多層及高層房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)ppt課件.ppt

4 1多 高層房屋結(jié)構(gòu)的組成4 2樓蓋的布置方案和設(shè)計(jì)4 3柱和支撐的設(shè)計(jì)4 4多 高層房屋結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)計(jì)算 第四章多層及高層房屋鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1 4 2樓蓋的布置方案和設(shè)計(jì) 一 樓蓋布置原則和方案二 壓型鋼板組合樓蓋的設(shè)計(jì) 2 樓蓋結(jié)構(gòu)的作用 直接承受豎向荷載的作用 并將其傳遞給豎向構(gòu)件 起橫隔作用 影響到整個(gè)結(jié)構(gòu)的性能 影響到施工進(jìn)程 影響到建筑的經(jīng)濟(jì)效益 樓蓋布置方案和設(shè)計(jì)的影響 一 樓蓋布置原則和方案 3 滿(mǎn)足建筑設(shè)計(jì)要求較小自重便于施工有足夠的整體剛度 樓板梁系 固定作用 傳遞水平剪力作用 樓蓋結(jié)構(gòu)的方案選擇原則 多 高層建筑的樓蓋結(jié)構(gòu)組成 4 用于多 高層建筑的樓板 現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 應(yīng)與鋼梁可靠連接 且在板上澆注剛性面層預(yù)制樓板通過(guò)其底面四角的預(yù)埋件與鋼梁焊接1 焊腳高度不應(yīng)小于6mm2 焊縫長(zhǎng)度不應(yīng)小于80mm板縫的灌縫構(gòu)造宜一律按抗震設(shè)防要求進(jìn)行 必要時(shí)可在板縫間的梁上設(shè)抗剪件 如抗剪栓等 預(yù)制樓板 壓型鋼板組合樓板 衛(wèi)生間開(kāi)洞較多處 高度不大且無(wú)地震設(shè)防的建筑 較少采用 工業(yè)建筑 5 常見(jiàn)的次梁布置 等跨等間距次梁等跨不等間距次梁 中間設(shè)走廊或不等跨框架 用于矩形平面 用于正方形平面 梁系 梁系的構(gòu)成 6 梁系布置時(shí)考慮的因素 鋼梁的間距要與上覆樓板類(lèi)型相協(xié)調(diào) 盡量取樓板經(jīng)濟(jì)跨度以?xún)?nèi) 壓型鋼板組合樓板取2 3m 主梁應(yīng)與豎向抗側(cè)力構(gòu)件直接相連 充分發(fā)揮整體空間作用 豎向構(gòu)件縱橫兩個(gè)方向均應(yīng)有主梁與之相連 以保證兩個(gè)方向的長(zhǎng)細(xì)比不致相差懸殊 梁系布置應(yīng)能使盡量多的樓面重力荷載份額傳遞到豎向構(gòu)件 如 設(shè)置斜向主梁 為減小樓蓋結(jié)構(gòu)的高度 主次梁通常不采取疊接方式 7 主梁和次梁的連接宜采用簡(jiǎn)支連接 其傳遞荷載為次梁的梁端剪力 并考慮連接的偏心引起的附加彎矩 可不考慮主梁扭轉(zhuǎn) 必要時(shí)也可采用剛性連接 主次梁連接 一 簡(jiǎn)支連接 8 主梁與次梁的鉸接連接 9 主次梁連 二 剛性連接 10 a 不設(shè)次梁時(shí)的布置方案 保證樓板和鋼梁之間可靠地傳遞水平剪力 二 壓型鋼板組合樓蓋的設(shè)計(jì) b 通常的布置方案 11 組合板 非組合板 一般形式組合梁 壓型鋼板組合梁 預(yù)制鋼筋混凝土板組合梁 壓型鋼板組合樓板 組合梁樓板 12 抗剪栓釘?shù)牟贾?抗剪栓釘?shù)牟贾?