第四章 平台上部结构及附属设施设计.ppt

* 王腾 2008.10 第四章 平台上部结构及附属设施设计 平台上部结构：指桩顶以上，包括上部设施与设备的支撑结构在内的所有建筑结构，也称甲板结构。 平台上部结构的总体设计主要考虑使用载荷和风载荷等海洋环境载荷。 单个构件的设计载荷是由作用于构件的使用载荷与附加载荷最不利的组合确定。 平台根据使用要求完成总体工艺布置以后，就可进行上部结构的设计。 §4.1 概 述 甲板结构的所有尺度主要取决于各种工艺设备、机械设备与公用设施占有的空间，还要满足工人安全操作所需的空间。 上部结构通常根据使用要求和工艺布置按2～3层设计，设备、设施布置在各层甲板上。 通常把设备和设施按工艺流程、安全区和危险区进行划分、在陆上完成组块制造、预装和预试运转。称为模块设计 上部结构设计的主要内容： 选择合理的结构形式；进行合理的结构布置。 选取合理的计算简图，按最不利载荷组合进行结构内力分析。 构件截面选取；节点与支座构造设计 附属设施设计 §4.2 上部结构型式的选择与计算简图的选取 一、上部结构的型式与结构型式选取 模块结构 半组合结构 全组合结构 板梁结构 二、上部模块与设备的支撑结构型式与特点 空腹式框架结构：梁和立柱组成的整体式结构，空间开阔，整体性差。 桁架式结构。整体性好，但空间较小。 混合式结构 按支撑结构承载方式与上下层甲板的连接形式分为： 三、上部结构计算简图选取 上部结构设计的目的：是选择组成上部结构各个构件的截面，以满足使用要求和安全要求。 实际结构是相当复杂的，为了进行结构内力分析，必须对实际结构进行简化，用简化的图形代替实际结构进行内力计算。用于实际内力计算的图形称为计算简图。 计算简图选取的原则： （1）必须反映实际结构的受力状态； （2）便于计算 （一）节点构造、支座及杆件简化 1、上部节点构造与简化 节点：主梁与立柱的连接接头，刚节点和铰节点。 主梁与立柱的连接有：刚性连接（a)、简支连接（b）、。 2、上部结构支座构造与简化 上部结构的支座，就是支承结构的桩顶、支座的连接构造主要有插入式连接（图示）、螺栓连接及连接板连接三种型式。 插入式连接可以传递弯距，可简化为刚性连接 3、上部结构杆件的简化 杆件的截面尺寸（宽度、厚度）通常比杆件的长度小得多，截面上的应力一般是根据截面的内力（轴力、剪力和弯矩）来计算。 计算简图中，杆件用其轴线表示，各杆件之间的连接构造用节点表示，杆长用结点间轴线距离长度表示，而荷载作用点也转移到轴线上。 （二）载荷简化 平台上部设施与设备（模块）的支撑结构通常称为甲板结构。它是由板、次梁和主梁三种构件组成的梁板系统结构。作用在甲板铺板上的载荷传给次梁，再由次梁传给主梁，最后由主梁传给柱（或桩顶）与基础。 1、作用于梁板结构上的载荷 固定载荷：作用于结构上的不变载荷，如构件自重、固定设备的重量等。 活动载荷：作用于结构上的可变载荷，如可移动的设备重量、散装材料、操作载荷及风载荷和雪载荷等。 计算时采用固定载荷与活动载荷最不利的组合进行结构强度计算。 2、载荷分配与计算简图 甲板铺板的载荷分配与计算简图 当实际铺板简化为单向板（两边支承板时，长短边之比大于2），若板是多跨连续的板支承于刚度较大的梁格上时，计算一个区格内板，可假定板两端固定在次梁上，采用图4-6 (b)所示的计算简图。 当实际铺板简化为双向板（四边支承板，长短边之比小于2），必须进行两个方向的内力计算，当板上承受最不利均布荷载为q时，它的弯矩计算可以采用查表法。若在板的两个支承方向分别取单位宽度板条来计算〔图4-6 (a)〕，则其跨中最大弯矩分别为： 平行于短边方向 平行于长边方向 当铺板（钢质）四周与梁格采用连续焊缝连接，此时四周可视为弹性固定支承，它的弯矩可按下式计算： 梁上载荷分配与计算简图 当梁格采用层迭连接或等高连接，而长短边之比大于2时，板按两边支承在梁上进行简化，板上均布载荷可按铺板区格的中线来划分，分别传给两边的次梁，则次梁所承受的均布载荷（图4-7)为： 当梁格为层迭连接时，次梁的计算简图为多跨连续梁