第一篇:鋼結構基礎教學重點難點
《鋼結構基本原理》
教學要點
第一章
緒論
學習要點:
1、掌握鋼結構的特點和鋼結構的應用;
2、理解鋼結構按極限狀態的設計方法,掌握其設計表達式的應用;
3、了解鋼結構的現狀和發展趨勢。
難點和重點:
1、掌握鋼結構的特點并根據其特點闡述合理應用范圍。
2、結構的功能、極限狀態、結構可靠度。難點是概率極限狀態設計方法。
重點是鋼結構設計實用設計表達式及應用。
3、輕型鋼結構在住宅建筑中應用是今后時期發展方向。
第二章
鋼結構的材料
學習要點:
1、了解鋼結構的兩種破壞形式;
2、掌握土木工程結構用鋼材的主要性能及其力學(機械)性能指標;
3、掌握影響鋼材性能的主要因素特別是導致鋼材變脆的主要因素;
4、了解鋼材選擇的依據,做到正確選擇鋼材;
5、了解土木工程結構用鋼材的種類、牌號、規格;
6、掌握鋼材疲勞的概念影響疲勞強度的主要因素和疲勞計算方法。
難點和重點:
1、低碳鋼單向受拉的工作性能
2、力學(機械)性能指標
重點:化學成分C、P、S的影響;溫度、應力集中、動力荷載的影響;折算應力的幾個常用公式;鋼材在復雜應力作用下的工作性能
難點:沖擊韌性與溫度的關系;殘余應力的影響(此內容在第七章中“焊接殘余應力與焊接殘余變形”一節中詳細講授)
3、疲勞破壞
重點:疲勞破壞的基本概念;常幅疲勞計算 難點:變幅疲勞計算
4、選擇鋼材依據
重點:鋼材選擇應保證的項目
i 第三章
構件的截面承載能力-強度
學習要點:
1、了解軸心受力構件的應用和截面形式;
2、了解梁的應用和類型;
3、掌握梁的強度計算;
4、掌握梁的截面設計;
5、了解拉彎和壓彎構件的截面形式和應用;
6、掌握拉壓彎構件的強度計算。
難點和重點:
1、軸心受力構件
重點:軸心受力構件的強度計算
難點:考慮構件孔洞對強度問題影響的概念
2、受彎構件(梁)重點:梁的強度計算;型鋼梁的截面驗算;焊接組合梁的設計
難點:抗彎強度有限地利用截面塑性發展深度;組合梁設計中梁高的確定
第四章
單個構件的承載能力-穩定性
學習要點:
1、了解軸心受壓構件整體穩定和板件(局部)穩定的基本理論和穩定分析方法;
2、掌握實腹式軸心受壓構件的整體穩定和局部穩定的設計方法以及提高穩定性的
具體措施;
3、掌握格構式軸心受壓構件的穩定計算特點;
4、了解梁整體穩定和局部穩定理論影響因素;
5、掌握梁整體穩定和局部穩定的計算方法及其提高穩定性的措施;
6、了解壓彎構件彎曲失穩和彎扭失穩的穩定計算原理,掌握壓彎構件彎矩作用平面內和彎矩作用平面外的穩定承載力設計計算方法;
7、了解薄板在壓力和剪力作用下穩定計算理論,掌握實腹式壓彎構件的局部穩定性的設計方法;
8、掌握格構式壓彎構件計算特點。
難點和重點:
1、軸心受力構件
重點:軸心受壓構件整體穩定計算及其提高穩定性的措施;板局部穩定的計算方法和提高板局部穩定的措施;換算長細比的概念
難點:實際軸壓構件整體穩定臨界力的確立;板局部穩定臨界應力公式的建立及其影響因素;換算長細比的建立
2、受彎構件(梁)重點:梁的整體穩定計算;提高梁整體穩定的有效措施;梁局部穩定計算及其保證局部穩定的措施
ii 難點:梁整體穩定計算原理;薄板屈曲的計算理論和屈曲后強度理論及利用薄板屈曲后強度的計算方法
3、壓彎構件
重點:壓彎構件的面內和面外穩定計算
第五章
整體結構中的壓桿和壓彎構件
學習要點:掌握計算長度的概念及其確定方法
難點和重點:桁架中壓桿和框架柱的計算長度確定
第六章
鋼結構的正常使用極限狀態
學習要點:掌握各種構件變形限制要求
第七章
鋼結構的連接和節點構造
學習要點:
1、了解鋼結構連接的種類及各自的特點;
2、了解焊接連接的工作性能,掌握焊接連接的計算方法和構造要求;
3、了解焊接應力和焊接變形產生的原因及其對結構工作的影響;
4、了解螺栓連接的工作性能,掌握螺栓連接的計算和構造要求;
5、掌握梁的拼接、連接和支座的構造及其設計方法;
6、掌握柱腳的構造及計算。
難點和重點:
1、焊縫連接
重點:角焊縫的構造要求;直角角焊縫連接在各種力作用下的計算;焊透的對接焊縫的計算
難點:直角角焊縫的受力性能和構造要求;對接焊縫折算應力的計算;焊接應力及其產生的原因
2、螺栓連接
重點:對螺栓的排列要求;普通螺栓連接在各種力作用下的計算;高強度螺栓摩擦型連接在各種力作用下的計算
3、構件拼接與節點構造
重點:梁的拼接,主次梁連接,梁平板支座和突緣支座;柱頭和柱腳的構造及其傳力途徑;
難點:梁拼接構造;柱頭柱腳的構造;
iii
第二篇:鋼結構基礎施工方案
鋼結構基礎施工方案
1、鋼結構獨立基礎施工方案
第一章、編制說明
一、編制依據
1、國家現行建筑安裝工程施工質量驗收規范
2、《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》GB50202——20XX
3、《砌體工程施工質量驗收規范》GB50203——20XX
4、《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204——20XX
5、《建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規范》GB50242—20XX
6、《建筑電氣工程施工質量驗收規范》GB50303——20XX
7、《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB50205——20XX
8、《鋼筋焊接接頭試驗方法標準》JGJ/T——20XX
9、《建筑裝飾裝修工程質量驗收規范》GB50201-20XX
10、南湖大酒店宿舍樓工程建施、結施、水電安裝工程設計施工圖編制
第二章、工程概況
建筑概況
本工程為南湖大酒店宿舍樓工程,總建筑面積約為3176.08平方米,主體結構為四層鋼框架結構,檐口總高度為15.450米。耐火等級為二級,使用年限為50年,抗震烈度為8度。基礎為杯形獨立(雙杯)基礎,梁柱均為Q235BH型鋼,樓面、屋面均為壓型鋼板混凝土非組合樓面,維護結構為200mm厚加氣混凝土塊,內墻為150mm厚ALC加勁混凝土板。
第三章、施工前期準備工作
第一節、現場準備
1、重點是由業主移交的平面控制點、水準控制點等進行引測、復核及辦理相關移交手續。
2、臨時設施準備:主要包括辦公室、值班室、配電房、水泥庫、圍墻、道路、工具房、大門、鋼筋加工棚、模板加工棚、廁所等。生活區內主要包括辦公場所、職工宿舍、食堂、浴室、等。
3、場地準備:設置好場內排水系統,現場所有雨污水的排放均按唐山市相關規定有組織地通過排水管道排入路雨污水管網。
4、施工用水、電準備:建設單位已提供400KVA變壓器和DN50的水源,主要工作包括施工區、生活區水電線路的布置及進水、排水管道的鋪設。
第二節、技術準備
1、施工前均要將安全文明施工方案、現場總平面圖等相關資料及時上報市建管局、安全站以及建設、監理審批,并按照審批意見予以實施。
2、組織各專業工長、班組長、技術員仔細閱讀圖紙,參加圖紙會審、熟悉設計意圖及相關細節。開展各類鋼筋、模板的放樣、計算工作。確定施工測量所需的幾何參數。制定試驗計劃、進行混凝土配合比試配。
3、根據各子分部、分項工程內容、計算工程量,做好工料分析,據此編制施工計劃。
第三節、材料準備
1、根據各個時期的進度要求,對材料的需要量進行分析,對材料的名稱、規格、使用時間、數量進行統計、匯總編制采購計劃,確定堆放、儲存場地和組織運輸。
2、對所有需要的材料均需提前三天進行上報,以便及時采購。
第四節、人員組織
第四章、施工流程及進度計劃
1、施工流程:
定位放線機械開挖土方墊層施工柱、墻施工基礎梁施工砌體基礎分部驗收基礎土方回填鋼結構施樓板施工砌體、隔墻施工給水、排水施工電氣施工裝飾裝修施工自驗、整改竣工驗收
2、施工安排:
2.1、根據現場初步定位觀察,開挖土方時采用1:0.75進行放坡。
2.2、各分項工程工期、進度計劃見附圖。
第五章、主要分項工程施工方案
第一節、基礎施工
一、建筑軸線定位:
1.1、定位點依據:根據測繪部門提供的01、02、04三個定位點進行施工現場定位。
1.2、測量定位工具:
1.2.1、建筑物各周邊軸線定位采用J2經緯儀進行。
1.2.2、標高引測采用N2型水準儀進行。
1.2.3、輔助工具:木樁、鋼筋樁、50M鋼尺、棉線、鐵釘、紅漆等。
1.2.4、現場經緯儀架在1點上,經緯儀鏡頭對上東邊2點上進行閉合在旋轉900。對上西南邊測繪單位提供的4點上,進行閉合均符合要求。再把經緯儀架在4點上,鏡頭對上1點上再旋轉900,對上B軸上用鋼卷尺量出61.04M定出11軸交B軸處點上,再把經緯儀架在11軸交B軸點上鏡頭對上1軸交B軸點上進行閉合,把鏡頭旋轉900對上2點上再從11軸交B軸處上用鋼卷尺量出13.12米定出由測繪局提供的2點進行閉合均符合施工測量要求。
1.3、根據已知的各軸線點、控制點利用經緯儀及鋼尺可以測設出各相關軸線位置進行定位。
二、土方開挖、回填工程
1、地質概況
根據地質勘察報告,本工程基礎土質較好,獨立基礎座落第○3層粘土層上,fak=260kpa以上,從地質勘察報告中可以看出,本工程地下水位較低,地下水較少。且對基礎砼無侵蝕性。
2、土方開挖
2.1、本工程施工前應仔細閱讀圖紙,熟悉現場的實際情況,場地的實際標高與設計標高的差異。了解本工程基礎設計深度。土方開挖前,復核設計軸線與實際軸線的差異,當滿足設計要求后再進行下道工序的施工。
2.2、開挖基槽時,如發現土層與地質報告不符,或發現墳井、枯井、人防工事軟弱土層等異常情況時,應立即通知建設單位、地質勘察部門、設計院等有關部門人員,到現場研究解決。本工程中挖出的土方全部外運出場。
2.3、當采用機械大開挖時,必須分層、分段進行,現場指定專人進行指揮。開挖土方橫向從○1軸交C軸處開始,向○2軸處推進。〈由東向西進行開挖〉
2.4、土方開挖期間指定專人進行高程控制,跟蹤測量,謹防超挖,坑底上預留的土方厚度控制在100㎜,厚度不
一、面積不大時,可不作抓平處理,以防擾動基土。
3、土方開挖降水、排水
3.1、根據地質勘察報告降水措施準備工作。本工程地下水位較低,基礎土方開挖時可能不會遇到大量地下水。但考慮到基礎施工期間必然遇到雨水天氣,土方開挖仍然要做好降水、排水系統,主要采用在基坑周邊布置.05M×0.7M的排水溝,在各拐角處設置0.8M×0.8M×1.0M集水坑一個,施工時先挖除此部位土方,將坑壁用磚砌120厚做擋墻,面層抹1:2水泥砂漿坑底做C15砼硬化,坑壁墻要位于外側,施工底板時此處墻體可兼做底板的外模。
3.2、每個排水坑內設Φ50水泵一臺,隨時進行排水,現場另配Φ100混水泵四臺,以防止突發大雨。排水溝及集水坑均用實心磚砌筑,面抹1:3水泥砂漿,溝、坑邊上部各留0.3M坡面。
4、土方回填
4.1、因現場場地太小,無法存土,回填土方也必須外購土至施工現場回填。
4.2、基礎回填土前,應在基礎完成報請業主、監理、質監部門驗收后進行回填。
4.3、回填前,應清除基坑內的各種雜物,對基坑進行降水處理,以防止底板上浮,同時清除浮泥。
4.4、施工時要分層鋪土,每層虛鋪厚度在200—250㎜之間,采用沖擊式柴油打夯機夯實三遍。每遍夯填時應按規定取樣測定土壤干容重,取樣范圍是每500㎡/層,取一次。
4.5、為了能保證土壤的密實度獲得最大的干容重,回填前應對回填土進行土壤擊實試驗,以便測得最佳含水率。回填土應根據測定的最佳含水率拌制。含水率過大時,夯填中會造成彈簧土:含水率過小時,不宜夯實,回填土的壓實系數應在0.94以上方能符合要求。回填應注意在建筑物四周均勻回填。
三、基礎砼結構
1、本工程基礎埋深為-2米不包括砼墊層。
2、基礎、柱梁模板均采用七膠板模板,鋼管滿堂腳手架支撐。
3、模板承載力計算
3.1柱模板支撐計算(以本工程中最大的柱截面計算)
3.1.1、柱模板基本參數
①柱的截面H、B=20XX㎜,沿B方向各設Ф12對拉螺栓二道,間距500㎜。
②柱模板的計算高度L=1.9M
③柱箍的間距D=0.2M
④柱模板的豎楞采用截面為50×100㎜木方,間距0.2M。
⑤柱箍采用Ф48×3.5鋼管,間距500㎜。
⑥柱箍是柱模板的橫向支撐構件,其受力狀態為受彎構件,應按受彎桿件進行計算。
3.1.2、柱模板荷載標準值計算
強度驗算要考慮新澆砼側壓力和傾倒砼時產生的荷載,擾度驗算只考慮新澆砼側壓力。
其中γ=砼的重力密度,取24.00KN/M3
t—新澆砼的初凝時間,為0時(表示無資料)取200/(T+15),為5.714h。
T—砼的入模溫度,取20℃。
V—砼澆注速度,取2.0M/h。
H—砼側壓力計算位置處至新澆砼頂面總高度,取1.9M。
β1—外加劑影響休整系數,取1.0。
β2—砼坍落度影響修整系數,取1.15。
根據公式計算的新澆砼側壓力標準值F1=50KN/M2
按F=γH則F=24.00×1.9=45.6KN/M2 砼有效壓頭高度為:h=
按取小值計算新澆砼的側壓力標準值F1=50KN/M2
傾倒砼時產生的荷載標準值F2=3.0KN/M2
3.1.3、柱模面板的計算
面板直接承受模板傳遞的荷載,應該按照均布荷載的三跨連續梁計算,計算如下:
板強度計算:
支座最大彎矩計算公式:
M=-0.10qd2
跨中最大彎距計算公式:
M2=0.08qd2
其中q—強度設計荷載(KN/M)
q=(1.2×50.0+1.4×3.00)×0.5=32.1KN/M
d—豎楞的間距,d=200
當截面尺寸有變化時,柱截面尺寸有變化時,柱鋼筋收縮位置,尺寸要符合設計要求。
4、梁鋼筋綁扎
4.1、如采用模內綁扎時。首先在主梁模板上按圖紙劃好箍筋的間距主筋穿好箍筋,按已劃好的間距逐個分開——固定彎起筋和主筋——穿次梁彎起筋和主筋并套好箍筋——放主梁架立筋、次梁架立筋——隔一定間距將梁底主筋與箍筋綁住——綁架立筋——再綁主筋。主次梁同時配合進行。
4.2、箍筋彎鉤的疊合處,在梁中應交錯綁扎,有抗震要求的結構,箍筋彎鉤為135度。
4.3、彎起筋和負彎矩鋼筋位置要準備,梁與柱交接處,梁鋼筋錨入柱內長度應符合設計要求。
4.4、搭接長度的末端與鋼筋彎曲處的距離,不得小于鋼筋直徑的10倍。接頭不宜位于構件最大彎矩處。受拉區域內Ι級鋼筋綁扎接頭的末端應做彎鉤(Ⅱ級鋼筋可不做彎鉤),搭接處應在中心和兩端扎牢。4.5、接頭位置應相互錯開,在受力鋼筋直徑30倍區段范圍內(且不小于500㎜),有綁扎接頭的受力鋼筋截面面積占受力鋼筋總截面面積為受拉區不得超過25%,受壓區不得超過50%。
四、基礎混凝土工程
1、本工程采用商品砼。
2、該部分的施工要嚴格按照混凝土施工技術要求精心施工。做好鋼筋、模板的隱檢、預檢及驗收工作。需注意檢查固定模板的鉛絲和螺栓穿過混凝土墻是否按要求采取了措施。木模板提前澆水濕潤,并將落在模內的雜物清凈。
3、基礎施工期間做好降水排水工作,保證地下水應降至墊層底部500㎜以下,并持續至回填完畢。
4、混凝土的運輸:
4.1、為保證混凝土澆灌時不產生離析,混凝土由高處自由傾落,其落距不應超過2M,如高度超過3M,必須要用串筒成溜槽下落,以保證混凝土密實。一般采用插入式、平板式或附著式振搗器。用插入式振搗器,插入要迅速,拔出要緩慢,振動到表面泛漿無氣泡為止。混凝土的振搗應快插慢拔插點間距不應大于50㎝,振動棒的移動插點為梅花狀,各振搗作用范圍要相互搭接,嚴防漏振。底板的表面要采用平板式振動器震實,振動時避免振動時間過長,造成石子下沉。結構斷面較小,鋼筋密集的部位嚴格按分層澆灌,分層振搗的原則操作。振搗和鋪灰應選擇對稱的位置開始,以防止模板走動。澆灌到面層時,必須將混凝土表面找平,并抹壓堅實平整。混凝土振實后以地板厚度的水平控制點為準進行調整,最后用長刮尺刮平,并用木模槎毛。
4.2、泵送混凝土應連續澆注,如混凝土供應不上暫時中斷泵送時,應每隔10min反泵一次,使管中混凝土形成前后往復運動,保持良好的可泵性。以免混凝土發生沉淀堵塞管道。
5、養護
常溫混凝土澆灌完后4—6h內必須覆蓋澆水養護,3d內每天澆水4—6次,3d后每天澆水2—3次,養護時間不少于14d,墻體澆灌3d后將側模撬松,宜在側模與混凝土表面縫隙中澆水,以保持濕潤。
五、建筑物軸線、標高控制
1、對基坑內進行的各項工程內容,可將定位控制點引側至基坑邊設置臨時軸線控制樁,對墊層底板、墻板的安裝位置、軸線進行觀測,如有偏差及時校核龍門板上軸線及模板的安裝位置。
2、現場的高成點、軸線控制點每日必須有專人進行檢查,有無丟失、損壞的必須及時引測重新檢點,并重新標志在平面圖中。
3、重新放線時,引測必須由專人進行,本工程中的軸線、標高引測、放設由楊負責。
4、在施工完土方開挖、墊層、底板、基礎梁澆筑后進行下一道工序前,必須進行軸線、標高復核,并將結果報監理單位審查。
第七章、施工安全保障
第一節、安全方針
施工安全目標為:為認真貫徹市安全文明施工管理方法,做好本擬建工地安全文明工作,加強管理,貫徹“安全第一,預防為主”的方針,特別制定下列管理目標:
1、工地無重傷以上安全事故和其它安全責任事故。
2、輕傷頻率控制在0.24%以上。
3、本工地創安全文明示范工地。
4、全員安全教育面100%,管理人員持證率100%,特殊工種上崗持證率100%。
5、無設備損壞事故,工地設備完好率100%。
6、做好工地治安保衛工作,不發生火災、盜竊和打架斗毆事故。
7、做好食堂衛生工作,杜絕發生食物中毒及其它事故。
8、做好夏季防暑降溫,冬季防寒保溫工作。