抗剪栓釘 13 壓型鋼板與抗剪栓釘?shù)倪B接 壓型鋼板與抗剪栓釘?shù)倪B接 14 Ast 栓釘釘桿截面面積Ec 混凝土彈性模量fc 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值f 栓釘鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 栓釘材料抗拉強(qiáng)度最小值與屈服強(qiáng)度之比當(dāng)栓釘材料性能等級(jí)為4 6時(shí) 取f 215N mm2 1 栓釘連接件的受剪承載力設(shè)計(jì)值 15 位于梁負(fù)彎矩區(qū)的栓釘 周?chē)炷翆?duì)其約束的程度不如受壓區(qū) 按上述公式算得的栓釘受剪承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)予折減 a 位于連續(xù)梁中間支座上負(fù)彎矩段時(shí) 取折減系數(shù)0 9 b 位于懸臂梁負(fù)彎矩段時(shí) 取折減系數(shù)0 8 2 栓釘受剪承載力設(shè)計(jì)值的折減 16 混凝土板和梁翼緣間有壓型鋼板時(shí) Nvc應(yīng)折減 17 3 壓型鋼板和與混凝土之間水平剪力的傳遞形式 依靠壓型鋼板的縱向波槽傳遞 依靠壓型鋼板上的壓痕 小洞或沖成的不閉合的孔眼傳遞 依靠壓型鋼板上焊接的橫向鋼筋傳遞 依靠設(shè)置于端部的錨固件傳遞 任何情形下都應(yīng)當(dāng)設(shè)置端部錨固件 18 4 組合樓板設(shè)計(jì)時(shí)的基本原則 組合樓板的設(shè)計(jì)考慮兩個(gè)受力階段 1 施工階段 對(duì)作為澆注混凝土底模的壓型鋼板進(jìn)行強(qiáng)度和變形驗(yàn)算 2 使用階段 對(duì)于非組合板 壓型鋼板僅作為模板使用 驗(yàn)算組合板在永久荷載和使用段的可變荷載作用下的強(qiáng)度和變形 壓型鋼板的跨中變形時(shí) 撓度w0大于20mm時(shí) 確定混凝土自重應(yīng)考慮撓曲效應(yīng) 在全跨增加混凝土厚度0 7w0 或增設(shè)臨時(shí)支撐 19 永久荷載 壓型鋼板 鋼筋和混凝土的自重 可變荷載 施工荷載和附加荷載 附加荷載 當(dāng)有過(guò)量沖擊 混凝土堆放 管線和泵的荷載時(shí)考慮 驗(yàn)算 采用彈性方法 力學(xué)模型 如圖如果承載能力和變形能力不滿(mǎn)足要求 可加在板下設(shè)置臨時(shí)支護(hù) 以減小板跨加以驗(yàn)算 5 組合樓板施工階段的設(shè)計(jì) 20 施工階段力學(xué)模型的說(shuō)明 實(shí)質(zhì)上是壓型鋼板的計(jì)算只考慮荷載沿強(qiáng)邊方向傳遞 單向板 因強(qiáng)邊方向的截面剛度遠(yuǎn)大于弱邊方向 21 6 組合樓板使用階段的設(shè)計(jì) 非組合板 按常規(guī)鋼筋混凝土樓板設(shè)計(jì) 應(yīng)在壓型鋼板波槽內(nèi)設(shè)置鋼筋 并進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算 組合板 永久荷載 使用階段可變荷載 變形驗(yàn)算 承載力驗(yàn)算 單向彎曲簡(jiǎn)支板 雙向彎曲板或單向彎曲板 正截面抗彎承載力 抗沖剪承載力 斜截面抗剪承載力 內(nèi)容 22 一 組合板的力學(xué)模型 板厚為50mm 100mm時(shí)1 正彎矩計(jì)算的力學(xué)模型 單向彎曲簡(jiǎn)支板 2 負(fù)彎矩計(jì)算的力學(xué)模型 單向彎曲固支板 板厚超過(guò)100mm時(shí)1 0 5 e 2 0時(shí) 雙向彎曲板 2 e 0 5或 e 2 0時(shí) 單向彎曲板 參數(shù) e lx ly Ix Iy 1 4 異向性系數(shù) Ix Iy 組合板順肋方向和垂直肋方向的截面慣性矩 計(jì)算Iy時(shí)只考慮壓型鋼板頂面以上的混凝土計(jì)算厚度hc 23 組合板的有效工作寬度 組合板承受局部荷載作用時(shí) 取有效工作寬度bef進(jìn)行計(jì)算 24 有效工作寬度bef的最大值 1 抗彎計(jì)算時(shí)簡(jiǎn)支板 bef bf1 2lP 1 lP l 連續(xù)板 bef bf1 4lP 1 lP l 32 抗剪計(jì)算時(shí)bef bf1 lP 1 lP l bf1 bf 2 hc hd l 組合板跨度lP 荷載作用點(diǎn)到組合板較近支座的距離bf1 集中荷載在組合板中的分布寬度bf 