动制度,认真执行安全操作规程和各项安全规定。遵守建设单位制定的安全防火规定(禁令)。
8.2进入施工现场人员必须戴好安全帽,并系好下颌带。
8.3使用小型手持电动工具(如手电钻),均要使用带漏电保护装置的闸箱,操作人员要戴绝缘手套,非机电人员严禁动用机电设备。
8.4各项技术交底,必须有针对性的安全交底。
8.5夜间施工时,必须有足够的照明,恶劣天气严禁高空作业。
8.6雨季施工要搞好防滑和防水措施。
8.7施工现场临时用电,应按规定架设,各种设备配备漏电保护器。
9施工进度保证措施
9.1以尽可能相互衔接、平行流水交叉作业为原则,以保证土建尽早交付安装为目的,合理安排各工序的先后施工顺序,确保主要控制点的实现。
9.2制定周密的准备工作计划,保证现场有足够的劳动力和机具。开工前施工人员和机具提前进入施工现场作准备工作,边准备边施工。
9.3根据总体进度计划进行分解,制定阶段控制点。安排周进度计划下达施工班组,明确目标。
9.4基础施工按先深后浅的原则进行,并保证连续施工。
9.5必要时砼中掺加早强剂,达到提前拆模,加速模板周转,提前交付安装加快进度的目的。
9.6土方开挖余土及时外运,以保证现场有足够的操作面。
9.7强化质量保证体系功能,提高全员质量意识。施工中的各个环节和部位均应做到自检到位,互检到位,并经检测部门专检,方可进行下道工序施工,确保施工质量,杜绝因质量事故而造成的返工。
9.8根据施工阶段,组织“基础工程”大干活动,制定奖罚措施,调动参战队伍的积极性,掀起施工高潮。
10施工手段及技术措施用料计划
11主要施工机械设备计划
12主要工作计量器具计划
第三篇:钢结构厂房基础施工承包合同
**矿业有限责任公司
钢结构厂房基础施工承包合同
项目方(以下简称甲方):
施工方(以下简称乙方):
为保证施工质量,明确双方职责权利,确保安全文明施工,保障工程施工如期完成。现经双方协商一致,达成以下协议条款。
一、施工内容:本工程的施工内容以甲方提供的图纸及国家的相关土建工程规范标准为准,主要内容见附表1。附表1中未体现但图纸和相关的技术标准规范中包含的工作内容,乙方应按照要求完成,甲方不对合同金额进行调整。
二、承包形式:本工程采取包工包料的形式,乙方自带工具、用具进行施工,乙方负责承担盈亏风险责任。
三、技术标准和要求:所承包项目应该严格按照国家标准以及甲方主管及项目施工员要求施工。
四、施工进度:自乙方施工人员开始,300天完成除厂房地面砼浇筑的全部施工,钢结构厂房安装完成,具备室内浇筑条件后(具体时间以甲方通知为准)90天完成厂房地面砼浇筑。
五、工程款支付办法:
1、工程总价款为: 元,大写:。
2、价款支付:乙方人员设备进场具备施工条件后付伍拾万元整,独立基础和条形基础施工完成且验收合格后付叁佰万元整,厂房地面灰土基础施工完成且验收合格后付壹佰伍拾万元整,室内地面混凝土浇筑完成且验收合格 付壹佰伍拾万元整。余款待质量保修期满后支付。
六、乙方职责;
1、乙方在承包期间内及承包项目中,有安培工作如期完成施工任务的责任。
2、乙方有组织所属人员配合甲方搞好文明生产和安全教育的义务,并有确保安全生产的责任。
3、乙方必须加强质量意识,有严格执行操作规范,保证施工质量的职责。
4、乙方必须做好本承包工作范围的材料整理、对方,做到每天工完场清的责任。
5、乙方负责所属人员遵纪守法,遵守各项规章制度,做好所属承包工作范围的经济核算,及时做好所属人员工资的分配、发放工作。若发现甲方按合同规定支付乙方工程款后,乙方所属人员有上诉或到劳动局投诉等劳动争议的现象。经调查属实后,甲方给予乙方每人次1000元处罚。
6、文明施工、安全标识等设施不得拆除破坏。
7、乙方用完材料必须放在项目部制定地点,如果乙方不统一堆放由甲方自行雇佣小工搬运,工资按实际雇佣小工由乙方支付。
8、乙方必须做好对甲方场地既有设施的保护工作,不得损坏。如有破坏,乙方应负责修理,并赔偿因损坏对甲方造成的损失。
七、乙方的权利:
1、乙方有师傅工、普工的招收权利,根据工程施工的需要进行分组管理规范施工。但所有人员名册、身份证复印件报甲方备案。
2、乙方有权进行经济分配和奖惩。
3、乙方有生产指挥权,根据甲方对工程质量、安全级工期等要求,对所属人员直接指挥安排调动。
第四篇:钢结构基础课程教案--同济大学
钢结构基础课程教案--同济大学.txt时尚,就是让年薪八千的人看上去像年薪十万。我们总是要求男人有孩子一样的眼神,父亲一样的能力。一分钟就可以遇见一个人,一小时喜欢上一个人,一天爱上一个人,但需要花尽一生的时间去忘记一个人。本文由xiayuning84贡献
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钢结构基础
(土木工程专业)讲师:张云平
同济大学土木系
概率极限状态设计法和疲劳设计的容许应力法 1.1 结构的极限状态
概 率 极 限 状 态 设 计 法 和 疲 劳 设 计 的 容 许 应 力 法
当整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求时,此 特定状态为该功能的极限状态。分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。承载能力极限状态 对应于结构或构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形 正常使用极限状态 对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值 结构的工作性能可用结构的功能函数Z来描述,设计结构时可取荷载效应S和结构抗力R两个基 本随机变量来表达结构的功能函数,即 Z=g(R,S)=R-S 显然,Z是随机变量,有以下三种情况: Z>0 结构处于可靠状态; Z=0 结构达到极限状态; Z<0 结构处于失效状态。可见,结构的极限状态是结构由可靠转变为失效的临界状态。由于R和S受到许多随机性因素影响而具有不确定性,Z≥0不是必然性的事件。因此科学的设计 方法是以概率为基础来度量结构的可靠性。(1-1)
1.2 可靠度
按照概率极限状态设计法,结构的可靠度定义为结构在规定的时间内,规定的条件下,完 结构的可靠度定义为结构在规定的时间内,规定的条件下,结构的可靠度定义为结构在规定的时间内 成预定功能的概率。“完成预定功能”指对某项规定功能而言结构不失效。结构在规定的设计 成预定功能的概率 使用年限内应满足的功能有:
概 率 极 限 状 态 设 计 法 和 疲 劳 设 计 的 容 许 应 力 法
(1)在正常施工和正常使用时,能承受可能出现的各种作用;(2)在正常使用时具有良好的工作性能;(3)在正常维护下具有足够的耐久性;(4)在设计规定的偶然事件发生时及发生后,仍能保持必需的整体稳定性。规定的设计使用年限(设计基准期)是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定 目使用的年限。大陆规范规定建筑结构的设计基准期为 年。设计基准期为50年 设计基准期为 若以Pr表示结构的可靠度,则有 Pr=P(Z≥0)记Pf为结构的失效概率,则有 Pf=P(Z<0)显然 Pr= 1-Pf(1-2)(1-3)(1-4)
因此结构可靠度的计算可转换为失效概率的计算。可靠的结构设计指的是使失效概率小到可以 接受程度的设计,绝对可靠的结构(失效概率等于零)是不存在的。由于与Z有关的多种影响因素 都是不确定的,其概率分布很难求得,目前只能用近似概率设计方法,同时采用可靠指标表示失效 概率。
1.3 可靠指标
为了使结构达到安全可靠与经济上的最佳平衡,必须选择一个结构的最优失效概率或目标可靠 指标。可采用“校准法”求得。即通过对原有规范作反演分析,找出隐含在现有工程中相应的可靠 指标值,经过综合分析,确定设计规范采用的目标可靠指标值。《建筑结构设计统一标准》规定结 构构件可靠指标不应小于表1-1中的规定。钢结构连接的承载能力极限状态经常是强度破坏而不是屈 服,可靠指标应比构件为高,一般推荐用4.5。表1-1 表 1.4 极限状态设计表达式 除疲劳计算外,钢结构设计规范采用以概率理论为基础的极限状态设计方法,用分项系数的设计 表达式进行计算(1)对于承载能力极限状态 承载能力极限状态,结构构件应采用荷载效应的基本组合和偶然组合进行设计 承载能力极限状态 基本组合 按下列极限状态设计表达式中最不利值确定 由可变荷载效应控制的组合: n(1-5)γ 0(γ G S G + γ Q S Q + ∑ γ Q ψ ci S Q)≤ R k 1 1k 1 概 率 极 限 状 态 设 计 法 和 疲 劳 设 计 的 容 许 应 力 法 i=2 i ik 由永久荷载效应控制的组合:
γ 0(γ G S G + ∑ γ Q ψ ci S Q)≤ R k n(1-6)i =1 i ik γ0——结构重要性系数 结构重要性系数,按下列规定采用:对安全等级为一级或设计使用年限为100年及以上的
结构构件,不应小于1.1;对安全等级为二级或设计使用年限为50年的结构构件,不应小于 1.0;对安全等级为三级或设计使用年限为5年的结构构件,不应小于0.9;
γG——永久荷载分项系数,应按下列规定采用:当永久荷载效应对结构构件的承载能力不利时,对
由可变荷载效应控制的组合应取1.2,对由永久荷载效应控制的组合应取1.35;当永久荷载 效应对结构构件的承载能力有利时,一般情况下取1.0;
γQ1, γQi——第1个和第i个可变荷载分项系数,应按下列规定采用:当可变荷载效应对结构构件的承
载能力不利时,在一般情况下应取1.4,对标准值大于4.0kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载 取1.3;当可变荷载效应对结构构件的承载能力有利时,应取为0; S——永久荷载标准值的效应;
SQ1k——在基本组合中起控制作用的第1个可变荷载标准值的效应; SQik——第i个可变荷载标准值的效应;
ψci——第i个可变荷载的组合值系数,其值不应大于1;
R——结构构件的抗力设计值,R=Rk/γR,Rk为结构构件抗力标准值,γR为抗力分项系数,对于Q235 1 概 率 极 限 状 态 设 计 法 和 疲 劳 设 计 的 容 许 应 力 法
钢,γR=1.087;对于Q345、Q390和Q420钢,γR=1.111。对于一般排架、框架结构,可以采用简化设计表达式: 由可变荷载效应控制的组合:
γ 0(γ G S G + ψ ∑ γ Q S Q)≤ R k n(1-7)i =1 i ik ψ——简化设计表达式中采用的荷载组合系数,一般情况下可取ψ=0.9,当只有一个可变
荷载时,取ψ=1.0。由永久荷载效应控制的组合仍按式(1-6)计算。偶然组合 对于偶然组合,极限状态设计表达式宜按下列原则确定:偶然作用的代表值不乘以分项系数;与 偶然作用同时出现的可变荷载,应根据观测资料和工作经验采用适当的代表值。(2)对于正常使用极限状态 正常使用极限状态,结构构件根据不同设计目的,分别选用荷载效应的标准组合、频遇组合 正常使用极限状态 和准永久组合进行设计,使变形、裂缝等荷载效应的设计值符合下式的要求: Sd≤C Sd——变形、裂缝等荷载效应的设计值; C——设计对变形、裂缝等规定的相应限值。(1-8)
钢结构的正常使用极限状态只涉及变形验算,仅需考虑荷载的标准组合: 1 概 率 极 限 状 态 设 计 法 和 疲 劳 设 计 的 容 许 应 力 法 S d = SGk + SQ1k + ∑ψ ci SQik i=2 n(1-9)
1.5 钢结构的疲劳计算
疲劳断裂的概念 钢结构的疲劳断裂是裂纹在连续重复荷载作 用下不断扩展以至断裂的脆性破坏。疲劳破坏经 历三个阶段:裂纹的形成,裂纹的缓慢扩展和最 后迅速断裂。与疲劳破坏有关的几个概念 应力集中 应力循环特征 连续重复荷载之下应力从最大到最 小重复一周叫做一个循环。应力循环特征常用应 力比来表示,拉应力取正值,压应力取负值。应力幅 应力幅表示应力变化的幅度,用 △σ =σmax-σmin表示,应力幅总是正值。
(b)图 1-1 疲劳应力谱 σ(a)σ
σmax σmin t σmax σmin t 疲劳寿命(致损循环次数)疲劳寿命指在连续反复荷载作用下应力的循环次数,一般用n表示。(1)疲劳曲线(?σ—n曲线)
概 率 极 限 状 态 设 计 法 和 疲 劳 设 计 的 容 许 应 力 法
σ log?σ
2σn n(a)图 1-2 ?σ-n 曲线 b(b)2σn logn 当采用双对数坐标时,疲劳曲线呈直线关系[图 1-2(b)]。其方程为 log n = b ? m log ?σ
考虑到试验点的离散性,需要有一定的概率保证,则方程改为
(1-10)(1-11)
log n = b ? m log ?σ ? 2σ n 式中 b ——n 轴上的截距;
m ——直线对纵坐标的斜率(绝对值);
根 它 σ n — —标准差,据 试验 数据 由统计理论 公式得 出,表示 log n 的离散程度。
