第四章 平臺甲板結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)施的設(shè)計ppt課件

1、第四章第四章 平臺甲板結(jié)構(gòu)及平臺甲板結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)施設(shè)計附屬設(shè)施設(shè)計第四章第四章 平臺甲板結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)施平臺甲板結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)施設(shè)計設(shè)計第一節(jié)第一節(jié) 甲板結(jié)構(gòu)的計算模型甲板結(jié)構(gòu)的計算模型l甲板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析，對實際結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，用簡化的圖形代替實際結(jié)構(gòu)進(jìn)行內(nèi)力計算，用于內(nèi)力計算的圖形稱為計算簡圖。l計算簡圖選取的原則：l必須反映實際結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)l便于計算一、結(jié)點構(gòu)造、支座及桿件簡化一、結(jié)點構(gòu)造、支座及桿件簡化1、結(jié)點構(gòu)造與簡化、結(jié)點構(gòu)造與簡化上部結(jié)構(gòu)的結(jié)點主要是指主梁與立柱的連接接頭。上部結(jié)構(gòu)的結(jié)點主要是指主梁與立柱的連接接頭。剛性連接：簡化為剛結(jié)點剛性連接：簡化為剛結(jié)點簡支連接

2、：簡化為鉸結(jié)點簡支連接：簡化為鉸結(jié)點2、支座構(gòu)造與簡化、支座構(gòu)造與簡化上部結(jié)構(gòu)的支座就是支承結(jié)上部結(jié)構(gòu)的支座就是支承結(jié)構(gòu)的樁頂。支座的連接構(gòu)構(gòu)的樁頂。支座的連接構(gòu)造主要有插入式連接、螺造主要有插入式連接、螺栓連接、連接板連接。栓連接、連接板連接。目前應(yīng)用廣泛的是插入式連目前應(yīng)用廣泛的是插入式連接，簡化為剛性連接。接，簡化為剛性連接。3、桿件的簡化、桿件的簡化計算簡圖中桿件用其軸線表計算簡圖中桿件用其軸線表示，各桿件之間的連接用示，各桿件之間的連接用結(jié)點表示，桿長用結(jié)點之結(jié)點表示，桿長用結(jié)點之間軸線的長度表示，荷載間軸線的長度表示，荷載作用點也轉(zhuǎn)移到軸線上。作用點也轉(zhuǎn)移到軸線上。二、荷載簡化二、

3、荷載簡化甲板結(jié)構(gòu)由板、次梁、主梁組成。甲板結(jié)構(gòu)由板、次梁、主梁組成。作用在甲板鋪板上的荷載傳給次梁，再由次作用在甲板鋪板上的荷載傳給次梁，再由次梁傳給主梁，最后由主梁傳給柱或樁頂與梁傳給主梁，最后由主梁傳給柱或樁頂與基礎(chǔ)。基礎(chǔ)。1、作用于梁板結(jié)構(gòu)上的荷載、作用于梁板結(jié)構(gòu)上的荷載恒載：不變荷載恒載：不變荷載活載：可變荷載活載：可變荷載作用時間較長的活荷載，按恒載考慮作用時間較長的活荷載，按恒載考慮局部荷載及集中荷載按實際情況考慮局部荷載及集中荷載按實際情況考慮動力荷載按靜荷載乘以動力系數(shù)計算動力荷載按靜荷載乘以動力系數(shù)計算設(shè)計時采用恒載和有關(guān)活載組合成最不利的設(shè)計時采用恒載和有關(guān)活載組合成最不利