第二節安全生產管理體系
安全生產管理體系由安全生產管理組織機構、安全生產責任制、安全生產制度及安全生產網絡管理組成。
詳見《項目安全生產管理體系框架圖》
第三節現場安全生產具體措施
1、開工前對所有作業人員進行組級、項目級和公司級三級教育,考核合格后持證山崗作業,進入施工現場必須正確配帶安全帽。
2、現場基坑邊必須連續設置1.2M高防護欄,進入基坑內作業人員必須從指定的通道進入現場。
3、施工預留洞口、施工縫處必須采取圍護、掩蓋措施,防止跌落。
4、做好基坑的降排水措施,指定專人每日進行檢查基坑壁的支護情況、排水系統及各類防護設施,確保施工安全進行。
5、現場專業電工必須每日檢查現場電路、機械用電情況,用電保護電器必須保持正常運行,做好日常維護工作,避免電氣傷亡事故的發生。
6、本工程夜間施工時,應有足夠的照明。在基礎結構施工,將布置3盞高能燈進行全面照明。
7、各工種作業注意事項:
7.1、基坑土方開挖安全措施
采用機械挖方時要自上而下,自西向東逐層進行,開挖時注意土壁變動情況,機械開挖時不準非機械工作人員進入機械回轉半徑,必須進行機械操作區,則與機上人員取得聯系,必要時停機后才能進行,機械運轉時,不得進行維修保養,夜間施工時必須有足夠照明,機械大開挖后用人工挖槽,為了防止雨水流入坑內,基坑上口筑小護堤,基底東、西分別挖兩個集水坑井,并準備好水泵。基礎施工時,應檢查和經常注意土質變化,有無崩裂現象,澆筑柱時要搭設腳手架,各種機械要放在離坑邊1M以上處,以免邊坡崩塌。
7.2、電工操作安全注意事項:
7.2.1、嚴禁高血壓、心臟病、神經病、癲癇病,嚴重口吃、色盲癥從事電工作業。
7.2.2、電工必須有有關部門頒發的電工作業有效合格證書,熟知電氣、電工基本知識,現場能夠勝任施工電氣,持證上崗,無證人員嚴禁上崗。電工能夠及時處理現場電路故障。
7.2.3、電工必須熟練掌握觸電緊急救護方法。
7.2.4、嚴禁帶負荷拉合隔離開關及跌開式熔斷絲。
7.2.5、施工現場的電氣線路必須保持良好的絕緣狀況,并有防止人踩、車軋、水泡、土埋及物砸的措施。
7.2.6、對于不在使用的電氣設備,應及時拆線、拆設備。
7.2.7、嚴禁在供電部門電度計量電流互感器二次回路上進行作業。
7.2.8、當發生嚴重威脅人身及設備安全的緊急情況下,可以越級拉開負荷開關,但在任何情況下,不得帶負荷拉開隔離開關。
7.2.9、配電箱及開關箱內的閘漏點保護器必須完好無損,配電盤面上不得出現裸露帶電體。
7.3、凝土工程施工安全注意事項:
7.3.1、筑作業時管理人員必須旁站指揮,操作手工明確。
7.3.2、混凝土振搗器使用前必須經過電工檢查確認合格后方可使用,開關箱內必須裝置漏電保護器,插座插頭應完好無損,電源線不得破皮漏電,操作者必須穿絕緣鞋,戴絕緣手套。
7.3.3、基坑內作業時,應檢查土壁是否開裂、有無翹動現象,確認后方可作業,高處作業時,按高處作業要求做好安全防護。
7.3.4、泵送砼時應設2人牽引軟管,泵管支架應合理設置、穩定牢固,隨時檢查、隨時糾正,砼不得成堆堆集,防止模板或支架未穩定發生安全事故。
7.3.5、澆筑砼必須從一端向另一端澆筑,確保堆積厚度不超過150MM。
7.4、鋼筋工施工安全注意事項:
7.4.1、冷拉鋼筋作業前,必須檢查卷揚機鋼絲繩、拉鉤、冷拉夾具、電器設備,地錨及防護裝置應安全牢靠,確認后方可作業,冷拉時嚴格控制伸拉率。
7.4.2、操作人員須經過培訓、對機械性能、構造、用途均應熟知,掌握有關使用、維修、保養的安全技術知識,并按照清潔、調整、緊固、防銹滑潤的要求維修保養機械。
7.4.3、電動機械運行中停電時,應立即拉閘切電。收工時應按用電規范按順序停電,電路故障應由專業電工排除。
7.4.4、必須使用經唐山市安監站論證的配電箱,漏電保護裝置應靈敏可靠,漏電工作電流不得大于35mA。
第八章、文明施工措施
1、內業要求各資料及臺帳(施工方案、安全教育,安全交底,安全檢查、電工日巡視記錄、班前講話記錄、臺帳)等齊全整齊、記錄實事求是,特殊作業持證上崗,安全職責分工明確。
2、進入現場戴好安全帽,高空作業系安全帶,安全網按規定支護嚴密,出入口有防護棚,狹小場地有安全通道。
3、電氣應設三級控制兩級保護(總閘箱、分配箱、開關箱、在分配箱、開關箱配匹配的觸電保護器),閘箱標準化,線路規范化,有電工巡視及搖側記錄。
4、本工程設置彩色壓延板圍墻、高度不低于2m,進行現場文明施工管理。現場設有明顯的宣傳標語和在危險處掛有符合標準的色標。
5、現場有平坦干凈的通道,不堵塞,不積水,施工廢水有排水溝合理排放。
6、文明施工不擾民,嚴格控制施工噪音,晚10點以后停止施工。
7、在現場內外做到不違章占道,不違章搭設、堆物,不造成火災,交通事故隱患,不違章損壞公共設施,不污染環境,和有關道路部門、衛生監督部門做好配合。
2、樓屋面型鋼設備基礎施工方案
一、情況說明
中國銀行信息中心(上海)項目一期工程2號樓辦公樓、3號樓屋面新增型鋼結構設備基礎。其中2號樓辦公樓型鋼結構位于2-1軸~2-3軸與2-F軸~2-G軸間及2-8軸~2-9軸與2-F軸~2-G軸間,安裝高度為31.030米,女兒墻高度33.00米,采用28a號及18號工字鋼,總數量19根,總重約4T,其中單根最長9米,重約為400Kg。3號樓宿舍樓型鋼結構位于3-6軸~3-8軸與3-A軸~3-B軸間,安裝高度為26.50米,女兒墻高度28.10米,采用28a號及18號工字鋼,總數量11根,總重約2.4T,其中單根最長9米,重約為400Kg。
二、施工方案
由于2號樓、3號樓起重塔吊以全部拆除,人貨電梯無法運送其就位,所以擬采用T吊車單根一次性吊裝,型鋼吊裝到位后,在現場進行鉆孔拼裝,經與業主協商,設備底盤固定孔由設備供應商負責施工。吊裝示意圖詳見附圖
三、安全要求
1、分包單位現場施工人員必須經過安全技術教育。
2、要求施工人員執行以下列內容為主的安全施工措施,定期對執行情況進行檢查,杜絕事故隱患:
a.特殊工種人員必須持證上崗;
b.吊裝施工前必須檢查吊裝機具處于完好工作狀態;
c.高空作業必須掛好安全帶;
d.禁止上下拋擲物件;
e.用電設施連接必須安全可靠,電氣設施和線路絕緣良好;
f.必須貫徹執行“動火審批制度”;
3、吊裝構件時,應按設置的吊點進行起吊,吊裝前要分析其重心位置,以免發生傾翻事故,風速為10米/秒時,吊裝施工應停止,4、鋼結構的吊裝焊接區域,必須設置安全警戒線,嚴禁高空墜物。
5、設立消防專用箱,有關部門要定期檢查和更換滅火機。
6、加強工地安全教育,遵守施工現場的各項法規、條律和文明規范。
7、各種設備、材料盡量遠離操作區域,并不許堆放過高,防止倒塌下落傷人。
一、工程概況
1、工程概況
①鋼結構加工基地設備基礎位于主廠房內外,其中主廠房外有兩條龍門吊,廠房內有三條平板小車,5條半龍門吊以及其他設備基礎。
②根據設備基礎定位,結合地勘報告,以及平整后的場地,2#龍門吊基礎、1#龍門吊北邊基礎、1#平板小車基礎和3#平板小車基礎所在場地為四類土(紅砂巖),其它設備基礎為軟弱回填土。
③龍門吊及平板小車基礎須預埋螺桿,螺桿數量巨大,加之工期緊張,導致施工困難。
④本工程含主廠房內外所有地坪。
2、施工條件
①該工程多為條形基礎和獨立基礎,西北角和東北角為四類土(紅砂巖),西南角原場地為淤泥土,后平整場地時回填,整個場地土質不一,標高不一,使現場基礎施工控制及施工道路規劃及材料轉運難度加大,同時導致機械臺班數量大增。
②該工程工期主要集中在春夏雨季,澆筑混凝土后要注意澆水養護,同時在雨水來臨前做好混凝土的保護工作(例如滿鋪薄膜),以確保混凝土質量。
3、項目部組織機構
二、施工用水、電
①現場的臨時用水、電由北面的食品廠項目部處用φ20PVC管和電纜綁扎在6m高鋼管腳手架上通過鵬程大道引入,在場內按所定路線將2m長φ48鋼管每隔5m距離打入土中,露出0.3m長鋼管用扣件與6m長鋼管連接制成腳手架,將φ20PVC管和電纜沿腳手架頂部牽至配電室和供水點(見鋼結構加工基地施工平面布置圖)。
②等西面變壓器安裝好后,將電纜沿井字形腳手架(在場內按所定路線將2m長φ48鋼管每隔5m距離打入土中,露出0.3m長鋼管用扣件與6m長鋼管連接制成井字形線架)向南引入配電室,再分散到各配電柜(見施工平面布置圖)。
③施工用水用Φ65焊管從接進,再用1寸鍍鋅鋼管分散到各施工用水。
三、施工放線及標高
本工程定位以西北角鵬程路中心線與圣水路中心線交點為參照坐標點(X=3336418.883,Y=501405.389),根據這個坐標點找出建筑物的控制坐標,設置施工測量控制網,然后利用建筑物的測量控制網來確定設備基礎的定位。本工程設計±0為絕對標高+25.7m。
四、土方工程
在施工北面和東面的基礎時(主要是3#平板小車基礎、2#龍門吊基礎和2#龍門吊地坪),先必須破除該處四類土(原地面平均標高為+0.700m)至基礎墊層底標高,然后再將破除的紅砂巖轉運至場地北面堆放,運距500m。1#龍門吊地坪、半龍門吊及2#平板小車基礎處為軟弱回填土,且該處原土層為雜填土(參地勘報告),故該處應先進行地基處理方能施工。
五、施工方法
1、根據地堪報告顯示,本工程東北角土質為紅砂巖,必須先破除,而西北角和東南角土為回填土,土質較差,此處原為農田,地下水很豐富,地基承載力差,須先進行地基處理,機械臺班及人工見簽證。
2、對四類土(紅砂巖)先用帶破碎錘的反鏟挖掘機破除至基礎墊層底,然后再用1m3反鏟挖掘機挖掘,并用30噸大型渣土運輸車運至場地北面堆 放。在廠房內的所有設備基礎,現進行地基處理,沿基礎邊線外擴500mm開挖,并超挖500mm深,超挖部分用片石(狗頭石)夯填至墊層底面并灌水泥砂漿。對1#龍門吊地坪和室內地坪,先挖去上層回填土,再夯填片石,然后再滿鋪瓜米石,夯實、整平,最后再澆筑砼地坪。
3、測量放線根據建筑物測量控制網和基礎平面定位圖,放出基礎軸線,并做好標記,經較核無誤后,再按第2條進行基礎開挖,開挖完成進行地基礎處理后方可進入下道工序施工。
4、鋼筋模板安裝工程在地基處理完成澆筑墊層后,按測量控制網和基礎平面定位圖將基礎邊線用墨線彈在墊層上,然后鋼筋工將已加工好的鋼筋按墨線的定位將鋼筋綁扎起來,待鋼筋綁扎完成后,木工將已拼裝好的模板按墨線的定位安裝完成。具體如下:
①模板工程墊層砼施工完成后用墨線彈出基礎邊線做模板定位,木模的配制根據結構施工圖直接按尺寸列出模板規格和數量進行配制。
a、模板安裝:根據邊線先立一側模板,臨時用支撐撐住,用線錘校正模板垂直度(≤3mm),然后釘木枋撐固,然后安裝另一側模板,沿基礎邊線在模板與土體之間加上木枋撐固,同時模板內側也加上木枋撐固。安裝模板時上下豎向拼縫要互相錯開,先立兩端,再立中間。
b、模板加固:對可以采用對拉的模板工程采用φ12的螺栓對拉,拉結間距≤800mm。對不便采取對拉的模板,用鋼管和卡子沿模板四周環形加固,上下兩道鋼管的間距≤600mm
c、模板拆除:模板拆除后,分類堆放,并清理現場扣件,梁模卡。
d、本工程因設備尺寸規格不一,以上模板、木支撐均為一次攤銷。
②鋼筋工程
a、材質檢測:鋼筋進場后,由實驗員通知監理單位進行現場見證、取樣。然后由監理單位監督試驗員送至指定實驗室進行材質檢驗。材質檢驗合格后才能進行下道工序施工,對所有焊接均需嚴格按規范要求進行現場見證取樣。
b、鋼筋下料前先由鋼筋工長根據設計圖紙,放出大樣,然后經主工長審核,須簽字后交鋼筋班下料制作,如鋼筋有腐蝕現象,需進行除繡處理。鋼筋綁扎必須嚴格按施工規范要求進行。本工程基梁鋼筋墊層采用強度大,硬度高的砂漿塊作墊層。
③預埋工程本設備基礎工程多為龍門吊及半龍門吊,預埋螺栓及鐵件數量巨大。預埋螺栓時,先在綁扎牢靠的鋼筋上焊上有標高標記的小鋼筋頭,然后用帶顏色的絲線把標高記號連接起來,然后利用這根線來控制預埋螺栓的標高。在標高控制好后,利用鉛球來控制預埋螺栓的垂直度。待標高和垂直度控制好后,用4根小鋼筋成上下兩個X型將螺栓焊死在綁扎好的鋼筋上。
④混凝土工程
a、墊層混凝土澆筑:地基處理完成后,進行混凝土澆筑。混凝土振搗采用平板式振搗器振搗,混凝土振搗密實后,以鋼筋棍上標高及水平標高小棉線為準檢查平整度,高的鏟掉,凹的補平,用水平刮杠刮平,表面再用木抹子搓平,最后用鐵抹子壓光。
b、對設備基礎澆筑混凝土時,根據設備基礎的外形特點,對龍門吊、半龍門吊及平板小車采取分段澆筑的方法,對其它設備基礎采取分層澆筑的方法,一次不能澆筑完成時,應在施工斷面按間距200mm安插800mm長Ф16螺紋鋼。
c、對龍門吊地坪及室內地坪,按橫向距離6米一檔澆筑。澆筑前,先在兩側安裝20槽鋼,待標高調整完成后,加固槽鋼,并在槽鋼內側滿鋪白色泡沫板。對龍門吊地坪和室內地坪還須養護7天,龍門吊地坪還須切割。
d、砼澆筑應連續進行,當需要間歇時,間歇時間不應超過基層砼的初凝時間。砼在澆筑過程中,應按規范要求,按軸線部位做砼立方體150×150×150㎜試壓塊,在標準條件養護至28天。
本工程混凝土采用有色建安構件廠商品砼混凝土,輸送車輸送,混凝土一次連續澆筑完畢,運距20km。
5、擬用于本工程項目的主要施工機械設備計劃
6、擬用于本工程項目的主要物資計劃
7、勞動力計劃
8、施工材料、設備運輸
①所需施工材料從新下陸處運至施工現場。
②砼采用構件廠商品砼。
③以上的運距均為20km。
六、安全文明施工
1、現場規劃
①在建筑物西面擬建廠房入口處面設五牌一圖和進場大門、門樓詳見施工平面布置圖。
②為方便樁基混凝土的施工及現場材料的運輸,將建筑物西面的擬建道路硬化,并在建筑物內修兩條臨時施工道路(尺寸見施工平面布置圖),處理方法同擬建道路,在壓實后的場地上鋪500厚土夾石壓實,再鋪50厚碎石壓實,在挖承臺地梁土方時,需將主進道路挖斷,為確保承臺地梁混凝土的正常施工,將原修建的主進出道路向南平移16米,詳見施工平面布置圖。
③因工程占地面積較大,而且四周將修筑圍墻,為方便材料及人員的管理,在露天原料車間處將材料及人員活動空間進行圍擋,圍擋范圍尺寸為88mx22m,根據現場需要和5S條令要求,圍擋材料用彩鋼板,各區域尺寸如下:鋼筋棚尺寸6mx12m,木工棚尺寸6mx9m,活動板房占地面積5mx27m,攪拌站占地面積25mx30m。
④圍擋區域內非道路部分及攪拌站處在壓實后的場地上鋪100厚碎石,并在鋼筋棚、木工棚、辦公室處用水泥砂漿抹平,抹平范圍處各出臨時建筑100。
⑤現場設白班和夜班糾察各兩名,負責看護現場材料、設備以及辦公區域的環境衛生。
⑥為確保黃金山鋼結構基地的順利施工,須采取嚴密的安全措施及完善的現場制度,為此我項目部采取以下安全措施:
a、所有施工人員進入施工現場須戴好安全帽;
b、不準打赤膊、穿拖鞋、打赤腳;
c、不準酒后作業、疲勞作業;
d、所有機械、電路必須專人操作;
e、機械搭設必須防護棚、線路必須架空,必須使用橡皮纜線。所有線路,通風管線路必須清晰有條理,不能雜亂無章,所有用電必須符合規范;
f、孔內有人施工時,孔上必須有人監督防護;
g、孔周圍應設置安全防護欄桿或當日施工完畢后應將井口進行覆蓋;
h、設置鼓風機,向孔內輸送潔凈空氣,排除有害氣體。
七、施工進度計劃
詳見鋼結構加工基地基礎施工進度
八、施工平面布置圖
見附圖《施工平面布置圖》
4、主裝置鋼結構基礎施工方案
1編制說明
本方案為兗礦聯工發化工有限公司20萬噸/年醋酸項目主裝置(1#-3#框架)鋼結構基礎施工方案,編制本方案的目的是確保基礎砼施工質量及預埋地腳螺栓的預埋精度,為鋼結構成片安裝創造條件,同時使建設單位進一步加深對我公司的認識,若我單位中標,本方案還將作為施工準備的依據,但由于現有資料不全,施工圖紙未到位,只能根據以往工程實踐編此初步方案,待資料齊全后將進一步充實完善,形成詳細的施工方案。
2編制依據
2.1兗礦聯工發化工有限公司20萬噸/年醋酸項目建筑及安裝工程施工招標書(醋酸標段):YKLGF-SG-02
2.2建筑工程施工質量驗收標準及規范
2.2.1《土方與爆破工程施工及驗收規范》GBJ201-83
2.2.2《地基與基礎工程施工及驗收規范》GB50202-20XX
2.2.3《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204-20XX
2.2.4《建筑工程施工質量驗收統一標準》GB50300-20XX
2.2.5《建筑施工手冊》(中國建筑工業出版社)
2.320萬噸/年醋酸工程初步設計:工程號01112Q
3工程概況
1#—3#框架基礎采用鋼筋混凝土獨立基礎,預埋地腳螺栓,1#框架20個獨立基礎,2#框架12個獨立基礎,3#框架9個獨立基礎,1#—3#框架總計41個獨立基礎。
4施工程序
場地平整→定位放線→土方挖運→砼墊層→彈線→基礎模板→基礎鋼筋→安裝預埋螺栓→砼基礎澆筑、養護→回填土方→彈線、抄標高→驗收交付安裝鋼結構
5施工方法
5.1土方工程
5.1.1基坑開挖
5.1.1.1基坑開挖前應清理地下、地上的障礙物,并在適當位置修建排水溝。對土方的位置、標高測量定位完畢應經建設單位復核合格。
5.1.1.2土方挖運以機械施工為主,人工配合清理為輔,本工程應配備液壓反鏟挖掘機一臺,并根據運距遠近配備適當的自卸運土汽車。
5.1.1.3挖土時應配備專人進行標高檢查控制,并及時進行清理,人工清理時要注意檢查坑底是否有洞穴、裂隙、斷層、樹根及其他不良地質情況,作好檢查記錄。
5.1.1.4開挖時,按規定的坡度放坡,基槽每邊留出300-500mm寬的操作面,以便下道工序施工。