(1-11)若 log n 呈正态分布,公式(1-12)保证率 是 97.7%;若 呈 t 分布,则约 为 95%。
(2)疲劳计算及容许应力幅 一般钢结构都是按照概率极限状态进行设计的,但对疲劳部分规范规定按容
概 率 极 限 状 态 设 计 法 和 疲 劳 设 计 的 容 许 应 力 法
许应力原则进行验算。这是由于现阶段对疲劳裂缝的形成、扩展以至断裂这一过 程的极限状态定义,以及有关影响因素研究不足的缘故。应力幅值由重复作用的可变荷载产生,所以疲劳验算按可变荷载标准值进 行。由于验算方法以试验为依据,而疲劳试验中已包含了动力的影响,故计算荷 载时不再乘以吊车动力系数。常幅疲劳按下式进行验算
σ ≤ [?σ ] 式中 幅 ?σ = σ max ? 0.7σ min,应力以拉为正,压为负; 数由公式(1-14)计算。由式(1-11)可得
(1-12)
σ ——对焊接部位为应力幅 ?σ = σ max ? σ min ;对非焊接结构为折算应力
[?σ ] — — 常 幅 疲 劳 的 容 许 应 力 幅,按 构 件 和 连 接 的 类 别 以 及 预 期 的 循 环 次 10 ?σ = ? ? n ? b ? 2σ n ? C ?m ? =? ? ? ?n? ? 1 m 1(1-13)
取此 ?σ 作为容许应力幅,并将 m 调成整数,记为 β
概 率 极 限 状 态 设 计 法 和 疲 劳 设 计 的 容 许 应 力 法 [?σ ] = ? C ? ? ? n? 式中 n——应力循环次数; 1 β
(1-14)
C、β ——系数,根据 构件和连接类别按表 1-3 采用。
系数 C、β 值 构件和连 接 类别 C 1 1940× 10 12 4 2 861× 10 12 4 3 3.26× 10 12 3 4 2.18× 10 12 3 5 1.47× 10 12 3 6 0.96× 10 12 3 7 0.65× 10 12 3 表 1-3 8 0.41× 10 12 3 β
应 力 循 环 次 数 n 确 定 容 许 应 力 幅 [?σ ],或 根 据 设 计 应 力 幅 水平预 估 应 力 循 环 次 数 n。如为全压应力循环,不出现拉应力,则对这一部位不必进行疲劳计算。
由 式(1-14)可 知,只 要 确 定 了 系 数 C 和 β,就 可 根 据 设 计 基 准 期 内 可 能 出 现 的
(3)变幅疲劳 大部分结构实际所承受的循环应力都不是常幅的。以吊车梁为例,吊车运行
概 率 极 限 状 态 设 计 法 和 疲 劳 设 计 的 容 许 应 力 法
时并不总是满载,小车在吊车桥上所处的位置也在变化,吊车的运行速度及吊车 的维修情况也经常不同。因此吊车梁每次的荷载循环都不尽相同。吊车梁实际处 于欠载状态的变幅疲劳下。对于重级工作制吊车梁和重级、中级工作制的吊车桁 架,规范规定其疲劳可作为常幅疲劳按下式计算
α f ?σ ≤ [?σ ]2×10 式中 6(1-15)[?σ ]2×10 σ ——变幅疲劳的最大应力幅; 6 ——循环次数 n = 2 × 10 次的容许应力幅,由式(1-14)计算; 6 α f — — 中、重 级 吊 车 荷 载 折 算 成 n = 2 × 10 6 时 的 欠 载 效 应 等 效 系 数,根 据 对大 国
陆 吊 车 荷 载 谱 的 调 查 统 计 结 果,重 级 工 作 制 硬 勾 吊 车 为 1.0,重 级 工 作 制 软 勾 吊 内
车为 0.8,中级工作制吊车为 0.5。
钢结构材料
2.1 结构钢材的破坏形式 结构钢材的破坏形式: 塑性破坏 脆性破坏
2.2 钢结构对钢材性能的要求
(1)较高的强度: 屈服强度(屈服点)fy和抗拉强度fu 2 钢 结 构 材 料
(2)良好的塑性 : 伸长率 钢材拉伸图(3)韧性好 :冲击韧性值Cv 冲击韧性图(4)可焊性好(5)合格的冷弯性能 2.3 影响钢材性能的主要因素
(1)化学成分 钢材由各种化学成分组成的,其基本元素为铁(Fe),碳素结构钢中铁占99%。碳和其它元 素仅占1%,但对钢材的性能有着决定性的影响。普通低合金钢中还含有低于5%的合金元素。碳(C 碳(C)、硫(S)、磷(P)、氧(O)和氮(N)、锰(Mn)、硅(Si)硫(S 磷(P 氧(O)和氮(N 锰(Mn)硅(Si)(2)冶炼、轧制、热处理(3)钢材的硬化 时效硬化 冷作硬化(4)温度的影响(5)复杂应力状态(6)应力集中 2 钢 结 构 材 料
(7)反复荷载作用 2.4 结构钢材种类及其选择(1)钢材的种类和牌号 碳素结构钢的牌号由代表屈服点的字母Q、屈服点的数值(N/mm2)、质量等级符号和脱氧方 碳素结构钢 法符号等四个部分按顺序组成。如Q235-AF表示屈服强度为235N/mm2的A级沸腾钢; Q235-Bb表示屈服强度为235N/mm2的B级半镇静钢;Q235-C表示屈服强度为235N/mm2的C 级镇静钢。低合金高强度结构钢 低合金钢是在冶炼过程中添加一种或几种少量合金元素,其总量低于5%的钢材。其牌号与碳 素结构钢牌号的表示方法相同,常用的低合金钢有Q345、Q390、Q420等。
钢 结 构 材 料
低合金钢的脱氧方法为镇静钢或特殊镇静钢。Q345-B表示屈服强度为345N/mm2的B级镇静钢;Q390-D表示屈服强度为390N/mm2的D 级特殊镇静钢。碳素结构钢和低合金钢都可以采取适当的热处理(如调质处理)进一步提高其强度。例如用 于制造高强度螺栓的45号优质碳素钢以及40硼(40B)、20锰钛硼(20MnTiB)就是通过调质 处理提高强度的。(2)钢材的选用原则 钢材选用的原则是既要使结构安全可靠和满足使用要求,又要最大可能节约钢材和降低 造价。为保证承重结构的承载力和防止在一定条件下可能出现的脆性破坏,应综合考虑下列 因素:结构的重要性、荷载的性质、连接方法、结构的工作环境、钢材厚度(3)钢材的规格 钢结构所用钢材主要为热轧成型的钢板、型钢,以及冷弯成型的薄壁型钢等。钢板 钢板有薄钢板(厚度0.35~4mm)、厚钢板(厚度4.5~60mm)、特厚板(板厚>60mm)和扁钢(厚度4~60mm,宽度为12~200mm)等。钢板用“—宽×厚×长”或“—宽×厚”表示,单位为mm,如—450×8×3100,—450×8。型钢 钢结构常用的型钢是角钢、工字型钢、槽钢和H型钢、钢管等。除H型钢和钢管有热轧和 焊接成型外,其余型钢均为热轧成型。冷弯薄壁型钢 冷弯薄壁型钢采用薄钢板冷轧制成。其壁厚一般为1.5~12mm,但承重结构受力构件的壁厚不 宜小于2mm。薄壁型钢能充分利用钢材的强度以节约钢材,在轻钢结构中得到广泛应用。常 用冷弯薄壁型钢截面型式有等边角钢]、卷边等边角钢、Z型钢、卷边Z型钢、槽钢、卷边槽钢(C型钢)、钢管等。
钢结构的连接设计
3.1 钢结构的连接方法 在传力过程中,连接部位应有足够的强度。被连接件间应保持正确的位置,以满足传力和使 用要求。图 钢结构的连接通常有焊接,铆接和螺栓连接三种方式(图3-1)。3.2 焊接连接的特性 钢结构常用的焊接方法有电弧焊,电渣焊、气体保护焊和电阻焊等。焊缝连接形式按构件的相对位置可分为平接、搭接、T形连接和角接四种。(图3-2)图 焊缝形式主要有对接焊缝和角焊缝。其中对接焊缝按受力方向可分为对接正焊缝和对接斜焊 缝;角焊缝长度方向垂直于力作用方向的称正面角焊缝,平行于力作用方向的称侧面角焊缝。焊缝缺陷和焊缝等级 焊缝中可能存在裂纹、气孔、烧穿、夹渣、未焊透、咬边、焊瘤等缺陷。(图3-3)图 《钢结构工程施工质量验收规范》(GB50205)规定,焊缝依其质量检查标准分为三级,其中 三级焊缝只要求通过外观检查,即检查焊缝实际尺寸是否符合设计要求和有无看得见的裂纹,咬 边等缺陷。对于重要结构或要求焊缝金属强度等于被焊金属强度的对接焊缝,必须进行一级或二 级质量检验,即在外观检查的基础上再做无损检验。其中二级要求用超声波检验每条焊缝的20% 长度,且不小于200mm;一级要求用超声波检验每条焊缝全部长度,以便揭示焊缝内部缺陷。焊缝代号 焊缝符号主要由图形符号、辅助符号和引出线等部分组成。(表3-1a)(表3-1b)表 表
钢 结 构 的 连 接 设 计 3 钢 结 构 的 连 接 设 计
3.3 对接焊缝的构造和计算 对接焊缝按坡口形式分为I形缝、V形缝、带钝边单边V形缝、带钝边V形缝(也叫Y形缝)、带钝边U形缝、带钝边双单边V形缝和双Y形缝等。(图3-4)(对基焊缝计算 对接焊缝的应力分布情况基本上与焊件相同。可用计算焊件的方法计算对接焊缝。对于重要 的构件,按一、二级标准检验焊缝质量,焊缝和构件等强,不必另行计算,只有对三级焊缝,才 需要计算。(1)轴心受力的对接焊缝 σ =N/(lwt)≤fwt或fwc(3-1)式中 N ——轴心拉力或压力的设计值; lw ——焊缝计算长度,当采用引弧板施焊时,取焊缝实际长度;当无法采用引弧板时,每条 焊缝取实际长度减去2t; t ——在对接接头中为连接件的较小厚度,不考虑焊缝的余高;在T形接头中为腹板厚度;ftw,fcw——对接焊缝的抗拉、抗压强度设计值。抗压焊缝和质量等级为一、二级的抗拉焊缝与母 材等强,三级抗拉焊缝强度为母材的85%。(2)受弯、受剪的对接焊缝计算 σ =M/Ww ≤ fwt(3-2)τ =VS/(Iwt)≤ fwV(3-3)(3-4)2 2 σ zs = σ B + 3τ B ≤ 1.1 f t w 3 钢 结 构 的 连 接 设 计
3.4 角焊缝的构造和计算(1)角焊缝的截面 角焊缝两边夹角一般为900(直角角焊缝),夹角大于1350或小于600的斜角交焊缝,除钢管结 构外,一般不宜用作受力焊缝。(图3-5)角焊缝的有效截面为平分角焊缝夹角α的截面,破坏往往从这个截面发生。有效截面的高度(不考虑焊缝余高)称为角焊缝的有效厚度he,当α ≤90o 时,he =0.7 hf ;当α >90o 时,he = hf cos(α /2)。(2)角焊缝的尺寸限制 焊脚尺寸 hf 应与焊件的厚度相适应,不宜过大或过小。对手工焊,hf应不小于1.5 t,t为较厚焊件的厚度(mm),对自动焊,可减小1mm; hf应不大于较薄焊件厚度的1.2倍。对于板件边缘的焊缝,当t ≤6mm时,hf ≤t ;当t >6mm时,hf =t -(1~2)mm。(图3-6)焊缝长度 lw也不应太长或太短,其计算长度不宜小于8hf或40mm,且不宜大于60hf。(3)角焊缝计算的基本公式 1 β 2 f 2 2(σ x + σ y ? σ x ? σ y)+ τ z2 ≤ f fw(3-5)β 式中 βf ——正面角焊缝的强度设计值增大系数,f = 3 结构中的角焊缝,由于正面角焊缝的刚度大,韧性差,应取βf =1.0; 2 ≈ 1.22 ;但对直接承受动力荷载
σx、σy ——按角焊缝有效截面计算,垂直于焊缝长度方向的正应力; τz ——按角焊缝有效截面计算,沿焊缝长度方向的剪应力。
(4)常用连接方式的角焊缝计算 ① 受轴心力作用时(图3-7)(焊缝长度与受力方向垂直(正面角焊缝):
σ f = N ≤ β he ? ∑ l w f f fw(3-6)焊缝长度与受力方向平行(侧面角焊缝): 3 钢 结 构 的 连 接 设 计
τ f = V ≤ f fw he ? ∑ l w(3-7)式中 Σlw为连接一侧所有焊缝的计算长度之和,每条焊缝按实际长度减去2hf。三面围焊时,先按式(3-6)计算计算正面角焊缝受力N1,再由N- N1按式(3-7)计算。② 弯矩单独作用时(图3-8)(σf = M ≤ β f ? f fw Ww(3-8)式中 Ww——角焊缝有效截面的截面模量。(③ 扭矩单独作用时(图3-9)
τA = T ? rA J(3-9)式中 J ——角焊缝有效截面的极惯性矩,J=Ix+Iy ; rA——A点至形心o点的距离。
将τ A分解到x和y方向,有
τ T Ax = T ? r Ay J σ T Ay = T ? r Ax J ④ 弯矩、扭矩、轴心力共同作用时,分别计算受力最不利点的正应力和剪应力,按下式计算:(3 钢 结 构 的 连 接 设 计
∑σ)β
f 2 +(∑ τ)2 ≤ f fw(3-10)3 钢 结 构 的 连 接 设 计
3.5 螺栓连接的排列和构造要求 螺栓在构件上的排列可以是并列或错列(图3-11),排列时应考虑下列要求: 1.受力要求:对于受拉构件,螺栓的栓距和线距不应过小,否则对钢板截面削弱太多,构件有 可能沿直线或折线发生净截面破坏。对于受压构件,沿作用力方向螺栓间距不应过大,否则 被连接的板件间容易发生凸曲现象。因此,从受力角度应规定螺栓的最大和最小容许间距。2.构造要求:若栓距和线距过大,则构件接触面不够紧密,潮气易于侵入缝隙而产生腐蚀,所 以,构造上要规定螺栓的最大容许间距。
钢 结 构 的 连 接 设 计
3.施工要求:为便于转动螺栓扳手,就要保证一定的作业空间。所以,施工上要规定螺栓的最 小容许间距。
图3-11 钢板上螺栓的排列(a)并列;(b)错列;(c)容许间距
根据以上要求,规范规定螺栓的最大和最小容许间距见表3-2。表3-2螺栓的最大和最小容许间距