4、的組合荷載進(jìn)行計算組合荷載進(jìn)行計算2、荷載分配與計算簡圖、荷載分配與計算簡圖（1甲板鋪板的荷載分配與計算簡圖甲板鋪板的荷載分配與計算簡圖甲板鋪板被縱向和橫向分布的次梁和主梁分為許甲板鋪板被縱向和橫向分布的次梁和主梁分為許多區(qū)格，各區(qū)格內(nèi)的板的受力可分為兩邊支承多區(qū)格，各區(qū)格內(nèi)的板的受力可分為兩邊支承板和四邊支承板板和四邊支承板當(dāng)甲板鋪板當(dāng)甲板鋪板l2/l12時，假定板兩邊固定在次梁時，假定板兩邊固定在次梁上，簡化為兩邊支承板，計算簡圖：上，簡化為兩邊支承板，計算簡圖：l當(dāng)甲板鋪板l2/l12時，簡化為四邊支承板，必須進(jìn)行兩個方向的內(nèi)力計算。若在板的兩個支承方向取單位寬度板計算，則其中最大彎矩分

5、別為：l當(dāng)鋪板四周與梁格采用連續(xù)焊接連接時，四周可視為彈性固定支承，它的彎矩按下式計算：（2梁上荷載分配與計算簡圖次梁次梁計算簡圖次梁計算簡圖主梁主梁當(dāng)主梁為一連續(xù)梁，中間直接當(dāng)主梁為一連續(xù)梁，中間直接擱在樁頂上時，按多跨連續(xù)擱在樁頂上時，按多跨連續(xù)梁考慮。（右圖）梁考慮。（右圖）若主梁在樁頂處斷開，按簡支若主梁在樁頂處斷開，按簡支梁考慮。梁考慮。若主梁與柱采用剛性連接，且若主梁與柱采用剛性連接，且兩者之間線性剛度比小于兩者之間線性剛度比小于4，則柱子對主梁內(nèi)力影響較大，則柱子對主梁內(nèi)力影響較大，宜按剛架橫梁考慮。宜按剛架橫梁考慮。主梁計算簡圖主梁計算簡圖三、上部結(jié)構(gòu)計算簡圖的選取l上部結(jié)構(gòu)是

6、一個多層多跨的復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)，對實際結(jié)構(gòu)簡化，進(jìn)行內(nèi)力計算。l通常將平臺上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)分開考慮，對上部結(jié)構(gòu)受力分析時，將下部結(jié)構(gòu)的樁頂視為上部結(jié)構(gòu)的支座。l在初步設(shè)計階段，結(jié)構(gòu)進(jìn)一步簡化，通常將上部結(jié)構(gòu)簡化為若干平面結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析。l圖為兩層甲板的上部結(jié)構(gòu)，主梁沿橫向布置。圖圖為兩層甲板的上部結(jié)構(gòu)，主梁沿橫向布置。圖a）l橫剖面中，上下層甲板主梁和層間立柱組成一個多跨封橫剖面中，上下層甲板主梁和層間立柱組成一個多跨封 閉的橫向框架，圖閉的橫向框架，圖b）。）。l縱向框架圖縱向框架圖c）l作用在各層甲板上的荷載一般都沿平臺縱向均勻分布，因此作用在各層甲板上的荷載一般都沿平臺縱向均勻分布，因此

7、通過縱向相鄰兩柱距的中線取出圖通過縱向相鄰兩柱距的中線取出圖a中陰影部分作為一個計中陰影部分作為一個計算單元，按平面框架計算。算單元，按平面框架計算。平面框架平面框架當(dāng)上下層主梁和立柱頂端、底端的實際連接構(gòu)造均可以簡化當(dāng)上下層主梁和立柱頂端、底端的實際連接構(gòu)造均可以簡化為剛性結(jié)點時，則平面框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖可表示為圖為剛性結(jié)點時，則平面框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖可表示為圖a所示的多跨封閉剛架型式。所示的多跨封閉剛架型式。當(dāng)上下層主梁和立柱底端的連接構(gòu)造可簡化為剛性結(jié)點，而當(dāng)上下層主梁和立柱底端的連接構(gòu)造可簡化為剛性結(jié)點，而且上層主梁和立柱頂端設(shè)計成鉸接點時，則平面框架結(jié)構(gòu)且上層主梁和立柱頂端設(shè)計成鉸接

