多高層鋼結(jié)構(gòu)建筑課件

1、多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)提綱多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)概述結(jié)構(gòu)體系主要構(gòu)成材料（組合結(jié)構(gòu)）框架結(jié)構(gòu)設(shè)計框架支撐框架筒體結(jié)構(gòu)設(shè)計一、多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的分類兩種分類方法抗側(cè)力體系的做法按主要受力構(gòu)件的材料1 主要受力構(gòu)件的材料高層建筑鋼結(jié)構(gòu)高層建筑鋼筋砼結(jié)構(gòu) 高層建筑鋼骨混凝土結(jié)構(gòu) 高層建筑鋼管混凝土結(jié)構(gòu) 高層建筑組合結(jié)構(gòu) 鋼材鋼筋混凝土鋼骨混凝土鋼管混凝土 上述兩種或以上材料的組合概述抗側(cè)力體系分類基本組成單元各類抗側(cè)力體系 水平變形特點實例 做法應(yīng)用范圍概述抗側(cè)力體系基本單元 基本組成單元支撐桁架鋼框架筒 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)（包括鋼砼組合結(jié)構(gòu)）概述鋼框架支撐桁架概述筒支撐桁架 + 框架密柱深梁鋼砼剪力墻概述（框架支

2、撐）筒北京人民日報社新大樓概述支撐桁架鋼框架筒支撐桁架鋼框架筒鋼框架體系基本單元的組合鋼框架支撐體系鋼框架筒體系概述支撐桁架鋼框架筒支撐桁架鋼框架筒支撐筒體系基本單元的組合概述支撐桁架鋼框架筒支撐桁架鋼框架筒基本單元的組合筒 束 體系筒 中 筒體系概述高層建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展條件經(jīng)濟條件人口密度施工技術(shù)紐約、洛杉磯、香港、新加坡、上海、北京、廣州概述Location: Chicago, Illinois, USACompletion Date: 1885 (demolished in 1931)Height: 55m (138 feet)Stories: 10Materials: SteelFaci

3、ng Materials: BrickEngineer(s): William LeBaron JenneyHome Insurance Building世界上第一幢高層建筑鋼結(jié)構(gòu)概述多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的特點自重輕、材料強度高施工速度快便于管道的穿越抗震性能更好各向同性使得更符合力學模型假定干式施工拆除后可重復(fù)利用，節(jié)材防火性能不好概述二、結(jié)構(gòu)體系抗側(cè)力體系鋼框架體系鋼框架支撐體系鋼框架筒體系大型支撐體系支撐筒體系筒 束 體系筒 中 筒體系體系鋼框架體系 1、做法把梁柱剛接成整體，形成空間桿系結(jié)構(gòu)是最早出現(xiàn)、也是最基本的抗側(cè)力體系 2、特點A、平面布置比較靈活，可以獲得大空間B、安裝簡單方便，造

4、價相對較低C、應(yīng)用于10層以內(nèi)的高層建筑體系D、在水平力作用下，抗側(cè)力剛度小，頂層位移大頂層水平位移層間水平位移由柱彎曲剪切變形引起層間水平位移由梁引起框架彎曲變形引起體系由柱彎曲剪切變形引起層間水平位移由梁引起框架彎曲變形引起相對較小梁、柱抗彎、抗剪剛度較小抗軸向剛度較大相對較大相對較大框架抗側(cè)力剛度小，頂層位移大體系3、實例長富宮中心 北京 地上25層，地下2層, 94m1987年建成 2層以下和地下室為型鋼砼結(jié)構(gòu), 以上全部為鋼框架結(jié)構(gòu)體系結(jié)構(gòu)鋼材(日本鋼材)柱及主梁: SM50A次梁及壓型鋼板: SS41高強度螺栓: F10T體系層高地下室 0.00 6.8 m一層 4.5 m二層5.

5、0 m三 二十二層 3.3 m二十三層 4.3 m二十四層 4.1 m二十五層 3.3 m體系鋼框架 支撐體系 1、做法把鋼框架和支撐桁架共同組合，作為抗側(cè)力體系 體系2、特點A、平面布置比較靈活，不能獲得大空間B、安裝較為簡單方便C、應(yīng)用于30 60層的高層建筑D、抗側(cè)力剛度比鋼框架大體系彎曲形體系體系體系3、分類（兩種分類方法）按支撐桿的設(shè)置方法 中心支撐支撐桿一端位于梁柱節(jié)點，另一端與另一支撐桿相交于框架梁或節(jié)點上 偏心支撐支撐桿端點與梁柱節(jié)點之間（或）兩支撐桿端點之間耗能梁段 存在體系中心支撐體系中心支撐特點用于抗風或不太強的地震力當有強震作用時，會有如下嚴重后果 A、地震反復(fù)作用下,