5.1.1.5基礎開挖時,若有地下水,可考慮明溝降水,必要時采用井點降水,確保施工中不受地下水的影響。
5.1.1.6開挖完畢應會同設計、勘察、建設、質監單位檢查基底是否符合要求,檢查合格后應及時進入下道工序施工,澆筑墊層砼。
5.1.2土方回填
5.1.2.1用機械或人工裝土,自卸汽車或手推車運土,蛙式打夯機分層夯實。
5.1.2.2填方土料應符合設計要求,如設計無要求時,則用挖基坑原素土夯實回填。
5.1.2.3填土質量要求壓實系數0.95或按設計要求。
5.1.2.4環刀取樣數量:柱基坑按柱基總數的10%抽查且不少于5組。
5.1.2.5填方前,應對基礎進行檢查和中間驗收,并辦理隱蔽工程記錄。
5.2模板工程
5.2.1模板安裝、拆除時應遵循一般規定:
5.2.1.1模板具有足夠的強度、剛度和穩定性,能可靠地承受澆搗砼的重量和側壓力及在施工過程中產生的荷載。
5.2.1.2保證結構構件、預埋螺栓的形狀、尺寸及相互間位置的正確性。
5.2.1.3支撐及其它附屬配件,應考慮便于裝拆。5.2.1.4模板的接縫應嚴密,不得漏漿。
5.2.1.5模板要刷隔離劑,以利于脫模。
5.2.1.6拆除模板時,應在砼強度能保證其表面及棱角不因拆除模板而損壞變形。
5.2.2基礎模板以組合鋼模板為主,在與模板模數不符處和節點處采用木模。
5.2.3模板支撐采用鋼管加固,鐵絲拉緊,并設拉桿與斜撐,以保證模板不變形及截面尺寸的正確性。
5.2.4支模時要注意基礎的軸線位置及標高,特別應注意預埋螺栓的位置要準確,螺栓的絲扣部分要涂油纏紙進行保護。
基礎支模預埋螺栓加固示意圖見下見圖。
55.2.5預埋地腳螺栓的施工該基礎預埋地腳螺栓數量較多,鋼結構框架柱成片安裝對地腳螺栓的質量要求較高,況且該螺栓直徑一般在φ40mm左右,且較長,因此,在施工時更應該引起高度重視。《砼結構工程施工及驗收規范》規定其頂標高允許偏差為+20mm,中心允許偏差僅為±2mm,為確保其施工質量,結合同類工程的施工經驗,我們采用雙層定位板法施工,并在預埋螺栓底部設型鋼支托架。
定位板及安裝示意見下頁圖。
5.3鋼筋工程
5.3.1鋼筋工程的一般要求
5.3.1.1鋼筋應有出廠合格證和復驗報告,每捆鋼筋應有標牌,在加工過程中,發現脆斷、焊接性能不良,應進行化學分析。
5.3.1.2鋼筋在運輸和貯藏時,必須留有標志牌,并按批量和規格分別堆放整齊,避免銹蝕和污染。
5.3.1.3鋼筋表面應潔凈,有損傷、油漬、油污應在使用前清除干凈,帶有顆粒狀或片狀老銹的鋼筋不得使用。
5.3.2基礎底為雙層鋼筋,上下層鋼筋網之間應設鐵馬凳作鋼筋支撐,其間距為1.5米,鐵馬采用φ18鋼筋制作。
5.3.3基礎鋼筋采用焊接接頭或綁扎接頭,設置在同一構件內的接頭錯開,受力鋼筋直徑35倍(并不小于500mm)內的區段范圍內,一根鋼筋不得有兩個接頭,有接頭的鋼筋截面面積占鋼筋總數截面積百分率應符合下列規定:焊接接頭:受拉區不超過50%,受壓區不受限制。綁扎接頭:受拉區不超過25%,受壓區不超過50%。
5.3.4基礎底板網筋綁扎時,雙向受力鋼筋應把全部鋼筋相交點扎牢,單向受力鋼筋,四周兩行交叉點應扎牢,中間部分每隔一根相互綁扎成梅花形。
5.3.5鋼筋綁扎完經自檢合格后方可通知業主及監理現場共檢,共檢合格后方可進行下道工序施工。
5.4砼工程
5.4.1砼澆筑前應做好下列工作
5.4.1.1辦理模板自檢、交接檢手續和鋼筋隱蔽,交質安部門進行分項質量驗收評定。
5.4.1.2進行技術交底。
5.4.2砼澆筑澆筑砼時,應在模板四周均勻下料,使用插入式振動棒,連續澆筑,不留施工縫,每臺階完后停歇20分鐘左右,待砼自然沉落后再澆上部砼。若澆筑高度超過3m,應使用串筒或溜槽,防止砼離析。澆筑中,設專人注意模板有無走動變形,若發現暫停澆筑,加固后再進行。砼振搗密實后,用木抹子將基礎表面搓平。
5.4.3養護:設專人負責養護,保持砼表面濕潤,及時辦理基礎隱蔽手續,以便進行土方回填。
5.4.4質量標準
5.4.4.1砼強度應符合設計要求。
5.4.4.2砼應振搗密實,蜂窩、孔洞、露筋等檢驗項目必須在驗評標準要求的范圍以內。
5.4.4.3軸線位移在10mm內,砼表面平整,用2m靠尺及楔形塞尺檢查,偏差不大于8mm,截面尺寸允許偏差+15mm、-10mm。
5.4.5注意事項
5.4.5.1在砼振搗過程中,不要讓振動棒碰到螺栓上,以免產生位移變形。
5.4.5.2砼施工完畢,檢查螺栓絲扣所包油紙有無脫落,若發現后及時補包完整。
5.4.5.3養護完畢后,及時彈出標高及基礎中心線,以便交接安裝鋼結構。
6雨季施工技術措施
本工程土建施工經過一個雨季施工期,而季節施工技術措施直接影響工程進度和質量。為此,施工時首先需考慮這一因素。
6.1維護運輸道路,修設路旁排水溝,做到有組織排水,以保證水流暢通,雨后不陷不滑,不存水。
6.2所有機械要搭設防水棚,機電設備采用防雨、防淹措施、安裝接地安全裝置。機動電閘箱的漏電保護裝置要可靠。
6.3雨季應及時測定砂石含水率,掌握其變化幅度,及時調整配合比。砼工程處在中到大雨時嚴禁施工。施工后的砼表面遇雨時要及時覆蓋。
6.4基坑四周必須挖好排水溝,基坑里要挖好集水坑,用潛水泵及時排除基坑內的集水。
6.5在砼施工階段備好所必須的抽水設備和防雨物資(如雨布等),以保證砼連續灌筑的順利進行,保證砼質量。
7質量保證措施
7.1加強各級人員的質量教育,提高全員的質量意識。
7.2認真貫徹國家技術政策、技術法則、技術標準和規程規范,嚴格按照設計圖紙進行施工。
7.3開工前在圖紙自審、會審的基礎上編好施工方案,并做好技術交底工作。
7.4對定位標準樁、軸線樁、標準水準點等應注意保護,并應經常復測和檢查。
7.5特殊工種必須持證上崗,實行持證上崗制度。
7.6嚴格執行工序交接制度,上道工序不合格,絕不進行下道工序施工。重要部位(如基礎預留地腳螺栓等)、隱蔽工程等會同監理方、設計方現場共檢復檢,合格后方可進行下道工序施工。
7.7堅持“三檢一評”制度,發現不合格品及時反饋,認真分析,找出原因,查明責任,確定方案,嚴肅處理。
7.8加強砼攪拌站的計量工作,隨時檢測砼坍落度及砂石的計量情況,及時對水泥進行復驗,嚴禁使用過期水泥和不合格的砂石。
7.9原料、成品、半成品、構件都應當有出廠合格證并按規定取樣試驗,焊接鋼筋要有焊接試件,砂漿及砼應按規定做試塊。
7.10土建與安裝、電氣、儀表等專業做好相互配合,基礎施工等實行專業會簽,避免因設計漏項、設計錯誤而造成的事后處理。8安全保證措施
8.1堅持安全教育和班前安全活動制度,認真執行安全操作規程和各項安全規定。遵守建設單位制定的安全防火規定(禁令)。
8.2進入施工現場人員必須戴好安全帽,并系好下頜帶。
8.3使用小型手持電動工具(如手電鉆),均要使用帶漏電保護裝置的閘箱,操作人員要戴絕緣手套,非機電人員嚴禁動用機電設備。
8.4各項技術交底,必須有針對性的安全交底。
8.5夜間施工時,必須有足夠的照明,惡劣天氣嚴禁高空作業。
8.6雨季施工要搞好防滑和防水措施。
8.7施工現場臨時用電,應按規定架設,各種設備配備漏電保護器。
9施工進度保證措施
9.1以盡可能相互銜接、平行流水交叉作業為原則,以保證土建盡早交付安裝為目的,合理安排各工序的先后施工順序,確保主要控制點的實現。
9.2制定周密的準備工作計劃,保證現場有足夠的勞動力和機具。開工前施工人員和機具提前進入施工現場作準備工作,邊準備邊施工。
9.3根據總體進度計劃進行分解,制定階段控制點。安排周進度計劃下達施工班組,明確目標。
9.4基礎施工按先深后淺的原則進行,并保證連續施工。
9.5必要時砼中摻加早強劑,達到提前拆模,加速模板周轉,提前交付安裝加快進度的目的。
9.6土方開挖余土及時外運,以保證現場有足夠的操作面。
9.7強化質量保證體系功能,提高全員質量意識。施工中的各個環節和部位均應做到自檢到位,互檢到位,并經檢測部門專檢,方可進行下道工序施工,確保施工質量,杜絕因質量事故而造成的返工。
9.8根據施工階段,組織“基礎工程”大干活動,制定獎罰措施,調動參戰隊伍的積極性,掀起施工高潮。
10施工手段及技術措施用料計劃
11主要施工機械設備計劃
12主要工作計量器具計劃
第三篇:鋼結構廠房基礎施工承包合同
**礦業有限責任公司
鋼結構廠房基礎施工承包合同
項目方(以下簡稱甲方):
施工方(以下簡稱乙方):
為保證施工質量,明確雙方職責權利,確保安全文明施工,保障工程施工如期完成。現經雙方協商一致,達成以下協議條款。
一、施工內容:本工程的施工內容以甲方提供的圖紙及國家的相關土建工程規范標準為準,主要內容見附表1。附表1中未體現但圖紙和相關的技術標準規范中包含的工作內容,乙方應按照要求完成,甲方不對合同金額進行調整。
二、承包形式:本工程采取包工包料的形式,乙方自帶工具、用具進行施工,乙方負責承擔盈虧風險責任。
三、技術標準和要求:所承包項目應該嚴格按照國家標準以及甲方主管及項目施工員要求施工。
四、施工進度:自乙方施工人員開始,300天完成除廠房地面砼澆筑的全部施工,鋼結構廠房安裝完成,具備室內澆筑條件后(具體時間以甲方通知為準)90天完成廠房地面砼澆筑。
五、工程款支付辦法:
1、工程總價款為: 元,大寫:。
2、價款支付:乙方人員設備進場具備施工條件后付伍拾萬元整,獨立基礎和條形基礎施工完成且驗收合格后付叁佰萬元整,廠房地面灰土基礎施工完成且驗收合格后付壹佰伍拾萬元整,室內地面混凝土澆筑完成且驗收合格 付壹佰伍拾萬元整。余款待質量保修期滿后支付。
六、乙方職責;
1、乙方在承包期間內及承包項目中,有安培工作如期完成施工任務的責任。
2、乙方有組織所屬人員配合甲方搞好文明生產和安全教育的義務,并有確保安全生產的責任。
3、乙方必須加強質量意識,有嚴格執行操作規范,保證施工質量的職責。
4、乙方必須做好本承包工作范圍的材料整理、對方,做到每天工完場清的責任。
5、乙方負責所屬人員遵紀守法,遵守各項規章制度,做好所屬承包工作范圍的經濟核算,及時做好所屬人員工資的分配、發放工作。若發現甲方按合同規定支付乙方工程款后,乙方所屬人員有上訴或到勞動局投訴等勞動爭議的現象。經調查屬實后,甲方給予乙方每人次1000元處罰。
6、文明施工、安全標識等設施不得拆除破壞。
7、乙方用完材料必須放在項目部制定地點,如果乙方不統一堆放由甲方自行雇傭小工搬運,工資按實際雇傭小工由乙方支付。
8、乙方必須做好對甲方場地既有設施的保護工作,不得損壞。如有破壞,乙方應負責修理,并賠償因損壞對甲方造成的損失。
七、乙方的權利:
1、乙方有師傅工、普工的招收權利,根據工程施工的需要進行分組管理規范施工。但所有人員名冊、身份證復印件報甲方備案。
2、乙方有權進行經濟分配和獎懲。
3、乙方有生產指揮權,根據甲方對工程質量、安全級工期等要求,對所屬人員直接指揮安排調動。
第四篇:鋼結構基礎課程教案--同濟大學
鋼結構基礎課程教案--同濟大學.txt時尚,就是讓年薪八千的人看上去像年薪十萬。我們總是要求男人有孩子一樣的眼神,父親一樣的能力。一分鐘就可以遇見一個人,一小時喜歡上一個人,一天愛上一個人,但需要花盡一生的時間去忘記一個人。本文由xiayuning84貢獻
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鋼結構基礎
(土木工程專業)講師:張云平
同濟大學土木系
概率極限狀態設計法和疲勞設計的容許應力法 1.1 結構的極限狀態
概 率 極 限 狀 態 設 計 法 和 疲 勞 設 計 的 容 許 應 力 法
當整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態就不能滿足設計規定的某一功能要求時,此 特定狀態為該功能的極限狀態。分為承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。承載能力極限狀態 對應于結構或構件達到最大承載能力或出現不適于繼續承載的變形 正常使用極限狀態 對應于結構或結構構件達到正常使用或耐久性能的某項規定限值 結構的工作性能可用結構的功能函數Z來描述,設計結構時可取荷載效應S和結構抗力R兩個基 本隨機變量來表達結構的功能函數,即 Z=g(R,S)=R-S 顯然,Z是隨機變量,有以下三種情況: Z>0 結構處于可靠狀態; Z=0 結構達到極限狀態; Z<0 結構處于失效狀態。可見,結構的極限狀態是結構由可靠轉變為失效的臨界狀態。由于R和S受到許多隨機性因素影響而具有不確定性,Z≥0不是必然性的事件。因此科學的設計 方法是以概率為基礎來度量結構的可靠性。(1-1)
1.2 可靠度
按照概率極限狀態設計法,結構的可靠度定義為結構在規定的時間內,規定的條件下,完 結構的可靠度定義為結構在規定的時間內,規定的條件下,結構的可靠度定義為結構在規定的時間內 成預定功能的概率。“完成預定功能”指對某項規定功能而言結構不失效。結構在規定的設計 成預定功能的概率 使用年限內應滿足的功能有:
概 率 極 限 狀 態 設 計 法 和 疲 勞 設 計 的 容 許 應 力 法
(1)在正常施工和正常使用時,能承受可能出現的各種作用;(2)在正常使用時具有良好的工作性能;(3)在正常維護下具有足夠的耐久性;(4)在設計規定的偶然事件發生時及發生后,仍能保持必需的整體穩定性。規定的設計使用年限(設計基準期)是指設計規定的結構或結構構件不需進行大修即可按其預定 目使用的年限。大陸規范規定建筑結構的設計基準期為 年。設計基準期為50年 設計基準期為 若以Pr表示結構的可靠度,則有 Pr=P(Z≥0)記Pf為結構的失效概率,則有 Pf=P(Z<0)顯然 Pr= 1-Pf(1-2)(1-3)(1-4)
因此結構可靠度的計算可轉換為失效概率的計算。可靠的結構設計指的是使失效概率小到可以 接受程度的設計,絕對可靠的結構(失效概率等于零)是不存在的。由于與Z有關的多種影響因素 都是不確定的,其概率分布很難求得,目前只能用近似概率設計方法,同時采用可靠指標表示失效 概率。
1.3 可靠指標
為了使結構達到安全可靠與經濟上的最佳平衡,必須選擇一個結構的最優失效概率或目標可靠 指標。可采用“校準法”求得。即通過對原有規范作反演分析,找出隱含在現有工程中相應的可靠 指標值,經過綜合分析,確定設計規范采用的目標可靠指標值。《建筑結構設計統一標準》規定結 構構件可靠指標不應小于表1-1中的規定。鋼結構連接的承載能力極限狀態經常是強度破壞而不是屈 服,可靠指標應比構件為高,一般推薦用4.5。表1-1 表 1.4 極限狀態設計表達式 除疲勞計算外,鋼結構設計規范采用以概率理論為基礎的極限狀態設計方法,用分項系數的設計 表達式進行計算(1)對于承載能力極限狀態 承載能力極限狀態,結構構件應采用荷載效應的基本組合和偶然組合進行設計 承載能力極限狀態 基本組合 按下列極限狀態設計表達式中最不利值確定 由可變荷載效應控制的組合: 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 極 限 狀 態 設 計 法 和 疲 勞 設 計 的 容 許 應 力 法 i=2 i ik 由永久荷載效應控制的組合:
γ 0(γ G S G + ∑ γ Q ψ ci S Q)≤ R k n(1-6)i =1 i ik γ0——結構重要性系數 結構重要性系數,按下列規定采用:對安全等級為一級或設計使用年限為100年及以上的
結構構件,不應小于1.1;對安全等級為二級或設計使用年限為50年的結構構件,不應小于 1.0;對安全等級為三級或設計使用年限為5年的結構構件,不應小于0.9;
γG——永久荷載分項系數,應按下列規定采用:當永久荷載效應對結構構件的承載能力不利時,對
由可變荷載效應控制的組合應取1.2,對由永久荷載效應控制的組合應取1.35;當永久荷載 效應對結構構件的承載能力有利時,一般情況下取1.0;
γQ1, γQi——第1個和第i個可變荷載分項系數,應按下列規定采用:當可變荷載效應對結構構件的承
載能力不利時,在一般情況下應取1.4,對標準值大于4.0kN/m2的工業房屋樓面結構的活荷載 取1.3;當可變荷載效應對結構構件的承載能力有利時,應取為0; S——永久荷載標準值的效應;
SQ1k——在基本組合中起控制作用的第1個可變荷載標準值的效應; SQik——第i個可變荷載標準值的效應;
ψci——第i個可變荷載的組合值系數,其值不應大于1;
R——結構構件的抗力設計值,R=Rk/γR,Rk為結構構件抗力標準值,γR為抗力分項系數,對于Q235 1 概 率 極 限 狀 態 設 計 法 和 疲 勞 設 計 的 容 許 應 力 法
鋼,γR=1.087;對于Q345、Q390和Q420鋼,γR=1.111。對于一般排架、框架結構,可以采用簡化設計表達式: 由可變荷載效應控制的組合:
γ 0(γ G S G + ψ ∑ γ Q S Q)≤ R k n(1-7)i =1 i ik ψ——簡化設計表達式中采用的荷載組合系數,一般情況下可取ψ=0.9,當只有一個可變
荷載時,取ψ=1.0。由永久荷載效應控制的組合仍按式(1-6)計算。偶然組合 對于偶然組合,極限狀態設計表達式宜按下列原則確定:偶然作用的代表值不乘以分項系數;與 偶然作用同時出現的可變荷載,應根據觀測資料和工作經驗采用適當的代表值。(2)對于正常使用極限狀態 正常使用極限狀態,結構構件根據不同設計目的,分別選用荷載效應的標準組合、頻遇組合 正常使用極限狀態 和準永久組合進行設計,使變形、裂縫等荷載效應的設計值符合下式的要求: Sd≤C Sd——變形、裂縫等荷載效應的設計值; C——設計對變形、裂縫等規定的相應限值。(1-8)