8、點時，則平面框架結(jié)構(gòu)的計算簡圖可表示為圖的計算簡圖可表示為圖b所示的多跨排架型式。所示的多跨排架型式。當(dāng)上下層主梁和立柱連接構(gòu)造不能設(shè)計為剛性結(jié)點時，則多當(dāng)上下層主梁和立柱連接構(gòu)造不能設(shè)計為剛性結(jié)點時，則多跨矩形框架將成為幾何可變體系，必須在桿件布置上增加跨矩形框架將成為幾何可變體系，必須在桿件布置上增加鞋腹桿，其計算簡圖按圖鞋腹桿，其計算簡圖按圖c選取，屬超靜定桁架。選取，屬超靜定桁架。l實際設(shè)計中，采用何種計算簡圖要根據(jù)實際結(jié)構(gòu)具體分析，合理選取。l當(dāng)荷載沿縱向分布不均勻，且相差較大時，應(yīng)選取若干平面結(jié)構(gòu)作為計算單元。通常在實際工程中，沿縱向取23種控制區(qū)段的計算簡圖進(jìn)行計算。第二節(jié)第二節(jié)

9、 甲板結(jié)構(gòu)的設(shè)計甲板結(jié)構(gòu)的設(shè)計l甲板結(jié)構(gòu)典型計算單元包括簡支梁、多跨連續(xù)梁、鋼架結(jié)構(gòu)、排架結(jié)構(gòu)、桁架結(jié)構(gòu)。這些計算單元通過力學(xué)計算可求得內(nèi)力軸力、剪力和彎矩）。l單個構(gòu)件的設(shè)計荷載應(yīng)按最不利荷載組合來計算截面內(nèi)力，以此選擇截面。一、平臺甲板鋪板厚度確定一、平臺甲板鋪板厚度確定采用鋼板作為鋪板，優(yōu)點：強(qiáng)度高、剛性好、采用鋼板作為鋪板，優(yōu)點：強(qiáng)度高、剛性好、自重輕，能增加結(jié)構(gòu)整體性，缺點：易腐蝕。自重輕，能增加結(jié)構(gòu)整體性，缺點：易腐蝕。板厚取決于甲板上設(shè)備重量、尺度、梁格布置板厚取決于甲板上設(shè)備重量、尺度、梁格布置等，通常兼顧選擇鋪板厚度、梁的尺度和間等，通常兼顧選擇鋪板厚度、梁的尺度和間距。距。

10、對兩邊支承板，板厚為：對兩邊支承板，板厚為：對四邊支承板，板厚為：對四邊支承板，板厚為：盡量選較薄的鋼板，但一般不應(yīng)小于盡量選較薄的鋼板，但一般不應(yīng)小于6mm，底層甲板鋪板通常底層甲板鋪板通常1213mm。板厚與次梁間距布置配合考慮，使板與梁的總板厚與次梁間距布置配合考慮，使板與梁的總用鋼量最小。用鋼量最小。二、梁格的布置與連接型式二、梁格的布置與連接型式1、簡式梁格、簡式梁格 2、普通式梁格、普通式梁格 3、復(fù)式梁格、復(fù)式梁格梁格布置的目的是合理決定板、次梁、主梁的尺梁格布置的目的是合理決定板、次梁、主梁的尺度、跨度和間距，在滿足使用要求的前提下，度、跨度和間距，在滿足使用要求的前提下，使總

11、用鋼量最少。使總用鋼量最少。梁格的連接型式，即主梁與次梁的連接：梁格的連接型式，即主梁與次梁的連接：層疊連接：次梁直接支承在主梁頂面上層疊連接：次梁直接支承在主梁頂面上 。整。整體穩(wěn)定性差，應(yīng)用較少體穩(wěn)定性差，應(yīng)用較少 。等高連接：橫次梁連接到主梁腹板上，但其等高連接：橫次梁連接到主梁腹板上，但其上翼緣低于主梁上翼緣，以便縱次梁支承上翼緣低于主梁上翼緣，以便縱次梁支承在橫次梁頂面，使縱次梁和主梁頂面齊平在橫次梁頂面，使縱次梁和主梁頂面齊平 降低連接：把次梁連接到主梁腹板上，主梁、降低連接：把次梁連接到主梁腹板上，主梁、次梁的上翼緣位于同一水平面上。建筑高次梁的上翼緣位于同一水平面上。建筑高度小