6、兩支撐桿會先后壓屈,支撐抗側(cè)力剛度降低B、往復(fù)的地震作用支撐斜桿會從受壓的壓屈狀態(tài)受拉的拉伸狀態(tài)結(jié)構(gòu)受沖擊作用C、地震反復(fù)作用下,兩支撐桿會先后壓屈后不能恢復(fù)（拉直）體系體系偏心支撐體系偏心支撐特點用于地震烈度大的地區(qū) A、存在一小段耗能梁段 B、地震作用時，耗能梁段先屈服，消耗地震能量，保護支撐桿耗能梁段的剪切屈服承載力支撐桿受壓承載力體系體系按支撐桁架的設(shè)置位置 框架豎向支撐體系帶伸臂的框架豎向支撐體系框架豎向支撐體系體系框架豎向支撐體系每層設(shè)置支撐跨層設(shè)置支撐每層設(shè)置跨層設(shè)置桿件、節(jié)點數(shù)量多，費用高，傳力路線長與上面相反，但桿件長體系加拿大國家銀行大廈蒙特利爾 地上31層，地下7層, 1

7、27.08m1983年建成 7層以下為鋼砼結(jié)構(gòu), 以上全部為鋼框架豎向支撐體系構(gòu)件截面柱焊接H型截面厚度 50760 760（最大）框架梁W610梁高610次梁W410樓板壓型鋼板肋高76mm,混凝土樓板140mm梁高410間距 3m體系加勁的框架豎向支撐體系在設(shè)置豎向支撐的基礎(chǔ)上，在頂層和每隔15層左右，沿房屋兩個方向全長設(shè)置橫向的伸臂桁架伸臂桁架伸臂桁架15層體系腰桁架或帽桁架體系設(shè)置伸臂桁架和腰桁架（帽桁架）樓層水平加強層設(shè)備層或避難層腰桁架（帽桁架）外框架所有柱子均參與整體抗彎作用加勁的框架豎向支撐體系體系伸臂桁架的作用體系伸臂桁架有很大的抗彎剛度和抗剪剛度結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下外框架所

8、有柱子均參與整體抗彎作用一側(cè)外柱受拉， 另一側(cè)受壓相當于作用反彎矩減少結(jié)構(gòu)水平位移抵消一部分傾覆力矩體系4、支撐的等效件 嵌入式墻板支撐桿件易屈曲支撐桿件截面尺寸大為提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度原因嵌入式墻板采用代替支撐桿件嵌入式墻板鋼板剪力墻板內(nèi)藏鋼板剪力墻墻板帶豎縫砼剪力墻墻板體系鋼板剪力墻板采用厚鋼板，四周通過高強度螺栓與梁柱相連做法設(shè)防烈度大于等于7時，鋼板兩側(cè)焊縱向或橫向加勁肋僅承擔框架內(nèi)四周的剪力，不承擔框架梁上的豎向荷載特點側(cè)向剛度大，重量輕，安裝方便，但用鋼量大體系體系內(nèi)藏鋼板剪力墻墻板鋼板支撐的基礎(chǔ)上，外包鋼砼做法預(yù)制板僅在支撐的上下端節(jié)點處與鋼框架相連鋼支撐有外包砼，不考慮屈曲體系體

9、系北京京城大廈體系北京京城大廈體系帶豎縫砼剪力墻墻板預(yù)制板，中間帶豎縫做法豎縫寬度10 mm ，豎向長度為墻板凈高的一半，縫間距為縫長一半多遇地震，墻板處于彈性階段，側(cè)向剛度大預(yù)制板僅與框架柱用高強度螺栓連接受力特點罕遇地震，墻板處于彈塑性階段而產(chǎn)生裂縫，起到抗震耗能的作用體系體系體系5、工程實例北京京廣中心大廈地上52層，地下3層, 196m高，1990年建成地下為鋼骨砼框架和砼剪力墻，以上為鋼框架支撐體系體系結(jié)構(gòu)鋼材(日本鋼材)鋼板厚小于等于40mm SM50A 軋制H型鋼 SS41鋼板厚大于40mm SM50B構(gòu)件截面柱箱型截面厚度 80850 850（最大）框架梁焊接H截面800 20

10、0 12 36 （外圍框架梁端）800 300 12 25 （中心框架梁端）豎向支撐熱軋及焊接H截面350 350 36 36 （最大）體系支撐主要采用帶豎縫的預(yù)制墻板，在層高較大的部分則采用鋼支撐（1-6層，23層，38層）豎向支撐布置體系體系R1軸支撐布置體系體系新錦江大酒店地上43層，地下1層, 152m高，上海加勁的鋼框架 豎向支撐體系體系體系結(jié)構(gòu)鋼材(美國鋼材)A572/50級鋼抗拉強度 390N/mm2屈服強度 350N/mm2體系構(gòu)件截面柱箱型截面700 700 80-20 (6層以下)框架梁焊接H截面700 300500 500 80-20 (6層以上)外圍柱500 500中心

