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文檔簡介

1、第四章 多層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1 多層鋼結(jié)構(gòu)體系4.2 多層鋼結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)和組合 4.3 多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析4.4 鋼與混凝土組合板和組合梁4.5 多層鋼結(jié)構(gòu)的連接4.6 多層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計實例4.1 多層鋼結(jié)構(gòu)體系 多層鋼結(jié)構(gòu)一般采用框架類結(jié)構(gòu)體系,也稱多層鋼框架結(jié)構(gòu); 多層鋼結(jié)構(gòu)一般由柱、梁、樓蓋結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)、墻板或墻架組成。 層數(shù)=10;高度=4.0kN/m2時,分項系數(shù)1.3 屋面活荷載 風(fēng)荷載0kzszww 荷載效應(yīng)計算 偶然荷載:地震荷載 水平地震作用(內(nèi)力組合中起主要作用) 多遇地震(應(yīng)):承載力及變形驗算;振型分解反應(yīng)譜法/彈性時程分析/底部剪力法 罕遇地震(宜):彈塑性時程分析

2、/靜力彈塑性分析(pushover)荷載效應(yīng)計算 水平地震影響系數(shù) 振型數(shù)不少于3個,振型疊加采用平方和開方(SRSS)或完全二次項(CQC) GE重力荷載代表值:GE=GK+0.5QS+0.5QA+kQL+GKT k=0/0.5/1.0 振型分解反應(yīng)譜法典型公式1.15ijjjjiEiFX G 荷載效應(yīng)計算 豎向地震作用(僅在計算多層框架內(nèi)大跨度或大懸臂構(gòu)件時考慮) 豎向地震作用系數(shù)v: 8度0.1/9度0.2 VOVEOFG二、荷載效應(yīng)組合 荷載效應(yīng)組合 01()nGGKciQiQiKiSSR 0112()nGGKQQ KciQiQiKiSSSR 不考慮地震的組合 可變荷載控制: 永久荷載

3、控制: 荷載效應(yīng)組合 考慮地震的組合 0()GGEEhEhKEvEvKwwwKSSSSR 4.3 多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析 一般規(guī)定 計算方法 多層鋼結(jié)構(gòu)的梁 多層鋼結(jié)構(gòu)的柱 多層鋼結(jié)構(gòu)的支撐 一、一般規(guī)定 一般規(guī)定 平面布置規(guī)則的多層框架,宜采用平面計算模型,平面不規(guī)則時,宜采用空間計算模型; 地震作用效應(yīng)分析時,結(jié)構(gòu)及附屬質(zhì)量集中在各樓層,應(yīng)按不同維護結(jié)構(gòu)對自振周期折減(0.9/0.85/0.8),維護墻體只計質(zhì)量不計剛度; 多層框架宜采用專門軟件計算或手算; 一般規(guī)定 多層框架柱的計算長度H0=H 為計算長度系數(shù), 根據(jù)上下端匯交的橫梁與框架柱線剛度之比(k1=IB/L:IC/H,K2) 查

4、表確定。 有側(cè)移框架和無側(cè)移框架一般規(guī)定 風(fēng)荷載作用下,=H/500/=h/400;多遇地震,60,Q235;36,Q345)應(yīng)考慮鋼材沿厚度方向的性能,防止分層。五、多層鋼結(jié)構(gòu)的支撐 多層鋼結(jié)構(gòu)的支撐 支撐的布置和形式 支撐布置原則:承受水平荷載,保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,避免過大的次應(yīng)力和溫度應(yīng)力 平面布置:支撐應(yīng)沿結(jié)構(gòu)縱向和橫向分別布置,最好沿結(jié)構(gòu)主軸對稱,如正方平面,支撐布置在房屋中央和四角;長方形平面,支撐布置在長邊的兩端和中部,沿橫向多布,沿縱向少布。 沿高度布置:最好上下貫通,否則應(yīng)至少搭接一層。 支撐形式:X形支撐/K形支撐/華倫氏支撐 多層鋼結(jié)構(gòu)的支撐 支撐的計算: 一般按拉/壓桿計算

5、; 支撐承受水平剪力: 實際水平荷載產(chǎn)生的層間剪力或 ;185235yfVAf多層鋼結(jié)構(gòu)的支撐 還要考慮豎向荷載引起的附加內(nèi)力,受壓交叉斜撐 212cos2ccbNA 交叉斜撐按拉桿設(shè)計時,不考慮附加內(nèi)力,其連接應(yīng)按荷載作用下的拉力和其臨界壓力設(shè)計。 支撐按內(nèi)力設(shè)計時,端部的連接承載力宜按設(shè)計內(nèi)力提高10%15%計算4.4 鋼與混凝土組合板和組合梁 鋼與混凝土組合板 鋼與混凝土組合梁一、鋼與混凝土組合板壓型鋼板+鋼筋混凝土鋼與混凝土組合板 設(shè)計原則 組合板的設(shè)計應(yīng)考慮施工和使用兩個階段 施工階段:壓型鋼板為混凝土模板,應(yīng)對其進行強度和變形驗算;永久荷載(壓型鋼板及混凝土自重)+可變荷載(施工荷

