第 6 章 多 层 房 屋 钢 结 构
多 层 钢 结 构 体 系 多 层 钢 结 构 一 般 采 用 框 架 类 结 构 体 系, 也 称 多 层 钢 框 架 结 构 ; 多 层 钢 结 构 一 般 由 柱 梁 楼 盖 结 构 支 撑 结 构 墙 板 或 墙 架 组 成 层 数 <=10; 高 度 <=60m 受 力 特 点 : 竖 向 力 / 侧 向 力
一 多 层 钢 结 构 类 型 柱 - 支 撑 体 系 : 梁 柱 节 点 均 为 铰 接, 纵 横 向 沿 柱 高 设 置 柱 间 支 撑 ( 抗 侧 力 构 件 ), 适 用 于 柱 距 不 大 但 允 许 双 向 设 置 支 撑 的 建 筑 物 ; 设 计 安 装 简 便, 侧 向 刚 度 大, 构 件 受 力 明 确, 耗 钢 量 小 ; 纯 框 架 体 系 : 纵 横 两 个 方 向 均 为 刚 接 框 架, 适 用 于 柱 距 较 大 但 无 法 设 置 支 撑 的 建 筑 物 ; 节 点 构 造 较 复 杂, 用 钢 量 较 大 ;
多 层 钢 结 构 类 型 框 架 - 支 撑 体 系 : 纵 向 柱 - 支 撑 体 系, 横 向 为 纯 框 架 体 系, 一 方 面 满 足 建 筑 功 能 要 求, 另 一 方 面, 简 化 设 计 施 工, 减 小 用 钢 量 框 架 - 支 撑 组 合 体 系 混 合 体 系
二 多 层 钢 结 构 布 置 原 则 柱 网 及 梁 系 布 置 合 理, 纵 横 向 刚 度 均 匀, 构 件 传 力 明 确 类 型 统 一, 节 点 构 造 简 单, 便 于 施 工 ; 应 采 用 平 面 刚 性 楼 盖, 保 证 空 间 整 体 刚 度 及 空 间 协 调 工 作 ; 横 向 框 架 为 柱 - 支 撑 体 系 且 采 用 平 面 刚 性 楼 盖 时, 柱 间 支 撑 间 距 不 大 于 4L; 钢 柱 及 支 撑 沿 竖 向 可 以 变 截 面, 但 应 防 止 层 间 刚 度 突 变 ; 柱 - 支 撑 体 系 刚 度 大, 用 钢 量 省, 条 件 允 许 时 应 优 先 选 用 ; 支 撑 布 置 应 合 理 均 匀
楼 盖 布 置 与 设 计 多 层 结 构 中, 楼 盖 结 构 的 方 案 选 择, 要 遵 循 满 足 建 筑 设 计 要 求 较 小 自 重 以 及 便 于 施 工 等 一 般 性 原 则, 还 要 有 足 够 的 刚 度 楼 盖 结 构 包 括 楼 板 和 梁 系, 梁 系 通 常 由 主 梁 和 次 梁 组 成 多 层 钢 结 构 中 的 楼 板 : 压 型 钢 板 组 合 楼 板 压 型 钢 板 作 为 混 凝 土 的 下 部 钢 筋 与 混 凝 土 一 起 共 同 工 作 形 成 ; 非 组 合 楼 板 压 型 钢 板 仅 用 作 永 久 性 模 板, 不 参 与 共 同 工 作
建 筑 平 面 限 制
规 范 : 平 面 不 规 则 类 型
第 一 类 : 扭 转 不 规 则
第 二 类 : 凹 凸 不 规 则
第 三 类 : 楼 板 局 部 不 连 续
规 范 : 竖 向 不 规 则 类 型
第 一 类 : 侧 向 刚 度 不 规 则
第 二 类 : 竖 向 构 件 不 连 续
第 三 类 : 楼 层 承 载 力 突 变
平 面 布 置 规 则 性 平 面 宜 简 单 规 则 平 面 长 度 不 宜 过 长 突 出 部 分 宜 减 小 凹 角 部 分 应 采 取 加 强 措 施 对 称 性 核 心 筒 位 置 要 居 中 或 对 称 抗 震 墙 沿 房 屋 周 边 布 置 ( 较 大 抗 扭 刚 度 和 抗 倾 覆 能 力 )
竖 向 布 置 立 面 变 化 要 均 匀 避 免 柔 弱 底 层 顶 层 大 厅 的 改 善