名称 位置和方向 外 排(垂 直 内 力 或 顺 内 力 方 向)中 中心间距 间 排 垂直内力方向 顺内力方向 构件受压力 构件受拉力 沿对角线方向 顺内力方向 中心至构件 边缘距离 垂直 内力 方向 剪切或手工气割边 轧 制 边、自 动 气 割或锯割边 高强度螺栓 其它螺栓 4d 0 或 8 t 最大容许距离(取两者的较小值)8d 0 或 12 t 16d 0 或 24 t 12d 0 或 18 t 16d 0 或 24 t —— 2d 0 1.5d 0 1.5d 0 1.2d 0 3d 0 最小容许距离 3 钢 结 构 的 连 接 设 计 注: 1.d0 为螺栓孔径,t 为外层薄板件厚度。2.钢板边缘与刚性构件(如角钢、槽钢)相连的螺栓最大间距,可按中间排数值采用。3.6 普通螺栓连接的性能和计算
1.普通螺栓连接的性能 普通螺栓连接按螺栓传力方式,可分为抗剪螺栓连接和抗拉螺栓连接。抗剪螺栓连接 有五种破坏形式,见图3-12。3 钢 结 构 的 连 接 设 计 1 1(a)e(b)(c)(d)1-1 剖面 图 3-12 抗剪螺栓的破坏性式(e)(a)螺栓杆剪断;(b)孔壁压坏;(c)板被拉断;(d)板端被剪断;(e)螺栓杆弯曲
单个抗剪螺栓的承载力设计值为 ⑴ 抗剪承载力设计值 N = nv b v π ?d2 4 f vb(3-11)? ⑵ 承压承载力设计值 N cb = d ? Σ t ? f cb ⑶ 一个抗剪螺栓的承载力设计值应取上面两式算得的较小值 3 钢 结 构 的 连 接 设 计
(3-12)(3-13)
[ N ]b = min{ N vb , N cb } v 式中
,单剪 n v =1,双 剪 n v =2,四 剪面 n v =4 等; n v ——螺栓 受 剪面数(图 3-13)∑t ——在 不同受 力 方 向中一 个受力方 向承压 板 件纵厚度的较 小值。3-13 图(b)中双剪面取∑t 为 min{(a+c)或 b};图 3-13(c)中四 剪面取 ∑t 为 min{(a+c+e)或(b+d)}; d——螺栓杆直径;
f vb、f cb ——螺栓的抗剪、承压强度设计值。(a)图 3-13(b)抗剪螺栓连接的受剪面数
(c)(a)单 剪 ;(b)双 剪 ;(c)四 剪 面
抗拉螺栓连接
对 普 通 螺 栓 连 接,规 范 采 用 降 低 螺 栓 强 度 设 计 值 的 方 法 来 考 虑 撬 力 的 影 响,规 定 普 通 螺 栓 抗 拉 强 度 设 计 值 f t b 取 同 样 钢 号 钢 材 抗 拉 强 度 设 计 值 f 的 0.8 倍(即 f t b =0.8f)。3 钢 结 构 的 连 接 设 计 Q Pf Pf Q Pf Pf 加劲肋 2N(a)图 3-14 抗拉螺栓连接 2N(b)
单个螺栓抗拉承载力设计值为
式中
d e、A e ——分别为螺栓杆螺纹处的有效直径和有效面积; N = b t π ? d e2 f t b = Ae f t b(3-14)
f t b ——螺栓的抗拉强度设计值。
2.螺栓群计算 当螺栓连接处于弹性阶段时,螺栓群中各 螺栓受力并不相等,两端大而中间小(图3-15a); 当螺栓群连接长度l1不太大时,随着外力增加 连接超过弹性变形而进入塑性阶段后,因内力 重分布使各螺栓受力趋于均匀(图3-15b)。但当 3 钢 结 构 的 连 接 设 计
构件的节点处或拼接缝的一侧螺栓很多,且沿 受力方向的连接长度l1过大时,端部的螺栓会 因受力过大而首先发生破坏,随后依次向内逐 排破坏(即所谓解钮扣现象)。因此规范规定 当连接长度l1 大于15d0时,应将螺栓的承载力 乘以折减系数β =1.1-l1/150d0,当l1 大于60d0 时,折减系数β取0.7。因此,当外力通过螺栓 群中心时,可认为所有的螺栓受力相同。① 螺栓群在轴心力作用下的抗剪计算 n = N /N bmin 此时应验算板的净截面强度 σ= N /An≤f(3-16)(3-15)? ② 螺栓群在扭矩作用下的抗剪计算 3 钢 结 构 的 连 接 设 计
图3-18 螺栓群受扭矩作用
根据平衡条件得
T T T = N 1T r1 + N 2 r2 + ? ? ? + N n rn 根据螺栓受力大小与其至形心 o 的距离 r 成正比条件得: NT N 1T NT = 2 = ??? = n r1 r2 rn 则
N 1T = T ? r1 = ∑ ri 2 ∑
T ? r1 x i2 + ∑ y i2 N 1Tx = ∑
T ? y1 ; N 1Ty = 2 2 xi + ∑ yi ∑
T ? x1 x i2 + ∑ y i2(3-17)
受力最大的一个螺栓所承受的剪力 N 1 T 应满足 N 1T ≤ [ N ] b v ③ 螺栓群在扭矩、剪力、轴心力共同作用下的抗剪计算 分别算出扭矩、剪力、轴心力作用下受力最大螺栓的受力,将其分解到x和y两个方向,按下式验算: N1 =(∑ N 1x)2 +(∑ N 1 y)2 ≤ [ N ]b v(3-18)④ 螺栓群在轴心力作用下的抗拉计算 3 钢 结 构 的 连 接 设 计
n = N / N tb ⑤ 螺栓群在弯矩作用下的抗拉计算 螺栓群在弯矩作用下上部螺栓受拉,因而有 使连接上部分离的趋势,使螺栓群形心下移。通常假定中和轴在最下排螺栓处,则螺栓的最 大拉力为:(3-19)N 1M = M ? y1 m ∑ y i2(3-20)
m——螺栓排列的纵向列数,图 3-19 中 m=2; y i ——各螺栓到螺栓群中和轴的距离; y 1 ——受力最大的螺栓到中和轴的距离。
图3-19 弯矩作用下的抗拉螺栓计算
⑥ 螺栓群同时承受剪力和拉力的计算 此时连接传递的力有弯矩M = V?e 和剪力V,Nt按式(3-20)计算。
当不设置支托或支托仅起安装作用时 螺栓群受拉力和剪力共同作用,按下式计算:(3 钢 结 构 的 连 接 设 计
Nv 2 Nt)+(b)2 ≤ 1 N vb Nt(3-21)(3-22)
同时 Nv = V ≤ N cb n 若支托承受剪力,螺栓仅承受弯矩,按式(3-20)计算
图3-20 螺栓群同时承受剪力和拉力 3.7 高强螺栓连接的性能和计算
1.高强螺栓连接的性能 高强螺栓连接按受力特征分为高强螺栓摩擦型连接 高强螺栓承压型连接 承受拉力的 高强螺栓摩擦型连接、高强螺栓承压型连接 高强螺栓摩擦型连接 高强螺栓承压型连接和承受拉力的 高强螺栓连接。高强螺栓连接 高强螺栓连接的预拉力 高强度螺栓预拉力设计值按材料强度和螺栓有效截面积确定,取 值时考虑①螺栓材料抗力的变异性,引入折减系数0.9;②施加预应力时为补偿预拉力损失超 张拉5%~10%,引入折减系数0.9;③在扭紧螺栓时,扭矩使螺栓产生的剪力将降低螺栓的抗拉 3 钢 结 构 的 连 接 设 计
承载力,引入折减系数1/1.2;④钢材由于以抗拉强度为准,引入附加安全系数0.9。故高强度 螺栓预拉力为 P = 式中
0.9 × 0.9 × 0.9 f u ? A e = 0.608 f u Ae 1.2 f u — — 螺 栓 材 料 经 热 处 理 后 的 最 低 抗 拉 强 度,对 于 8.8 级 螺 栓,f u =830 N/mm2 ;对于 10.9 级螺栓,f u =1040 N/mm2 ; A e ——高强度螺栓螺纹处的有效截面积。规 范 规 定 的 高 强 度 螺 栓 预 拉 力 设 计 值 按 上 式 计 算,取 5kN 的 倍 数,表 3-3。并 见
一 个 高 强 度 螺 栓 的 预 拉 力 P(kN)表 3-3 M24 175 225 M27 230 290 M30 280 355 螺 栓 的 公 称 直 径(mm)M16 8.8 级 10.9 级 80 100 M20 125 155 M22 150 190 螺栓的性能等级
高强度螺栓连接的摩擦面抗滑移系数
被 连 接 板件 之 间 的 摩 擦 力大 小,不仅 和 螺 栓 的 预 拉力 有 关,还 与 被 连 接 板 件 材料 及 其 接触 面 的 表 面 处 理有 关。规 范 规 定 的 高 强度 螺 栓 连接 的摩 擦 面 抗 滑移 系 数 μ 值见表 3-4。摩擦面的抗滑移系数 μ
连接处构件接触面的处 3 钢 结 构 的 连 接 设 计
表 3-4 构 件 的 钢 号 Q345 钢、Q390 钢 0.50 0.40 0.50 0.35 Q420 钢 0.50 0.40 0.50 0.40 理方法 喷 砂(丸)喷 砂(丸)后 涂 无 机 富 锌 漆 喷 砂(丸)后 生 赤 锈 钢丝刷清除浮锈或未经 处理的干净轧制表面
Q235 钢 0.45 0.35 0.45 0.30 2.高强螺栓的抗剪承载力设计值 高强度螺栓摩擦型连接
(3-23)
N Vb = 0.9 n f μ P 式中 0.9——抗力分项系数 γ R 的倒数,即 1/ γ R =1/1.111=0.9; n f ——传力的摩擦面数;
μ ——高强度螺栓摩擦面抗滑移系数 μ,按表 3-4 采用; P ——一个高强度螺栓的预拉力,按表 3-3 采用。
高强度螺栓承压型连接 极限承载力由螺栓杆身抗剪和孔壁承压决定,摩擦力只起延缓滑动 作用,计算方法与普通螺栓相同,见式(3-11)和(3-12)。(3-11)和(3-12)3.高强螺栓群的抗剪计算 ① 轴心力作用时(3-15)(3-23)螺栓数 按式(3-15)计算,其中N bmin对摩擦型为式(3-23),对承压型用高强度螺栓的抗剪、承压承载力设计值。3 钢 结 构 的 连 接 设 计
构件净截面强度 对于承压型连接,与普通螺栓验算相同;对于摩擦型连接,要考虑摩擦 力的作用,一部分剪力由孔前接触面传递(图3-21)。按规范规定,孔前传力占螺栓传力的50%,则截面1-1处净截面传力为
N ′ = N ? 0.5 0.5 n 1 N × n 1 = N(1 ?)n n(3-24)
式中: n ——连接一侧的螺栓总数; n 1 ——计算截面上的螺栓数。
有了N′以后,净截面验算按式(3-16)进行。(3-16)② 扭矩作用时,及扭矩、剪力、轴心力 共同作用时的抗剪高强度螺栓所受剪力的 计算,其方法与普通螺栓相同,单个螺栓 所受剪力应不超过高强度螺栓的承载力设 计值。
图3-21 摩擦型高强螺栓孔前传力
4.高强螺栓群的抗拉计算 抗拉承载力设计值 高强度螺栓连接由于螺栓中的预拉力作用,构件间在承受外力作用前 已经有较大的挤压力,高强度螺栓受到外拉力作用时,首先要抵消这种挤压力。分析表明,当高强度螺栓达到规范规定的承载力0.8P时,螺栓杆的拉力仅增大7%左右,可以认为基本不 变。规范规定一个高强度螺栓抗拉承载力设计值为 N bt = 0.8 P ① 受轴心拉力作用时,螺栓数为
钢 结 构 的 连 接 设 计(3-25)(3-26)n = N / N bt = N /(0.8 P)心轴线上(图3-22),则受力最大的螺栓应满足 N1M = M y1 / m ∑yi2 内力分布计算。
② 受弯矩作用,当板没有被拉开时,接触面保持紧密贴合,中和轴可以认为在螺栓群的形
(3-27)对于承受静力荷载的结构,板被拉开并不等于达到承载能力的极限,此时可按图(3-19)所示的(3-19)图3-22 高强螺栓受弯连接
5.同时承受剪力和拉力的高强螺栓群连接计算 对于高强度螺栓摩擦型连接,按下式计算 对于高强度螺栓摩擦型连接 Nv Nt + ≤1 N vb N tb 式中
钢 结 构 的 连 接 设 计
(3-28)
N v、N t ——受力最大的螺栓承所受的剪力和拉力的设计值; N vb、N tb — — 一 个 高 强 度 螺 栓 抗 剪、抗 拉 承 载 力 设 计 值,分 别 按 式(3-23)
和(3-25)计算。
对于高强度螺栓承压型连接,按下式计算 对于高强度螺栓承压型连接(Nv 2 Nt)+(b)2 ≤ 1 N vb Nt(3-29)(3-30)Nv = 式中
V ≤ N cb / 1.2 n N v b、N t b、N c b 与普通螺栓的计算相同,只是用高强螺栓的相应值。3 钢 结 构 的 连 接 设 计 3 钢 结 构 的 连 接 设 计 4 轴心受力构件设计
4.1 轴心受力构件的应用和截面形式 轴心受力构件的截面形式有三种:第一种是热轧型钢截面,如图4-1(a)中的工字钢、H型钢、槽钢、角钢、T型钢、圆钢、圆管、方管等;第二种是冷弯薄壁型钢截面,如图4-1(b)中冷弯角钢、槽钢和冷 弯方管等;第三种是用型钢和钢板或钢板和钢板连接而成的组合截面,如图4-1(c)所示的实腹式组合 截面和图4-1(d)所示的格构式组合截面等。4 轴 心 受 力 构 件 设 计(a)(b)(c)(d)图 4-1 轴心 受 力 构 件 的 截 面 形 式(a)热 轧 型 钢 截 面;(b)冷 弯 薄 壁 型 钢 截 面;(c)实 腹 式 组 合 截 面;(d)格 构 式 组 合 截 面
4.2 轴心受力构件的强度和刚度 强度 轴心受力构件的强度应以净截面的平均应力不超过钢材的屈服强度为准则:
应力-应变关系图
σ= 式中