鋼結構的正常使用極限狀態只涉及變形驗算,僅需考慮荷載的標準組合: 1 概 率 極 限 狀 態 設 計 法 和 疲 勞 設 計 的 容 許 應 力 法 S d = SGk + SQ1k + ∑ψ ci SQik i=2 n(1-9)
1.5 鋼結構的疲勞計算
疲勞斷裂的概念 鋼結構的疲勞斷裂是裂紋在連續重復荷載作 用下不斷擴展以至斷裂的脆性破壞。疲勞破壞經 歷三個階段:裂紋的形成,裂紋的緩慢擴展和最 后迅速斷裂。與疲勞破壞有關的幾個概念 應力集中 應力循環特征 連續重復荷載之下應力從最大到最 小重復一周叫做一個循環。應力循環特征常用應 力比來表示,拉應力取正值,壓應力取負值。應力幅 應力幅表示應力變化的幅度,用 △σ =σmax-σmin表示,應力幅總是正值。
(b)圖 1-1 疲勞應力譜 σ(a)σ
σmax σmin t σmax σmin t 疲勞壽命(致損循環次數)疲勞壽命指在連續反復荷載作用下應力的循環次數,一般用n表示。(1)疲勞曲線(?σ—n曲線)
概 率 極 限 狀 態 設 計 法 和 疲 勞 設 計 的 容 許 應 力 法
σ log?σ
2σn n(a)圖 1-2 ?σ-n 曲線 b(b)2σn logn 當采用雙對數坐標時,疲勞曲線呈直線關系[圖 1-2(b)]。其方程為 log n = b ? m log ?σ
考慮到試驗點的離散性,需要有一定的概率保證,則方程改為
(1-10)(1-11)
log n = b ? m log ?σ ? 2σ n 式中 b ——n 軸上的截距;
m ——直線對縱坐標的斜率(絕對值);
根 它 σ n — —標準差,據 試驗 數據 由統計理論 公式得 出,表示 log n 的離散程度。
(1-11)若 log n 呈正態分布,公式(1-12)保證率 是 97.7%;若 呈 t 分布,則約 為 95%。
(2)疲勞計算及容許應力幅 一般鋼結構都是按照概率極限狀態進行設計的,但對疲勞部分規范規定按容
概 率 極 限 狀 態 設 計 法 和 疲 勞 設 計 的 容 許 應 力 法
許應力原則進行驗算。這是由于現階段對疲勞裂縫的形成、擴展以至斷裂這一過 程的極限狀態定義,以及有關影響因素研究不足的緣故。應力幅值由重復作用的可變荷載產生,所以疲勞驗算按可變荷載標準值進 行。由于驗算方法以試驗為依據,而疲勞試驗中已包含了動力的影響,故計算荷 載時不再乘以吊車動力系數。常幅疲勞按下式進行驗算
σ ≤ [?σ ] 式中 幅 ?σ = σ max ? 0.7σ min,應力以拉為正,壓為負; 數由公式(1-14)計算。由式(1-11)可得
(1-12)
σ ——對焊接部位為應力幅 ?σ = σ max ? σ min ;對非焊接結構為折算應力
[?σ ] — — 常 幅 疲 勞 的 容 許 應 力 幅,按 構 件 和 連 接 的 類 別 以 及 預 期 的 循 環 次 10 ?σ = ? ? n ? b ? 2σ n ? C ?m ? =? ? ? ?n? ? 1 m 1(1-13)
取此 ?σ 作為容許應力幅,并將 m 調成整數,記為 β
概 率 極 限 狀 態 設 計 法 和 疲 勞 設 計 的 容 許 應 力 法 [?σ ] = ? C ? ? ? n? 式中 n——應力循環次數; 1 β
(1-14)
C、β ——系數,根據 構件和連接類別按表 1-3 采用。
系數 C、β 值 構件和連 接 類別 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
應 力 循 環 次 數 n 確 定 容 許 應 力 幅 [?σ ],或 根 據 設 計 應 力 幅 水平預 估 應 力 循 環 次 數 n。如為全壓應力循環,不出現拉應力,則對這一部位不必進行疲勞計算。
由 式(1-14)可 知,只 要 確 定 了 系 數 C 和 β,就 可 根 據 設 計 基 準 期 內 可 能 出 現 的
(3)變幅疲勞 大部分結構實際所承受的循環應力都不是常幅的。以吊車梁為例,吊車運行
概 率 極 限 狀 態 設 計 法 和 疲 勞 設 計 的 容 許 應 力 法
時并不總是滿載,小車在吊車橋上所處的位置也在變化,吊車的運行速度及吊車 的維修情況也經常不同。因此吊車梁每次的荷載循環都不盡相同。吊車梁實際處 于欠載狀態的變幅疲勞下。對于重級工作制吊車梁和重級、中級工作制的吊車桁 架,規范規定其疲勞可作為常幅疲勞按下式計算
α f ?σ ≤ [?σ ]2×10 式中 6(1-15)[?σ ]2×10 σ ——變幅疲勞的最大應力幅; 6 ——循環次數 n = 2 × 10 次的容許應力幅,由式(1-14)計算; 6 α f — — 中、重 級 吊 車 荷 載 折 算 成 n = 2 × 10 6 時 的 欠 載 效 應 等 效 系 數,根 據 對大 國
陸 吊 車 荷 載 譜 的 調 查 統 計 結 果,重 級 工 作 制 硬 勾 吊 車 為 1.0,重 級 工 作 制 軟 勾 吊 內
車為 0.8,中級工作制吊車為 0.5。
鋼結構材料
2.1 結構鋼材的破壞形式 結構鋼材的破壞形式: 塑性破壞 脆性破壞
2.2 鋼結構對鋼材性能的要求
(1)較高的強度: 屈服強度(屈服點)fy和抗拉強度fu 2 鋼 結 構 材 料
(2)良好的塑性 : 伸長率 鋼材拉伸圖(3)韌性好 :沖擊韌性值Cv 沖擊韌性圖(4)可焊性好(5)合格的冷彎性能 2.3 影響鋼材性能的主要因素
(1)化學成分 鋼材由各種化學成分組成的,其基本元素為鐵(Fe),碳素結構鋼中鐵占99%。碳和其它元 素僅占1%,但對鋼材的性能有著決定性的影響。普通低合金鋼中還含有低于5%的合金元素。碳(C 碳(C)、硫(S)、磷(P)、氧(O)和氮(N)、錳(Mn)、硅(Si)硫(S 磷(P 氧(O)和氮(N 錳(Mn)硅(Si)(2)冶煉、軋制、熱處理(3)鋼材的硬化 時效硬化 冷作硬化(4)溫度的影響(5)復雜應力狀態(6)應力集中 2 鋼 結 構 材 料
(7)反復荷載作用 2.4 結構鋼材種類及其選擇(1)鋼材的種類和牌號 碳素結構鋼的牌號由代表屈服點的字母Q、屈服點的數值(N/mm2)、質量等級符號和脫氧方 碳素結構鋼 法符號等四個部分按順序組成。如Q235-AF表示屈服強度為235N/mm2的A級沸騰鋼; Q235-Bb表示屈服強度為235N/mm2的B級半鎮靜鋼;Q235-C表示屈服強度為235N/mm2的C 級鎮靜鋼。低合金高強度結構鋼 低合金鋼是在冶煉過程中添加一種或幾種少量合金元素,其總量低于5%的鋼材。其牌號與碳 素結構鋼牌號的表示方法相同,常用的低合金鋼有Q345、Q390、Q420等。
鋼 結 構 材 料
低合金鋼的脫氧方法為鎮靜鋼或特殊鎮靜鋼。Q345-B表示屈服強度為345N/mm2的B級鎮靜鋼;Q390-D表示屈服強度為390N/mm2的D 級特殊鎮靜鋼。碳素結構鋼和低合金鋼都可以采取適當的熱處理(如調質處理)進一步提高其強度。例如用 于制造高強度螺栓的45號優質碳素鋼以及40硼(40B)、20錳鈦硼(20MnTiB)就是通過調質 處理提高強度的。(2)鋼材的選用原則 鋼材選用的原則是既要使結構安全可靠和滿足使用要求,又要最大可能節約鋼材和降低 造價。為保證承重結構的承載力和防止在一定條件下可能出現的脆性破壞,應綜合考慮下列 因素:結構的重要性、荷載的性質、連接方法、結構的工作環境、鋼材厚度(3)鋼材的規格 鋼結構所用鋼材主要為熱軋成型的鋼板、型鋼,以及冷彎成型的薄壁型鋼等。鋼板 鋼板有薄鋼板(厚度0.35~4mm)、厚鋼板(厚度4.5~60mm)、特厚板(板厚>60mm)和扁鋼(厚度4~60mm,寬度為12~200mm)等。鋼板用“—寬×厚×長”或“—寬×厚”表示,單位為mm,如—450×8×3100,—450×8。型鋼 鋼結構常用的型鋼是角鋼、工字型鋼、槽鋼和H型鋼、鋼管等。除H型鋼和鋼管有熱軋和 焊接成型外,其余型鋼均為熱軋成型。冷彎薄壁型鋼 冷彎薄壁型鋼采用薄鋼板冷軋制成。其壁厚一般為1.5~12mm,但承重結構受力構件的壁厚不 宜小于2mm。薄壁型鋼能充分利用鋼材的強度以節約鋼材,在輕鋼結構中得到廣泛應用。常 用冷彎薄壁型鋼截面型式有等邊角鋼]、卷邊等邊角鋼、Z型鋼、卷邊Z型鋼、槽鋼、卷邊槽鋼(C型鋼)、鋼管等。
鋼結構的連接設計
3.1 鋼結構的連接方法 在傳力過程中,連接部位應有足夠的強度。被連接件間應保持正確的位置,以滿足傳力和使 用要求。圖 鋼結構的連接通常有焊接,鉚接和螺栓連接三種方式(圖3-1)。3.2 焊接連接的特性 鋼結構常用的焊接方法有電弧焊,電渣焊、氣體保護焊和電阻焊等。焊縫連接形式按構件的相對位置可分為平接、搭接、T形連接和角接四種。(圖3-2)圖 焊縫形式主要有對接焊縫和角焊縫。其中對接焊縫按受力方向可分為對接正焊縫和對接斜焊 縫;角焊縫長度方向垂直于力作用方向的稱正面角焊縫,平行于力作用方向的稱側面角焊縫。焊縫缺陷和焊縫等級 焊縫中可能存在裂紋、氣孔、燒穿、夾渣、未焊透、咬邊、焊瘤等缺陷。(圖3-3)圖 《鋼結構工程施工質量驗收規范》(GB50205)規定,焊縫依其質量檢查標準分為三級,其中 三級焊縫只要求通過外觀檢查,即檢查焊縫實際尺寸是否符合設計要求和有無看得見的裂紋,咬 邊等缺陷。對于重要結構或要求焊縫金屬強度等于被焊金屬強度的對接焊縫,必須進行一級或二 級質量檢驗,即在外觀檢查的基礎上再做無損檢驗。其中二級要求用超聲波檢驗每條焊縫的20% 長度,且不小于200mm;一級要求用超聲波檢驗每條焊縫全部長度,以便揭示焊縫內部缺陷。焊縫代號 焊縫符號主要由圖形符號、輔助符號和引出線等部分組成。(表3-1a)(表3-1b)表 表
鋼 結 構 的 連 接 設 計 3 鋼 結 構 的 連 接 設 計
3.3 對接焊縫的構造和計算 對接焊縫按坡口形式分為I形縫、V形縫、帶鈍邊單邊V形縫、帶鈍邊V形縫(也叫Y形縫)、帶鈍邊U形縫、帶鈍邊雙單邊V形縫和雙Y形縫等。(圖3-4)(對基焊縫計算 對接焊縫的應力分布情況基本上與焊件相同。可用計算焊件的方法計算對接焊縫。對于重要 的構件,按一、二級標準檢驗焊縫質量,焊縫和構件等強,不必另行計算,只有對三級焊縫,才 需要計算。(1)軸心受力的對接焊縫 σ =N/(lwt)≤fwt或fwc(3-1)式中 N ——軸心拉力或壓力的設計值; lw ——焊縫計算長度,當采用引弧板施焊時,取焊縫實際長度;當無法采用引弧板時,每條 焊縫取實際長度減去2t; t ——在對接接頭中為連接件的較小厚度,不考慮焊縫的余高;在T形接頭中為腹板厚度;ftw,fcw——對接焊縫的抗拉、抗壓強度設計值。抗壓焊縫和質量等級為一、二級的抗拉焊縫與母 材等強,三級抗拉焊縫強度為母材的85%。(2)受彎、受剪的對接焊縫計算 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 鋼 結 構 的 連 接 設 計
3.4 角焊縫的構造和計算(1)角焊縫的截面 角焊縫兩邊夾角一般為900(直角角焊縫),夾角大于1350或小于600的斜角交焊縫,除鋼管結 構外,一般不宜用作受力焊縫。(圖3-5)角焊縫的有效截面為平分角焊縫夾角α的截面,破壞往往從這個截面發生。有效截面的高度(不考慮焊縫余高)稱為角焊縫的有效厚度he,當α ≤90o 時,he =0.7 hf ;當α >90o 時,he = hf cos(α /2)。(2)角焊縫的尺寸限制 焊腳尺寸 hf 應與焊件的厚度相適應,不宜過大或過小。對手工焊,hf應不小于1.5 t,t為較厚焊件的厚度(mm),對自動焊,可減小1mm; hf應不大于較薄焊件厚度的1.2倍。對于板件邊緣的焊縫,當t ≤6mm時,hf ≤t ;當t >6mm時,hf =t -(1~2)mm。(圖3-6)焊縫長度 lw也不應太長或太短,其計算長度不宜小于8hf或40mm,且不宜大于60hf。(3)角焊縫計算的基本公式 1 β 2 f 2 2(σ x + σ y ? σ x ? σ y)+ τ z2 ≤ f fw(3-5)β 式中 βf ——正面角焊縫的強度設計值增大系數,f = 3 結構中的角焊縫,由于正面角焊縫的剛度大,韌性差,應取βf =1.0; 2 ≈ 1.22 ;但對直接承受動力荷載
σx、σy ——按角焊縫有效截面計算,垂直于焊縫長度方向的正應力; τz ——按角焊縫有效截面計算,沿焊縫長度方向的剪應力。
(4)常用連接方式的角焊縫計算 ① 受軸心力作用時(圖3-7)(焊縫長度與受力方向垂直(正面角焊縫):
σ f = N ≤ β he ? ∑ l w f f fw(3-6)焊縫長度與受力方向平行(側面角焊縫): 3 鋼 結 構 的 連 接 設 計
τ f = V ≤ f fw he ? ∑ l w(3-7)式中 Σlw為連接一側所有焊縫的計算長度之和,每條焊縫按實際長度減去2hf。三面圍焊時,先按式(3-6)計算計算正面角焊縫受力N1,再由N- N1按式(3-7)計算。② 彎矩單獨作用時(圖3-8)(σf = M ≤ β f ? f fw Ww(3-8)式中 Ww——角焊縫有效截面的截面模量。(③ 扭矩單獨作用時(圖3-9)
τA = T ? rA J(3-9)式中 J ——角焊縫有效截面的極慣性矩,J=Ix+Iy ; rA——A點至形心o點的距離。
將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 彎矩、扭矩、軸心力共同作用時,分別計算受力最不利點的正應力和剪應力,按下式計算:(3 鋼 結 構 的 連 接 設 計
∑σ)β
f 2 +(∑ τ)2 ≤ f fw(3-10)3 鋼 結 構 的 連 接 設 計
3.5 螺栓連接的排列和構造要求 螺栓在構件上的排列可以是并列或錯列(圖3-11),排列時應考慮下列要求: 1.受力要求:對于受拉構件,螺栓的栓距和線距不應過小,否則對鋼板截面削弱太多,構件有 可能沿直線或折線發生凈截面破壞。對于受壓構件,沿作用力方向螺栓間距不應過大,否則 被連接的板件間容易發生凸曲現象。因此,從受力角度應規定螺栓的最大和最小容許間距。2.構造要求:若栓距和線距過大,則構件接觸面不夠緊密,潮氣易于侵入縫隙而產生腐蝕,所 以,構造上要規定螺栓的最大容許間距。
鋼 結 構 的 連 接 設 計
3.施工要求:為便于轉動螺栓扳手,就要保證一定的作業空間。所以,施工上要規定螺栓的最 小容許間距。
圖3-11 鋼板上螺栓的排列(a)并列;(b)錯列;(c)容許間距
根據以上要求,規范規定螺栓的最大和最小容許間距見表3-2。表3-2螺栓的最大和最小容許間距
名稱 位置和方向 外 排(垂 直 內 力 或 順 內 力 方 向)中 中心間距 間 排 垂直內力方向 順內力方向 構件受壓力 構件受拉力 沿對角線方向 順內力方向 中心至構件 邊緣距離 垂直 內力 方向 剪切或手工氣割邊 軋 制 邊、自 動 氣 割或鋸割邊 高強度螺栓 其它螺栓 4d 0 或 8 t 最大容許距離(取兩者的較小值)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 最小容許距離 3 鋼 結 構 的 連 接 設 計 注: 1.d0 為螺栓孔徑,t 為外層薄板件厚度。2.鋼板邊緣與剛性構件(如角鋼、槽鋼)相連的螺栓最大間距,可按中間排數值采用。3.6 普通螺栓連接的性能和計算
1.普通螺栓連接的性能 普通螺栓連接按螺栓傳力方式,可分為抗剪螺栓連接和抗拉螺栓連接。抗剪螺栓連接 有五種破壞形式,見圖3-12。3 鋼 結 構 的 連 接 設 計 1 1(a)e(b)(c)(d)1-1 剖面 圖 3-12 抗剪螺栓的破壞性式(e)(a)螺栓桿剪斷;(b)孔壁壓壞;(c)板被拉斷;(d)板端被剪斷;(e)螺栓桿彎曲
單個抗剪螺栓的承載力設計值為 ⑴ 抗剪承載力設計值 N = nv b v π ?d2 4 f vb(3-11)? ⑵ 承壓承載力設計值 N cb = d ? Σ t ? f cb ⑶ 一個抗剪螺栓的承載力設計值應取上面兩式算得的較小值 3 鋼 結 構 的 連 接 設 計
(3-12)(3-13)
[ N ]b = min{ N vb , N cb } v 式中
,單剪 n v =1,雙 剪 n v =2,四 剪面 n v =4 等; n v ——螺栓 受 剪面數(圖 3-13)∑t ——在 不同受 力 方 向中一 個受力方 向承壓 板 件縱厚度的較 小值。3-13 圖(b)中雙剪面取∑t 為 min{(a+c)或 b};圖 3-13(c)中四 剪面取 ∑t 為 min{(a+c+e)或(b+d)}; d——螺栓桿直徑;
f vb、f cb ——螺栓的抗剪、承壓強度設計值。(a)圖 3-13(b)抗剪螺栓連接的受剪面數
(c)(a)單 剪 ;(b)雙 剪 ;(c)四 剪 面
抗拉螺栓連接
對 普 通 螺 栓 連 接,規 范 采 用 降 低 螺 栓 強 度 設 計 值 的 方 法 來 考 慮 撬 力 的 影 響,規 定 普 通 螺 栓 抗 拉 強 度 設 計 值 f t b 取 同 樣 鋼 號 鋼 材 抗 拉 強 度 設 計 值 f 的 0.8 倍(即 f t b =0.8f)。3 鋼 結 構 的 連 接 設 計 Q Pf Pf Q Pf Pf 加勁肋 2N(a)圖 3-14 抗拉螺栓連接 2N(b)