柱 网 布 置 方 形 柱 网 和 矩 形 柱 网 是 多 高 层 框 架 结 构 常 用 的 基 本 柱 网, 其 柱 距 宜 采 用 6~9m 当 柱 网 确 定 后, 梁 格 即 可 自 然 地 按 柱 网 分 格 来 布 置 框 架 的 主 梁 应 按 框 架 方 向 布 置 于 框 架 柱 间 并 与 柱 刚 接 一 般 需 在 主 梁 间 按 楼 板 受 载 要 求 设 置 次 梁, 其 间 距 可 为 3~4m
柱 网 一 般 布 置
多 层 钢 结 构 荷 载 效 应 和 组 合 荷 载 效 应 计 算 荷 载 效 应 组 合
一 荷 载 效 应 计 算
荷 载 效 应 计 算 永 久 荷 载 : 分 项 系 数 1.2 ;1.35 ;1.0 可 变 荷 载 : 分 项 系 数 1.4 雪 荷 载 积 灰 荷 载 楼 面 活 荷 载 :>=4.0kN/m 2 时, 分 项 系 数 1.3 屋 面 活 荷 载 风 荷 载 w = w μ μβ k 0 z s z
荷 载 效 应 计 算 偶 然 荷 载 : 地 震 荷 载 水 平 地 震 作 用 ( 内 力 组 合 中 起 主 要 作 用 ) 多 遇 地 震 ( 应 ): 承 载 力 及 变 形 验 算 ; 振 型 分 解 反 应 谱 法 / 弹 性 时 程 分 析 / 底 部 剪 力 法 罕 遇 地 震 ( 宜 ): 弹 塑 性 时 程 分 析 / 静 力 弹 塑 性 分 析 (pushover)
荷 载 效 应 计 算 振 型 分 解 反 应 谱 法 典 型 公 式 F = 1.15α γ X G ij j j ji Ei 水 平 地 震 影 响 系 数 α 振 型 数 不 少 于 3 个, 振 型 叠 加 采 用 平 方 和 开 方 (SRSS) 或 完 全 二 次 项 (CQC) G E 重 力 荷 载 代 表 值 : G E =G K +0.5Q S +0.5Q A +kq L +G KT k=0/0.5/1.0
荷 载 效 应 计 算 竖 向 地 震 作 用 ( 仅 在 计 算 多 层 框 架 内 大 跨 度 或 大 悬 臂 构 件 时 考 虑 ) F = α G VO V EO 竖 向 地 震 作 用 系 数 α v : 8 度 0.1/9 度 0.2
二 荷 载 效 应 组 合
荷 载 效 应 组 合 不 考 虑 地 震 的 组 合 永 久 荷 载 控 制 : n γ ( γ S + ψ γ S ) R 0 G GK ci Qi QiK i= 1 可 变 荷 载 控 制 : n ( S S S ) R γ γ +γ + ψ γ 0 G GK Q1 Q1K ci Qi QiK i= 2
荷 载 效 应 组 合 考 虑 地 震 的 组 合 γ ( ) 0 γ GSGE +γ EhSEhK +γ EvSEvK +ψwγwswk R
多 层 钢 结 构 的 内 力 分 析 一 般 规 定 计 算 方 法 多 层 钢 结 构 的 梁 多 层 钢 结 构 的 柱 多 层 钢 结 构 的 支 撑
一 般 规 定 平 面 布 置 规 则 的 多 层 框 架, 宜 采 用 平 面 计 算 模 型, 平 面 不 规 则 时, 宜 采 用 空 间 计 算 模 型 ; 地 震 作 用 效 应 分 析 时, 结 构 及 附 属 质 量 集 中 在 各 楼 层, 应 按 不 同 维 护 结 构 对 自 振 周 期 折 减 (0.9/0.85/0.8), 维 护 墙 体 只 计 质 量 不 计 刚 度 ; 多 层 框 架 宜 采 用 专 门 软 件 计 算 或 手 算 ;
一 般 规 定 多 层 框 架 柱 的 计 算 长 度 H 0 =μh μ 为 计 算 长 度 系 数, 根 据 上 下 端 汇 交 的 横 梁 与 框 架 柱 线 刚 度 之 比 (k 1 =I B /L:I C /H,K 2 ) 查 表 确 定 有 侧 移 框 架 和 无 侧 移 框 架