11、柱體系體系東京新宿行政大廈地上54層，地下5層, 223m高，1979年加勁的鋼框架 豎向支撐體系構(gòu)件截面柱箱型截面550 550 65-13框架梁焊接H截面H = 700概況設(shè)置嵌入式鋼砼預(yù)制墻板為支撐體系體系體系體系體系天津津塔框筒結(jié)構(gòu) 框筒結(jié)構(gòu)是筒體結(jié)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)布置（筒中筒）適用的建筑高度可超過90層（因橫向剛度較大）結(jié)構(gòu)及受力特點：1）內(nèi)部設(shè)置剪力墻式的內(nèi)筒，與及其他豎向構(gòu)件 主要承受豎向荷載；2）外筒體采用密排框架柱和各層樓蓋處的深梁剛 接，形成一個懸臂筒（豎直方向）以承受側(cè)向 荷載；3）同時設(shè)置剛性樓面結(jié)構(gòu)作為框筒的橫隔。在密柱深梁框筒結(jié)構(gòu)中，形成筒體的構(gòu)面內(nèi)存在的剪切變形，即為

12、剪力滯后。為了避免嚴重的剪力滯后造成角柱的軸力過大，通常可采取兩個措施： 1）控制框筒平面的長寬比不宜過大 2）加大框筒梁和柱的線剛度之比 剪力滯后（Shear Lag）束筒結(jié)構(gòu) 由各筒體之間共用筒壁的一束筒狀結(jié) 構(gòu)組成(減緩框筒結(jié)構(gòu)的剪力滯后效應(yīng)) 可較靈活地組成平面形式鋼筋混凝土筒體(常作為內(nèi)筒出現(xiàn)) 可將各筒體在不同的高度中止密柱深梁的鋼結(jié)構(gòu)筒體筒體三、組合結(jié)構(gòu)型鋼柱-型鋼梁-混凝土樓板組合鋼管柱-鋼梁-組合樓板組合組合樓板設(shè)計組合內(nèi)容樓板設(shè)計的基本要求樓板的類型作法 每類樓板相關(guān)的內(nèi)容特點 設(shè)計方法構(gòu)造要求建筑使用受力組合一、樓板設(shè)計的基本要求A、承受和傳遞荷載(水平和豎向荷載)B、隔

13、音的要求具體滿足兩個方面的要求剛度強度保證住宅私密性C、防火要求采取防火措施, 保護鋼梁和樓板D、防水要求樓面和屋面, 均應(yīng)進行防水處理E、管線敷設(shè)要求管線豎向水平一般敷設(shè)在樓板內(nèi)組合二、樓板的分類做法不同現(xiàn)澆鋼砼樓板預(yù)制鋼砼樓板壓型鋼板砼樓板四類鋼砼疊合樓板組合1、現(xiàn)澆鋼砼樓板做法由鋼筋與砼現(xiàn)場澆注而成，兩者共同受力特點B、由支模、拆模、扎筋、澆灌、養(yǎng)護等工序構(gòu)成， 施工復(fù)雜、繁瑣，且影響鋼構(gòu)件的吊裝A、可以澆住成任意平面形狀，整體剛度好應(yīng)用一般很少用于高層建筑鋼結(jié)構(gòu)C、樓板與鋼梁表面之間應(yīng)加抗剪連接件（栓釘）組合2、預(yù)制鋼砼樓板做法直接由工廠或現(xiàn)場預(yù)制，置于鋼梁上，用細實混凝土澆灌槽口和板

14、縫特點B、省去了支模、拆模、扎筋、澆灌、養(yǎng)護等復(fù)雜工 序，但需吊裝，且影響鋼構(gòu)件的吊裝A、樓板整體剛度差，不能與鋼梁一起共同工作應(yīng)用在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用不多分類預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼砼樓板預(yù)制鋼砼樓板組合3、鋼砼疊合樓板做法把鋼砼樓板分兩層特點B、省去了支模、拆模、扎筋、澆灌、養(yǎng)護等復(fù)雜工 序，但需吊裝，且影響鋼構(gòu)件的吊裝A、樓板整體剛度好，但不能與鋼梁一起共同工作應(yīng)用在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用不多上層：在下層預(yù)制板上完成現(xiàn)澆作業(yè)下層：較薄的預(yù)制板，吊裝到鋼梁上，起模板作用4、壓型鋼板砼板組合基本原理壓型鋼板混凝土組合板組成和構(gòu)造組合梁施工階段計算組合梁的承載力抗剪連接件設(shè)計組合梁的變形計算部分抗剪連接組