單個螺栓抗拉承載力設計值為
式中
d e、A e ——分別為螺栓桿螺紋處的有效直徑和有效面積; N = b t π ? d e2 f t b = Ae f t b(3-14)
f t b ——螺栓的抗拉強度設計值。
2.螺栓群計算 當螺栓連接處于彈性階段時,螺栓群中各 螺栓受力并不相等,兩端大而中間小(圖3-15a); 當螺栓群連接長度l1不太大時,隨著外力增加 連接超過彈性變形而進入塑性階段后,因內力 重分布使各螺栓受力趨于均勻(圖3-15b)。但當 3 鋼 結 構 的 連 接 設 計
構件的節點處或拼接縫的一側螺栓很多,且沿 受力方向的連接長度l1過大時,端部的螺栓會 因受力過大而首先發生破壞,隨后依次向內逐 排破壞(即所謂解鈕扣現象)。因此規范規定 當連接長度l1 大于15d0時,應將螺栓的承載力 乘以折減系數β =1.1-l1/150d0,當l1 大于60d0 時,折減系數β取0.7。因此,當外力通過螺栓 群中心時,可認為所有的螺栓受力相同。① 螺栓群在軸心力作用下的抗剪計算 n = N /N bmin 此時應驗算板的凈截面強度 σ= N /An≤f(3-16)(3-15)? ② 螺栓群在扭矩作用下的抗剪計算 3 鋼 結 構 的 連 接 設 計
圖3-18 螺栓群受扭矩作用
根據平衡條件得
T T T = N 1T r1 + N 2 r2 + ? ? ? + N n rn 根據螺栓受力大小與其至形心 o 的距離 r 成正比條件得: NT N 1T NT = 2 = ??? = n r1 r2 rn 則
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)
受力最大的一個螺栓所承受的剪力 N 1 T 應滿足 N 1T ≤ [ N ] b v ③ 螺栓群在扭矩、剪力、軸心力共同作用下的抗剪計算 分別算出扭矩、剪力、軸心力作用下受力最大螺栓的受力,將其分解到x和y兩個方向,按下式驗算: N1 =(∑ N 1x)2 +(∑ N 1 y)2 ≤ [ N ]b v(3-18)④ 螺栓群在軸心力作用下的抗拉計算 3 鋼 結 構 的 連 接 設 計
n = N / N tb ⑤ 螺栓群在彎矩作用下的抗拉計算 螺栓群在彎矩作用下上部螺栓受拉,因而有 使連接上部分離的趨勢,使螺栓群形心下移。通常假定中和軸在最下排螺栓處,則螺栓的最 大拉力為:(3-19)N 1M = M ? y1 m ∑ y i2(3-20)
m——螺栓排列的縱向列數,圖 3-19 中 m=2; y i ——各螺栓到螺栓群中和軸的距離; y 1 ——受力最大的螺栓到中和軸的距離。
圖3-19 彎矩作用下的抗拉螺栓計算
⑥ 螺栓群同時承受剪力和拉力的計算 此時連接傳遞的力有彎矩M = V?e 和剪力V,Nt按式(3-20)計算。
當不設置支托或支托僅起安裝作用時 螺栓群受拉力和剪力共同作用,按下式計算:(3 鋼 結 構 的 連 接 設 計
Nv 2 Nt)+(b)2 ≤ 1 N vb Nt(3-21)(3-22)
同時 Nv = V ≤ N cb n 若支托承受剪力,螺栓僅承受彎矩,按式(3-20)計算
圖3-20 螺栓群同時承受剪力和拉力 3.7 高強螺栓連接的性能和計算
1.高強螺栓連接的性能 高強螺栓連接按受力特征分為高強螺栓摩擦型連接 高強螺栓承壓型連接 承受拉力的 高強螺栓摩擦型連接、高強螺栓承壓型連接 高強螺栓摩擦型連接 高強螺栓承壓型連接和承受拉力的 高強螺栓連接。高強螺栓連接 高強螺栓連接的預拉力 高強度螺栓預拉力設計值按材料強度和螺栓有效截面積確定,取 值時考慮①螺栓材料抗力的變異性,引入折減系數0.9;②施加預應力時為補償預拉力損失超 張拉5%~10%,引入折減系數0.9;③在扭緊螺栓時,扭矩使螺栓產生的剪力將降低螺栓的抗拉 3 鋼 結 構 的 連 接 設 計
承載力,引入折減系數1/1.2;④鋼材由于以抗拉強度為準,引入附加安全系數0.9。故高強度 螺栓預拉力為 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 經 熱 處 理 后 的 最 低 抗 拉 強 度,對 于 8.8 級 螺 栓,f u =830 N/mm2 ;對于 10.9 級螺栓,f u =1040 N/mm2 ; A e ——高強度螺栓螺紋處的有效截面積。規 范 規 定 的 高 強 度 螺 栓 預 拉 力 設 計 值 按 上 式 計 算,取 5kN 的 倍 數,表 3-3。并 見
一 個 高 強 度 螺 栓 的 預 拉 力 P(kN)表 3-3 M24 175 225 M27 230 290 M30 280 355 螺 栓 的 公 稱 直 徑(mm)M16 8.8 級 10.9 級 80 100 M20 125 155 M22 150 190 螺栓的性能等級
高強度螺栓連接的摩擦面抗滑移系數
被 連 接 板件 之 間 的 摩 擦 力大 小,不僅 和 螺 栓 的 預 拉力 有 關,還 與 被 連 接 板 件 材料 及 其 接觸 面 的 表 面 處 理有 關。規 范 規 定 的 高 強度 螺 栓 連接 的摩 擦 面 抗 滑移 系 數 μ 值見表 3-4。摩擦面的抗滑移系數 μ
連接處構件接觸面的處 3 鋼 結 構 的 連 接 設 計
表 3-4 構 件 的 鋼 號 Q345 鋼、Q390 鋼 0.50 0.40 0.50 0.35 Q420 鋼 0.50 0.40 0.50 0.40 理方法 噴 砂(丸)噴 砂(丸)后 涂 無 機 富 鋅 漆 噴 砂(丸)后 生 赤 銹 鋼絲刷清除浮銹或未經 處理的干凈軋制表面
Q235 鋼 0.45 0.35 0.45 0.30 2.高強螺栓的抗剪承載力設計值 高強度螺栓摩擦型連接
(3-23)
N Vb = 0.9 n f μ P 式中 0.9——抗力分項系數 γ R 的倒數,即 1/ γ R =1/1.111=0.9; n f ——傳力的摩擦面數;
μ ——高強度螺栓摩擦面抗滑移系數 μ,按表 3-4 采用; P ——一個高強度螺栓的預拉力,按表 3-3 采用。
高強度螺栓承壓型連接 極限承載力由螺栓桿身抗剪和孔壁承壓決定,摩擦力只起延緩滑動 作用,計算方法與普通螺栓相同,見式(3-11)和(3-12)。(3-11)和(3-12)3.高強螺栓群的抗剪計算 ① 軸心力作用時(3-15)(3-23)螺栓數 按式(3-15)計算,其中N bmin對摩擦型為式(3-23),對承壓型用高強度螺栓的抗剪、承壓承載力設計值。3 鋼 結 構 的 連 接 設 計
構件凈截面強度 對于承壓型連接,與普通螺栓驗算相同;對于摩擦型連接,要考慮摩擦 力的作用,一部分剪力由孔前接觸面傳遞(圖3-21)。按規范規定,孔前傳力占螺栓傳力的50%,則截面1-1處凈截面傳力為
N ′ = N ? 0.5 0.5 n 1 N × n 1 = N(1 ?)n n(3-24)
式中: n ——連接一側的螺栓總數; n 1 ——計算截面上的螺栓數。
有了N′以后,凈截面驗算按式(3-16)進行。(3-16)② 扭矩作用時,及扭矩、剪力、軸心力 共同作用時的抗剪高強度螺栓所受剪力的 計算,其方法與普通螺栓相同,單個螺栓 所受剪力應不超過高強度螺栓的承載力設 計值。
圖3-21 摩擦型高強螺栓孔前傳力
4.高強螺栓群的抗拉計算 抗拉承載力設計值 高強度螺栓連接由于螺栓中的預拉力作用,構件間在承受外力作用前 已經有較大的擠壓力,高強度螺栓受到外拉力作用時,首先要抵消這種擠壓力。分析表明,當高強度螺栓達到規范規定的承載力0.8P時,螺栓桿的拉力僅增大7%左右,可以認為基本不 變。規范規定一個高強度螺栓抗拉承載力設計值為 N bt = 0.8 P ① 受軸心拉力作用時,螺栓數為
鋼 結 構 的 連 接 設 計(3-25)(3-26)n = N / N bt = N /(0.8 P)心軸線上(圖3-22),則受力最大的螺栓應滿足 N1M = M y1 / m ∑yi2 內力分布計算。
② 受彎矩作用,當板沒有被拉開時,接觸面保持緊密貼合,中和軸可以認為在螺栓群的形
(3-27)對于承受靜力荷載的結構,板被拉開并不等于達到承載能力的極限,此時可按圖(3-19)所示的(3-19)圖3-22 高強螺栓受彎連接
5.同時承受剪力和拉力的高強螺栓群連接計算 對于高強度螺栓摩擦型連接,按下式計算 對于高強度螺栓摩擦型連接 Nv Nt + ≤1 N vb N tb 式中
鋼 結 構 的 連 接 設 計
(3-28)
N v、N t ——受力最大的螺栓承所受的剪力和拉力的設計值; N vb、N tb — — 一 個 高 強 度 螺 栓 抗 剪、抗 拉 承 載 力 設 計 值,分 別 按 式(3-23)
和(3-25)計算。
對于高強度螺栓承壓型連接,按下式計算 對于高強度螺栓承壓型連接(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 與普通螺栓的計算相同,只是用高強螺栓的相應值。3 鋼 結 構 的 連 接 設 計 3 鋼 結 構 的 連 接 設 計 4 軸心受力構件設計
4.1 軸心受力構件的應用和截面形式 軸心受力構件的截面形式有三種:第一種是熱軋型鋼截面,如圖4-1(a)中的工字鋼、H型鋼、槽鋼、角鋼、T型鋼、圓鋼、圓管、方管等;第二種是冷彎薄壁型鋼截面,如圖4-1(b)中冷彎角鋼、槽鋼和冷 彎方管等;第三種是用型鋼和鋼板或鋼板和鋼板連接而成的組合截面,如圖4-1(c)所示的實腹式組合 截面和圖4-1(d)所示的格構式組合截面等。4 軸 心 受 力 構 件 設 計(a)(b)(c)(d)圖 4-1 軸心 受 力 構 件 的 截 面 形 式(a)熱 軋 型 鋼 截 面;(b)冷 彎 薄 壁 型 鋼 截 面;(c)實 腹 式 組 合 截 面;(d)格 構 式 組 合 截 面
4.2 軸心受力構件的強度和剛度 強度 軸心受力構件的強度應以凈截面的平均應力不超過鋼材的屈服強度為準則:
應力-應變關系圖
σ= 式中
軸 心 受 力 構 件 設 計 N ≤ f An(4-1)
N ——軸心力設計值; A n ——構件的凈截面面積; f ——鋼材的抗拉、抗壓強度設計值。N N N N σ0(a)σ m a x =3 σ 0 fy(b)圖 4-2 孔 洞 處 截 面 應 力 分 布(a)彈 性 狀 態 應 力 ;(b)極 限 狀 態 應 力
對于高強螺栓的摩擦型連接,計算板件強度時要考慮孔前傳力的影響(式3-24)。(式3 24)
剛度 剛度通過限制構件的長細比λ來實現。長細比
λ= l0 ≤ [λ ] i(4-2)
式 中 λ — — 構 件 長 細比,對 于 僅 承 受靜 力 荷 載 的 桁 架 為自 重 產 生 彎 曲 的豎 向平面 內的長細比,其它情況為構件最大長細比;
軸 心 受 力 構 件 設 計 l 0 ——構件的計算長度; i——截面的回轉半徑; [ λ ]——構件的容許長細比,見表 4-1 和 4-2。
受拉構件的容許長細比
項次 構件名稱 有重級工作制吊車的廠房 1 2 3 桁架的桿件 吊車梁或吊車桁架 以下的柱間支撐 其它拉桿、支撐、系桿等(張緊的圓鋼除外)250 200 350 一般結構 350 300 400 表 4-1 直接承受動力 荷載的結構 250 —— ——
承受靜力荷載或間接承受動力荷載的結構
受壓構件的容許長細比
項次 構件名稱 柱、桁架和天窗架構件 1 柱的綴條、吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐 支撐(吊車梁或吊車桁架以下的柱間支撐除外)
表 4-2 容許長細比
4 軸 心 受 力 構 件 設 計
用以減小受壓構件長細比的桿件 200 4.3 實腹式軸心受壓構件的整體穩定計算 實際的壓桿不可避免地存在著初彎曲、荷載作用點的初偏心和截面的殘余應力,它們對壓桿 的承載力有不利的影響。同時,構件兩端可能存在著不同程度的約束,使得構件的承載力有所提 高。對于桿端約束,可以用計算長度l0代替構件的幾何長度l,將其等效為兩端簡支的構件,即 l0=μl,μ 稱計算長度系數。典型約束μ的理論值和建議值見表4-3。對于初彎曲、初偏心和殘余 應力的影響,考慮到材料的彈塑性性能,用數值積分法求得構件的極限強度Nu,相應的穩定系數
=Nu/(Afy)。按照概率統計理論,影響柱承載力的幾個不利因素,其最大值同時出現的可能性是極
小的。理論分析表明,考慮初彎曲和殘余應力兩個最主要的不利因素比較合理,初偏心不必另行 考慮。初彎曲的矢高取構件長度的千分之一,殘余應力根據截面的加工條件確定。軸心受壓構件 應按下式計算整體穩定: p76 4 軸 心 受 力 構 件 設 計 N ≤ f ?A A ——構件的毛截面面積;
(4-3)
式中 N——軸心受壓構件的壓力設計值;
——軸心受壓構件的穩定系數; f——鋼材的抗壓強度設計值。
軸心受壓構件的整體穩定系數
各類鋼構件截面的殘余應力分布情況和大小有很大差異,其影響又隨構件屈 曲方向不同而不同,初彎曲的影響也與截面形式和屈曲方向有關,因此當構件的 長細比λ=l0/i=μl/i(i 為截面回轉半徑 i = I / A)相同時,其承載力往往有很大差別。可以根據設計中常用的不同截面形式和不同的加工條件,按極限強度理論得到考
軸 心 受 力 構 件 設 計
235 慮初彎曲和殘余應力影響的一系列曲線,即無量剛化的? ? λ(λ = λ / π f y /E)
曲線。圖 4-3 的兩條虛線表示這一系列柱曲線變動范圍的上限和下限。為了便于 在設計中使用,必須適當歸并為代表曲線。如果用一條曲線,則變異系數太大,必然降低軸心受壓構件的可靠度。因此,大多數國家和地區都以多條柱曲線來代 表不同的構件分類。GB50017 根據重慶建筑大學和西安建筑科技大學等單位的研究成果,認為取。其中 a、c、d 曲線所包含的截面及對應 a、b、c、d 四條曲線較為合理(圖 4-3)軸已示于圖中,除此之外的截面和對應軸均屬曲線 b。曲線 a 包括兩種截面情況,因殘余應力影響最小,其穩定承載力最高;曲線 c 較低,是由于殘余應力影響較 大;曲線 d 最低,主要是由于厚板或特厚板殘余應力較大,且處于最不利屈曲方 向的緣故。4 軸 心 受 力 構 件 設 計
圖4-3 GB50017的柱曲線
為便于計算,規范根據構件的長細比、鋼材屈服強度和截面分類編制了計算表格。另外,穩定系數?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 極 限 強 度 理 論 確 定 壓 桿 的 極 限 承 載 力 后 反 算 出 的 ε0 值 實 質 是 考 慮 了 初 彎 曲、殘余應力等綜合因素的等效缺陷。對于規范采用的四條柱曲線,ε 0 的取值為
軸 心 受 力 構 件 設 計
當 λ > 0.215 時(λ > 20 235 / f y)a 類截面: ε 0 = 0.152λ ? 0.014 b 類截面: ε 0 = 0.300λ ? 0.035 c 類截面: ε 0 = 0.595λ ? 0.094(λ ≤ 1.05 時)
ε 0 = 0.302λ + 0.216(λ > 1.05 時)d 類截面: ε 0 = 0.915λ ? 0.132(λ ≤ 1.05 時)ε 0 = 0.432λ + 0.375(λ > 1.05 時)
當 λ ≤ 0.215 時(λ > 20 235 / f y),Perry 公 式 不 再 適 用,可 以 直 接 由 下 式 求得 穩定系數 ? 的值
= 1 ? α1λ 2 系 數 α 1 對 a 類 截 面 為 0.41,對 b 類 截 面 為 0.65,對 c 類 截 面 為 0.73,對 d 類 截 面 為 1.35。式中 λ = λ π
fy E ——正則化長細比。
構件長細比根據構件可能發生的失穩形式采用繞主軸彎曲的長細比或構件發 生彎扭失穩時的換算長細比,取其較 大值:(1)截面為雙軸對稱或極對稱的構件 λ x = l0 x / i x λ y = l0 y / i y(4-4)
式中 l 0x、l 0y ——分別為構件對主軸 x 和 y 軸的計算長度; i x、i y ——分別為構件截面對 x 和 y 軸的回轉半徑。
軸 心 受 力 構 件 設 計
對 雙 軸 對 稱 十 字 形 截 面 構 件,規 范 規 定 λx 和 λ y 不 得 小 于 5.07b/t(b/t 為 懸 伸 板 件 寬厚比)。此時,構件不會發生扭轉屈曲。(2)截面為單軸對稱的構件 單軸對稱截面軸心受壓構件由于剪心和形心不重合,在繞對稱軸 y 彎曲時伴 隨 著 扭 轉 產 生,發 生 彎 扭 失 穩。因 此 對 于 這 類 構 件,繞 非 對 稱 軸 彎 曲 失 穩 時 的 長 細 比 λ x 仍 用 式(4-4)計 算,繞 對 稱 軸 失 穩 時 要 用 計 及 扭 轉 效 應 的 換 算 長 細 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 ——截面形心至剪心距離; i 0 ——截面對剪心的極回轉半徑;
λ y ——構件對對稱軸的長細比; λ z ——扭轉屈曲的換算長細比;
I t ——毛截面抗扭慣性矩; I ω ——毛截面扇性慣性矩,對 T 形截面、十字形截面和角形截面 I ω ≈0;