一 般 规 定 风 荷 载 作 用 下,Δ<=H/500/δ<=h/400; 多 遇 地 震,δ<=h/250; 框 架 梁 与 压 型 钢 板 组 合 楼 板 可 靠 连 接 时, 框 架 梁 截 面 中 应 计 入 混 凝 土 楼 板 的 作 用, 楼 盖 主 梁 I=2Is/ 其 它 I=1.5Is; 基 本 周 期 T1 的 估 算 ( 刚 度 沿 高 度 分 布 均 匀 的 钢 框 架 ): T1 = 0.1 u
二 计 算 方 法 精 确 方 法 : 矩 阵 位 移 法 有 限 元 法 近 似 方 法 : 分 层 法 ( 竖 向 荷 载 ) 半 刚 架 法 改 进 反 弯 点 法 (D 值 法 )( 水 平 荷 载, 框 架 ) 悬 臂 铰 接 桁 架 ( 水 平 荷 载, 柱 - 支 撑 )
框 架 结 构 近 似 计 算 框 架 结 构 计 算 简 图 将 框 架 结 构 的 空 间 形 式, 简 化 成 平 面 形 式, 如 图
框 架 杆 件 用 其 轴 线 表 示 ; 杆 件 之 间 用 节 点 表 示 ; 杆 件 长 度 用 节 点 之 间 的 距 离 表 示 ; 计 算 跨 度 取 框 架 之 间 轴 线 距 离 ; 柱 的 计 算 高 度 可 以 取 层 高, 底 层 柱 一 般 取 到 基 础 顶 面 的 距 离 ; 跨 度 相 差 不 超 过 10% 时, 按 等 跨 计 算 内 力 ; 屋 面 斜 梁 坡 度 不 超 过 1/8 时, 按 水 平 梁 计 算
计 算 假 定 : 1 分 层 法 (1) 框 架 的 侧 移 和 侧 移 力 矩 忽 略 不 计 ; (2) 每 层 梁 荷 载 对 其 它 层 梁 和 柱 的 影 响 忽 略 不 计 计 算 要 点 : 除 底 层 柱 外, 其 它 柱 的 侧 移 刚 度 乘 以 0.9, 传 递 系 数 为 1/3; 适 用 条 件 : 分 层 法 适 用 于 节 点 梁 柱 线 刚 度 比 i b / ic 3
2 弯 矩 二 次 分 配 法 是 一 种 计 算 竖 向 荷 载 作 用 下 框 架 结 构 内 力 的 一 种 近 似 方 法 ; 假 定 节 点 的 不 平 衡 弯 矩 值 对 于 该 节 点 相 交 的 各 杆 件 的 远 端 有 影 响, 对 其 余 各 杆 件 的 影 响 忽 略 不 计 ; 先 对 各 节 点 的 不 平 衡 弯 矩 进 行 第 一 次 分 配, 并 向 远 端 传 递 ( 传 递 系 数 为 1/2); 在 将 传 递 弯 矩 产 生 的 新 的 不 平 衡 弯 矩 进 行 第 二 次 分 配, 整 个 弯 矩 分 配 和 传 递 结 束
水 平 荷 载 作 用 下 的 近 似 计 算 钢 框 架 结 构 在 水 平 荷 载 作 用 下 的 内 力 计 算 有 两 种 近 似 计 算 方 法 : 反 弯 点 法 修 正 反 弯 点 法 (D 值 法 )
1 反 弯 点 法 使 用 条 件 : 结 构 比 较 均 匀, 层 数 不 多, 梁 的 线 刚 度 i b 比 柱 的 线 刚 度 i c 大 较 多 时 基 本 假 定 : (1) 在 剪 力 分 配 时, 认 为 梁 的 线 刚 度 与 柱 的 线 刚 度 之 比 为 无 限 大, 两 端 无 转 角 ; (2) 确 定 各 柱 的 反 弯 点 位 置 时, 认 为 除 底 层 外 其 余 各 层 柱 上 下 两 端 的 转 角 相 同 ; (3) 不 考 虑 柱 的 轴 向 变 形, 同 一 层 各 节 点 的 水 平 位 移 相 等