15、合梁連續(xù)組合梁91第一節(jié) 基本原理1.1 基本原理1.2 完全抗剪連接和部分抗剪連接1.3 鋼混凝土組合樓蓋結(jié)構(gòu)的計算方法92第一節(jié) 基本原理1.1 基本原理交界面上發(fā)生相對水平滑移93中和軸第一節(jié) 基本原理1.1 基本原理交界面上不發(fā)生相對水平滑移94第一節(jié) 基本原理1.1 基本原理壓型鋼板混凝土樓板：通過壓型鋼板的縱向波槽，鋼板上的壓痕、開的小洞、沖成的孔眼或在鋼板上焊接的橫向鋼筋等措施來實現(xiàn)不通過抗剪螺栓95第一節(jié) 基本原理1.2 完全抗剪連接和部分抗剪連接根據(jù)抗剪連接件的布置、數(shù)量和受剪承載力，可把組合梁分為兩類：完全抗剪連接：增加抗剪連接件，無濟于提高受彎承載力；部分抗剪連接：抗剪連

16、接件的數(shù)量少于完全抗剪連接所需的數(shù)量時；在滿足設(shè)計要求的情況下，采用部分抗剪連接可以取得較好的經(jīng)濟效應(yīng)。96第一節(jié) 基本原理1.3 計算方法彈性理論方法：即工程力學方法適用于組合梁、組合板構(gòu)件的施工階段計算組合板承載力計算、直接動力荷載及變形需換算截面（應(yīng)變協(xié)調(diào)、總內(nèi)力不變）塑性理論方法：考慮截面塑性變形發(fā)展適用于計算承受靜力荷載或間接動力荷載組合梁的承載力需考慮內(nèi)力重分布97第二節(jié) 壓型鋼板混凝土組合板非組合板：僅作澆注時的永久性模板只需滿足施工階段的承載力和變形條件使用荷載全部由混凝土承擔組合板除作為永久模板，還要承擔使用荷載作為混凝土的受力鋼筋或部分受力筋與混凝土協(xié)同工作，需要設(shè)置抗剪連

17、接件98第二節(jié) 壓型鋼板混凝土組合板99第二節(jié) 壓型鋼板混凝土組合板優(yōu)點：重量輕，運輸、存儲、堆放和裝卸方便，易于鋪設(shè)；具有一定的剛度和承載力，能承受施工荷載及混凝土的重量可作為樓板的受力鋼筋凹槽內(nèi)可鋪設(shè)電力、通訊等設(shè)備，或保溫、隔音、隔熱材料100第三節(jié) 鋼混凝土組合梁的組成和構(gòu)造鋼筋混凝土樓板與鋼梁的組合通過抗剪連接件組成橫向承重構(gòu)件優(yōu)點：承載力高、節(jié)約鋼材梁的剛度增大；相反，可以降低梁的截面尺寸增加梁的側(cè)向剛度鋼梁可以作為施工輔助構(gòu)件抗震性能好方便二次加工101第三節(jié) 鋼混凝土組合梁的組成和構(gòu)造1、鋼梁的截面形式2、組合梁的構(gòu)造要求3、抗剪連接件102第三節(jié) 鋼混凝土組合梁的組成和構(gòu)造1

18、、鋼梁的截面形式103第三節(jié) 鋼混凝土組合梁的組成和構(gòu)造2、組合梁的構(gòu)造要求2.1 截面尺寸目的：提高組合梁截面的剛度；提高鋼梁的抗剪能力；要求：對高跨比的限值措施：簡支組合梁：1/181/12，一般取1/15混凝土板取高度的1/3左右，一般100，120，140荷載特大：板厚180，200，300采用壓型鋼板：凸肋頂混凝土厚不小于50mm104第三節(jié) 鋼混凝土組合梁的組成和構(gòu)造2、組合梁的構(gòu)造要求2.1 截面尺寸措施：鋼梁截面高度hs不宜小于總高的1/2.5翼緣板要求105第三節(jié) 鋼混凝土組合梁的組成和構(gòu)造2、組合梁的構(gòu)造要求2.2 橫向配筋（垂直于鋼梁的橫向鋼筋）符合最小配筋量的要求下部水

19、平筋應(yīng)距鋼梁上翼緣50mm范圍內(nèi)橫向鋼筋的間距不應(yīng)大于4he0，且不超過60106第三節(jié) 鋼混凝土組合梁的組成和構(gòu)造2、組合梁的構(gòu)造要求2.2 橫向配筋（垂直于鋼梁的橫向鋼筋）板邊緣到最近一排的連接件處應(yīng)做成U形筋107第三節(jié) 鋼混凝土組合梁的組成和構(gòu)造2、組合梁的構(gòu)造要求2.3 板托108第三節(jié) 鋼混凝土組合梁的組成和構(gòu)造2、組合梁的構(gòu)造要求2.4 主次梁連接109第三節(jié) 鋼混凝土組合梁的組成和構(gòu)造3、抗剪連接件設(shè)置原因：鋼梁與混凝土的粘結(jié)作用很小作用：保證上下層結(jié)構(gòu)有效的共同工作要求：既保證抗剪切滑移又能抵抗掀起作用規(guī)定：連接件布置需注意與縱向剪力方向的關(guān)系，以有利于抵抗連接件被掀起，避免