轴 心 受 力 构 件 设 计 N ≤ f An(4-1)
N ——轴心力设计值; A n ——构件的净截面面积; f ——钢材的抗拉、抗压强度设计值。N N N N σ0(a)σ m a x =3 σ 0 fy(b)图 4-2 孔 洞 处 截 面 应 力 分 布(a)弹 性 状 态 应 力 ;(b)极 限 状 态 应 力
对于高强螺栓的摩擦型连接,计算板件强度时要考虑孔前传力的影响(式3-24)。(式3 24)
刚度 刚度通过限制构件的长细比λ来实现。长细比
λ= l0 ≤ [λ ] i(4-2)
式 中 λ — — 构 件 长 细比,对 于 仅 承 受静 力 荷 载 的 桁 架 为自 重 产 生 弯 曲 的竖 向平面 内的长细比,其它情况为构件最大长细比;
轴 心 受 力 构 件 设 计 l 0 ——构件的计算长度; i——截面的回转半径; [ λ ]——构件的容许长细比,见表 4-1 和 4-2。
受拉构件的容许长细比
项次 构件名称 有重级工作制吊车的厂房 1 2 3 桁架的杆件 吊车梁或吊车桁架 以下的柱间支撑 其它拉杆、支撑、系杆等(张紧的圆钢除外)250 200 350 一般结构 350 300 400 表 4-1 直接承受动力 荷载的结构 250 —— ——
承受静力荷载或间接承受动力荷载的结构
受压构件的容许长细比
项次 构件名称 柱、桁架和天窗架构件 1 柱的缀条、吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑 支撑(吊车梁或吊车桁架以下的柱间支撑除外)
表 4-2 容许长细比
4 轴 心 受 力 构 件 设 计
用以减小受压构件长细比的杆件 200 4.3 实腹式轴心受压构件的整体稳定计算 实际的压杆不可避免地存在着初弯曲、荷载作用点的初偏心和截面的残余应力,它们对压杆 的承载力有不利的影响。同时,构件两端可能存在着不同程度的约束,使得构件的承载力有所提 高。对于杆端约束,可以用计算长度l0代替构件的几何长度l,将其等效为两端简支的构件,即 l0=μl,μ 称计算长度系数。典型约束μ的理论值和建议值见表4-3。对于初弯曲、初偏心和残余 应力的影响,考虑到材料的弹塑性性能,用数值积分法求得构件的极限强度Nu,相应的稳定系数
=Nu/(Afy)。按照概率统计理论,影响柱承载力的几个不利因素,其最大值同时出现的可能性是极
小的。理论分析表明,考虑初弯曲和残余应力两个最主要的不利因素比较合理,初偏心不必另行 考虑。初弯曲的矢高取构件长度的千分之一,残余应力根据截面的加工条件确定。轴心受压构件 应按下式计算整体稳定: p76 4 轴 心 受 力 构 件 设 计 N ≤ f ?A A ——构件的毛截面面积;
(4-3)
式中 N——轴心受压构件的压力设计值;
——轴心受压构件的稳定系数; f——钢材的抗压强度设计值。
轴心受压构件的整体稳定系数
各类钢构件截面的残余应力分布情况和大小有很大差异,其影响又随构件屈 曲方向不同而不同,初弯曲的影响也与截面形式和屈曲方向有关,因此当构件的 长细比λ=l0/i=μl/i(i 为截面回转半径 i = I / A)相同时,其承载力往往有很大差别。可以根据设计中常用的不同截面形式和不同的加工条件,按极限强度理论得到考
轴 心 受 力 构 件 设 计
235 虑初弯曲和残余应力影响的一系列曲线,即无量刚化的? ? λ(λ = λ / π f y /E)
曲线。图 4-3 的两条虚线表示这一系列柱曲线变动范围的上限和下限。为了便于 在设计中使用,必须适当归并为代表曲线。如果用一条曲线,则变异系数太大,必然降低轴心受压构件的可靠度。因此,大多数国家和地区都以多条柱曲线来代 表不同的构件分类。GB50017 根据重庆建筑大学和西安建筑科技大学等单位的研究成果,认为取。其中 a、c、d 曲线所包含的截面及对应 a、b、c、d 四条曲线较为合理(图 4-3)轴已示于图中,除此之外的截面和对应轴均属曲线 b。曲线 a 包括两种截面情况,因残余应力影响最小,其稳定承载力最高;曲线 c 较低,是由于残余应力影响较 大;曲线 d 最低,主要是由于厚板或特厚板残余应力较大,且处于最不利屈曲方 向的缘故。4 轴 心 受 力 构 件 设 计
图4-3 GB50017的柱曲线
为便于计算,规范根据构件的长细比、钢材屈服强度和截面分类编制了计算表格。另外,稳定系数?值可以用Perry公式: = 2 1 1 1 +(1 + ε 0)/ λ 2 ? 1 +(1 + ε 0)/ λ 2 ? 1 / λ 2 2 4 [ ] [ ] 按 柱 极 限 强 度 理 论 确 定 压 杆 的 极 限 承 载 力 后 反 算 出 的 ε0 值 实 质 是 考 虑 了 初 弯 曲、残余应力等综合因素的等效缺陷。对于规范采用的四条柱曲线,ε 0 的取值为
轴 心 受 力 构 件 设 计
当 λ > 0.215 时(λ > 20 235 / f y)a 类截面: ε 0 = 0.152λ ? 0.014 b 类截面: ε 0 = 0.300λ ? 0.035 c 类截面: ε 0 = 0.595λ ? 0.094(λ ≤ 1.05 时)
ε 0 = 0.302λ + 0.216(λ > 1.05 时)d 类截面: ε 0 = 0.915λ ? 0.132(λ ≤ 1.05 时)ε 0 = 0.432λ + 0.375(λ > 1.05 时)
当 λ ≤ 0.215 时(λ > 20 235 / f y),Perry 公 式 不 再 适 用,可 以 直 接 由 下 式 求得 稳定系数 ? 的值
= 1 ? α1λ 2 系 数 α 1 对 a 类 截 面 为 0.41,对 b 类 截 面 为 0.65,对 c 类 截 面 为 0.73,对 d 类 截 面 为 1.35。式中 λ = λ π
fy E ——正则化长细比。
构件长细比根据构件可能发生的失稳形式采用绕主轴弯曲的长细比或构件发 生弯扭失稳时的换算长细比,取其较 大值:(1)截面为双轴对称或极对称的构件 λ x = l0 x / i x λ y = l0 y / i y(4-4)
式中 l 0x、l 0y ——分别为构件对主轴 x 和 y 轴的计算长度; i x、i y ——分别为构件截面对 x 和 y 轴的回转半径。
轴 心 受 力 构 件 设 计
对 双 轴 对 称 十 字 形 截 面 构 件,规 范 规 定 λx 和 λ y 不 得 小 于 5.07b/t(b/t 为 悬 伸 板 件 宽厚比)。此时,构件不会发生扭转屈曲。(2)截面为单轴对称的构件 单轴对称截面轴心受压构件由于剪心和形心不重合,在绕对称轴 y 弯曲时伴 随 着 扭 转 产 生,发 生 弯 扭 失 稳。因 此 对 于 这 类 构 件,绕 非 对 称 轴 弯 曲 失 稳 时 的 长 细 比 λ x 仍 用 式(4-4)计 算,绕 对 称 轴 失 稳 时 要 用 计 及 扭 转 效 应 的 换 算 长 细 比 λ yz 代替 λ y。1 λ yz = 2 λ2 + λ2 + z ? y ?()(λ 2 y +λ 2 2 z)2 2 ? 4λ2 λ2 1 ? e0 i0 ? y z ? ?()1 2(4-5)(4-6)
λ2 = i02 A(I t / 25.7 + I ω / lω)z 2 2 2 2 i0 = e0 + ix + i y 式中 e 0 ——截面形心至剪心距离; i 0 ——截面对剪心的极回转半径;
λ y ——构件对对称轴的长细比; λ z ——扭转屈曲的换算长细比;
I t ——毛截面抗扭惯性矩; I ω ——毛截面扇性惯性矩,对 T 形截面、十字形截面和角形截面 I ω ≈0;
轴 心 受 力 构 件 设 计 A——毛截面面积; l ω ——扭转屈曲的计算长度,l ω = μ ω l。(3)无 任 何 对 称 轴 且 不 是 极 对 称 的 截 面(单 面 连 接 的 不 等 肢 角 钢 除 外)不 宜 用 作 轴心压杆。对单面连接的单角钢轴心受压构件,考虑折减系数后,不再考虑弯扭 效应;当槽形截面用于格构式构件的分肢,计算分肢绕对称轴 y 轴的稳定时,不 必考虑扭转效应,直接用 λ y 查稳定系数 ? y。
4.4 实腹式轴心受压构件的局部稳定计算 对于局部屈曲问题,通常有两种考虑方法:一是不允许板件屈曲先于构件整体屈曲,目前一 般钢结构的规定就是不允许局部屈曲先于整体屈曲来限制板件宽厚比。另一种做法是允许板件先 于整体屈曲,采用有效截面的概念来考虑局部屈曲对构件承载力的不利影响,冷弯薄壁型钢结构,轻型门式刚架结构的腹板就是这样考虑的。这里板件宽厚比的规定是基于局部屈曲不先于整体屈 4 轴 心 受 力 构 件 设 计
曲考虑的,根据板件的临界应力和构件的临界应力相等的原则即可确定板件的宽厚比。经分析并 简化可得到工形截面和H形截面的板件的宽厚比:
(1)翼缘宽厚比
b / t ≤(10 + 0.1λ)235 / f y(4-7)
式 中 λ 取 构 件 两 方 向 长 细 比 的 较 大 值。当 λ <30 时,取 λ = 30;当 λ > 100 时,取
λ =100。
(2)腹板高厚比
h0 / t w ≤(25 + 0.5λ)235 / f y(4-8a)
式 中 h 0 和 t w 分 别 为 腹 板 的 高 度 和 厚 度,λ 取 构 件 两 方 向 长 细 比 的 较 大 值。当 λ < 30 时,取 λ =30;当 λ >100 时,取 λ =100。
(3)对 热 轧 剖 分 T 型 钢 截 面 和 焊 接 T 型 钢 截 面,翼 缘 的 宽 厚 比 限 值 同 工 字 钢 或 H 型钢,为式(4-7),腹板的高厚比限值分别为式(4-8b)和(4-8c): 热轧剖分 T 型钢截面: 焊接 T 型钢截面: 式中 λ 的取值同式(4-8a)。4 轴 心 受 力 构 件 设 计
h0 / t w ≤(15 + 0.2λ)235 / f y h0 / t w ≤(13 + 0.7λ)235 / f y(4-8b)(4-8c)
(4)对 箱 形 截 面 中 的 板 件(包 括 双 层 翼 缘 板 的 外 层 板)其 宽 厚 比 限 值 偏 于 安 全 地 取
235 / f y,不与构件长细比发生关系。
(5)对 圆 管 截 面 是 根 据 管 壁 的 局 部 屈 曲 不 先 于 构 件 的 整 体 屈 曲 确 定,考 虑 材 料 的 弹塑性和管壁缺陷的影响,根据理论分析和试验研究,得出其径厚比限值为 D / t ≤ 100 × 235 / f y(4-9)
【例题4-1 】某焊接工字形截面柱,截面几何尺寸如图4-4所示。柱的上、下端均为铰接,柱高4.2m,承受的轴心压力设计值为1000kN,钢材为Q235,翼缘为火焰切割边,焊条为 E43系列,手工焊。试验算该柱是否安全。
解:已知 l x = l y =4.2m,f=215N/mm2。计算截面特性: A=2×25×1+22×0.6=63.2cm2,I x =2×25×1×11.5 2 +0.6×22 3 /12=7144.9cm4,N 4200 I y =2×1×25 /12=2604.2cm,4 轴 心 受 力 构 件 设 计 3 4 10 x 250 6 10 y i x = I x / A = 10.63cm,i y = I y / A = 6.42cm。
验算整体稳定、刚度和局部稳定性 240 λ x = l x /i x =420/10.63=39.5<[ λ ]=150,λ y = l y /i y =420/6.42=65.4<[ λ ]=150,则
N 图 4-4 例 题 4-1 取 截面 对 x 轴和 y 轴为 b 类,稳定 系数表可得,x =0.901,y =0.778,? = ? y =0.778,查 ? ? σ= N 1000 = × 10 = 203.4 N/mm 2 < f = 215N/mm 2 ?A 0.778 × 63.2 翼缘宽厚比为 b 1 /t=(12.5-0.3)/1=12.2<10+0.1×65.4=16.5 腹板高厚比为 h 0 /t w =(24-2)/0.6=36.7<25+0.5×65.4=57.7 构件的整体稳定、刚度和局部稳定都满足要求。4.5 格构式轴心受压构件计算(1)格构式轴心受压构件的截面形式 格构式轴心受压构件通过缀材连成整体,一般使用型钢做肢件,如槽钢、工 字 钢、角 钢 等,如 图 4-5 所 示。对 于 十 分 强 大 的 柱,肢 件 可 采 用 焊 接 工 字 形 截 面。缀 材 由 缀 条 和 缀 板 两 种。缀 条 用 斜 杆 组 成,如 图 4-6(a),也 可 由 斜 杆 和 横 杆 4 轴 心 受 力 构 件 设 计