同 层 柱 的 剪 力 分 配 柱 的 侧 移 刚 度 : 第 i 层 的 总 剪 力 : d m k = 1 ik = 12i h c 2 V ik = V i V = d Δ i m i ik ik i Δ = d k = 1 1 ik V V ik = m d k = 1 ik d ik V i
柱 中 反 弯 点 的 位 置 : 对 于 底 层 柱, 反 弯 点 的 位 置 位 于 柱 距 柱 底 2/3h 处 除 底 层 柱 外, 其 它 柱 反 弯 点 的 位 置 位 于 柱 的 中 点 ; 框 架 梁 柱 内 力 计 算 柱 的 内 力 根 据 柱 间 剪 力 和 反 弯 点 的 位 置 确 定, 梁 端 弯 矩 由 平 衡 条 件 求 出 (1) 柱 端 弯 矩 : (2) 梁 端 弯 矩 : (3) 梁 端 剪 力 : (4) 柱 的 轴 力 :
2 改 进 反 弯 点 法 (D 值 法 ) 两 个 方 面 的 改 进 1 修 正 了 框 架 柱 的 抗 剪 刚 度 在 水 平 荷 载 作 用 下, 框 架 不 仅 有 侧 移, 且 各 节 点 都 有 转 角 2 调 整 了 框 架 柱 的 反 弯 点 高 度 不 再 是 定 值, 而 是 与 柱 的 上 下 端 的 刚 度 有 关, 反 弯 点 偏 向 刚 度 小 的 一 端 有 了 D 值 和 反 弯 点 的 位 置 后, 其 他 内 容 的 计 算 和 反 弯 点 法 完 全 相 同
结 构 的 整 体 稳 定 P- 效 应 由 于 钢 框 架 的 侧 向 刚 度 较 柔, 在 风 荷 载 或 水 平 地 震 作 用 下 将 产 生 较 大 的 水 平 位 移, 这 使 已 作 用 于 产 生 水 平 位 移 的 结 构 上 的 竖 向 荷 载, 对 该 结 构 的 各 构 件 产 生 附 加 内 力, 而 且 增 大 已 有 的 结 构 位 移 水 平, 因 而 降 低 结 构 的 承 载 力 和 结 构 的 整 体 稳 定 性 按 反 映 二 阶 效 应 的 方 法 验 算 结 构 的 整 体 稳 定
钢 构 件 设 计 1 构 件 选 型 : 2 钢 构 件 设 计 : 构 件 强 度 验 算 构 件 稳 定 承 载 力 验 算
三 多 层 钢 结 构 的 梁 梁 的 截 面 形 式 轧 制 或 焊 接 H 形 钢 不 对 称 H 形 钢 蜂 窝 梁 截 面
多 层 钢 结 构 的 梁 梁 的 设 计 按 受 弯 构 件 设 计 应 采 用 最 不 利 截 面 的 最 不 利 组 合 内 力 进 行 梁 截 面 验 算, 最 不 利 截 面 一 般 在 梁 的 两 端 跨 中 或 集 中 荷 载 作 用 点 ; 框 架 梁 截 面 调 整 幅 度 较 大 (30%) 时, 应 重 新 进 行 内 力 分 析 ; 楼 板 为 压 型 钢 板 组 合 楼 板 且 与 梁 可 靠 连 接, 按 钢 - 混 凝 土 组 合 楼 盖 进 行 设 计 通 常 采 用 双 轴 对 称 的 轧 制 或 焊 接 H 型 钢 截 面, 对 跨 度 较 大 或 受 荷 较 大, 而 高 度 又 受 到 限 制 的 部 位, 可 采 用 抗 弯 和 抗 扭 性 能 较 好 的 箱 形 截 面 ( 双 腹 板 梁 )
四 多 层 钢 结 构 的 柱
1 框 架 柱 的 选 取 多 层 钢 框 架 多 为 双 向 设 置, 故 柱 截 面 的 强 弱 轴 方 向 宜 按 整 个 框 架 体 系 的 刚 度 要 求 来 确 定 框 架 柱 截 面 可 采 用 轧 制 或 焊 接 H 形 钢 方 钢 管 十 字 形 截 面 圆 钢 管 等, 见 图 对 于 多 层 钢 框 架, 柱 轮 廓 外 边 尺 寸 不 超 过 800mm
大 红 274 常 见 的 柱 截 面 图