20、混凝土發(fā)生劈裂110第三節(jié) 鋼混凝土組合梁的組成和構(gòu)造3、抗剪連接件優(yōu)先選用栓釘連接件，其次是槽鋼一般稱栓釘連接件為柔性連接111第四節(jié) 組合梁施工階段計算施工方法：1）有臨時支撐：近似認為鋼梁在施工階段不產(chǎn)生應(yīng)力拆除支撐后，荷載全部由組合梁承擔可不進行施工驗算2）無臨時支撐：混凝土硬化前，全部荷載由鋼梁承擔混凝土硬化后，全部荷載由組合梁承擔應(yīng)驗算施工荷載對鋼梁的作用112第五節(jié) 組合梁的承載力完全抗剪連接：抗剪連接件的縱向水平受剪承載力能夠保證梁的最大受彎承載力充分發(fā)揮；部分抗剪連接：抗剪連接件少于完全抗剪連接需要的數(shù)量時；實際工程中，具有良好的經(jīng)濟效益113第五節(jié) 組合梁的承載力組合梁設(shè)計

21、內(nèi)容：受彎承載力計算受剪承載力計算抗剪連接件的數(shù)量和分布混凝土翼緣板及其板托縱向截面受剪承載力計算變形計算負彎矩區(qū)段內(nèi)混凝土翼緣板的最大裂縫寬度驗算構(gòu)造設(shè)計114第五節(jié) 組合梁的承載力1、受彎承載力2、受剪承載力3、縱向截面受剪承載力115第五節(jié) 組合梁的承載力1、受彎承載力1.1 組合梁正截面的受力性能受力階段：彈性階段混凝土翼緣板底開裂，鋼梁下翼緣應(yīng)力小于屈服點，荷載撓度曲線呈線性關(guān)系彈塑性階段板底開裂后，鋼梁的應(yīng)變增長速率加快，鋼梁下翼緣達到屈服，撓度變形增大塑性階段荷載達到破壞荷載90以上，混凝土板相對于鋼梁發(fā)生較大變形，連接件水平變形較大116第五節(jié) 組合梁的承載力1、受彎承載力1.

22、1 組合梁正截面的受力性能通過試驗測定，鋼梁下翼緣達到屈服應(yīng)變以前，截面應(yīng)變分布基本符合平截面假定。117第五節(jié) 組合梁的承載力1、受彎承載力1.1 組合梁正截面的受力性能縱向水平滑移：118連接件的水平滑移對組合梁極限承載力的影響較小，由于水平滑移，縱向剪力重分布第五節(jié) 組合梁的承載力1、受彎承載力1.1 組合梁正截面的受力性能沿梁長的實測掀起變形：119第五節(jié) 組合梁的承載力1、受彎承載力1.2 計算方法彈性理論早期設(shè)計方法先將混凝土翼緣板折算成鋼材截面后按材料力學方法計算截面最大應(yīng)力不考慮塑性變形發(fā)展帶來的承載力潛力塑性設(shè)計方法考慮破壞前的塑性變形塑性變形較大，構(gòu)件高度降低較多，易發(fā)生局

23、部屈曲、側(cè)向壓屈和彎扭壓屈，導(dǎo)致材料強度不能充分發(fā)揮，承載力降低。120第五節(jié) 組合梁的承載力1.2 計算方法塑性中和軸的位置：1）中和軸位于鋼梁腹板內(nèi)受壓區(qū)鋼梁上翼緣及鋼梁腹板有可能產(chǎn)生局部壓屈121第五節(jié) 組合梁的承載力1.2 計算方法塑性中和軸的位置：2）中和軸位于混凝土板內(nèi)鋼梁全截面受拉，不會產(chǎn)生局部壓屈122第五節(jié) 組合梁的承載力1.2 計算方法塑性中和軸的位置：為保證計算可靠，按塑性方法計算時應(yīng)采取措施保證鋼梁截面腹板和翼緣足夠的剛度，即在達到塑性受彎承載力之前，截面能產(chǎn)生足夠的塑性轉(zhuǎn)角。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中對塑性設(shè)計的板件寬厚比進行了限定。123第五節(jié) 組合梁的承載力1.2 計算方法

