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技术交流(相互交流很重要,请不要拘束),上海宝冶集团有限公司 工业安装分公司 遇瑞,本次交流的两大方面内容,一、吊装用耳板计算程序,二、施工验算需要注意的几个问题,一、吊装用耳板的计算程序,主要内容 程序界面的介绍 各界面的用途、界面中参数的含义、相关知识的介绍。 程序的使用方法 配合实例介绍流程。 在使用程序过程中的注意事项 适用条件。,1.1程序界面的介绍1.1.1第一界面(耳板简图),图中号板为主耳板,号板为补强板,号板为加劲板,其中、号板需通过计算确定是否需要设置。介绍两种工况,1.1.2第二界面(耳板的材质及尺寸),由于本软件使用的是验证法,使用时首先需结合界面1并根据现场的实际情况,选取耳板的尺寸,然后利用本软件进行验证。,相关知识1:受压的三种状态,均匀压 杆件的受压 局部压 销轴(螺栓)孔边、刨平顶紧 三向压 一种应力状态,均匀压 构件受压 失稳 结构破坏,若为平面构件,需保证吊装过程中平面外长细比小于250。y=L/iy,iy为单根梁或平面桁架弦杆平面外回转半径值。,柱头加劲肋的刨平顶紧,局部压 在局部压力的作用下,构件的承载力与均匀压相比,有所提高。(可参见钢结构规范的端面承压值及螺栓的孔壁承压值),支座反力通过梁加劲肋的刨平顶紧,顶板与加劲肋的连接焊缝或者通过将加劲肋刨平顶紧于顶板,依靠板件承压传力,加劲肋与柱腹板的连接焊缝,柱腹板,三向压 是一种应力状态,即计算时取出的单元体的三个方向的应力均为压应力。 在这种受力条件下,不但承载力有所提高,而且其塑性及韧性也将提高。(可参见材料力学中有关应力状态的相关知识),为防止三向焊缝交叉,产生三向拉应力的加劲肋处理方法;若为直接承受动载的结构,其加劲肋与下翼缘的连接采用断开方法。(既防三向拉也可减少止疲劳对焊缝影响),1.1.3第三界面(荷载),相关知识2:标准值及设计值,标准值:实际值或规范中给出的参考值。 设计值:经处理,具有一定安全系数的值。 校核方法: 中国(双控法): 荷载标准值荷载分项系数k承载力标准值/抗力分项系数 总安全度=荷载分项系数抗力分项系数/ k=1.4 1.1110.75=2.07 国外(单控法): 荷载标准值安全系数承载力标准值 总的安全度=安全系数=2(马蒙特的施工安全系数),相关知识3:荷载组合(施工用),验算承载力(承载能力极限状态) 1.351.1恒载(结构自重) 用途:验算吊装或提升工况时,该状态以自重为主。 1.2恒载(塔架自重)+1.4活载(承担的结构自重) 用途:支撑胎架的设计 1.2恒载(结构自重)+1.4活载(牵引力或摩擦力及由于滑移带来的横向荷载) 用途:验算滑移工况 验算位移(正常使用极限状态) 1.0恒载+1.0活载,1.1.4第四界面(计算结果),相关知识4:耳板的受力,受力状态:拉、剪、孔壁承压及弯曲(可能存在),相关知识5.1:销轴的受力,受力状态:剪、承压及弯曲,销轴受弯(单剪,双剪谁更好),相关知识5.2:螺栓的受力,螺栓的分类,“螺栓界”的三个主要区别之一-普通螺栓之间,高强螺栓:螺杆、螺帽、垫圈 均采用高强度材料,如45号钢。普通螺栓:采用Q235钢,高强螺栓:8.8s级和10.9s级。 普通螺栓:4.6级、 4.8级、 5.6级、 8.8级。,高强螺栓:施加预拉力,使连接构件间产生挤压力,在杆轴的垂直方向产生摩擦力,因此受力时外力须先克服该摩擦力;普通螺栓:其拧紧螺帽时产生的预拉力较小,可以忽略不计,其仅仅依靠螺杆抗剪及孔壁承压来抵抗外力。