共同组成,如图 4-6(b),一般用单角钢做缀条。缀板由钢板组成,如图 4-6(c)。构 件 的 截 面 上 与 肢 件 腹 板 相 交 的 轴 线 称 为 实 轴,如 图 4-5(a)、(b)、(c)的 y 轴,与 缀 材平面 相 垂 直 的 轴 称 为 虚 轴,如 图 4-5(a)、(b)、(c)的 x 轴 和 4-5(d)的 x、y 轴。x y y y x y y x y y x y x(a)x(b)x(c)x(d)图 4-5 格 构 式 轴心 压 杆 截 面 形 式 l1 l1(b)图 4-6 格 构 式 轴 心 压 杆 组 成 l1(c)4 轴 心 受 力 构 件 设 计(a)(2)格构式轴心受压构件绕虚轴失稳的换算长细比 格构式轴心受压构件绕实轴的计算与实腹式构件相同,但绕虚轴的计算不同,绕虚轴屈曲时 的稳定承载力比相同长细比的实腹式构件低。实腹式轴心受压构件在发生整体弯曲后,构件中产生的剪力很小,而其抗剪刚度很大,因 此横向剪力产生的附加变形很微小,对构件临界荷载的降低不到1%,可以忽略不计。对于格 构式轴心受压构件,绕虚轴失稳时的剪力要由较弱的缀材承担,剪切变形较大,产生较大的 附加变形,对构件临界荷载的降低不能忽略。经理论分析,可以用换算长细比λ0x代替对x轴的 长细比λx来考虑剪切变形对临界荷载的影响。对于双肢格构式构件,换算长细比为 l 缀条构件
λ0 x = λ2 + 27 A / A1x x 缀板构件
λ0 x = λ2 + λ1 x(4-10)(4-11)
式中 λ x ——整个构件对虚轴(x 轴)的长细比; A ——整个构件的毛截面面积; 4 轴 心 受 力 构 件 设 计
A 1x ——构件截面中垂直于 x 轴各斜缀条的毛截面面积之和;
λ 1 ——单肢 对于平行 于 虚轴 的形 心轴 的 长 细比,计 算长 度焊 接时 取缀 板净 距(图
,当用螺栓或铆钉连接时取缀板边缘螺栓中心线之间距离。4-6 中之 l 1)
受弯构件设计
5.1 梁的类型和应用 钢 梁 主 要 用 以 承 受 横 向 荷 载,在 建 筑 结 构 中 应 用 非 常 广 泛,常 见 的 有 楼 盖 梁、吊车梁、工作平台梁、墙架梁、檩条、桥梁等。钢梁分为型钢梁和组合梁两大类。如图 5-1 所示。5 受 弯 构 件 设 计(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)图 5-1 梁 的 截 面 形 式
(j)(k)为 了 更 好 发 挥 材 料 的 性 能,可 以 作 成 截 面 沿 梁 长 度 方 向 变 化 的 变 截 面 梁。常 用 的 有 楔 形 梁,如 图 5-2。对 于 简 支 梁,可 以 在 支 座 附近降 低 截 面 高 度,除 节 约 材 料 外,还 可 节 省 净 空,已 广 泛 地 应 用 于 大 跨 度 吊 车 梁 中(图 5-3)。另 外,还 可 以 做 成改变翼缘板的宽度或厚度的变截面梁。
≥ h/2 1 1? ? ~ ?l ?6 5? l 图 5-2 楔 形 梁 图 5-3 变 截面 高 度 吊车 梁
根 据 梁 的 支 承 情 况,可 把 梁 分 为 简 支 梁、悬 臂 梁 和 连 续 梁。按 受 力 情 况 的 不 同,5 受 弯 构 件 设 计
可以分为单向受弯梁和双向受弯梁。如吊车梁、檩条等。
5.2 梁的强度和刚度 为了确保安全适用、经济合理,梁在设计时既要考虑承载能力的极限状态,又要考虑正常使用的极限状态。前者包括强度、整体稳定和局部稳定三个方面,用的是荷载设计值;后者指梁应有一定的抗弯刚度,即在荷载标准值的作用下,梁的最大挠度不超过规范容许值。h 梁的 强度(1)梁的正应力 梁在 纯弯 曲 时的 弯 矩 — 挠 度 曲 线 与 材料 拉 伸 试 验 的 应 力 — 应变 曲 线 类 似,屈 服点 也相差 不多,分 析 时 可采用 理想 弹 塑 性模 型,在 荷载作 用 下 大致 可以 分为四 个工作阶段。以工字形截面为例说明如下: fy y σ ≤f y fy fy 5 受 弯 构 件 设 计 x x y(a)(b)图 5-4 梁的 正 应力 分布(c)(d)弹性工作阶段,梁的最大弯矩为 M e =Wn f y 塑性工作阶段,梁的塑性铰弯矩为 M p =Wpn f y Wpn =S 1n +S 2n(5-2)(5-3)(5-1)
由 式(5-1)和(5-2)可 知,梁 的 塑 性 铰 弯 矩 M p 与 弹 性 阶 段 最 大 弯 矩 M e 的 比 值 与 材 料 的 强 度 无 关,而 只 与 截 面 的 几 何 性 质 有 关。令 F=W pn /W n 称 为 截 面 的 形 状 系 数。当 截 面 无 削 弱 时,对 矩 形 截 面,F=1.5;圆 形 截 面,F=1.7;圆 管 截 面,F=1.27;工字形截面(对强轴),F=1.10~1.17。为避免梁有过大的非弹性变形,承受静力荷载或间接承受动力荷载的梁,允 许 考 虑 截 面 有 一 定 程 度 的 塑 性 发 展,用 截 面 的 塑 性 发 展 系 数 γx 和 γy 代 替 截 面 的 形
受 弯 构 件 设 计
状系数 F。对于常用的工字形截面,绕强轴γ x=1.05,绕弱轴γ y =1.2 规范规定梁的正应力设计公式为 单向受弯时 σ= 双向受弯时
Mx ≤ f γ xWnx(5-4)
σ= 式中
My Mx + ≤ f γ xWnx γ yWny(5-5)Mx、My — — 同 一 截 面 梁 在 最 大 刚 度平面 内(x 轴)和 最 小 刚 度平面 内(y 轴)的弯矩; W nx、W ny ——对 x 轴和 y 轴的净截面模量; f——钢材的抗弯强度设计值。
若梁直接承受动力荷载,则以上两式中不考虑截面塑性发展系数,即γ x=γ y =1.0。
(2)梁的剪应力 在横向荷载作用下,梁在受弯的同时又承受剪力。对于工字形截面和槽形截 面,其最大剪应力在腹板上,其计算公式为
τ=(3)局部压应力 a VS ≤ fv Itw(5-6)
受 弯 构 件 设 计 hy hR hy lz h0 tw lz lz tw hy a1 a lz(a)图 5-5 局 部 压 应 力(b)σc 当 梁 的 翼 缘 承 受 较 大 的 固 定 集 中 荷 载 包 括 支 座)又 未 设 支 承 加 劲 肋 [图 5-5(而(a)]或 受 有 移 动 的 集 中 荷 载(如 吊 车 轮 压)[图 5-5(b)]时,应 计 算 腹 板 高 度 边 缘 的 局 部 承 压 强 度。假 定 集 中 荷 载 从 作 用 处 在 h y 高 度 范 围 内 以 1:2.5 扩 散,在 h R 高 度 范 围 内 以 1:1 扩 散,均 匀 分 布 于 腹 板 高 度 计 算 边 缘。这 样 得 到 的 σc 与理论 的局部压力的最大值十分接近。局部承压强度可按下式计算
σc = ψF t wl z ≤ f(5-7)式中
F——集中荷载,对动力荷载应乘以动力系数;
ψ — — 集 中 荷 载 增 大 系 数,对 重 级 工 作 制 吊 车 轮 压,ψ =1.35; 对 其 它 荷 载,ψ =1.0;
lz — — 集 中 荷 载 在 腹 板 计 算 高 度 处 的 假 定 分 布 长 度,对 跨 中 集 中 荷 载,l z =a+5h y +2h R ;梁端支反力,l z =a+2.5h y +a 1 ; a— — 集 中 荷 载 沿 跨 度 方 向 的 支 承 长 度,对 吊 车 轮 压,无 资 料 时 可 取 50mm; h y ——自梁顶至腹板计算高度处的距离; 5 受 弯 构 件 设 计
h R ——轨道高度,梁顶无轨道时取 h R =0; a 1 ——梁端至支座板外边缘的距离,取值不得大于 2.5 h y。当 计 算 不 能 满 足 时,对 承 受 固 定 集 中 荷 载 处 或 支 座 处,可 通 过 设 置 横 向 加 劲 肋 予 以 加 强,也 可 修 改 截 面 尺 寸 ;当 承 受 移 动 集 中 荷 载 时,则 只 能 修 改 截 面 尺 寸。
(4)复杂应力作用下的强度计算 当腹板计算高度处同时承受较大的正应力、剪应力或局部压应力时,需计算 该处的折算应力
σ 2 + σ c2 ? σσ c + 3τ 2 ≤ β1 f 式中
(5-8)
σ、τ、σ c — — 腹 板 计 算 高 度 处 同 一 点 的 弯 曲 正 应 力、剪 应 力 和 局 部 压 应 力,σ=(M x /W nx)×(h 0 /h),以拉应力为正,压应力为负; β 1 — — 局 部 承 压 强 度 设 计 值 增 大 系 数,当 σ与 σ c 同 号 或 σ c =0 时,β 1 =1.1,当 σ与 σ c 异号时取 β 1 =1.2。
梁的刚 度 梁的 刚度 指 梁 在 使 用荷 载下 的挠 度,属 正 常 使 用 极 限 状 态。在 荷 载 标 准 值的 作用下,梁的挠度不应超过规范容许值 v ≤ [v] 式中 v——由荷载标准值(不考虑动力系数)求得的梁的最大挠度; [v]——规范容许挠度,见表 5-2。
梁 的容 许 挠度 项次 构 件类 别 吊 车 梁 和 吊 车 桁 架(按 自 重 和 起 重 量 最 大 的 一 台 吊 车 计 算 挠 度)(1)手动 吊车 和单 梁吊 车(含 悬挂 吊车)1(2)轻级 工作 制桥 式吊 车(3)中级 工作 制桥 式吊 车(4)重级 工作 制桥 式吊 车 2 3 手 动或 电动 葫芦 的 轨道 梁 有 重轨(重 量等 于 或大 于 38kg/m)轨 道的 工 作平台梁 有 轻轨(重 量等 于 或小 于 24kg/m)轨 道的 工 作平台梁 屋(楼)盖 或桁 架,工 作平台梁(第 3 项除 外)和平台 板(1)主梁 或桁 架(包括 设 有悬 挂起 重设 备 的梁 和桁 架)(2)抹灰 顶棚 的次 梁(3)除(1)(2)款外 的 其它 梁(包括 楼 梯梁)、4(4)屋盖 檩条 支承 无 积灰 的瓦 楞铁 和 石棉 瓦屋 面者 支承 压 型金 属板、有 积 灰的 瓦楞 铁和 石棉 瓦 屋面 者 支承 其 它屋 面材 料者(5)平台 板 l/150 l/200 l/200 l/150 l/400 l/250 l/250 l/500 l/350 l/300 l/500 l/800 l/1000 l/1200 l/400 l/600 l/400 [v T ] 表 5-2 挠度 容许 值 [v Q ](5-9)
受 弯 构 件 设 计
5.3 梁的整体稳定(1)梁的整体稳定系数 在 一 个 主 轴平面 内 弯 曲 的 梁,为 了 更 有 效 地 发 挥 材 料 的 作 用,经 常 设 计 得 窄 而 高。如 果 没 有 足 够 的 侧 向 支 承,在 弯 矩 达 到 临 界 值 M cr 时,梁 就 会 发 生 整 体 的 弯扭失稳破坏而非强度破坏。双轴对称工字形截面简支梁在纯弯曲作用下的临界 弯矩为 5 受 弯 构 件 设 计
M cr = π 2 EI y l2 Iω GI t l 2 + I y π 2 EI y(5-10)
在 修 订 规 范 时,为 了 简 化 计 算,引 入 I t =At 1 2 /3 及 I ω =I y h 2 /4,并 以 E=206000N/mm 2 和 E/G=2.6 代入式(5-10),可得临界弯矩为 M cr = 10.17 × 105 λ2 y λ y t1 ? Ah 1 + ? ? 4.4h ? ? ? ? 2(N ? mm)(5-11)
临界应力 σ cr =M cr /Wx,W x 为按受压翼缘确定的毛截面模量。在上述情况下,若保证梁不丧失整体稳定,应使受压翼缘的最大应力小于临 界应力 σ cr 除以抗力分项系数 γ R,即 M x σ cr ≤ Wx γR 令梁的整体稳定系数 ? b 为
(5-12)b = σ cr fy(5-13)
梁的整体稳定计算公式为 Mx ≤ f ?bWx 由式(5-13)可得整体稳定系数的近似值为
(5-14)
λ yt1 ? 235 4320 Ah 1+ ? ?b = 2 ? ? 4.4h ? ? f ? λ y Wx ? ? y 2(5-15)
受 弯 构 件 设 计
当 梁 上 承 受 其 它 形 式 荷 载 时,先 求 出 梁 的 临 界 弯 矩,并 可 由 式(5-13)算 得 稳 定 系 数 ? b,但 这 样 很 烦 琐。通 过 选 取 较 多 的 常 用 截 面 尺 寸,进 行 电 算 和 数 理 统 计 分 析,得 出 了 不 同 荷 载 作 用 下 的 稳 定 系 数 与 纯 弯 时 的 稳 定 系 数 的 比 值 为 βb。同 时为了适用于单轴对称工字形截面简支梁的情况,梁 整体稳定系数的计算公式为
? ? ? λ y t1 ? 4320 Ah ? 235 ? + ηb ? ?b = β b 2 ? 1+ ? ? 4.4 h ? ? fy λ y Wx ? ? ? ? ? βb ——梁整体稳定的等效弯矩系数; ηb ——截面不对称影响系数;
(5-16)
式中
加强受压翼缘工字形截面,ηb = 0.8(2α b ? 1); 加强受拉翼缘工字形截面,ηb = 2α b ? 1。
双轴对称截面,ηb = 0 ;
αb = I1 —— I1 和 I 2 分别为受压翼缘和受拉翼缘对 y 轴的惯性矩。I1 + I 2 上述的稳定系数计算公式是按弹性分析导出的。考虑残余应力影响及弹塑性 ′ 性能,当算得的稳定系数 ? b >0.6 时,需按下式进行修正,以 ? b 代替 ? b :