12、，整體穩(wěn)定性好，應(yīng)用廣泛。度小，整體穩(wěn)定性好，應(yīng)用廣泛。實際計算中，層疊連接通常做成鉸結(jié)，等高實際計算中，層疊連接通常做成鉸結(jié)，等高連接和降低連接可做成鉸結(jié)或剛結(jié)。連接和降低連接可做成鉸結(jié)或剛結(jié)。三、梁與立柱的內(nèi)力計算和截面選擇三、梁與立柱的內(nèi)力計算和截面選擇1、次梁的內(nèi)力計算與截面選擇、次梁的內(nèi)力計算與截面選擇內(nèi)力計算：把次梁簡化為兩端固定的梁、內(nèi)力計算：把次梁簡化為兩端固定的梁、簡支梁、多跨連續(xù)梁，進(jìn)行內(nèi)力計算。簡支梁、多跨連續(xù)梁，進(jìn)行內(nèi)力計算。截面選擇：先根據(jù)計算簡圖計算次梁的截面選擇：先根據(jù)計算簡圖計算次梁的最大彎矩和最大剪力，再根據(jù)初步選最大彎矩和最大剪力，再根據(jù)初步選定的截面對該次

13、梁進(jìn)行強(qiáng)度、撓度和定的截面對該次梁進(jìn)行強(qiáng)度、撓度和整體穩(wěn)定性驗算。整體穩(wěn)定性驗算。（1強(qiáng)度驗算強(qiáng)度驗算（2撓度驗算撓度驗算2、次梁的組合截面、次梁的組合截面板與梁的連接：設(shè)計中利用部分鋪板作為梁的受壓翼緣共同受彎時，板與梁的連接必須用連續(xù)焊縫，焊縫按梁的翼緣承受縱向剪力的要求計算。若鋪板只受局部彎曲作用，板和梁的翼緣連接可以用連續(xù)的或斷續(xù)的貼角焊縫，焊縫寬度按板彎曲時在支承處對梁產(chǎn)生的側(cè)拉力計算。3、主梁與立柱的內(nèi)力計算和截面選擇、主梁與立柱的內(nèi)力計算和截面選擇上部結(jié)構(gòu)在簡化為平面單元時，結(jié)構(gòu)計算簡圖可上部結(jié)構(gòu)在簡化為平面單元時，結(jié)構(gòu)計算簡圖可表示為以下三種型式。表示為以下三種型式。以鋼架結(jié)構(gòu)

14、為例說明主梁與立柱的內(nèi)力計算和截以鋼架結(jié)構(gòu)為例說明主梁與立柱的內(nèi)力計算和截面選擇面選擇多跨封閉鋼架型式多跨封閉鋼架型式多跨排架型式多跨排架型式超靜定桁超靜定桁架架（1內(nèi)力計算（2主梁截面選擇（3立柱截面選擇第三節(jié)第三節(jié) 附屬設(shè)施設(shè)計附屬設(shè)施設(shè)計一、生活區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計一、生活區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計供海上工作人員生活、娛樂和休息的場所稱為生活區(qū)。供海上工作人員生活、娛樂和休息的場所稱為生活區(qū)。生活區(qū)是平臺上部設(shè)施的一部分，通常制作成一個獨立生活區(qū)是平臺上部設(shè)施的一部分，通常制作成一個獨立的吊裝單元，稱為生活模塊。的吊裝單元，稱為生活模塊。1、生活模塊總體布置的特點、生活模塊總體布置的特點通常通常26層，類似于房屋