24、板內(nèi)壓應(yīng)力：通過抗剪連接件傳遞受彎時，沿翼緣板寬度方向板內(nèi)壓應(yīng)力分布不均勻，鋼梁軸線附近較大，距軸線較遠的板中壓應(yīng)力較小。124第五節(jié) 組合梁的承載力1.3 受彎承載力計算(1)按塑性理論計算的基本假定；1）混凝土翼緣板與鋼梁為完全抗剪連接；2）塑性中和軸以上混凝土達到軸心抗壓設(shè)計強度；3）忽略塑性中和軸以下混凝土的抗拉強度；4）不計板托截面的作用；5）塑性中和軸以下鋼梁截面的拉應(yīng)力和塑性中和軸以上鋼梁截面的壓應(yīng)力取值：規(guī)范認為分別達到鋼材的相應(yīng)強度設(shè)計值f。125第五節(jié) 組合梁的承載力1.3 受彎承載力計算(2)正彎矩截面的受彎承載力；兩種考慮位置（忽略板托的作用）1）中和軸位于混凝土板內(nèi)1

25、26第五節(jié) 組合梁的承載力1.3 受彎承載力計算(2)正彎矩截面的受彎承載力；兩種考慮位置（忽略板托的作用）1）中和軸位于鋼梁腹板內(nèi)127第五節(jié) 組合梁的承載力2、受剪承載力一般假定組合梁截面上的全部剪力僅由鋼梁腹板承擔128第五節(jié) 組合梁的承載力3、縱向界面受剪承載力界面抗剪：沿一個既定的平面抗剪為什么要進行縱向界面抗剪驗算：組合梁交界面上的剪力通過抗剪連接件傳遞到混凝土翼緣板上，將在連接件周圍的托板和混凝土翼緣板內(nèi)產(chǎn)生縱向剪力，可能導(dǎo)致混凝土翼緣板出現(xiàn)縱向裂縫。措施：橫向鋼筋129第五節(jié) 組合梁的承載力3、縱向界面受剪承載力縱向最不利受剪界面的兩種類型：130第五節(jié) 組合梁的承載力3、縱向

26、界面受剪承載力1）板厚的豎向受剪界面（aa）：131取較大值梁外側(cè)、內(nèi)側(cè)混凝土翼緣板的有效寬度混凝土翼緣板的有效寬度（見圖2.5.6）由連接件提供的實際抗剪承載力第五節(jié) 組合梁的承載力3、縱向界面受剪承載力2）連接件周邊受剪界面（bb，cc）：單位梁長界面受剪極限承載力132第五節(jié) 組合梁的承載力133：梁縱向受剪界面長度（虛線）：單位梁長與縱向受剪界面相交的橫向鋼筋截面面積（mm2/mm）第五節(jié) 組合梁的承載力3、縱向界面受剪承載力抗剪承載力不隨橫向鋼筋的增加而無限增加，剪力設(shè)計值應(yīng)有上限：橫向配筋數(shù)量應(yīng)滿足下式：壓型鋼板可當作橫向鋼筋，其截面計入橫向鋼筋的面積之中；若鋼板不連續(xù)，則不應(yīng)計入

27、134第五節(jié) 組合梁的承載力例一簡支組合梁，采用C25混凝土板，fc=11.9N/ mm2，混凝土板頂部和底部均采用級鋼筋，fy=210N/ mm2，且已在板頂配置橫向鋼筋A(yù)t626mm2,在板底配置橫向鋼筋A(yù)b=1257mm2，栓釘成對設(shè)置，縱向間距Sl=250mm，一個栓釘?shù)氖芗舫休d力為56.61 kN，試驗算該組合梁的包絡(luò)剪力連接件的縱向界面b-b(縱向界面的周長為300mm)承擔的縱向剪力及此界面的抗剪極限承載力是否滿足要求。 135第五節(jié) 組合梁的承載力解136第六節(jié) 抗剪連接件設(shè)計1、構(gòu)造要求2、受力性能3、單個抗剪連接件承載力4、抗剪連接件的數(shù)量和布置137第六節(jié) 抗剪連接件設(shè)計

28、1、構(gòu)造要求1.1 一般要求連接件作用：抵抗水平剪力和豎向掀起力要求：其抗掀起力作用面高出翼緣板底部鋼筋頂面不小于30mm；板托中橫向鋼筋距連接件頂面位置不小于40mm；連接件上部混凝土保護層不小于15mm；連接件縱向間距不應(yīng)大于600mm或混凝土翼緣板厚度的4倍；連接件外側(cè)邊緣至鋼梁翼緣邊緣之間的距離不應(yīng)小于20mm，有板托時不應(yīng)小于40mm。138第六節(jié) 抗剪連接件設(shè)計2、受力性能2.1 荷載滑移曲線139第六節(jié) 抗剪連接件設(shè)計2、受力性能2.2 抗剪連接的破壞形式（1）連接件受剪破壞混凝土強度等級比較高的情況下發(fā)生，連接件的承載力與混凝土無關(guān)，取決于連接件的類型及材質(zhì)。也包括焊縫破壞。1