,“螺栓界”的三个主要区别之二,“螺栓界”的三个主要区别之三-高强螺栓之间,从螺栓本身来看,两者相同,本质区别在于:两者极限状态的定义不同,计算方法及适用范围大不相同,摩擦型:以外剪力达到由预拉力产生的摩擦力为极限设计状态,使用时绝对不能滑动,一旦滑动设计上即认为达到破坏状态。,承压型:允许外剪力超过由预拉力产生的摩擦力,连接板件间产生滑移,螺杆与孔壁接触,以螺杆剪切破坏或孔壁承压破坏为极限设计状态,,承受动载或重要部位的连接一定摩擦型,相关知识6:焊缝的受力,受力状态:最复杂状态 拉、剪、弯曲,验算角焊缝时需注意的问题: 计算方法与耳板计算相似; 计算截面长度为L-2hf,但不大于60hf,计算截面宽度为0.7hf; 焊缝的应力为折算应力,其值大小为: f为焊缝正应力(当外力与焊缝轴线垂直时), f为焊缝剪应力(当外力与焊缝轴线平行时),角焊缝的焊角尺寸的初选,为什么设计人员在确定双面角焊缝的焊角尺寸时“总说0.8t”? 根据规范: ,t1、 t2分别为较厚板件、及较薄板件厚度。 设计院采用:“双面角焊缝 0.8t”-设计等强,相关知识7:角焊缝的四个疑问,“1cm长,焊角尺寸为10mm的单面角焊缝的承载力为1吨”,此话从何而来?,角焊缝的计算长度要求是什么? lw=l-2hf ,其中l为焊缝的实际长度。,存在最小值的原因:长度过小会造成应力集中; 存在最大值的原因:长度过大会造成边缘不受力。 (当长度超出60hf时,按照60hf计算,力沿焊缝全长分布时除外。),焊接工字钢的翼缘与腹板之间的连接焊缝可否采用角焊缝? 从焊接角度:建筑钢结构焊接技术规程JGJ81-2002,从受力角度: 钢结构设计规范 GB50017-2003第7.3.1条: 组合工字梁翼缘与腹板的双面角焊缝连接,其强度可 按下式计算 ,在剪力及局部压力的作用下算够即可。,此类焊缝必须焊透的三个情况: 重级工作制和起重量大于50t的中级工作制吊车梁腹板与上翼缘。 (承受动载) 高层钢结构梁柱连接节点上下600mm范围内。(强节点) 高层钢结构柱子拼接位置上下100mm范围内。(强连接),1.1.5第五界面(最终选用耳板尺寸),相关知识8:刚接or铰接,刚接带来弯矩 无绝对铰亦无绝对刚,多铰即是刚 焊接(刚度较大)=刚接?,相对位置:绝大多数情况下,搁置即为铰接。,梁搁置于柱顶,次梁搁置于主梁,构造:仅通过腹板相连为铰接;腹板和翼缘都有可靠连接可初步认定为刚接。,仅通过腹板相连,腹板与翼缘均连接,仅通过腹板相连,腹板与翼缘均连接,仅通过腹板相连,腹板与翼缘均连接,长度:实质是结构刚度的体现 钢结构设计规范 GB50017-2003第8.4.5条及10.1.4条均有类似规定: 对于H型及箱型截面的桁架:当采用节点板连接,且几何长度与截面高度之比大于10(弦杆)、15(腹杆),可忽略次弯矩作用,视作铰接点。 对于管桁架:几何长度与截面高度之比大于12(主管)、24(支管),分析内力时,视为铰接。,实验结果,次应力影响不超过20%情况下的结论。,1.2 程序演示,相关参数 必备参数: 外荷载标准值:325kN,主板材质:Q235 夹角=15度,平面外受力(工况1) 主板长度L=500mm,厚度t1=20mm,销轴直径d=85mm,销孔中心至被吊构件顶部距离h=250mm 单边抗拉面长度b1=160mm,抗剪面长度b2=140mm。 附加参数: 耳板补强板厚度t2=12mm,两块 加劲板长度L1=150mm,厚度t3=12mm,四块,同侧两块加劲板间距离300mm。