軸 心 受 力 構 件 設 計 A——毛截面面積; l ω ——扭轉屈曲的計算長度,l ω = μ ω l。(3)無 任 何 對 稱 軸 且 不 是 極 對 稱 的 截 面(單 面 連 接 的 不 等 肢 角 鋼 除 外)不 宜 用 作 軸心壓桿。對單面連接的單角鋼軸心受壓構件,考慮折減系數后,不再考慮彎扭 效應;當槽形截面用于格構式構件的分肢,計算分肢繞對稱軸 y 軸的穩定時,不 必考慮扭轉效應,直接用 λ y 查穩定系數 ? y。
4.4 實腹式軸心受壓構件的局部穩定計算 對于局部屈曲問題,通常有兩種考慮方法:一是不允許板件屈曲先于構件整體屈曲,目前一 般鋼結構的規定就是不允許局部屈曲先于整體屈曲來限制板件寬厚比。另一種做法是允許板件先 于整體屈曲,采用有效截面的概念來考慮局部屈曲對構件承載力的不利影響,冷彎薄壁型鋼結構,輕型門式剛架結構的腹板就是這樣考慮的。這里板件寬厚比的規定是基于局部屈曲不先于整體屈 4 軸 心 受 力 構 件 設 計
曲考慮的,根據板件的臨界應力和構件的臨界應力相等的原則即可確定板件的寬厚比。經分析并 簡化可得到工形截面和H形截面的板件的寬厚比:
(1)翼緣寬厚比
b / t ≤(10 + 0.1λ)235 / f y(4-7)
式 中 λ 取 構 件 兩 方 向 長 細 比 的 較 大 值。當 λ <30 時,取 λ = 30;當 λ > 100 時,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 別 為 腹 板 的 高 度 和 厚 度,λ 取 構 件 兩 方 向 長 細 比 的 較 大 值。當 λ < 30 時,取 λ =30;當 λ >100 時,取 λ =100。
(3)對 熱 軋 剖 分 T 型 鋼 截 面 和 焊 接 T 型 鋼 截 面,翼 緣 的 寬 厚 比 限 值 同 工 字 鋼 或 H 型鋼,為式(4-7),腹板的高厚比限值分別為式(4-8b)和(4-8c): 熱軋剖分 T 型鋼截面: 焊接 T 型鋼截面: 式中 λ 的取值同式(4-8a)。4 軸 心 受 力 構 件 設 計
h0 / t w ≤(15 + 0.2λ)235 / f y h0 / t w ≤(13 + 0.7λ)235 / f y(4-8b)(4-8c)
(4)對 箱 形 截 面 中 的 板 件(包 括 雙 層 翼 緣 板 的 外 層 板)其 寬 厚 比 限 值 偏 于 安 全 地 取
235 / f y,不與構件長細比發生關系。
(5)對 圓 管 截 面 是 根 據 管 壁 的 局 部 屈 曲 不 先 于 構 件 的 整 體 屈 曲 確 定,考 慮 材 料 的 彈塑性和管壁缺陷的影響,根據理論分析和試驗研究,得出其徑厚比限值為 D / t ≤ 100 × 235 / f y(4-9)
【例題4-1 】某焊接工字形截面柱,截面幾何尺寸如圖4-4所示。柱的上、下端均為鉸接,柱高4.2m,承受的軸心壓力設計值為1000kN,鋼材為Q235,翼緣為火焰切割邊,焊條為 E43系列,手工焊。試驗算該柱是否安全。
解:已知 l x = l y =4.2m,f=215N/mm2。計算截面特性: 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 軸 心 受 力 構 件 設 計 3 4 10 x 250 6 10 y i x = I x / A = 10.63cm,i y = I y / A = 6.42cm。
驗算整體穩定、剛度和局部穩定性 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,則
N 圖 4-4 例 題 4-1 取 截面 對 x 軸和 y 軸為 b 類,穩定 系數表可得,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 翼緣寬厚比為 b 1 /t=(12.5-0.3)/1=12.2<10+0.1×65.4=16.5 腹板高厚比為 h 0 /t w =(24-2)/0.6=36.7<25+0.5×65.4=57.7 構件的整體穩定、剛度和局部穩定都滿足要求。4.5 格構式軸心受壓構件計算(1)格構式軸心受壓構件的截面形式 格構式軸心受壓構件通過綴材連成整體,一般使用型鋼做肢件,如槽鋼、工 字 鋼、角 鋼 等,如 圖 4-5 所 示。對 于 十 分 強 大 的 柱,肢 件 可 采 用 焊 接 工 字 形 截 面。綴 材 由 綴 條 和 綴 板 兩 種。綴 條 用 斜 桿 組 成,如 圖 4-6(a),也 可 由 斜 桿 和 橫 桿 4 軸 心 受 力 構 件 設 計
共同組成,如圖 4-6(b),一般用單角鋼做綴條。綴板由鋼板組成,如圖 4-6(c)。構 件 的 截 面 上 與 肢 件 腹 板 相 交 的 軸 線 稱 為 實 軸,如 圖 4-5(a)、(b)、(c)的 y 軸,與 綴 材平面 相 垂 直 的 軸 稱 為 虛 軸,如 圖 4-5(a)、(b)、(c)的 x 軸 和 4-5(d)的 x、y 軸。x y y y x y y x y y x y x(a)x(b)x(c)x(d)圖 4-5 格 構 式 軸心 壓 桿 截 面 形 式 l1 l1(b)圖 4-6 格 構 式 軸 心 壓 桿 組 成 l1(c)4 軸 心 受 力 構 件 設 計(a)(2)格構式軸心受壓構件繞虛軸失穩的換算長細比 格構式軸心受壓構件繞實軸的計算與實腹式構件相同,但繞虛軸的計算不同,繞虛軸屈曲時 的穩定承載力比相同長細比的實腹式構件低。實腹式軸心受壓構件在發生整體彎曲后,構件中產生的剪力很小,而其抗剪剛度很大,因 此橫向剪力產生的附加變形很微小,對構件臨界荷載的降低不到1%,可以忽略不計。對于格 構式軸心受壓構件,繞虛軸失穩時的剪力要由較弱的綴材承擔,剪切變形較大,產生較大的 附加變形,對構件臨界荷載的降低不能忽略。經理論分析,可以用換算長細比λ0x代替對x軸的 長細比λx來考慮剪切變形對臨界荷載的影響。對于雙肢格構式構件,換算長細比為 l 綴條構件
λ0 x = λ2 + 27 A / A1x x 綴板構件
λ0 x = λ2 + λ1 x(4-10)(4-11)
式中 λ x ——整個構件對虛軸(x 軸)的長細比; A ——整個構件的毛截面面積; 4 軸 心 受 力 構 件 設 計
A 1x ——構件截面中垂直于 x 軸各斜綴條的毛截面面積之和;
λ 1 ——單肢 對于平行 于 虛軸 的形 心軸 的 長 細比,計 算長 度焊 接時 取綴 板凈 距(圖
,當用螺栓或鉚釘連接時取綴板邊緣螺栓中心線之間距離。4-6 中之 l 1)
受彎構件設計
5.1 梁的類型和應用 鋼 梁 主 要 用 以 承 受 橫 向 荷 載,在 建 筑 結 構 中 應 用 非 常 廣 泛,常 見 的 有 樓 蓋 梁、吊車梁、工作平臺梁、墻架梁、檁條、橋梁等。鋼梁分為型鋼梁和組合梁兩大類。如圖 5-1 所示。5 受 彎 構 件 設 計(a)(b)(c)(d)(e)(f)(g)(h)(i)圖 5-1 梁 的 截 面 形 式
(j)(k)為 了 更 好 發 揮 材 料 的 性 能,可 以 作 成 截 面 沿 梁 長 度 方 向 變 化 的 變 截 面 梁。常 用 的 有 楔 形 梁,如 圖 5-2。對 于 簡 支 梁,可 以 在 支 座 附近降 低 截 面 高 度,除 節 約 材 料 外,還 可 節 省 凈 空,已 廣 泛 地 應 用 于 大 跨 度 吊 車 梁 中(圖 5-3)。另 外,還 可 以 做 成改變翼緣板的寬度或厚度的變截面梁。
≥ h/2 1 1? ? ~ ?l ?6 5? l 圖 5-2 楔 形 梁 圖 5-3 變 截面 高 度 吊車 梁
根 據 梁 的 支 承 情 況,可 把 梁 分 為 簡 支 梁、懸 臂 梁 和 連 續 梁。按 受 力 情 況 的 不 同,5 受 彎 構 件 設 計
可以分為單向受彎梁和雙向受彎梁。如吊車梁、檁條等。
5.2 梁的強度和剛度 為了確保安全適用、經濟合理,梁在設計時既要考慮承載能力的極限狀態,又要考慮正常使用的極限狀態。前者包括強度、整體穩定和局部穩定三個方面,用的是荷載設計值;后者指梁應有一定的抗彎剛度,即在荷載標準值的作用下,梁的最大撓度不超過規范容許值。h 梁的 強度(1)梁的正應力 梁在 純彎 曲 時的 彎 矩 — 撓 度 曲 線 與 材料 拉 伸 試 驗 的 應 力 — 應變 曲 線 類 似,屈 服點 也相差 不多,分 析 時 可采用 理想 彈 塑 性模 型,在 荷載作 用 下 大致 可以 分為四 個工作階段。以工字形截面為例說明如下: fy y σ ≤f y fy fy 5 受 彎 構 件 設 計 x x y(a)(b)圖 5-4 梁的 正 應力 分布(c)(d)彈性工作階段,梁的最大彎矩為 M e =Wn f y 塑性工作階段,梁的塑性鉸彎矩為 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 鉸 彎 矩 M p 與 彈 性 階 段 最 大 彎 矩 M e 的 比 值 與 材 料 的 強 度 無 關,而 只 與 截 面 的 幾 何 性 質 有 關。令 F=W pn /W n 稱 為 截 面 的 形 狀 系 數。當 截 面 無 削 弱 時,對 矩 形 截 面,F=1.5;圓 形 截 面,F=1.7;圓 管 截 面,F=1.27;工字形截面(對強軸),F=1.10~1.17。為避免梁有過大的非彈性變形,承受靜力荷載或間接承受動力荷載的梁,允 許 考 慮 截 面 有 一 定 程 度 的 塑 性 發 展,用 截 面 的 塑 性 發 展 系 數 γx 和 γy 代 替 截 面 的 形
受 彎 構 件 設 計
狀系數 F。對于常用的工字形截面,繞強軸γ x=1.05,繞弱軸γ y =1.2 規范規定梁的正應力設計公式為 單向受彎時 σ= 雙向受彎時
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 剛 度平面 內(x 軸)和 最 小 剛 度平面 內(y 軸)的彎矩; W nx、W ny ——對 x 軸和 y 軸的凈截面模量; f——鋼材的抗彎強度設計值。
若梁直接承受動力荷載,則以上兩式中不考慮截面塑性發展系數,即γ x=γ y =1.0。
(2)梁的剪應力 在橫向荷載作用下,梁在受彎的同時又承受剪力。對于工字形截面和槽形截 面,其最大剪應力在腹板上,其計算公式為
τ=(3)局部壓應力 a VS ≤ fv Itw(5-6)
受 彎 構 件 設 計 hy hR hy lz h0 tw lz lz tw hy a1 a lz(a)圖 5-5 局 部 壓 應 力(b)σc 當 梁 的 翼 緣 承 受 較 大 的 固 定 集 中 荷 載 包 括 支 座)又 未 設 支 承 加 勁 肋 [圖 5-5(而(a)]或 受 有 移 動 的 集 中 荷 載(如 吊 車 輪 壓)[圖 5-5(b)]時,應 計 算 腹 板 高 度 邊 緣 的 局 部 承 壓 強 度。假 定 集 中 荷 載 從 作 用 處 在 h y 高 度 范 圍 內 以 1:2.5 擴 散,在 h R 高 度 范 圍 內 以 1:1 擴 散,均 勻 分 布 于 腹 板 高 度 計 算 邊 緣。這 樣 得 到 的 σc 與理論 的局部壓力的最大值十分接近。局部承壓強度可按下式計算
σc = ψF t wl z ≤ f(5-7)式中
F——集中荷載,對動力荷載應乘以動力系數;
ψ — — 集 中 荷 載 增 大 系 數,對 重 級 工 作 制 吊 車 輪 壓,ψ =1.35; 對 其 它 荷 載,ψ =1.0;
lz — — 集 中 荷 載 在 腹 板 計 算 高 度 處 的 假 定 分 布 長 度,對 跨 中 集 中 荷 載,l z =a+5h y +2h R ;梁端支反力,l z =a+2.5h y +a 1 ; a— — 集 中 荷 載 沿 跨 度 方 向 的 支 承 長 度,對 吊 車 輪 壓,無 資 料 時 可 取 50mm; h y ——自梁頂至腹板計算高度處的距離; 5 受 彎 構 件 設 計
h R ——軌道高度,梁頂無軌道時取 h R =0; a 1 ——梁端至支座板外邊緣的距離,取值不得大于 2.5 h y。當 計 算 不 能 滿 足 時,對 承 受 固 定 集 中 荷 載 處 或 支 座 處,可 通 過 設 置 橫 向 加 勁 肋 予 以 加 強,也 可 修 改 截 面 尺 寸 ;當 承 受 移 動 集 中 荷 載 時,則 只 能 修 改 截 面 尺 寸。
(4)復雜應力作用下的強度計算 當腹板計算高度處同時承受較大的正應力、剪應力或局部壓應力時,需計算 該處的折算應力
σ 2 + σ c2 ? σσ c + 3τ 2 ≤ β1 f 式中
(5-8)
σ、τ、σ c — — 腹 板 計 算 高 度 處 同 一 點 的 彎 曲 正 應 力、剪 應 力 和 局 部 壓 應 力,σ=(M x /W nx)×(h 0 /h),以拉應力為正,壓應力為負; β 1 — — 局 部 承 壓 強 度 設 計 值 增 大 系 數,當 σ與 σ c 同 號 或 σ c =0 時,β 1 =1.1,當 σ與 σ c 異號時取 β 1 =1.2。
梁的剛 度 梁的 剛度 指 梁 在 使 用荷 載下 的撓 度,屬 正 常 使 用 極 限 狀 態。在 荷 載 標 準 值的 作用下,梁的撓度不應超過規范容許值 v ≤ [v] 式中 v——由荷載標準值(不考慮動力系數)求得的梁的最大撓度; [v]——規范容許撓度,見表 5-2。
梁 的容 許 撓度 項次 構 件類 別 吊 車 梁 和 吊 車 桁 架(按 自 重 和 起 重 量 最 大 的 一 臺 吊 車 計 算 撓 度)(1)手動 吊車 和單 梁吊 車(含 懸掛 吊車)1(2)輕級 工作 制橋 式吊 車(3)中級 工作 制橋 式吊 車(4)重級 工作 制橋 式吊 車 2 3 手 動或 電動 葫蘆 的 軌道 梁 有 重軌(重 量等 于 或大 于 38kg/m)軌 道的 工 作平臺梁 有 輕軌(重 量等 于 或小 于 24kg/m)軌 道的 工 作平臺梁 屋(樓)蓋 或桁 架,工 作平臺梁(第 3 項除 外)和平臺 板(1)主梁 或桁 架(包括 設 有懸 掛起 重設 備 的梁 和桁 架)(2)抹灰 頂棚 的次 梁(3)除(1)(2)款外 的 其它 梁(包括 樓 梯梁)、4(4)屋蓋 檁條 支承 無 積灰 的瓦 楞鐵 和 石棉 瓦屋 面者 支承 壓 型金 屬板、有 積 灰的 瓦楞 鐵和 石棉 瓦 屋面 者 支承 其 它屋 面材 料者(5)平臺 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 撓度 容許 值 [v Q ](5-9)
受 彎 構 件 設 計
5.3 梁的整體穩定(1)梁的整體穩定系數 在 一 個 主 軸平面 內 彎 曲 的 梁,為 了 更 有 效 地 發 揮 材 料 的 作 用,經 常 設 計 得 窄 而 高。如 果 沒 有 足 夠 的 側 向 支 承,在 彎 矩 達 到 臨 界 值 M cr 時,梁 就 會 發 生 整 體 的 彎扭失穩破壞而非強度破壞。雙軸對稱工字形截面簡支梁在純彎曲作用下的臨界 彎矩為 5 受 彎 構 件 設 計
M cr = π 2 EI y l2 Iω GI t l 2 + I y π 2 EI y(5-10)
在 修 訂 規 范 時,為 了 簡 化 計 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),可得臨界彎矩為 M cr = 10.17 × 105 λ2 y λ y t1 ? Ah 1 + ? ? 4.4h ? ? ? ? 2(N ? mm)(5-11)
臨界應力 σ cr =M cr /Wx,W x 為按受壓翼緣確定的毛截面模量。在上述情況下,若保證梁不喪失整體穩定,應使受壓翼緣的最大應力小于臨 界應力 σ cr 除以抗力分項系數 γ R,即 M x σ cr ≤ Wx γR 令梁的整體穩定系數 ? b 為
(5-12)b = σ cr fy(5-13)
梁的整體穩定計算公式為 Mx ≤ f ?bWx 由式(5-13)可得整體穩定系數的近似值為
(5-14)
λ yt1 ? 235 4320 Ah 1+ ? ?b = 2 ? ? 4.4h ? ? f ? λ y Wx ? ? y 2(5-15)
受 彎 構 件 設 計
當 梁 上 承 受 其 它 形 式 荷 載 時,先 求 出 梁 的 臨 界 彎 矩,并 可 由 式(5-13)算 得 穩 定 系 數 ? b,但 這 樣 很 煩 瑣。通 過 選 取 較 多 的 常 用 截 面 尺 寸,進 行 電 算 和 數 理 統 計 分 析,得 出 了 不 同 荷 載 作 用 下 的 穩 定 系 數 與 純 彎 時 的 穩 定 系 數 的 比 值 為 βb。同 時為了適用于單軸對稱工字形截面簡支梁的情況,梁 整體穩定系數的計算公式為
? ? ? λ y t1 ? 4320 Ah ? 235 ? + ηb ? ?b = β b 2 ? 1+ ? ? 4.4 h ? ? fy λ y Wx ? ? ? ? ? βb ——梁整體穩定的等效彎矩系數; ηb ——截面不對稱影響系數;