15、設(shè)計，大小取決于居住人數(shù)、層，類似于房屋設(shè)計，大小取決于居住人數(shù)、生活標(biāo)準(zhǔn)等，一般以生活標(biāo)準(zhǔn)等，一般以4層居多。臥室在頂層，設(shè)備房、層居多。臥室在頂層，設(shè)備房、廚房、餐室、儲藏室等在底層，娛樂室、醫(yī)療室、通廚房、餐室、儲藏室等在底層，娛樂室、醫(yī)療室、通信室、辦公室在中間層。信室、辦公室在中間層。生活模塊設(shè)計要綜合考慮防火、防爆、防震、防潮等要生活模塊設(shè)計要綜合考慮防火、防爆、防震、防潮等要求。求。2、生活模塊結(jié)構(gòu)的受力分析、生活模塊結(jié)構(gòu)的受力分析生活模塊是一個多層框架結(jié)構(gòu)，主梁在橫向生活模塊是一個多層框架結(jié)構(gòu)，主梁在橫向與立柱剛性連接，縱向梁與柱鉸接或柔性與立柱剛性連接，縱向梁與柱鉸接或柔性連

16、接?？v向剛度較大時忽略空間作用取平連接。縱向剛度較大時忽略空間作用取平面橫向框架計算。面橫向框架計算。1設(shè)計荷載設(shè)計荷載主要荷載：靜荷載、活荷載、風(fēng)荷載主要荷載：靜荷載、活荷載、風(fēng)荷載2結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方法結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析方法迭代法迭代法二、直升飛機(jī)甲板設(shè)計二、直升飛機(jī)甲板設(shè)計1、直升飛機(jī)甲板設(shè)計依據(jù)及一般布置、直升飛機(jī)甲板設(shè)計依據(jù)及一般布置1設(shè)計依據(jù)：功能、性能、位置、環(huán)境設(shè)計依據(jù)：功能、性能、位置、環(huán)境2一般布置：生活區(qū)建筑物的頂上，若頂部面一般布置：生活區(qū)建筑物的頂上，若頂部面積不夠，設(shè)計成懸臂式結(jié)構(gòu)。積不夠，設(shè)計成懸臂式結(jié)構(gòu)。直升飛機(jī)甲板的平面型式有圓形、方形、六角形直升飛機(jī)甲板的平面型式有圓

17、形、方形、六角形基本尺寸以飛機(jī)總廠確定，方形甲板最小邊長應(yīng)基本尺寸以飛機(jī)總廠確定，方形甲板最小邊長應(yīng)是飛機(jī)總長度的是飛機(jī)總長度的1.52倍。倍。2、設(shè)計荷載及荷載組合、設(shè)計荷載及荷載組合1設(shè)計荷載設(shè)計荷載靜荷載靜荷載活荷載活荷載環(huán)境荷載環(huán)境荷載直升飛機(jī)著陸荷載直升飛機(jī)著陸荷載2荷載組合荷載組合靜荷載靜荷載+活荷載活荷載靜荷載靜荷載+設(shè)計著陸荷載設(shè)計著陸荷載靜荷載靜荷載+活荷載活荷載+風(fēng)荷載風(fēng)荷載3、直升飛機(jī)甲板結(jié)構(gòu)設(shè)計、直升飛機(jī)甲板結(jié)構(gòu)設(shè)計三、棧橋設(shè)計三、棧橋設(shè)計連接相鄰兩個平臺的通道，也作為各種管道的支撐連接相鄰兩個平臺的通道，也作為各種管道的支撐結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。1、棧橋的結(jié)構(gòu)型式及一般布置、棧橋的結(jié)構(gòu)型式及一般布置結(jié)構(gòu)型式：直的、單跨的鋼管結(jié)構(gòu)橋。結(jié)構(gòu)型式：直的、單跨的鋼管結(jié)構(gòu)橋。斷面型式：矩形斷面型式：矩形4個桁架構(gòu)成或三角形個桁架構(gòu)成或三角形3個）個）平行弦桁架，腹桿布置：三角式、斜桿式。三角式平行弦桁架，腹桿布置：三角式、斜桿式。三角式常用，跨度小時采用純?nèi)鞘?，中等跨度時需增常用，跨度小時采用純?nèi)鞘剑械瓤缍葧r需增加豎桿。腹桿對稱布置，斜腹