′ ?b = 1.07 ? 0.282 / ?b ≤ 1.0(2)整体稳定系数 ? b 的近似计算
(5-17)
对 于 均 匀 受 弯(纯 弯 曲)构 件,当 λ y ≤ 120 235 f y 时,? b 可 按 下 列近似 公 式
受 弯 构 件 设 计
计算: 工字形截面(含 H 型钢)双轴对称时 b = 1.07 ? 单轴对称时
λ2 y 44000 235 fy(5-18)
λ2 f W1x y ? ? y ? b = 1.07 ?(2α b + 0.1)Ah 14000 235 式中 W 1x 为截面最大受压纤维的毛截面截面模量。
(5-19)
式(5-18)~(5-19)中 的 ? b 值 已 经 考 虑 了 非 弹 性 屈 曲 问 题,因 此,当 算 得 的 ′ ? b >0.6 时不能再换算成 ? b。当 ? b >1.0 时取 ? b =1.0。
(3)梁整体稳定性的保证 实际工程中的梁与其它构件相互连接,有利于阻止其侧向失稳。符合下列情 况之一时,不用计算梁的整体稳定性: ① 有刚性铺板密铺在梁受压翼缘并有可靠连接能阻止受压翼缘侧向位移时; ② 等 截 面 H 型 钢 或 工 字 形 截 面 简 支 梁 的 受 压 翼 缘 自 由 长 度 l 1 与其宽 度 b 1 之 比不超过表 5-3 所规定的限值时; 5 受 弯 构 件 设 计
等 截 面 H 型 钢 或 工 字形 截 面 简 支 梁 不 需 要 计 算 整体 稳 定 的 l 1 /b 1 限 值 跨 中 无 侧 向 支 承,荷 载 作 用 在 上翼缘 下 翼缘 跨 中 受 压 翼缘 有 侧 向 支 承,不 论 荷 载 作用 在 何 处 表 5-3 13 235 / f y 20 235 / f y 16 235 / f y 注 : l1 为 梁 受 压 翼 缘 自 由 长 度 : 对 跨 中 无 侧 向 支 承 点 的 梁 为 其 跨 度 ; 对 跨 中 有 侧 向 支 承 点 的 梁,为 受 压 翼 缘 侧 向 支 承 点 间 的 距 离 梁 支 座 处 视 为 有 侧 向 支 承 点)b 1 为 受 压 翼 缘 宽 度。(。
需要指出的是,上述条件是建立在梁支座不产生扭转的前提下的,因此在构造上 要保证支座处梁上翼缘有可靠的侧向支点,对于高度不大的梁,也可以在靠近支 座处设置支撑加劲肋来阻止梁端扭转。5.4 梁的局部稳定和腹板加劲肋计算 如果 设计 不 适 当,组成 梁的 板件 在 压 应 力 或剪 应力 作用 下,可 能 会发 生 局部
屈 曲问题。轧制 型钢 梁 因 板件宽 厚比较 小,都 能 满足局 部稳定 要求,不 必计算。冷 弯薄壁 型钢梁 允许 板 件 屈曲,采用有 效截 面 计 算,以 考虑板 件局 部 截 面因屈 曲 退 出工作 对梁承 载能 力 的 影响,可按《 冷弯 薄 壁 型钢结 构技术 规范 》 进 行计算。这里只分析一般钢结构的组合梁的局部稳定问题。(1)受压翼缘的局部稳定 梁的 翼缘 板 远 离 截 面形 心,强度 一 般 能 得 到充 分利 用。若 翼缘 板 发生 局部屈 曲,梁很 快就会 丧失 继 续 承载的 能力。因此,规 范采用 限制板 件宽 厚 比 的方法,5 受 弯 构 件 设 计
防止翼缘板的屈曲: b 235 ≤ 13 t fy 式中
(5-23)
b——梁 受压翼 缘 自由外 伸宽度 :对 焊接 构件,取腹板 边 至 翼缘 板(肢)边 缘的距离;对轧制构件,取内圆弧起点至翼缘板(肢)边缘距离。式(5-23)可 以考虑 截 面 发展 部分塑 性。若 为 弹性 设计[即式(5-4)和(5-5)
中取 γ x =1.0],则 b/t 可以放宽为 P75 b 235 ≤ 15 t fy 对于箱形截面梁两腹板中间的部分(图 5-6),其宽厚比为
(5-24)
b0 235 ≤ 40 t fy(5-25)
(2)腹板的局部稳定 对于直接承受动力荷载的吊车梁及类似构件和其它不考虑屈曲后强度的组合 梁,腹板的局部稳定可以通过配置加劲肋来保证;对承受静力荷载或间接承受动 力荷载的组合梁,宜考虑腹板的屈曲后强度,按规范规定计算其抗弯和抗剪承载 力。这里只介绍不考虑屈曲后强度的梁腹板的局部稳定问题。组 合 梁 腹 板 的 加 劲 肋 主 要 分 为 横 向、纵 向、短 加 劲 肋 和 支 承 加 劲 肋 几 种 情 况,如图 5-7 所示。5 受 弯 构 件 设 计 2 h1 Ⅰ Ⅱ 1 1 tw a h2 h0 h h tw h0 1 a(a)a1 Ⅰ h0 h(b)a1 Ⅰ 3 1 Ⅱ a1 Ⅰ 2 h2 h1 h0 h Ⅱ 1 2 h2 a h1 Ⅰ a(c)图 5-7 加 劲 肋 配 置(d)组合梁腹板在配置加劲肋之后,腹板被分成了不同的区段,各区段的受力不 同。对简支梁而言,靠近梁端部的区段主要受剪力作用,跨中区段主要受正应力 作 用,其 它 区 段 则 受 正 应 力 和 剪 应 力 的 联 合 作 用。对 于 受 有 集 中 荷 载 的 区 段,还 承受局部压应力作用。组合梁腹板配置加劲肋的规定 ① 当 h0 / t w ≤ 80 235 / f y 时,对 有 局 部 压 应 力(σ c ≠0)的 梁,应 按 构 造 配 置 横 5 受 弯 构 件 设 计
向加劲肋。对无局部压应力(σc =0)的梁,可不配置加劲肋。② 当 h0 / t w > 80 235 / f y 时,应配置横向加劲肋并满足局部稳定计算要求。③ 当 h0 / t w > 170 235 / f y(受 压 翼 缘 扭 转 受 到 约 束,如 连 有 刚 性 铺 板、制 动 板 或 焊 有 钢 轨 时)或 h0 / t w > 150 235 / f y(受 压 翼 缘 扭 转 未 受 到 约 束 时)或 按 计,算需要,应在弯曲压应力较大区格的受压区增加配置纵向加劲肋。当局部压应力 很大时,必要时尚应在受压区配置短加劲肋。任何情况下,h 0 /t w 均不应超过 250 235 / f y。此 处 h 0 为 腹 板 计 算 高 度 [对 单 轴 对 称 梁,第 ③ 条 中 的 h 0 应 取 为 腹 板 受 压 区 高 度 h c 的 2 倍],t w 为腹板的厚度。④ 梁的支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处,宜设置支承加劲肋
【 例 题 5-2】 图 5-8 a)示 工 作平台 的 普 通 工 字 钢 简 支 次 梁,面 为 工 32a,(所 截 抹 灰 顶 棚,度 为 7.5m,受 的 静 力 荷 载 标 准 值 为 : 载 2kN/m 2,载 4.2kN/m 2。跨 承 恒 活 钢 材 为 Q235,台 上 有 刚 性 铺 板,保 证 次 梁 整 体 稳 定。算 次 梁 是 否 满 足 要 求。平可 验 解 : 梁 的 计 算 简 图 如 图 5-8 b)示。据 建 筑 结 构 荷 载 规 范 》 GB50009)次(所 根 《(的 规 定,其 最 不 利 组 合 为 活 载 起 控 制 作 用,取 恒 载 分 项 系 数 γ G =1.2,活 载 分 项 系 数 γ Q =1.3。2.5m 5 受 弯 构 件 设 计 q 7.5m A B 7.5m 7.5m 7.5m 4×2.5=10m 4×2.5=10m(b)(a)图 5-8 例 题 5-2 图
(a)某 工 作平台 主 次 梁 布 置 ;(b)次 梁 计 算 简 图
次梁上的线荷载标准值为 q k =2.5×(2+4.2)=15.5kN/m 线荷载设计值为 q d =2.5×(1.2×2+1.3×4.2)=19.65kN/m 跨中最大弯矩为 M max =1/8×q d ×l 2 =1/8×19.65×7.5 2 =138.16kN · m 支座处的最大剪力为 V=1/2×q d ×l=1/2×19.65×7.5=73.69kN 工 32a 单 位 长 度 的 质 量 为 52.7kg/m,的 自 重 为 52.7×9.8=517 N/m,x =11080cm 4,梁 I W x =692cm 3,I x /S k =27.5cm,t w=9.5mm。
次梁自重产生的弯矩为 M g =1.2×517×7.5 2 /8×10-3 =4.36kN · m 次梁自重产生的剪力为 V g =1.2×517×7.5/2×10-3 =2.33kN 则弯曲正应力为
σ= 5 受 弯 构 件 设 计
Mx 138.16 + 4.36 = × 103 = 196.1 ≤ f = 215 N/mm 2 γ xWnx 1.05 × 692 VS 73.69 + 2.33 = × 10 = 29.1 ≤ f v = 125N/mm 2 It w 27.5 × 0.95 支座处最大剪应力为
τ= 跨中最大挠度为: 全部荷载作用下
qT l 4 5(15.5 + 0.52)× 75004 l vT = ? = ? = 28.9 < [vT ] = = 30mm 384 EI 384 2.06 × 105 × 11080 × 104 250 可变荷载作用下
ql 4 5 4.2 × 2.5 × 7500 4 l vQ = ? = ? = 19.0 < [vQ ] = = 21.4mm 384 EI 384 2.06 × 105 × 11080 × 10 4 350 热轧型钢截面的局部稳定无须验算,因此该梁满足要求。
【例题 5-3】 按照例题 5-2 的条件和 结果,验 算 图 5-9(b)所示主 梁 截面 是 否满足要求。主梁为两端简支梁,钢材为 Q235,焊条为 E43 系列,手工焊。解:
1、主梁承受的荷载 主梁的计算简图如图 5-9(a)所示。两侧的次梁对主梁产生的压力为 2×73.69+2×2.33=152.04kN,梁端的次梁压力取中间次梁的一半。
y 76.02 152.04 152.04 152.04 76.02 - 800×8 - 240×14 5 受 弯 构 件 设 计
x x 4×2500=10000(a)图 5-9 主 梁计 算 简 图 y 240 14 -240×14(b)主梁的支座反力为 R=2×152.04=304.08kN 梁的最大弯矩为 M=(304.08-76.02)×5-152.04×2.5=760.2kN · m
2、计算截面特性。A=131.2cm 2,I x =145449cm 4,W x =3513.3cm 3。2-6 主 梁 的 自 重 为 131.2×10 ×7850×10 ×1.2=123.6kg/m=1.211kN/m。式 中 的
1.2 为考虑主梁加劲肋的增大系数。考虑主梁自重后的弯矩设计值为 M=760.2+1.2×1.211×10 2 /8=760.2+18.2=778.4 kN · m 考虑主梁自重后的支座反力设计值为 R=304.08+1.2×1.211×10/2=304.08+7.27=311.3 kN
3、强度校核
M 778.4 × 106 = = 211.0 < f = 215 N/mm 2 σ= 3 γ xWnx 1.05 × 3513.3 × 10 τ = 1.2 ×
R 311.3 × 103 = 1.2 × = 58.4 < f v = 125 N/mm 2 t w hw 8 × 800 在 次梁 连接 处设 支承 加 劲 肋,无 局部 压 应 力。同时 由于 剪应 力 较 小,其它 截
受 弯 构 件 设 计
面折算应力无须验算。
4、次梁 上有 刚性铺 板,次 梁稳 定得到 了 保证,可以 作为 主梁 的 侧 向支 承点。此时由于 l 1 /b 1 =2500/240=10.4<16,整体稳定可以得到保证,无须计算。5
5、刚度验算 次梁传来的全部荷载标准值 F T =(15.5+0.52)×7.5=120.2 kN,故
× 1.211 × 10000 4 19 × 3 × 120.2 × 10 3 × 10000 3 vT = + 384 × 206000 × 145449 × 10 4 1152 × 206000 × 145449 × 10 4 = 0.53 + 19.85 = 20.4 < [vT ] = l / 400 = 25mm 次梁传来的可变荷载标准值 F Q =2.5×4.2×7.5=78.75 kN,故 vQ =
6、局部稳定
× 3 × 78.75 × 10 3 × 100003 = 13.0 < [vQ ] = l / 500 = 20mm 1152 × 206000 × 145449 × 10 4 翼 缘: b/t=(120-4)/14=8.3<13,满 足 局 部稳 定要 求,且 γ x 可 取 1.05; 腹板:h 0 /t w=800/8=100,需配置横向加劲肋,从略。6 拉弯和压弯构件设计