(5-16)
式中
加強受壓翼緣工字形截面,ηb = 0.8(2α b ? 1); 加強受拉翼緣工字形截面,ηb = 2α b ? 1。
雙軸對稱截面,ηb = 0 ;
αb = I1 —— I1 和 I 2 分別為受壓翼緣和受拉翼緣對 y 軸的慣性矩。I1 + I 2 上述的穩定系數計算公式是按彈性分析導出的。考慮殘余應力影響及彈塑性 ′ 性能,當算得的穩定系數 ? b >0.6 時,需按下式進行修正,以 ? b 代替 ? b :
′ ?b = 1.07 ? 0.282 / ?b ≤ 1.0(2)整體穩定系數 ? b 的近似計算
(5-17)
對 于 均 勻 受 彎(純 彎 曲)構 件,當 λ y ≤ 120 235 f y 時,? b 可 按 下 列近似 公 式
受 彎 構 件 設 計
計算: 工字形截面(含 H 型鋼)雙軸對稱時 b = 1.07 ? 單軸對稱時
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 為截面最大受壓纖維的毛截面截面模量。
(5-19)
式(5-18)~(5-19)中 的 ? b 值 已 經 考 慮 了 非 彈 性 屈 曲 問 題,因 此,當 算 得 的 ′ ? b >0.6 時不能再換算成 ? b。當 ? b >1.0 時取 ? b =1.0。
(3)梁整體穩定性的保證 實際工程中的梁與其它構件相互連接,有利于阻止其側向失穩。符合下列情 況之一時,不用計算梁的整體穩定性: ① 有剛性鋪板密鋪在梁受壓翼緣并有可靠連接能阻止受壓翼緣側向位移時; ② 等 截 面 H 型 鋼 或 工 字 形 截 面 簡 支 梁 的 受 壓 翼 緣 自 由 長 度 l 1 與其寬 度 b 1 之 比不超過表 5-3 所規定的限值時; 5 受 彎 構 件 設 計
等 截 面 H 型 鋼 或 工 字形 截 面 簡 支 梁 不 需 要 計 算 整體 穩 定 的 l 1 /b 1 限 值 跨 中 無 側 向 支 承,荷 載 作 用 在 上翼緣 下 翼緣 跨 中 受 壓 翼緣 有 側 向 支 承,不 論 荷 載 作用 在 何 處 表 5-3 13 235 / f y 20 235 / f y 16 235 / f y 注 : l1 為 梁 受 壓 翼 緣 自 由 長 度 : 對 跨 中 無 側 向 支 承 點 的 梁 為 其 跨 度 ; 對 跨 中 有 側 向 支 承 點 的 梁,為 受 壓 翼 緣 側 向 支 承 點 間 的 距 離 梁 支 座 處 視 為 有 側 向 支 承 點)b 1 為 受 壓 翼 緣 寬 度。(。
需要指出的是,上述條件是建立在梁支座不產生扭轉的前提下的,因此在構造上 要保證支座處梁上翼緣有可靠的側向支點,對于高度不大的梁,也可以在靠近支 座處設置支撐加勁肋來阻止梁端扭轉。5.4 梁的局部穩定和腹板加勁肋計算 如果 設計 不 適 當,組成 梁的 板件 在 壓 應 力 或剪 應力 作用 下,可 能 會發 生 局部
屈 曲問題。軋制 型鋼 梁 因 板件寬 厚比較 小,都 能 滿足局 部穩定 要求,不 必計算。冷 彎薄壁 型鋼梁 允許 板 件 屈曲,采用有 效截 面 計 算,以 考慮板 件局 部 截 面因屈 曲 退 出工作 對梁承 載能 力 的 影響,可按《 冷彎 薄 壁 型鋼結 構技術 規范 》 進 行計算。這里只分析一般鋼結構的組合梁的局部穩定問題。(1)受壓翼緣的局部穩定 梁的 翼緣 板 遠 離 截 面形 心,強度 一 般 能 得 到充 分利 用。若 翼緣 板 發生 局部屈 曲,梁很 快就會 喪失 繼 續 承載的 能力。因此,規 范采用 限制板 件寬 厚 比 的方法,5 受 彎 構 件 設 計
防止翼緣板的屈曲: b 235 ≤ 13 t fy 式中
(5-23)
b——梁 受壓翼 緣 自由外 伸寬度 :對 焊接 構件,取腹板 邊 至 翼緣 板(肢)邊 緣的距離;對軋制構件,取內圓弧起點至翼緣板(肢)邊緣距離。式(5-23)可 以考慮 截 面 發展 部分塑 性。若 為 彈性 設計[即式(5-4)和(5-5)
中取 γ x =1.0],則 b/t 可以放寬為 P75 b 235 ≤ 15 t fy 對于箱形截面梁兩腹板中間的部分(圖 5-6),其寬厚比為
(5-24)
b0 235 ≤ 40 t fy(5-25)
(2)腹板的局部穩定 對于直接承受動力荷載的吊車梁及類似構件和其它不考慮屈曲后強度的組合 梁,腹板的局部穩定可以通過配置加勁肋來保證;對承受靜力荷載或間接承受動 力荷載的組合梁,宜考慮腹板的屈曲后強度,按規范規定計算其抗彎和抗剪承載 力。這里只介紹不考慮屈曲后強度的梁腹板的局部穩定問題。組 合 梁 腹 板 的 加 勁 肋 主 要 分 為 橫 向、縱 向、短 加 勁 肋 和 支 承 加 勁 肋 幾 種 情 況,如圖 5-7 所示。5 受 彎 構 件 設 計 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)圖 5-7 加 勁 肋 配 置(d)組合梁腹板在配置加勁肋之后,腹板被分成了不同的區段,各區段的受力不 同。對簡支梁而言,靠近梁端部的區段主要受剪力作用,跨中區段主要受正應力 作 用,其 它 區 段 則 受 正 應 力 和 剪 應 力 的 聯 合 作 用。對 于 受 有 集 中 荷 載 的 區 段,還 承受局部壓應力作用。組合梁腹板配置加勁肋的規定 ① 當 h0 / t w ≤ 80 235 / f y 時,對 有 局 部 壓 應 力(σ c ≠0)的 梁,應 按 構 造 配 置 橫 5 受 彎 構 件 設 計
向加勁肋。對無局部壓應力(σc =0)的梁,可不配置加勁肋。② 當 h0 / t w > 80 235 / f y 時,應配置橫向加勁肋并滿足局部穩定計算要求。③ 當 h0 / t w > 170 235 / f y(受 壓 翼 緣 扭 轉 受 到 約 束,如 連 有 剛 性 鋪 板、制 動 板 或 焊 有 鋼 軌 時)或 h0 / t w > 150 235 / f y(受 壓 翼 緣 扭 轉 未 受 到 約 束 時)或 按 計,算需要,應在彎曲壓應力較大區格的受壓區增加配置縱向加勁肋。當局部壓應力 很大時,必要時尚應在受壓區配置短加勁肋。任何情況下,h 0 /t w 均不應超過 250 235 / f y。此 處 h 0 為 腹 板 計 算 高 度 [對 單 軸 對 稱 梁,第 ③ 條 中 的 h 0 應 取 為 腹 板 受 壓 區 高 度 h c 的 2 倍],t w 為腹板的厚度。④ 梁的支座處和上翼緣受有較大固定集中荷載處,宜設置支承加勁肋
【 例 題 5-2】 圖 5-8 a)示 工 作平臺 的 普 通 工 字 鋼 簡 支 次 梁,面 為 工 32a,(所 截 抹 灰 頂 棚,度 為 7.5m,受 的 靜 力 荷 載 標 準 值 為 : 載 2kN/m 2,載 4.2kN/m 2。跨 承 恒 活 鋼 材 為 Q235,臺 上 有 剛 性 鋪 板,保 證 次 梁 整 體 穩 定。算 次 梁 是 否 滿 足 要 求。平可 驗 解 : 梁 的 計 算 簡 圖 如 圖 5-8 b)示。據 建 筑 結 構 荷 載 規 范 》 GB50009)次(所 根 《(的 規 定,其 最 不 利 組 合 為 活 載 起 控 制 作 用,取 恒 載 分 項 系 數 γ G =1.2,活 載 分 項 系 數 γ Q =1.3。2.5m 5 受 彎 構 件 設 計 q 7.5m A B 7.5m 7.5m 7.5m 4×2.5=10m 4×2.5=10m(b)(a)圖 5-8 例 題 5-2 圖
(a)某 工 作平臺 主 次 梁 布 置 ;(b)次 梁 計 算 簡 圖
次梁上的線荷載標準值為 q k =2.5×(2+4.2)=15.5kN/m 線荷載設計值為 q d =2.5×(1.2×2+1.3×4.2)=19.65kN/m 跨中最大彎矩為 M max =1/8×q d ×l 2 =1/8×19.65×7.5 2 =138.16kN · m 支座處的最大剪力為 V=1/2×q d ×l=1/2×19.65×7.5=73.69kN 工 32a 單 位 長 度 的 質 量 為 52.7kg/m,的 自 重 為 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。
次梁自重產生的彎矩為 M g =1.2×517×7.5 2 /8×10-3 =4.36kN · m 次梁自重產生的剪力為 V g =1.2×517×7.5/2×10-3 =2.33kN 則彎曲正應力為
σ= 5 受 彎 構 件 設 計
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 支座處最大剪應力為
τ= 跨中最大撓度為: 全部荷載作用下
qT l 4 5(15.5 + 0.52)× 75004 l vT = ? = ? = 28.9 < [vT ] = = 30mm 384 EI 384 2.06 × 105 × 11080 × 104 250 可變荷載作用下
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 熱軋型鋼截面的局部穩定無須驗算,因此該梁滿足要求。
【例題 5-3】 按照例題 5-2 的條件和 結果,驗 算 圖 5-9(b)所示主 梁 截面 是 否滿足要求。主梁為兩端簡支梁,鋼材為 Q235,焊條為 E43 系列,手工焊。解:
1、主梁承受的荷載 主梁的計算簡圖如圖 5-9(a)所示。兩側的次梁對主梁產生的壓力為 2×73.69+2×2.33=152.04kN,梁端的次梁壓力取中間次梁的一半。
y 76.02 152.04 152.04 152.04 76.02 - 800×8 - 240×14 5 受 彎 構 件 設 計
x x 4×2500=10000(a)圖 5-9 主 梁計 算 簡 圖 y 240 14 -240×14(b)主梁的支座反力為 R=2×152.04=304.08kN 梁的最大彎矩為 M=(304.08-76.02)×5-152.04×2.5=760.2kN · m
2、計算截面特性。A=131.2cm 2,I x =145449cm 4,W x =3513.3cm 3。2-6 主 梁 的 自 重 為 131.2×10 ×7850×10 ×1.2=123.6kg/m=1.211kN/m。式 中 的
1.2 為考慮主梁加勁肋的增大系數。考慮主梁自重后的彎矩設計值為 M=760.2+1.2×1.211×10 2 /8=760.2+18.2=778.4 kN · m 考慮主梁自重后的支座反力設計值為 R=304.08+1.2×1.211×10/2=304.08+7.27=311.3 kN
3、強度校核
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 連接 處設 支承 加 勁 肋,無 局部 壓 應 力。同時 由于 剪應 力 較 小,其它 截
受 彎 構 件 設 計
面折算應力無須驗算。
4、次梁 上有 剛性鋪 板,次 梁穩 定得到 了 保證,可以 作為 主梁 的 側 向支 承點。此時由于 l 1 /b 1 =2500/240=10.4<16,整體穩定可以得到保證,無須計算。5
5、剛度驗算 次梁傳來的全部荷載標準值 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 次梁傳來的可變荷載標準值 F Q =2.5×4.2×7.5=78.75 kN,故 vQ =
6、局部穩定
× 3 × 78.75 × 10 3 × 100003 = 13.0 < [vQ ] = l / 500 = 20mm 1152 × 206000 × 145449 × 10 4 翼 緣: b/t=(120-4)/14=8.3<13,滿 足 局 部穩 定要 求,且 γ x 可 取 1.05; 腹板:h 0 /t w=800/8=100,需配置橫向加勁肋,從略。6 拉彎和壓彎構件設計
6.1 拉彎和壓彎構件的應用和破壞形式(1)拉彎構件 同 時 承 受 軸 線 拉 力 和 彎 矩 作 用 的 構 件 稱 為 拉 彎 構 件。如 圖 6-1(a)所 示 的 偏 心 受 拉 的 構 件 和 圖 6-1(b)的 有 橫 向 荷 載 作 用 的 拉 桿。如 桁 架 下 弦 為 軸 心 拉 桿,但若存在非節點橫向力,則為拉彎構件。在鋼結構中拉彎構件的應用較少。6 拉 彎 和 壓 彎 構 件 設 計
在軸線拉力和彎矩的共同作用下,拉彎構件的承載能力極限狀態是截面出現 塑 性 鉸。但 對 于 格 構 式 拉 彎 構 件 或 冷 彎 薄 壁 型 鋼 拉 彎 構 件,截 面 邊 緣 受 力 最 大 纖 維開始屈服就基本上達到了強度的極限。(2)壓彎構件 同 時 承 受 軸 線 壓 力 和 彎 矩 作 用 的 構 件 稱 為 壓 彎 構 件。如 圖 6-2(a)所 示 的 偏 心 受 壓 的 構 件 和 圖 6-2(b)的 有 橫 向 荷 載 作 用 的 壓 桿。在 鋼 結 構 中 壓 彎 構 件 的 應 用 十 分 廣 泛,如 廠 房 的 框 架 柱,高 層 建 筑 的 框 架 柱 [圖 6-2(c)],海 洋平臺 的 支 柱 和 受有節間荷載的桁架上弦等。N e e P P H MA N N N N N P q N N N MB H N(a)(b)(a)(b)圖6-2 壓彎構件(c)圖6-1 拉彎構件
對于壓彎構件,如果承受的彎矩不大,而軸心壓力很大,其截面形式和一般 軸 心 壓 桿 相 同。如 果 彎 矩 相 對 較 大,除 采 用 截 面 高 度 較 大 的 雙 軸 對 稱 截 面 外,還 經 常 采 用 圖 6-3 所 示 的 單 軸 對 稱 截 面。單 軸 對 稱 截 面 有 實 腹 式 和 格 構 式 兩 種,如 圖 6-3(a)(b)、,在受壓較大的一側分布著更多的材料。
拉 彎 和 壓 彎 構 件 設 計
(a)(b)圖 6-3 壓彎 構 件 的 單 軸 對 稱 截 面 形 式
(a)實 腹 式 截 面 ;(b)格 構 式 截 面
壓彎構件的整體破壞有三種形式:一是當桿端彎矩很大或截面局部有嚴重削 弱時的強度破壞;二是彎矩作用平面內的彎曲失穩破壞,屬極值點失穩問題;三 是彎矩作用平面外的彎曲扭轉破壞,屬分岔失穩問題。另外,由于組成構件的板 件有一部分受壓,還存在著局部穩定問題。
6.2 拉彎、壓彎構件的 強度 承受 靜 力 荷 載 的 實 腹 式 拉彎 和 壓 彎 構 件,在軸 力 和 彎 矩 的 共 同 作 用下,受 力 最不利截面出現塑性鉸即達到構件的強度極限狀態。在軸 力 N 和 彎矩 M 的作 用 下,矩 形 截面 的 應 力 發展 過 程 如 圖 6-4 所 示。當 構 件截面出現塑性鉸時[圖 6-4(e)],根據力的平衡條件有 6 拉 彎 和 壓 彎 構 件 設 計 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)
圖 6-4 壓 彎構 件截 面應 力 的發 展過 程 h- μ h 2 μh x 在上面兩 式中,注 意到 A=bh,W P =bh 2 /4,消去 μ,得到 N 和 M 的相 關 關 系為
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 工字形截面繞強軸彎曲
對于工 字形截面,也可 以 用同樣方法 求 得 它們的 N 和 M 的 相 關 關系。由于工字形 截 面 翼緣和腹板 的相對尺 寸不同,相關 曲線 會
拉 彎 和 壓 彎 構 件 設 計
在 一定范圍內變 化。圖 6-5 中 的陰影區給 出 了 常用的工字 形截面繞 強軸和弱 軸彎 曲相 關 曲 線的變化范 圍。在制 定規范時,采 用了圖 中 的直線作為 強度計算 的依據,這樣 做計算 簡便且偏于安全: y 工字形截面 繞弱軸彎曲 矩形截面 N M + =1 Af y W p f y(6-2)
圖 6-5 壓 彎 構 件 強 度 計 算 相 關 曲 線
設計時以 A n 代替式(6-2)中的 A。考 慮到破壞 時僅允許截 面出 現部 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 分項系數后,實腹 式 拉彎和壓 彎構件的強度計算公式為 單向受彎 雙向受彎 N Mx + ≤ f An γ xWnx(6-3)(6-4)
My N Mx + + ≤ f An γ xWnx γ yWny 當 壓 彎 構 件 受 壓 翼 緣 自 由 外 伸 寬 度 與 厚 度 之 比 大 于 13 235 / f y 而 小 于
235 / f y 時,γ x =1.0。
對直接承受動力荷載的構件,不宜考慮截面的塑性發展,取γ x =γ y =1.0。6.3 壓彎構件的整體穩定計算 壓彎構件的承載力通常由整體穩定控制,包括平面內彎曲失穩和平面外的彎
拉 彎 和 壓 彎 構 件 設 計
扭失穩,計算時要考慮這兩方面的穩定性。(1)彎矩作用平面內的穩定計算 ① 以邊緣纖維屈服為準則的平面內穩定承載力 對于繞虛軸彎曲的格構式壓彎構件和冷彎薄壁型鋼構件,截面邊緣纖維屈服 就基本上達到了承載能力的極限狀態。對于這類構件,平面內的穩定可由下式計 算,考慮到抗力分項系數后,設計公式為 N β mx M x + ≤ f ′ ? x A W1x(1 ? ? x N / N Ex)式中 N——軸線壓力設計值; M x ——計算構件段內的最大彎矩設計值;