多 层 钢 结 构 的 柱 钢 柱 的 设 计 钢 柱 为 偏 心 受 压 构 件 ; 钢 柱 应 按 两 个 主 轴 方 向 分 别 进 行 强 度 和 稳 定 性 验 算 ; 对 厚 钢 板 (>60,Q235;>36,Q345) 应 考 虑 钢 材 沿 厚 度 方 向 的 性 能, 防 止 分 层
五 多 层 钢 结 构 的 支 撑 支 撑 的 布 置 和 形 式 支 撑 布 置 原 则 : 承 受 水 平 荷 载, 保 证 结 构 稳 定 性, 避 免 过 大 的 次 应 力 和 温 度 应 力 平 面 布 置 : 支 撑 应 沿 结 构 纵 向 和 横 向 分 别 布 置, 最 好 沿 结 构 主 轴 对 称, 如 正 方 平 面, 支 撑 布 置 在 房 屋 中 央 和 四 角 ; 长 方 形 平 面, 支 撑 布 置 在 长 边 的 两 端 和 中 部, 沿 横 向 多 布, 沿 纵 向 少 布 沿 高 度 布 置 : 最 好 上 下 贯 通, 否 则 应 至 少 搭 接 一 层 支 撑 形 式 :X 形 支 撑 /K 形 支 撑 / 华 伦 氏 支 撑
多 层 钢 结 构 的 支 撑 支 撑 的 计 算 : 一 般 按 拉 / 压 杆 计 算 ; 支 撑 承 受 水 平 剪 力 : 实 际 水 平 荷 载 产 生 的 层 间 剪 力 f y 1 = Af 85 235 或 ; V
多 层 钢 结 构 的 支 撑 还 要 考 虑 竖 向 荷 载 引 起 的 附 加 内 力, 受 压 交 叉 斜 撑 σ c1+ σ c2 Δ N = A cos 2 b α 2 交 叉 斜 撑 按 拉 杆 设 计 时, 不 考 虑 附 加 内 力, 其 连 接 应 按 荷 载 作 用 下 的 拉 力 和 其 临 界 压 力 设 计 支 撑 按 内 力 设 计 时, 端 部 的 连 接 承 载 力 宜 按 设 计 内 力 提 高 10%~15% 计 算
钢 与 混 凝 土 组 合 板 和 组 合 梁 钢 与 混 凝 土 组 合 板 钢 与 混 凝 土 组 合 梁
组 合 楼 板 的 优 点 施 工 速 度 快, 不 再 采 用 支 模 施 工, 常 不 再 支 设 临 时 竖 向 支 柱, 由 压 型 钢 板 承 担 施 工 荷 载 便 于 铺 设 板 内 管 线, 并 可 在 压 型 钢 板 凹 槽 内 埋 置 颠 簸 装 修 用 的 吊 顶 挂 钩 用 圆 柱 头 焊 钉 穿 透 压 型 钢 板 焊 接 在 钢 梁 上 翼 缘 后, 使 施 工 时 对 钢 梁 起 侧 向 支 承 作 用 在 使 用 阶 段 压 型 钢 板 作 为 混 凝 土 楼 板 的 受 拉 钢 筋, 也 提 高 了 楼 板 的 刚 度 采 用 圆 形 焊 钉, 传 递 压 型 钢 板 与 混 凝 土 叠 合 面 之 间 的 剪 力
大 篮 p404 组 合 楼 盖 图
常 见 压 型 钢 板
组 合 梁 的 设 计
一 钢 与 混 凝 土 组 合 板 压 型 钢 板 + 钢 筋 混 凝 土
钢 与 混 凝 土 组 合 板 设 计 原 则 组 合 板 的 设 计 应 考 虑 施 工 和 使 用 两 个 阶 段 施 工 阶 段 : 压 型 钢 板 为 混 凝 土 模 板, 应 对 其 进 行 强 度 和 变 形 验 算 ; 永 久 荷 载 ( 压 型 钢 板 及 混 凝 土 自 重 )+ 可 变 荷 载 ( 施 工 荷 载 及 附 加 荷 载 ) 使 用 阶 段 : 在 全 部 荷 载 作 用 下, 对 组 合 板 或 钢 筋 混 凝 土 楼 板 ( 压 型 钢 板 仅 用 作 模 板, 厚 度 hc) 进 行 强 度 和 变 形 验 算