29、40第六節(jié) 抗剪連接件設(shè)計2、受力性能2.2 抗剪連接的破壞形式（2）連接件附近混凝土破壞栓釘?shù)撞砍袎簯?yīng)力最大，沿高度逐漸減小，接近頂部時承壓應(yīng)力開始反向。破壞特征：栓釘前方根部混凝土的局部受壓破碎或劈裂栓釘在普通混凝土中是軸線彎曲變形，在輕混凝土中栓干幾乎仍是直的141第六節(jié) 抗剪連接件設(shè)計3、單個抗剪連接件承載力3.1 栓釘連接件栓釘連接件主要承受側(cè)壓力，一般情況下，掀起作用產(chǎn)生的拉力很小，可以忽略不計，因此栓釘承載力可按純剪受力模型計算。當栓釘中的拉力不可忽略時，可按拉、剪組合作用計算。栓釘除受剪切作用外，其根部混凝土承受局部壓應(yīng)力，因此混凝土的強度和變形對栓釘受剪承載力也有影響。142

30、第六節(jié) 抗剪連接件設(shè)計3、單個抗剪連接件承載力3.1 栓釘連接件單根栓釘受剪承載力143由試驗研究確定的經(jīng)驗系數(shù)。栓釘?shù)母叨葹槠渲睆?倍以上時（常見情況）取k0.43考慮到栓釘受到周圍混凝土的約束，其抗剪強度有所提高，故取栓釘?shù)目辜魪姸葹榭估瓘姸鹊?0采用栓釘作為組合梁的剪力連接件時 ，混凝土板相對較弱時，極限承載力隨栓釘直徑和砼強度等級增加而增加 第六節(jié) 抗剪連接件設(shè)計4、抗剪連接件的數(shù)量和布置原則：完全抗剪連接組合梁的抗剪連接件設(shè)計應(yīng)保證梁截面在達到受彎承載力之前交界面不發(fā)生連接件的受剪破壞最大彎矩截面至零彎矩截面之間區(qū)段（剪跨區(qū)）內(nèi)的連接件數(shù)量按下式計算：交界面的縱向剪力值單個連接件的受

31、剪承載力第六節(jié) 抗剪連接件設(shè)計4、抗剪連接件的數(shù)量和布置145第六節(jié) 抗剪連接件設(shè)計4、抗剪連接件的數(shù)量和布置由于剪力雙生互等，梁中任一點縱向剪力等于該點所在截面的豎向剪應(yīng)力。因此，交界面上縱向剪力的分布與梁的剪力圖相似146按彈性理論設(shè)計連接件，其間距應(yīng)根據(jù)每個連接件承擔相等剪力的原則。第六節(jié) 抗剪連接件設(shè)計4、抗剪連接件的數(shù)量和布置但是，試驗研究顯示，栓釘作為柔性連接件具有良好的剪力重分布能力，即沿梁軸線均勻布置的連接件的縱向剪力也會趨于均勻，不會導(dǎo)致組合梁承載力的顯著降低。所以，實際工程中，連接件通常均勻布置，施工方便。注意：當剪力分布有明顯的變化時，應(yīng)根據(jù)剪力圖布置連接件。147第七節(jié)

32、 組合梁的變形計算在正常使用階段組合梁的變形計算應(yīng)用彈性理論。與鋼筋混凝土梁一樣，組合梁的撓度計算也應(yīng)用等剛度原則。兩種計算剛度的方法：換算截面法（偏不安全）把混凝土板的計算寬度除以鋼與混凝土的彈性模量比，換算成鋼截面后計算剛度。折減剛度法考慮滑移效應(yīng)組合梁剛度的影響，對換算截面剛度進行折減。148第八節(jié) 部分抗剪連接組合梁在完全抗剪連接組合梁設(shè)計中，抗剪連接件的數(shù)量是按達到塑性受彎承載力時的交界面縱向剪力來確定的，滿足式2.2.26。若不滿足，則稱為部分抗剪連接。選擇部分抗剪連接的原因：施工時，荷載由鋼梁承擔；使用時，才會產(chǎn)生縱向剪力，從保證使用階段混凝土和鋼梁的共同工作要求出發(fā)，沒有必要按

33、塑性方法設(shè)計。當組合梁尺寸不是由塑性受彎性能決定的，而是由使用階段或施工條件等其他因素確定的，也沒有必要按完全抗剪連接設(shè)計149第九節(jié) 連續(xù)組合梁與簡支梁的受力區(qū)別1、負彎矩區(qū)的受力性能1）中間支座附加截面混凝土翼緣板受拉開裂，抗彎以鋼梁為主。一般，支座截面是組合梁的薄弱環(huán)節(jié)；2）中間支座的鋼梁處于受壓區(qū)，其受壓翼緣和腹板可能發(fā)生局部失穩(wěn)，將影響截面承載力的發(fā)揮和內(nèi)力重分布。若荷載不利布置使某跨均為負彎矩時，梁還可能發(fā)生整體失穩(wěn)150第九節(jié) 連續(xù)組合梁與簡支梁的受力區(qū)別1、負彎矩區(qū)的受力性能3）簡支組合梁跨中截面承受的彎矩大而剪力小，支座截面承受的剪力大而彎矩為零，可按純剪或純彎條件設(shè)計截面。