(6-5)
x — — 軸 心 受 壓 構 件 彎 矩 作 用平面 內 的 整 體 穩 定 系 數,由 換 算 長 細 比 求 得 ; 2 2 ′ ′ N Ex ——參數,N Ex = π EA /(1.1λ0 x),1.1 為材料抗力分項系數的近似值。
對 于 冷 彎 薄 壁 型 鋼 構 件,式 中 的 A 和 W x 用 有 效 截 面 面 積 A eff 和 有 效 截 面 截 面 模 上 量 W effx 代替。
② 實腹式壓彎構件彎矩作用平面內穩定的實用計算公式 對 于 實 腹 式 壓 彎 構 件,當 邊 緣 最 大 受 壓 纖 維 屈 服 時 尚 有 較 大 的 承 載 力,可 以 用數值方法進行計算。但由于要考慮殘余應力和初彎曲等缺陷,加上不同的截面 形 式 和 尺 寸 以 及 邊 界 條 件 的 影 響,數 值 方 法 不 能 直 接 用 于 構 件 設 計。研 究 發 現 可 以 借 用 以 邊 緣 屈 服 為 承 載 能 力 準 則 的 公 式(6-5)略 加 修 改 作 為 實 用 計 算 公 式。修 改 時 考 慮 到 實 腹 式 壓 彎 構 件平面 內 失 穩 時 截 面 存 在 的 塑 性 區,在 式(6-5)右 側 第 二 項 的 分 母 中 引 進 截 面 塑 性 發 展 系 數 γ x,同 時 將 第 二 項 中 的 穩 定 系 數 ? x 用 0.8 代 6 拉 彎 和 壓 彎 構 件 設 計
替。這樣實用計算公式為
β mx M x N + ≤ f ′ ? x A γ xW1x(1 ? 0.8 N / N Ex)式中 W 1x ——彎矩作用平面內對較大受壓纖維的毛截面模量;
(6-6)
β mx ——彎矩作用平面內的等效彎矩系數。規范按下列情況取值:
(a)框架柱和兩端支承構件 無 橫 向 荷 載 作 用 時,β mx =0.65+0.35M 2 /M 1,M 1 和 M 2 為 端 彎 矩,使 構 件 產 生 同 向 曲 率 無 反 彎 點)取 同 號,生 反 向 曲 率 有 反 彎 點)取 異 號,|M 1 |≥ |M 2 |;(時 產(時 且 構 件 兼 受 橫 向 荷 載 和 端 彎 矩 作 用 時:使 構 件 產 生 同 向 曲 率,β mx =1.0,產 生 反 向曲率時取 β mx =0.85; 無端彎矩但有橫向荷載作用時: β mx =1.0。(b)懸 臂 構 件 和 分 析 內 力 未 考 慮 二 階 效 應 的 無 支 撐 純 框 架 和 弱 支 撐 框 架 柱 :
β mx =1.0。
對于 單軸 對 稱截 面 壓彎 構件,當 彎 矩作 用 于對 稱 軸平面 內 且使 較 大的 翼 緣受 壓時,構件破壞 時 截面 的塑性區可 能僅 出現在 受拉翼緣,由于 受拉塑 性區的發展 而導 致構件失穩。對 于 這類構件,除 按公式(6-6)進行平面 內的穩 定 計算外,還 應按下式計算
拉 彎 和 壓 彎 構 件 設 計
N β mx M x ? ≤ f ′ A γ xW2 x(1 ? 1.25 N / N Ex)式中 W 2x ——對無翼緣端的毛截面模量; γ x ——與 W 2x 相應的截面塑性發展系數。
(2)彎矩作用平面外的穩定計算 壓彎構件彎矩作用平面外的彎扭屈曲承載力的相關公式為
(6-7)
N M + x =1 N Ey M cr(6-8)
將 N Ey = ? y Af y 和 M cr = ? bW1 x f y 代入上式并考慮材料的分項系數后可得 N Mx + ≤ f ? y A ?bW1x(6-9)
對 于 非 均 勻 彎 曲 的 情 況,引 進 壓 彎 構 件 的平面 外 等 效 彎 矩 系 數 β tx,同 時 引 進 截面形狀調整系數 η,彎矩作用平面外的穩定性計算公式為
β M N + η tx x ≤ f ?bW1x ?y A 式中
拉 彎 和 壓 彎 構 件 設 計
(6-10)
η ——截面影響系數,閉口截面 η =0.7,其它截面 η =1.0; ? y ——彎矩作用平面外的軸心受壓構件的穩定系數; ? b ——均勻彎曲的受彎構件的整體穩定系數,對閉口截面 ? b =1.0;
M x ——所計算構件段范圍內的最大彎矩。
對 于 等 效 彎 矩 系 數 β tx,經 過 計 算 比 較 可 知,此 系 數 與 非 均 勻 受 彎 的 受 彎 構 件 的等效彎矩系數 β b 的倒數 1/ β b 非常接近。通過分析規范取值為: ① 在彎矩作用平面外有支承的構件,根據兩相鄰支承點間構件段內的荷載 應 和內力情況確定(a)所 考 慮 構 件 段 無 橫 向 荷 載 作 用 時,β tx =0.65+0.35M 2 /M 1,M 2 和 M 1 是 在 彎 矩 作 用平面 內 的 端 彎 矩,使 構 件 產 生 同 向 曲 率 時 取 同 號,產 生 反 向 曲 率時 取異號,且|M 1 |≥|M 2 |;(b)所 考 慮 構 件 段 有 端 彎 矩 和 橫 向 荷 載 同 時 作 用 時,使 構 件 產 生 同 向 曲 率 時,β tx =1.0;使構件產生反向曲率時,β tx =0.85;(c)所考慮構件段內無端彎矩但有橫向荷載作用時,β tx =1.0; ② 彎矩作用平面外為懸臂的構件,β tx =1.0。6.4 壓彎構件的局部穩定計算(1)腹板的穩定 ① 工形截面和 H 形截面壓彎構件腹板的穩定 工 形 截 面 和 H 形 截 面 壓 彎 構 件 的 腹 板 在 剪 應 力 和 非 均 勻 壓 應 力 的 作 用 下,其 彈性屈曲條件為 6 拉 彎 和 壓 彎 構 件 設 計
? α 0 ?5 ? σ 1 ? α 0 ?5 ? σ 1 ? ? τ ? ? + ? ? ≤1 +? ? ? ?1 ? ? ? ? 2 ? ? σ cr1 ? 2 ? ? σ cr1 ? ? τ cr ? ? ? ? ? ? ? ? ? 板的彈性屈曲應力 σ cre。2 2(6-11)
以 不 同 的 τ 代 入 式(6-11)可 以 得 到 剪 應 力 和 非 均 勻 壓 應 力 聯 合 作 用 下 的 腹,對于彎矩作用平面內失穩的壓彎構件,失穩時截面一般都發展了部分塑性,計 算 時 假 定 腹 板 塑 性 區 的 深 度 為 其 高 度 的 1/4,可 以 求 得 彈 塑 性 狀 態 腹 板 的 屈 曲 應 力 σ crp,令 σ cr p =f y,就 可 以 得 到 腹 板 高 厚 比 h 0 /t w 與 應 力 梯 度 α 0 之 間 的 關 系,簡 化后可得 當 0≤ α 0 ≤1.6 時,h 0 /t w=16 α 0 +50 當 1.6< α 0 ≤2.0 時,h 0 /t w =48 α 0 -1 實 際上,對于長 細比較 小的壓彎構件,在彎曲平面內失 穩時,截 面的 塑性 深度超 過 了 h 0 /4,而 對于長細 比較大的壓彎 構 件,塑 性深度則不到 h 0 /4,甚 至可 能會處 于彈性狀態。因此,h 0 /t w 應與長細比聯系起來,規范規定
當 0≤ α 0 ≤1.6 時,h0 當 1.6< α 0 ≤2.0 時,tw ≤(16α 0 + 0.5λ + 25)235 fy(6-12)
h0 6 拉 彎 和 壓 彎 構 件 設 計 tw ≤(48α 0 + 0.5λ ? 26.2)235 fy(6-13)
式中
α 0 ——應力梯度,α 0 =(σmax- σ min)/ σ max ; σ ma x — — 腹 板 計 算 高 度 邊 緣 的 最 大 壓 應 力,計 算 時 不 考 慮 構 件 的 穩 定 系 數 和
截面塑性發展系數;
σ min — — 腹 板 計 算 高 度 另 一 邊 緣 相 應 的 應 力,應 力 為 正 值,應 力 為 負 值 ; 壓 拉 λ —— 構 件 在 彎 矩 作 用平面 內 的 長 細 比 : 當 λ <30 時,取 λ =30; 當 λ >100 時,取 λ =100。② 箱形截面壓彎構件腹板的穩定 對于箱形截面壓彎構件,因翼緣和腹板的連接焊縫只能是單側角焊縫,且兩腹板 受 力 可 能 不 一 樣,規 范 規 定,腹 板 高 厚 比 限 值 取 工 形 截 面 腹 板 高 厚 比 限 值 的 0.8 倍,當此值小于 40 235 / f y,應采用 40 235 / f y。
(2)翼緣寬厚比 壓彎構件的受壓翼緣板與梁的受壓翼緣板受力情況基本相同,因此,其翼緣寬厚比限值 與梁也相同,見式(5-23)、(5-24)和(5-25)。(23)、(5 24)和(5 25)
6.5 壓彎構件的計算長度 壓彎構件的計算長度和軸心受壓構件一樣是根據構件端部的約束條件按彈性
穩 定 理 論 得 到。對 于 端 部 約 束 條 件 比 較 簡 單 的 情 況,可 根 據 第 四 章 表 4-3 直 接 查 得。對于框架柱,情況比較復雜。下面分別從框架平面內和平面外兩方面介紹其 計算長度的取用方法。(1)等截面柱在框架平面內計算長度
拉 彎 和 壓 彎 構 件 設 計
在 框 架平面 內 框 架 的 失 穩 分 為 有 側 移 和 無 側 移 兩 種(圖 6-6),在 相 同 的 截 面 尺 寸 和連接條件下,有側移框架的承載力比無側移的要小得多。因此,確定框架柱的 計 算 長 度 時 首 先 要 區 分 框 架 失 穩 時 有 無 側 移。柱 的 計 算 長 度 可 表 示 為 H 0 = μ H c,計 算長 度 系數μ與柱 端 梁 的約 束 有關,以梁 柱 線 剛度 比 值 K = 為參數,根據彈性理論求得。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 圖 6-6 單層 單 跨框 架的平面內 失 穩形 式(a)有 側 移 框 架 ;(b)無 側 移 框 架 lb 規 范 在 確 定 等 截 面 框 架 柱 的 計 算 長 度 系 數 μ時,框 架 分 為 無 支 撐 純 框 架 和 有 將 支撐框架,中有支撐框架根據抗側移剛度大小又分為強支撐框架和弱支撐框架。其 ① 無支撐純框架(a)當 采 用 一 階 彈 性 分 析 方 法 計 算 內 力 時,框 架 柱 的 計 算 長 度 系 數 μ 根 據 框 架 柱上、下端的梁柱線剛度比值 K 1、和 K 2 由規范附表查得;(b)當 采 用 二 階 彈 性 分 析 且 在 每 層 柱 頂 附 加 假 想 水平荷 載 時,框 架 柱 的 計 算 6 拉 彎 和 壓 彎 構 件 設 計
長度系數 μ =1.0。假想水平荷載參考規范有關條文。② 有支撐框架(a)當 支 撐 結 構 的 側 移 剛 度(產 生 單 位 側 傾 角 的 水平力)S b 滿 足 下 式 要 求 時,為 強 支 撐 框 架,框 架 柱 的 計 算 長 度 系 數 μ根 據 框 架 柱 上、下 端 的 梁 柱 線 剛 度 比 值 K 1、和 K 2 由規范附表確定 式中 Sb ≥ 3(1.2∑ N bi ? ∑ N 0i)(6-14)
∑N bi、∑ N 0i — — 第 i 層 層 間 所 有 框 架 柱 用 無 側 移 框 架 和 有 側 移 框 架 計 算 長
度系數算得的軸壓桿穩定承載力之和。(b)當 支 撐 結 構 的 側 移 剛 度 S b 不 滿 足 式(6-14)要 求 時,為 弱 支 撐 框 架,框 架柱的軸壓桿穩定系數 ? 按下式確定
= ?0 +(?1 ? ? 0)式中
Sb 3(1.2∑ N bi ? ∑ N 0i)(6-15)
1、?0 — — 分 別 為 框 架 柱 用 附 錄 八 無 側 移 框 架 柱 計 算 長 度 系 數 和 有 側 移 框
架柱計算長度系數算得的軸心壓桿穩定系數。
廠 房變截 面階形 柱的 計 算 長度系 數,可 參考規 范的 有關規 定,這里 不 再 贅述。(2)柱在框架平面外計算長度 柱 在框架平面外 的計 算 長 度取決 于支撐 構件 的 布 置。支 撐結構 給柱 在 框 架平面 外 提 供了支 承點。當 框架 柱在平面外 失穩 時,支 承點可 以看作 是 變 形曲 線的反 彎點,因此柱在框架平面外的計算長度等于相鄰側向支承點之間的距離。
拉 彎 和 壓 彎 構 件 設 計
例 題 6-1 圖 6-7 所 示 Q235 鋼 焊 接工 形 截 面壓 彎 構 件,翼 緣 為火 焰切 割 邊,承 受 的 軸線 壓 力設 計 值 為 N=900kN,構 件一 端 承 受 M=490kN · m 的 彎矩,另 一 端彎 矩 為 零。構 件 兩 端鉸 接,并 在 三分 點 處 各有 一 側 向支 承 點。算此 構 件 是否 滿 足要 求。驗 解:
1、截面幾何特性: A=151.2cm2,I x =133295.2cm4,W x =3400.4cm3,i x =29.69cm,I y =3125.0cm4,i y =4.55cm。
2、強度驗算 490 326.7 彎矩圖(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 圖 6-7 例題 6-1 圖
3、彎矩作用平面內穩定驗算
λ x =l x /i x =1000/29.69=33.7,按 b 類截面查規范附表,得 ? x =0.924 ′ N Ex = 6 拉 彎 和 壓 彎 構 件 設 計
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、彎矩作用平面外穩定驗算
λ y =l y /i y =333.3/4.55=73.3<[ λ ]=150,按 b 類截面查規范附表,得 ? y =0.730 因最大彎矩在左端,而左邊第一段 β tx 又最大,故只需驗算該段。
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、局部穩定驗算 翼緣板局部穩定: b/t=(250/2-6)/12=9.9<13,滿足要求,且 γ x 可取 1.05。腹板局部穩定:
σ max = 6 拉 彎 和 壓 彎 構 件 設 計 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 故該壓彎構件的強度、整體穩定和局部穩定均滿足要求。
第五篇:鋼結構廠房基礎評估報告
安徽*************有限公司1#廠房工程
編制人:
審核人:
批準人:
**********************分公司
**************1#廠房項目監理部
2012年月日
基礎工程質量評估報告
********************廠房工程
質量評估報告
一、工程概況:
工程名稱:**************1#廠房
建設單位:***************有限公司
施工單位:***************工程有限公司
勘探單位:*************勘察院
設計單位:****************限公司
監理單位:********************有限公司
安*************1#廠房主體為一層鋼結構廠房,總建筑面積為4668.71m2;單層廠房建筑高度11.5m,基礎墊層砼強度登等級為C15,基礎承臺梁柱混凝土等級為C25。本工程為二類工業建筑,耐火等級二級,抗震設防烈度為七度,建筑設計使用年限50年。地基基礎設計等級為丙級。
二、評估依據:
1、《鋼結構施工圖》;
2、批準的施工組織設計方案;
3、《建筑工程施工質量驗收規范》GB50300-2001;
4、《鋼結構工程施工質量驗收規范》GB50205-2001;
5、《建筑施工高處作業安全技術規范》JGJ80-91;
6、基礎分部各分項、各檢驗批的質量控制資料,檢測資料已核查,基本齊全完善。
三、施工企業工藝標準情況、質量管理體系的運行情況、施工合同履約情況:
開工前,審核了施工單位現場質量管理體系、技術管理體系、質保體系資料基本健全。實施中對進場的材料的質量能夠進行自檢,監理進行質量跟蹤檢查,質量目標基本實現。
實施中執行情況如下:
1、施工現場所使用的各種材料質量證明、復試報告均符合設計和規范要求。由監理及建設重新抽樣送檢復試均符合要求。鋼結構焊縫的質量檢測均在監理單位和建設單位的人員見證下現場隨機取樣檢測,均符合設計要求。
四、工程質量監理情況:
1、在施工監理過程中,以鋼構監理實施細則、旁站方案、見證取樣為指導,以批準的施工組織設計、方案為依據。
2、監理跟蹤現場實施拼裝,吊裝質量控制,通過工程例會知單 1 份,以及口頭溝通等監控措施對質量目標起到有效作用。
五、工程質量控制及資料檢查歸案:
1、復試報告22 份;
2、監理旁站記錄 3 份;
六、基礎分部分項工程工程質量驗收:
本基礎分部工程:共分為土方分項檢驗批2個分項、模版分項工程檢驗批6份,鋼筋分項檢驗批6份,混凝土分項檢驗批3份,現澆結構分項工程檢驗批2份。驗收資料基本完整,簽字手續齊全,符合驗收要求。
七、工程觀感質量驗收:
根據整體質量檢查及質保資料、復試報告以及質控資料的驗收結論,監理部評估結論如下:符合圖紙設計及變更要求,質保資料基本齊全,質量控制資料基本完整,復試符合設計要求,未發生質量安全事故,同意驗收。