荷載寬度hc 壓型鋼板頂面以上的混凝土計(jì)算厚度hd 地板飾面層厚度 25 二 組合板正截面抗彎承載力驗(yàn)算 26 組合板正截面抗彎承載力驗(yàn)算 1 x 組合板受壓區(qū)高度x 0 55h0時(shí) 取x 0 55h0h0 組合板有效高度yp 壓型鋼板截面應(yīng)力合力至混凝土受壓區(qū)截面應(yīng)力合力的距離b 壓型鋼板的波距AP 壓型鋼板波距內(nèi)的截面面積hc 壓型鋼板頂面以上混凝土厚度f(wàn) 壓型鋼板鋼材的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 驗(yàn)算公式 0 8 考慮到起受拉鋼筋作用的壓型鋼板沒(méi)有混凝土保護(hù)層 以及中和軸附近材料強(qiáng)度發(fā)揮不充分等因素 27 組合板正截面抗彎承載力驗(yàn)算 2 B 壓型鋼板的波距hc 壓型鋼板頂面以上混凝土厚度AP2 塑性中和軸以上的壓型鋼板波距內(nèi)截面面積yP1 yP2 壓型鋼板受拉區(qū)截面應(yīng)力合力分別至受壓區(qū)混凝土板截面和壓型鋼板截面應(yīng)力合力的距離 驗(yàn)算公式 28 三 組合板抗沖剪承載力驗(yàn)算 組合板在集中荷載下的沖切力V1 應(yīng)滿(mǎn)足 臨界周界長(zhǎng)度 混凝土軸心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 29 四 組合板斜截面抗剪承載力驗(yàn)算 組合板一個(gè)波距內(nèi)斜截面最大剪力設(shè)計(jì)值Vin應(yīng)滿(mǎn)足 Vin 0 07ftbh0 30 7 組合梁的設(shè)計(jì) 組合梁混凝土翼板有效寬度bce 邊梁 bce bo bc1 bc2中梁 bce bo 2bc2bo 鋼梁上翼緣寬度 bc1 梁外側(cè)的翼板計(jì)算寬度 取min l 6 6hc s1 bc2 梁內(nèi)側(cè)的翼板計(jì)算寬度 取min l 6 6hc s0 2 hc 混凝土翼板計(jì)算厚度 普通鋼筋混凝土翼板取原厚度ho 帶壓型鋼板的混凝土翼板取hc 一 截面特性 31 32 換算寬度的計(jì)算 受壓混凝土翼板的有效寬度bce 與鋼材等效的換算寬度beq 彈性分析時(shí) bce beq 換算公式 荷載標(biāo)準(zhǔn)組合 beq bce E荷載準(zhǔn)永久組合 beq bce 2 E E 鋼材彈性模量與混凝土彈性模量的比值 33 滿(mǎn)足以下條件在混凝土翼板的有效寬度內(nèi) 縱向鋼筋和鋼梁受拉及受壓應(yīng)力均達(dá)到強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 塑性中和軸受拉側(cè)的混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值可忽略不計(jì) 塑性中和軸受壓側(cè)的混凝土截面均勻受壓 并達(dá)到彎曲抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 二 組合梁的正截面受彎承載力驗(yàn)算 34 驗(yàn)算公式 一 正彎矩作用 A 鋼梁截面面積Ac 鋼梁受壓區(qū)截面面積 35 負(fù)彎矩作用 驗(yàn)算公式 二 縱向鋼筋截面形心線 As 翼板有效寬度范圍內(nèi)鋼筋截面面積Mp 鋼梁截面的全塑性彎曲承載力 36 三 組合梁的受剪承載力驗(yàn)算 視全部剪力由鋼梁腹板承受 hw tw 分別為鋼梁腹板的高度和厚度 fv 塑性設(shè)計(jì)時(shí)鋼梁鋼材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 37 四 組合梁栓釘連接件驗(yàn)算 正彎矩區(qū)剪跨段V Af 塑性中和軸位于混凝土翼板內(nèi) V bcehcfcm 塑性中和軸位于鋼梁截面內(nèi) 負(fù)彎矩區(qū)剪跨段V Asfsy 38 每個(gè)剪跨區(qū)內(nèi)所應(yīng)配置的栓釘