钢 与 混 凝 土 组 合 板 压 型 钢 板 跨 中 变 形 v>20mm 时, 确 定 混 凝 土 自 重 时 应 考 虑 凹 坑 效 应, 厚 度 +0.7v 或 增 设 支 撑 组 合 板 有 局 部 荷 载 时, 有 效 宽 度 的 确 定 抗 弯 计 算 : 简 支 板 b em =b m +2l p (1-l p /l); 连 续 板 b em =b m +[4l p (1-l p /l)]/3 抗 剪 计 算 : b em =b m +l p (1-l p /l) 其 中 : b m =b p +2(h c +h f )
钢 与 混 凝 土 组 合 板 施 工 阶 段 计 算 压 型 钢 板 为 混 凝 土 模 板, 应 对 其 进 行 强 度 和 变 形 验 算, 可 采 用 弹 性 分 析 方 法, 顺 肋 方 向 的 正 负 弯 矩 和 挠 度 均 按 单 向 板 计 算, 不 考 虑 垂 直 肋 方 向 的 正 负 弯 矩 使 用 阶 段 计 算 当 hc=50-100mm 时, 可 按 以 下 规 定 设 计 : 顺 肋 方 向 的 正 弯 矩 和 挠 度 均 按 单 向 简 支 板 计 算, 负 弯 矩 按 嵌 固 端 考 虑, 不 考 虑 垂 直 肋 方 向 的 正 负 弯 矩
钢 与 混 凝 土 组 合 板 组 合 板 设 计 施 工 阶 段 验 算 : 压 型 钢 板 ; 强 度 和 挠 度 及 腹 板 局 部 屈 曲 承 载 力 验 算 使 用 阶 段 设 计 : 组 合 板 ; 正 截 面 抗 弯 承 载 力 / 抗 冲 剪 承 载 力 / 斜 截 面 抗 剪 承 载 力 / 负 弯 矩 段 的 截 面 强 度 和 裂 缝 宽 度
钢 与 混 凝 土 组 合 板 正 截 面 抗 弯 承 载 力 : 塑 性 设 计 方 法, 假 定 截 面 受 拉 受 压 区 材 料 均 达 到 强 度 设 计 值 ( 折 减 0.8) A s f<f cm h c b 时, 塑 性 中 和 轴 在 压 型 钢 板 上 翼 缘 以 上 混 凝 土 内, M=<0.8f cm x cc by; x cc =A s f/f cm b;y=h 0 -x cc /2 A s f>f cm h c b 时, 塑 性 中 和 轴 在 压 型 钢 板 内, M=<0.8(f cm h c by 1 +A sc fy 2 ); A sc =0.5(A s -f cm h c b/f);
钢 与 混 凝 土 组 合 板 抗 冲 剪 承 载 力 V p =<0.6f t c p h c 斜 截 面 抗 剪 承 载 力 V c =<0.07f cm bh 0
钢 与 混 凝 土 组 合 板 负 弯 矩 段 的 截 面 强 度 和 裂 缝 宽 度 按 混 凝 土 结 构 设 计 规 范 计 算 组 合 板 挠 度 分 别 按 荷 载 短 期 效 应 组 合 和 长 期 效 应 组 合 计 算
组 合 板 构 造 要 求 压 型 钢 板 净 厚 度 >=0.75mm, 镀 锌 层 厚 度 满 足 防 腐 要 求 ; 浇 注 混 凝 土 的 槽 ( 肋 ) 宽 >=50mm; 槽 内 设 圆 柱 头 焊 钉 连 接 件 时 压 型 钢 板 高 =<80mm; 组 合 板 厚 度 >=90mm,hc>=50mm; 组 合 板 端 部 必 须 内 设 圆 柱 头 焊 钉 连 接 件, 将 压 型 钢 板 凹 肋 焊 牢 于 钢 梁 上, 圆 柱 头 焊 钉 直 径 s=3m,13-16/s=3m-6m,16-19/s>6m,19
钢 与 混 凝 土 组 合 板 组 合 板 在 钢 梁 上 支 承 长 度 >=50mm 必 要 时 组 合 板 应 配 置 钢 筋 : 附 加 抗 拉 钢 筋 / 负 弯 矩 区 连 续 钢 筋 / 集 中 荷 载 或 孔 洞 周 围 分 布 钢 筋 / 为 改 善 防 火 的 受 拉 钢 筋 组 合 板 负 弯 矩 区 裂 缝 宽 度 <=0.3mm/0.2mm 抗 裂 钢 筋 / 分 布 钢 筋