6.1 拉弯和压弯构件的应用和破坏形式(1)拉弯构件 同 时 承 受 轴 线 拉 力 和 弯 矩 作 用 的 构 件 称 为 拉 弯 构 件。如 图 6-1(a)所 示 的 偏 心 受 拉 的 构 件 和 图 6-1(b)的 有 横 向 荷 载 作 用 的 拉 杆。如 桁 架 下 弦 为 轴 心 拉 杆,但若存在非节点横向力,则为拉弯构件。在钢结构中拉弯构件的应用较少。6 拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
在轴线拉力和弯矩的共同作用下,拉弯构件的承载能力极限状态是截面出现 塑 性 铰。但 对 于 格 构 式 拉 弯 构 件 或 冷 弯 薄 壁 型 钢 拉 弯 构 件,截 面 边 缘 受 力 最 大 纤 维开始屈服就基本上达到了强度的极限。(2)压弯构件 同 时 承 受 轴 线 压 力 和 弯 矩 作 用 的 构 件 称 为 压 弯 构 件。如 图 6-2(a)所 示 的 偏 心 受 压 的 构 件 和 图 6-2(b)的 有 横 向 荷 载 作 用 的 压 杆。在 钢 结 构 中 压 弯 构 件 的 应 用 十 分 广 泛,如 厂 房 的 框 架 柱,高 层 建 筑 的 框 架 柱 [图 6-2(c)],海 洋平台 的 支 柱 和 受有节间荷载的桁架上弦等。N e e P P H MA N N N N N P q N N N MB H N(a)(b)(a)(b)图6-2 压弯构件(c)图6-1 拉弯构件
对于压弯构件,如果承受的弯矩不大,而轴心压力很大,其截面形式和一般 轴 心 压 杆 相 同。如 果 弯 矩 相 对 较 大,除 采 用 截 面 高 度 较 大 的 双 轴 对 称 截 面 外,还 经 常 采 用 图 6-3 所 示 的 单 轴 对 称 截 面。单 轴 对 称 截 面 有 实 腹 式 和 格 构 式 两 种,如 图 6-3(a)(b)、,在受压较大的一侧分布着更多的材料。
拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
(a)(b)图 6-3 压弯 构 件 的 单 轴 对 称 截 面 形 式
(a)实 腹 式 截 面 ;(b)格 构 式 截 面
压弯构件的整体破坏有三种形式:一是当杆端弯矩很大或截面局部有严重削 弱时的强度破坏;二是弯矩作用平面内的弯曲失稳破坏,属极值点失稳问题;三 是弯矩作用平面外的弯曲扭转破坏,属分岔失稳问题。另外,由于组成构件的板 件有一部分受压,还存在着局部稳定问题。
6.2 拉弯、压弯构件的 强度 承受 静 力 荷 载 的 实 腹 式 拉弯 和 压 弯 构 件,在轴 力 和 弯 矩 的 共 同 作 用下,受 力 最不利截面出现塑性铰即达到构件的强度极限状态。在轴 力 N 和 弯矩 M 的作 用 下,矩 形 截面 的 应 力 发展 过 程 如 图 6-4 所 示。当 构 件截面出现塑性铰时[图 6-4(e)],根据力的平衡条件有 6 拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计 h x N = ∫A σdA = μbhf y h ? μh ? bh 2 ? h ? μh ?? M = ∫A σydA = b? μh + fy = 1? μ2 fy ?? ? 2 ? 4 ? 2 ??()y N/A M·y/I x σ m ax fy fy fy fy h- μ h 2 y b σmin(a)(b)(c)(d)fy(e)
图 6-4 压 弯构 件截 面应 力 的发 展过 程 h- μ h 2 μh x 在上面两 式中,注 意到 A=bh,W P =bh 2 /4,消去 μ,得到 N 和 M 的相 关 关 系为
N ? ? Af ? y ? + M =1 ? W f p y ? 2(6-1)
1.0 0.8 0.6 0.4 x 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 M MP 工字形截面绕强轴弯曲
对于工 字形截面,也可 以 用同样方法 求 得 它们的 N 和 M 的 相 关 关系。由于工字形 截 面 翼缘和腹板 的相对尺 寸不同,相关 曲线 会
拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
在 一定范围内变 化。图 6-5 中 的阴影区给 出 了 常用的工字 形截面绕 强轴和弱 轴弯 曲相 关 曲 线的变化范 围。在制 定规范时,采 用了图 中 的直线作为 强度计算 的依据,这样 做计算 简便且偏于安全: y 工字形截面 绕弱轴弯曲 矩形截面 N M + =1 Af y W p f y(6-2)
图 6-5 压 弯 构 件 强 度 计 算 相 关 曲 线
设计时以 A n 代替式(6-2)中的 A。考 虑到破坏 时仅允许截 面出 现部 分 塑性,以 γ x W nx 和γ y W ny 代 替式(6-2)中的 W p,引入 抗力 分项系数后,实腹 式 拉弯和压 弯构件的强度计算公式为 单向受弯 双向受弯 N Mx + ≤ f An γ xWnx(6-3)(6-4)
My N Mx + + ≤ f An γ xWnx γ yWny 当 压 弯 构 件 受 压 翼 缘 自 由 外 伸 宽 度 与 厚 度 之 比 大 于 13 235 / f y 而 小 于
235 / f y 时,γ x =1.0。
对直接承受动力荷载的构件,不宜考虑截面的塑性发展,取γ x =γ y =1.0。6.3 压弯构件的整体稳定计算 压弯构件的承载力通常由整体稳定控制,包括平面内弯曲失稳和平面外的弯
拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
扭失稳,计算时要考虑这两方面的稳定性。(1)弯矩作用平面内的稳定计算 ① 以边缘纤维屈服为准则的平面内稳定承载力 对于绕虚轴弯曲的格构式压弯构件和冷弯薄壁型钢构件,截面边缘纤维屈服 就基本上达到了承载能力的极限状态。对于这类构件,平面内的稳定可由下式计 算,考虑到抗力分项系数后,设计公式为 N β mx M x + ≤ f ′ ? x A W1x(1 ? ? x N / N Ex)式中 N——轴线压力设计值; M x ——计算构件段内的最大弯矩设计值;
(6-5)
x — — 轴 心 受 压 构 件 弯 矩 作 用平面 内 的 整 体 稳 定 系 数,由 换 算 长 细 比 求 得 ; 2 2 ′ ′ N Ex ——参数,N Ex = π EA /(1.1λ0 x),1.1 为材料抗力分项系数的近似值。
对 于 冷 弯 薄 壁 型 钢 构 件,式 中 的 A 和 W x 用 有 效 截 面 面 积 A eff 和 有 效 截 面 截 面 模 上 量 W effx 代替。
② 实腹式压弯构件弯矩作用平面内稳定的实用计算公式 对 于 实 腹 式 压 弯 构 件,当 边 缘 最 大 受 压 纤 维 屈 服 时 尚 有 较 大 的 承 载 力,可 以 用数值方法进行计算。但由于要考虑残余应力和初弯曲等缺陷,加上不同的截面 形 式 和 尺 寸 以 及 边 界 条 件 的 影 响,数 值 方 法 不 能 直 接 用 于 构 件 设 计。研 究 发 现 可 以 借 用 以 边 缘 屈 服 为 承 载 能 力 准 则 的 公 式(6-5)略 加 修 改 作 为 实 用 计 算 公 式。修 改 时 考 虑 到 实 腹 式 压 弯 构 件平面 内 失 稳 时 截 面 存 在 的 塑 性 区,在 式(6-5)右 侧 第 二 项 的 分 母 中 引 进 截 面 塑 性 发 展 系 数 γ x,同 时 将 第 二 项 中 的 稳 定 系 数 ? x 用 0.8 代 6 拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
替。这样实用计算公式为
β mx M x N + ≤ f ′ ? x A γ xW1x(1 ? 0.8 N / N Ex)式中 W 1x ——弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量;
(6-6)
β mx ——弯矩作用平面内的等效弯矩系数。规范按下列情况取值:
(a)框架柱和两端支承构件 无 横 向 荷 载 作 用 时,β mx =0.65+0.35M 2 /M 1,M 1 和 M 2 为 端 弯 矩,使 构 件 产 生 同 向 曲 率 无 反 弯 点)取 同 号,生 反 向 曲 率 有 反 弯 点)取 异 号,|M 1 |≥ |M 2 |;(时 产(时 且 构 件 兼 受 横 向 荷 载 和 端 弯 矩 作 用 时:使 构 件 产 生 同 向 曲 率,β mx =1.0,产 生 反 向曲率时取 β mx =0.85; 无端弯矩但有横向荷载作用时: β mx =1.0。(b)悬 臂 构 件 和 分 析 内 力 未 考 虑 二 阶 效 应 的 无 支 撑 纯 框 架 和 弱 支 撑 框 架 柱 :
β mx =1.0。
对于 单轴 对 称截 面 压弯 构件,当 弯 矩作 用 于对 称 轴平面 内 且使 较 大的 翼 缘受 压时,构件破坏 时 截面 的塑性区可 能仅 出现在 受拉翼缘,由于 受拉塑 性区的发展 而导 致构件失稳。对 于 这类构件,除 按公式(6-6)进行平面 内的稳 定 计算外,还 应按下式计算
拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
N β mx M x ? ≤ f ′ A γ xW2 x(1 ? 1.25 N / N Ex)式中 W 2x ——对无翼缘端的毛截面模量; γ x ——与 W 2x 相应的截面塑性发展系数。
(2)弯矩作用平面外的稳定计算 压弯构件弯矩作用平面外的弯扭屈曲承载力的相关公式为
(6-7)
N M + x =1 N Ey M cr(6-8)
将 N Ey = ? y Af y 和 M cr = ? bW1 x f y 代入上式并考虑材料的分项系数后可得 N Mx + ≤ f ? y A ?bW1x(6-9)
对 于 非 均 匀 弯 曲 的 情 况,引 进 压 弯 构 件 的平面 外 等 效 弯 矩 系 数 β tx,同 时 引 进 截面形状调整系数 η,弯矩作用平面外的稳定性计算公式为
β M N + η tx x ≤ f ?bW1x ?y A 式中
拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
(6-10)
η ——截面影响系数,闭口截面 η =0.7,其它截面 η =1.0; ? y ——弯矩作用平面外的轴心受压构件的稳定系数; ? b ——均匀弯曲的受弯构件的整体稳定系数,对闭口截面 ? b =1.0;
M x ——所计算构件段范围内的最大弯矩。
对 于 等 效 弯 矩 系 数 β tx,经 过 计 算 比 较 可 知,此 系 数 与 非 均 匀 受 弯 的 受 弯 构 件 的等效弯矩系数 β b 的倒数 1/ β b 非常接近。通过分析规范取值为: ① 在弯矩作用平面外有支承的构件,根据两相邻支承点间构件段内的荷载 应 和内力情况确定(a)所 考 虑 构 件 段 无 横 向 荷 载 作 用 时,β tx =0.65+0.35M 2 /M 1,M 2 和 M 1 是 在 弯 矩 作 用平面 内 的 端 弯 矩,使 构 件 产 生 同 向 曲 率 时 取 同 号,产 生 反 向 曲 率时 取异号,且|M 1 |≥|M 2 |;(b)所 考 虑 构 件 段 有 端 弯 矩 和 横 向 荷 载 同 时 作 用 时,使 构 件 产 生 同 向 曲 率 时,β tx =1.0;使构件产生反向曲率时,β tx =0.85;(c)所考虑构件段内无端弯矩但有横向荷载作用时,β tx =1.0; ② 弯矩作用平面外为悬臂的构件,β tx =1.0。6.4 压弯构件的局部稳定计算(1)腹板的稳定 ① 工形截面和 H 形截面压弯构件腹板的稳定 工 形 截 面 和 H 形 截 面 压 弯 构 件 的 腹 板 在 剪 应 力 和 非 均 匀 压 应 力 的 作 用 下,其 弹性屈曲条件为 6 拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
? α 0 ?5 ? σ 1 ? α 0 ?5 ? σ 1 ? ? τ ? ? + ? ? ≤1 +? ? ? ?1 ? ? ? ? 2 ? ? σ cr1 ? 2 ? ? σ cr1 ? ? τ cr ? ? ? ? ? ? ? ? ? 板的弹性屈曲应力 σ cre。2 2(6-11)