6、載及附加荷載) 使用階段:在全部荷載作用下,對組合板或鋼筋混凝土樓板(壓型鋼板僅用作模板,厚度hc)進行強度和變形驗算 鋼與混凝土組合板 壓型鋼板跨中變形v20mm時,確定混凝土自重時應(yīng)考慮凹坑效應(yīng),厚度+0.7v或增設(shè)支撐 組合板有局部荷載時,有效寬度的確定抗彎計算: 簡支板 bem=bm+2lp(1-lp/l); 連續(xù)板 bem=bm+4lp(1-lp/l)/3抗剪計算: bem=bm+lp(1-lp/l) 其中: bm=bp+2(hc+hf)鋼與混凝土組合板 施工階段計算壓型鋼板為混凝土模板,應(yīng)對其進行強度和變形驗算,可采用彈性分析方法,順肋方向的正負彎矩和撓度均按單向板計算,不考慮垂直

7、肋方向的正、負彎矩。 使用階段計算當hc=50-100mm時,可按以下規(guī)定設(shè)計:順肋方向的正彎矩和撓度均按單向簡支板計算,負彎矩按嵌固端考慮,不考慮垂直肋方向的正、負彎矩。鋼與混凝土組合板 組合板設(shè)計 施工階段驗算:壓型鋼板;強度和撓度及腹板局部屈曲承載力驗算。 使用階段設(shè)計:組合板;正截面抗彎承載力/抗沖剪承載力/斜截面抗剪承載力/負彎矩段的截面強度和裂縫寬度 鋼與混凝土組合板 正截面抗彎承載力:塑性設(shè)計方法,假定截面受拉、受壓區(qū)材料均達到強度設(shè)計值(折減0.8) Asffcmhcb時,塑性中和軸在壓型鋼板上翼緣以上混凝土內(nèi), M=fcmhcb時,塑性中和軸在壓型鋼板內(nèi),M=0.8(fcmh

8、cby1+Ascfy2);Asc=0.5(As-fcmhcb/f);鋼與混凝土組合板 抗沖剪承載力 Vp=0.6ftcphc 斜截面抗剪承載力Vc=0.75mm,鍍鋅層厚度滿足防腐要求; 澆注混凝土的槽(肋)寬=50mm;槽內(nèi)設(shè)圓柱頭焊釘連接件時壓型鋼板高=90mm,hc=50mm; 組合板端部必須內(nèi)設(shè)圓柱頭焊釘連接件,將壓型鋼板凹肋焊牢于鋼梁上,圓柱頭焊釘直徑s=3m,13-16/s=3m-6m,16-19/s6m,19鋼與混凝土組合板 組合板在鋼梁上支承長度=50mm 必要時組合板應(yīng)配置鋼筋:附加抗拉鋼筋/負彎矩區(qū)連續(xù)鋼筋/集中荷載或孔洞周圍分布鋼筋/為改善防火的受拉鋼筋 組合板負彎矩區(qū)裂

9、縫寬度=0.3mm/0.2mm 抗裂鋼筋/分布鋼筋二、組合梁設(shè)計 由鋼梁及支承在其上的鋼筋混凝土翼板構(gòu)成 鋼筋混凝土抗壓/鋼材抗拉/協(xié)同工作,充分發(fā)揮材料作用組合梁設(shè)計 組合梁的分類 普通混凝土翼板組合梁 壓型鋼板組合梁 預(yù)制裝配式混凝土板組合梁組合梁設(shè)計 組合梁的優(yōu)點 節(jié)約鋼材,降低造價; 增大截面剛度,減小鋼梁撓度; 減小結(jié)構(gòu)高度及建筑物總高度; 增強結(jié)構(gòu)整體性; 鋼梁為組合板支撐,節(jié)約模板,縮短工期組合梁設(shè)計 組合梁的缺點 耐火等級差; 需在鋼梁上焊接連接件4.5 多層鋼結(jié)構(gòu)的連接 連接的一般規(guī)定 梁柱節(jié)點 柱的拼接節(jié)點 柱腳節(jié)點一、連接的一般規(guī)定連接的一般規(guī)定 焊接、高強螺栓連接或栓焊混合連接 栓焊混合連接僅可用于同一連接/不同部位 重要或復(fù)雜的節(jié)點,承載力提高10-15% 節(jié)點焊接的要求: 全熔透對接焊縫,一級/二級,等強 不同材料的焊接 焊接施工條件,空間/方位/位置,折減系數(shù)0.9連接的一般規(guī)定 純框架體系,梁柱節(jié)點及柱腳節(jié)點為剛接,柱支撐體系梁柱節(jié)點鉸接,柱腳節(jié)點可為剛接 現(xiàn)場拼接應(yīng)采用等強連接,拼接位置 8、9度抗震設(shè)防的多層框架,節(jié)點塑性區(qū)(L/10或2H)校核:承載力/剛度二、梁柱節(jié)點梁柱節(jié)點 鉸接: 梁腹板與柱用高強螺栓連接 剛接: 梁腹板與柱用高強螺栓連接,梁翼緣與柱用高強

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