二 组 合 梁 设 计 由 钢 梁 及 支 承 在 其 上 的 钢 筋 混 凝 土 翼 板 构 成 钢 筋 混 凝 土 抗 压 / 钢 材 抗 拉 / 协 同 工 作, 充 分 发 挥 材 料 作 用
组 合 梁 设 计 组 合 梁 的 分 类 普 通 混 凝 土 翼 板 组 合 梁 压 型 钢 板 组 合 梁 预 制 装 配 式 混 凝 土 板 组 合 梁
组 合 梁 设 计 组 合 梁 的 优 点 节 约 钢 材, 降 低 造 价 ; 增 大 截 面 刚 度, 减 小 钢 梁 挠 度 ; 减 小 结 构 高 度 及 建 筑 物 总 高 度 ; 增 强 结 构 整 体 性 ; 钢 梁 为 组 合 板 支 撑, 节 约 模 板, 缩 短 工 期
组 合 梁 设 计 组 合 梁 的 缺 点 耐 火 等 级 差 ; 需 在 钢 梁 上 焊 接 连 接 件
梁 的 承 载 力 计 算 梁 的 抗 弯 强 度 验 算 : σ = M x f γ x W nx 抗 剪 承 载 力 计 算 : τ = VS 框 架 梁 端 部 腹 板 受 切 割 削 弱 时, 按 下 公 式 计 算 梁 端 部 的 抗 剪 强 度 : It w f v τ = V / A f wn v
梁 的 整 体 稳 定 梁 的 整 体 稳 定 性 通 常 通 过 刚 性 铺 板 加 以 保 证, 使 其 不 控 制 设 计 铺 板 起 阻 止 梁 的 失 稳 作 用 应 满 足 的 两 个 条 件 : 一 是 铺 板 在 自 身 平 面 内 有 相 当 大 的 刚 度 ; 二 是 铺 板 与 梁 有 可 靠 的 连 接 当 铺 板 不 满 足 是 刚 性 条 件 时, 按 右 式 计 算 梁 的 稳 定 : ϕ M b x W x f
框 架 柱 的 承 载 力 计 算 框 架 柱 是 指 与 梁 刚 接 的 柱, 在 轴 向 压 力 和 弯 矩 的 共 同 作 用 下, 兼 有 梁 和 柱 的 特 点, 以 截 面 出 现 塑 性 铰 作 为 压 弯 构 件 的 极 限 承 载 力 承 载 力 计 算 : N ± M x ± M y f A n γ x W nx γ y W ny
强 轴 平 面 内 稳 定 : 弱 轴 平 面 内 稳 定 : f W M N N W M A N y by y ty Ex x x x mx x + + 1 1 8 0 1 ϕ β η γ β ϕ ). ( ' f W M N N W M A N x bx x tx Ey y y y my y + + 1 1 8 0 1 ϕ β η γ β ϕ ). ( '
框 架 梁 柱 板 件 宽 厚 比 限 值 板 件 名 称 一 级 二 级 三 级 四 级 工 字 形 截 面 翼 缘 外 伸 部 分 10 11 12 13 柱 工 字 形 截 面 腹 板 43 45 48 52 箱 形 截 面 壁 板 33 36 38 40 梁 工 字 形 截 面 和 箱 形 截 面 翼 缘 外 伸 部 分 箱 形 截 面 翼 缘 在 两 腹 板 之 间 部 分 工 字 形 截 面 和 箱 形 截 面 腹 板 9 9 10 11 30 30 32 36 72-120N b /( Af) 60 72-100N b /( Af) 65 80-110N b /( Af) 70 85-120N b /( Af) 7 5
5.2.4 框 架 柱 的 计 算 长 度 设 计 框 架 柱 时, 多 采 用 计 算 长 度 法, 把 框 架 的 稳 定 简 化 为 柱 的 稳 定 来 对 待 对 于 纯 框 架 结 构, 当 没 有 支 撑 剪 力 墙 电 梯 井 筒 等 支 撑 结 构, 称 为 有 侧 移 框 架 有 侧 移 的 计 算 长 度 系 数 的 电 算 近 似 公 式 : μ = 1. 6 + K 4 1 ( K + K ) + 1 K 2 K 1 K 2 分 别 为 柱 上 端 下 端 的 梁 线 刚 度 和 与 柱 线 刚 度 和 的 比 值 + 2 + 7. 5K 7. 5K 1 K 2 1 K 2