,1.3程序使用时的注意事项,当施工过程中遇到下列四种情况时,需谨慎使用该计算程序。 吊点数超过6个 需注意的问题:各吊点位置受力不均匀。应先算反力再设计耳板。,2000年施工技术杂志中某网架吊装坠落事故分析 一文:被安装的结构为45m 80m的正放四角锥焊接球网架结构,在施工过程中共设置18个吊点。计算时未考虑多吊点联合吊装时各吊点提升力的不均匀性 ,导致个别点承载力不足先破坏,最终发生连锁效应,结构坠落。,验算马凳时存在不均匀,计算单个受荷时除以(n-1),以受弯为主的吊点。 需注意的问题:为避免侧板受扭而产生较大变形,应在被吊构件内部与主耳板对应的位置加设传力板,且传力板的截面模量不应小于主耳板的截面模量 。另外,为减少耳板根部的应力集中可设置附加翼板。,虽然耳板以受轴力为主,但与耳板相连的主结构板件厚度较小。 需注意的问题:分清主次,所选耳板厚度与主结构尽量接近,否则,需对主结构进行加强。 虽然吊耳以受轴力为主,但与耳板相连的结构板件厚度超过40mm。 需注意的问题:厚板的层状撕裂问题。可采用在被吊构件上开洞,将耳板直接插入被吊构件中 的做法,或者要求被吊构件板件具备Z向性能。,二、施工验算需要注意的几个问题,主要内容 项目部需提供给施工验算方的资料 给予。 施工验算方的计算报告中必须包含的内容 回收。 初识计算结果云图 结合SAP2000、MIDAS及ANSYS的位移及应力云图。,2.1项目部需提供给对方的资料,施工方法概述 简单描述拟采用的施工方法及相关流程。(吊装分段及方法;滑移顶推点、滑靴位置、采用的设备;提升时塔架布置) 需要解决的问题 双方配合列出最不利工况、需要计算的内容(吊装、卸载) 由于现场的某些特殊性而需要特别关注的事项 比如塔架的设置,是否有障碍 避开、加撑、硬抗 比如卸载时结构的状态 仅有主要受力构件or所有构件or屋面有无,场地情况等等(施工过程一体化协同分析) 结构自重 增强计算的准确性,通过软件上的手段,使计算结果与实际更为接近。,2.2计算报告中必须包含的内容,手算法 适合采用该方法计算:拼装支架的计算、焊缝及螺栓的计算以及吊装用耳板的计算。 特点:方法简便,未知量少,公式可寻。 报告内容: 计算内容描述; 计算依据 ;(某规范的某条) 荷载情况 ;(要说明荷载的来源) 安全系数的选取; 计算结果及相关评价。(必须),有限元分析法 适合采用该方法计算:结构的吊装工况分析、卸载工况分析、现场用支撑结构设计,吊点附近结构有限元分析 。 反力、应力(比)、位移 特点:未知量多,求解复杂,借助软件。 报告内容: 计算内容描述; (需比手算法更详细) 采用软件名称; 计算依据;(写明规范即可) 荷载及组合情况 ;(要说明荷载的来源) 计算结果及相关评价。(最不利位置及杆件),2.3三大流行软件的结果云图,相关知识9:应力比及von-mises应力,最不利应力比 按照相关规范的要求(最不利)所求得的构件应力值与材料的设计强度值的比值。,是,非,=N/A,稳定不利,受力较为复杂的构件应采用钢结构规范第5.2.5求解应力比,述软件求解过程,第四强度理论-形状改变比能理论(属于屈服失效理论,适合计算塑性材料的应力),Von-mises应力,对于钢材,SAP2000,相关知识10:云图,最大值0.132,MIDAS,ANSYS,交流结束,欢迎指正。 谢 谢! 2010年11月16日,
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