以 不 同 的 τ 代 入 式(6-11)可 以 得 到 剪 应 力 和 非 均 匀 压 应 力 联 合 作 用 下 的 腹,对于弯矩作用平面内失稳的压弯构件,失稳时截面一般都发展了部分塑性,计 算 时 假 定 腹 板 塑 性 区 的 深 度 为 其 高 度 的 1/4,可 以 求 得 弹 塑 性 状 态 腹 板 的 屈 曲 应 力 σ crp,令 σ cr p =f y,就 可 以 得 到 腹 板 高 厚 比 h 0 /t w 与 应 力 梯 度 α 0 之 间 的 关 系,简 化后可得 当 0≤ α 0 ≤1.6 时,h 0 /t w=16 α 0 +50 当 1.6< α 0 ≤2.0 时,h 0 /t w =48 α 0 -1 实 际上,对于长 细比较 小的压弯构件,在弯曲平面内失 稳时,截 面的 塑性 深度超 过 了 h 0 /4,而 对于长细 比较大的压弯 构 件,塑 性深度则不到 h 0 /4,甚 至可 能会处 于弹性状态。因此,h 0 /t w 应与长细比联系起来,规范规定
当 0≤ α 0 ≤1.6 时,h0 当 1.6< α 0 ≤2.0 时,tw ≤(16α 0 + 0.5λ + 25)235 fy(6-12)
h0 6 拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计 tw ≤(48α 0 + 0.5λ ? 26.2)235 fy(6-13)
式中
α 0 ——应力梯度,α 0 =(σmax- σ min)/ σ max ; σ ma x — — 腹 板 计 算 高 度 边 缘 的 最 大 压 应 力,计 算 时 不 考 虑 构 件 的 稳 定 系 数 和
截面塑性发展系数;
σ min — — 腹 板 计 算 高 度 另 一 边 缘 相 应 的 应 力,应 力 为 正 值,应 力 为 负 值 ; 压 拉 λ —— 构 件 在 弯 矩 作 用平面 内 的 长 细 比 : 当 λ <30 时,取 λ =30; 当 λ >100 时,取 λ =100。② 箱形截面压弯构件腹板的稳定 对于箱形截面压弯构件,因翼缘和腹板的连接焊缝只能是单侧角焊缝,且两腹板 受 力 可 能 不 一 样,规 范 规 定,腹 板 高 厚 比 限 值 取 工 形 截 面 腹 板 高 厚 比 限 值 的 0.8 倍,当此值小于 40 235 / f y,应采用 40 235 / f y。
(2)翼缘宽厚比 压弯构件的受压翼缘板与梁的受压翼缘板受力情况基本相同,因此,其翼缘宽厚比限值 与梁也相同,见式(5-23)、(5-24)和(5-25)。(23)、(5 24)和(5 25)
6.5 压弯构件的计算长度 压弯构件的计算长度和轴心受压构件一样是根据构件端部的约束条件按弹性
稳 定 理 论 得 到。对 于 端 部 约 束 条 件 比 较 简 单 的 情 况,可 根 据 第 四 章 表 4-3 直 接 查 得。对于框架柱,情况比较复杂。下面分别从框架平面内和平面外两方面介绍其 计算长度的取用方法。(1)等截面柱在框架平面内计算长度
拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
在 框 架平面 内 框 架 的 失 稳 分 为 有 侧 移 和 无 侧 移 两 种(图 6-6),在 相 同 的 截 面 尺 寸 和连接条件下,有侧移框架的承载力比无侧移的要小得多。因此,确定框架柱的 计 算 长 度 时 首 先 要 区 分 框 架 失 稳 时 有 无 侧 移。柱 的 计 算 长 度 可 表 示 为 H 0 = μ H c,计 算长 度 系数μ与柱 端 梁 的约 束 有关,以梁 柱 线 刚度 比 值 K = 为参数,根据弹性理论求得。N N N N ∑(I b / lb)/ ∑(I c / H c)θ θ Ic Ib θ θ Hc Ic θ θ Ic Ib θ θ Ic Hc lb 图 6-6 单层 单 跨框 架的平面内 失 稳形 式(a)有 侧 移 框 架 ;(b)无 侧 移 框 架 lb 规 范 在 确 定 等 截 面 框 架 柱 的 计 算 长 度 系 数 μ时,框 架 分 为 无 支 撑 纯 框 架 和 有 将 支撑框架,中有支撑框架根据抗侧移刚度大小又分为强支撑框架和弱支撑框架。其 ① 无支撑纯框架(a)当 采 用 一 阶 弹 性 分 析 方 法 计 算 内 力 时,框 架 柱 的 计 算 长 度 系 数 μ 根 据 框 架 柱上、下端的梁柱线刚度比值 K 1、和 K 2 由规范附表查得;(b)当 采 用 二 阶 弹 性 分 析 且 在 每 层 柱 顶 附 加 假 想 水平荷 载 时,框 架 柱 的 计 算 6 拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
长度系数 μ =1.0。假想水平荷载参考规范有关条文。② 有支撑框架(a)当 支 撑 结 构 的 侧 移 刚 度(产 生 单 位 侧 倾 角 的 水平力)S b 满 足 下 式 要 求 时,为 强 支 撑 框 架,框 架 柱 的 计 算 长 度 系 数 μ根 据 框 架 柱 上、下 端 的 梁 柱 线 刚 度 比 值 K 1、和 K 2 由规范附表确定 式中 Sb ≥ 3(1.2∑ N bi ? ∑ N 0i)(6-14)
∑N bi、∑ N 0i — — 第 i 层 层 间 所 有 框 架 柱 用 无 侧 移 框 架 和 有 侧 移 框 架 计 算 长
度系数算得的轴压杆稳定承载力之和。(b)当 支 撑 结 构 的 侧 移 刚 度 S b 不 满 足 式(6-14)要 求 时,为 弱 支 撑 框 架,框 架柱的轴压杆稳定系数 ? 按下式确定
= ?0 +(?1 ? ? 0)式中
Sb 3(1.2∑ N bi ? ∑ N 0i)(6-15)
1、?0 — — 分 别 为 框 架 柱 用 附 录 八 无 侧 移 框 架 柱 计 算 长 度 系 数 和 有 侧 移 框
架柱计算长度系数算得的轴心压杆稳定系数。
厂 房变截 面阶形 柱的 计 算 长度系 数,可 参考规 范的 有关规 定,这里 不 再 赘述。(2)柱在框架平面外计算长度 柱 在框架平面外 的计 算 长 度取决 于支撑 构件 的 布 置。支 撑结构 给柱 在 框 架平面 外 提 供了支 承点。当 框架 柱在平面外 失稳 时,支 承点可 以看作 是 变 形曲 线的反 弯点,因此柱在框架平面外的计算长度等于相邻侧向支承点之间的距离。
拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
例 题 6-1 图 6-7 所 示 Q235 钢 焊 接工 形 截 面压 弯 构 件,翼 缘 为火 焰切 割 边,承 受 的 轴线 压 力设 计 值 为 N=900kN,构 件一 端 承 受 M=490kN · m 的 弯矩,另 一 端弯 矩 为 零。构 件 两 端铰 接,并 在 三分 点 处 各有 一 侧 向支 承 点。算此 构 件 是否 满 足要 求。验 解:
1、截面几何特性: A=151.2cm2,I x =133295.2cm4,W x =3400.4cm3,i x =29.69cm,I y =3125.0cm4,i y =4.55cm。
2、强度验算 490 326.7 弯矩图(kN·m)163.3 M N 10000 N x -760×12 -250×12 y -250×12 3333 3333 3333 Mx N 900 490 + = × 10 + × 10 3 An γ xWnx 151.2 1.05 × 3400.4 = 59.5 + 137.2 = 196.7 < f = 215N/mm 2 图 6-7 例题 6-1 图
3、弯矩作用平面内稳定验算
λ x =l x /i x =1000/29.69=33.7,按 b 类截面查规范附表,得 ? x =0.924 ′ N Ex = 6 拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计
π 2 EA π 2 × 206000 × 15120 = × 10 ?3 = 24607.4 kN,β mx =0.65 2 2 1.1λ x 1.1 × 33.7 β mx M x N 900 0.65 × 490 × 10 3 + = × 10 + ′ 1.05 × 3400.4 ×(1 ? 0.8 × 900 / 24607.4)? x A γ xW1 x(1 ? 0.8 N / N Ex)0.924 × 151.2 = 64.4 + 92.0 = 156.4 < f = 215 N/mm 2
4、弯矩作用平面外稳定验算
λ y =l y /i y =333.3/4.55=73.3<[ λ ]=150,按 b 类截面查规范附表,得 ? y =0.730 因最大弯矩在左端,而左边第一段 β tx 又最大,故只需验算该段。
β tx =0.65+0.35×326.7/490=0.883 因 λ y =73.3<120 235 f y =120,故
b = 1.07 ? λ2 / 44000 = 1.07 ? 73.32 / 44000 = 0.948 y β M N 900 0.883 × 490 + η tx x = × 10 + 1.0 × × 10 3 = 215.8 ≈ f = 215 N/mm 2 0.948 × 3400.4 ?yA ? bW1x 0.730 × 151.2
5、局部稳定验算 翼缘板局部稳定: b/t=(250/2-6)/12=9.9<13,满足要求,且 γ x 可取 1.05。腹板局部稳定:
σ max = 6 拉 弯 和 压 弯 构 件 设 计 N Mx 900 490 + = × 10 + × 1000 = 59.5 + 144.1 = 203.6 A W1x 151.2 3400.4 σ min = α0 = N Mx 900 490 ? = × 10 ? × 1000 = 59.5 ? 144.1 = ?84.6 A W1 x 151.2 3400.4 故
σ max ? σ min 203.6 ?(?84.6)= = 1.416 < 1.6,σ max 203.6 h 0 /t w=760/12=63.3<16 α 0 +0.5 λ +25=16×1.416+0.5×33.7+25=64.5 故该压弯构件的强度、整体稳定和局部稳定均满足要求。
第五篇:钢结构厂房基础评估报告
安徽*************有限公司1#厂房工程
编制人:
审核人:
批准人:
**********************分公司
**************1#厂房项目监理部
2012年月日
基础工程质量评估报告
********************厂房工程
质量评估报告
一、工程概况:
工程名称:**************1#厂房
建设单位:***************有限公司
施工单位:***************工程有限公司
勘探单位:*************勘察院
设计单位:****************限公司
监理单位:********************有限公司
安*************1#厂房主体为一层钢结构厂房,总建筑面积为4668.71m²;单层厂房建筑高度11.5m,基础垫层砼强度登等级为C15,基础承台梁柱混凝土等级为C25。本工程为二类工业建筑,耐火等级二级,抗震设防烈度为七度,建筑设计使用年限50年。地基基础设计等级为丙级。
二、评估依据:
1、《钢结构施工图》;
2、批准的施工组织设计方案;
3、《建筑工程施工质量验收规范》GB50300-2001;
4、《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001;
5、《建筑施工高处作业安全技术规范》JGJ80-91;
6、基础分部各分项、各检验批的质量控制资料,检测资料已核查,基本齐全完善。
三、施工企业工艺标准情况、质量管理体系的运行情况、施工合同履约情况:
开工前,审核了施工单位现场质量管理体系、技术管理体系、质保体系资料基本健全。实施中对进场的材料的质量能够进行自检,监理进行质量跟踪检查,质量目标基本实现。
实施中执行情况如下:
1、施工现场所使用的各种材料质量证明、复试报告均符合设计和规范要求。由监理及建设重新抽样送检复试均符合要求。钢结构焊缝的质量检测均在监理单位和建设单位的人员见证下现场随机取样检测,均符合设计要求。
四、工程质量监理情况:
1、在施工监理过程中,以钢构监理实施细则、旁站方案、见证取样为指导,以批准的施工组织设计、方案为依据。
2、监理跟踪现场实施拼装,吊装质量控制,通过工程例会知单 1 份,以及口头沟通等监控措施对质量目标起到有效作用。
五、工程质量控制及资料检查归案:
1、复试报告22 份;
2、监理旁站记录 3 份;
六、基础分部分项工程工程质量验收:
本基础分部工程:共分为土方分项检验批2个分项、模版分项工程检验批6份,钢筋分项检验批6份,混凝土分项检验批3份,现浇结构分项工程检验批2份。验收资料基本完整,签字手续齐全,符合验收要求。
七、工程观感质量验收:
根据整体质量检查及质保资料、复试报告以及质控资料的验收结论,监理部评估结论如下:符合图纸设计及变更要求,质保资料基本齐全,质量控制资料基本完整,复试符合设计要求,未发生质量安全事故,同意验收。