柱 的 长 细 比 限 值 建 筑 抗 震 设 计 规 范 (GB50011-2010) 对 钢 框 架 柱 的 长 细 比 作 了 如 下 规 定 : 一 级 λ 60 235 f ay 二 级 λ 80 235 f ay 三 级 λ 100 235 f ay 四 级 λ 120 235 f ay
截 面 抗 震 验 算 S = R γ RE 内 力 基 本 组 合 设 计 值 抗 震 承 载 力 设 计 值 承 载 力 调 整 系 数 非 抗 震 抗 震 S γ 0 S R / R γ RE
多 层 钢 结 构 的 连 接 连 接 的 一 般 规 定 梁 柱 节 点 柱 的 拼 接 节 点 柱 脚 节 点
一 连 接 的 一 般 规 定 焊 接 高 强 螺 栓 连 接 或 栓 焊 混 合 连 接 栓 焊 混 合 连 接 仅 可 用 于 同 一 连 接 / 不 同 部 位 重 要 或 复 杂 的 节 点, 承 载 力 提 高 10-15% 节 点 焊 接 的 要 求 : 全 熔 透 对 接 焊 缝, 一 级 / 二 级, 等 强 不 同 材 料 的 焊 接 焊 接 施 工 条 件, 空 间 / 方 位 / 位 置, 折 减 系 数 0.9
纯 框 架 体 系, 梁 柱 节 点 及 柱 脚 节 点 为 刚 接, 柱 支 撑 体 系 梁 柱 节 点 铰 接, 柱 脚 节 点 可 为 刚 接 现 场 拼 接 应 采 用 等 强 连 接, 拼 接 位 置 8 9 度 抗 震 设 防 的 多 层 框 架, 节 点 塑 性 区 (L/10 或 2H) 校 核 : 承 载 力 / 刚 度
二 梁 柱 节 点 铰 接 : 梁 腹 板 与 柱 用 高 强 螺 栓 连 接 刚 接 : 梁 腹 板 与 柱 用 高 强 螺 栓 连 接, 梁 翼 缘 与 柱 用 高 强 螺 栓 或 焊 接 连 接 ; 半 刚 接 :
刚 接 连 接 丁 字 形 连 接 通 过 宽 翼 缘 T 形 钢 连 接 通 过 盖 板 和 角 钢 连 接 十 字 形 柱 截 面 水 平 盖 板 和 竖 向 板 连 接 方 钢 管 柱 与 梁 的 节 点
全 焊 节 点
全 栓 接 节 点
栓 焊 混 合 节 点
十 字 形 节 点
柱 与 柱 的 连 接
框 架 柱 最 常 见 的 工 地 拼 接 形 式
柱 接 头 做 法 1 不 考 虑 抗 震 要 求 a 柱 上 下 两 段 应 设 置 耳 板, 厚 度 大 于 10mm 宽 翼 缘 工 字 型 矩 型 管 截 面 设 于 柱 翼 缘 两 相 对 的 翼 缘 上
变 截 面 柱 的 连 接
梁 与 梁 的 拼 接
主 次 梁 的 连 接
主 梁 的 侧 向 隅 撑
梁 不 等 高 时 的 加 劲 肋
与 柱 正 交 梁 高 不 等 时 的 加 劲 肋
钢 柱 脚 的 设 计 柱 脚 的 作 用 是 将 柱 下 端 的 轴 力 弯 矩 和 剪 力 传 给 基 础 抗 震 设 计 的 柱 脚, 柱 的 下 部 在 强 震 时 为 塑 性 区 段, 在 形 成 塑 性 铰 之 前, 不 允 许 柱 脚 先 屈 服 柱 脚 分 为 : 埋 入 式 外 包 式 外 露 式
埋 入 式 柱 脚
外 包 式 柱 脚
外 露 式 柱 脚
三 柱 的 拼 接 连 接 拼 接 位 置 : 楼 层 半 高 ; 避 开 弯 矩 较 大 区 域 焊 缝 传 力 端 部 铣 平 传 力 连 接 板 传 力 横 向 填 板 传 力