34、在多跨連續(xù)組合梁中，中央支座截面上承受的彎矩和剪力同時為最大，屬于復(fù)雜受力狀態(tài)2、在負彎矩區(qū)，抗剪連接件的承載能力有所降低；（由于混凝土板掀起的作用）151第九節(jié) 連續(xù)組合梁3、負彎距截面承載力3.1 受彎承載力在負彎距區(qū)，混凝土翼緣板縱向受拉及受剪，發(fā)生橫向裂縫及八字形裂縫；可通過配置縱向鋼筋與鋼梁共同工作152第九節(jié) 連續(xù)組合梁3、負彎距截面承載力3.1 受彎承載力153第九節(jié) 連續(xù)組合梁3、負彎距截面承載力3.1 受彎承載力154第九節(jié) 連續(xù)組合梁3、負彎距截面承載力3.2 受剪承載力同時受彎受剪時，由于腹板中剪力的存在，截面受彎承載力有所降低；由于配置縱向受拉鋼筋，中間支座的截面抗剪承

35、載力有可能提高計算按公式2.5.5155型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)型鋼混凝土簡介型鋼混凝土試驗研究型鋼混凝土梁受彎承載力計算型鋼混凝土梁受剪承載力計算型鋼混凝土軸心受壓柱型鋼混凝土偏心受壓柱型鋼混凝土柱受剪承載力型鋼混凝土構(gòu)造組合型鋼混凝土簡介（1）形 式（2）特點（3）發(fā)展和應(yīng)用組合（1）型鋼混凝土的形式：柱，梁組合組合（2）鋼骨混凝土的特點承載力高：鋼骨；無屈曲問題；約束混凝土剛度大：鋼骨延性、抗震性能好： 1921 如本興業(yè)銀行歷經(jīng)1923年關(guān)東大地震 幾乎沒破壞 1978 宮城縣沖大地震 95座鋼骨混凝土建筑只有17座輕微損壞 日本型鋼混凝土占的比例： 六層以上建筑45；10-15層 90；1

36、6層以上 50施工迅速、快捷：注意施工驗算防火、防腐性能優(yōu)越：組合（3）發(fā)展和應(yīng)用發(fā)展： a. 20世紀初始于歐美： 由空腹式梁柱規(guī)程（日、美、加、英） b. 日本尤其早：1920開始；1928 軸壓柱； 1929偏壓柱；1932節(jié)點） c. 我國： 20世紀50年代 從英國引入； 1984開始：梁柱、節(jié)點；靜力，動力；裂縫，承載力，剛度； 80年代末，其它高校開始研究； 1998年 冶金部鋼骨混凝土設(shè)計規(guī)程 2001年 JGJ138-2001 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程組合應(yīng)用： 主要使用于高層建筑中，尤其是地震區(qū)的高層建筑中 美國 達拉斯第一國際大廈 72層 276米； 美國 休斯頓第一城

37、市大樓 49層 207米 ； 美國 休斯頓德克斯商業(yè)中心大廈 79層 305米 ； 美國 斯頓海灣大廈 52層 221米； 中國 香港中國銀行 72層 363米； 中國 臺灣長谷世貿(mào)聯(lián)合大廈 51層 244米； 新加坡 財政部大樓 55層 242米； 日本 大量使用 10-15層占90以上。組合剛度計算剛度組成組合（3）型鋼構(gòu)造：組合（4）型鋼內(nèi)配筋構(gòu)造：組合（5）鋼板剪力墻構(gòu)造：組合（a）型鋼混凝土框架梁構(gòu)造（b）型鋼混凝土框架柱構(gòu)造（c）型鋼混凝土框架梁柱節(jié)點構(gòu)造（d）型鋼混凝土柱轉(zhuǎn)換、梁連接構(gòu)造請參見相關(guān)的手冊?。╡）（5）其他構(gòu)造：組合鋼管混凝土柱1 鋼管混凝土的特點 鋼管混凝土也稱作

38、為鋼管套箍混凝土（Steel Tube-Confined Concrete，或Concrete-Filled Steel Tube ）,它是在鋼管內(nèi)灌入混凝土而形成的一種組合結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)按截面形式的不同可以分為矩形截面、圓形截面和多邊形截面，其中圓形截面和矩形截面鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛；實心和空心鋼管混凝土。組合 鋼管混凝土的基本原理是依靠內(nèi)填混凝土的支撐作用，使得鋼管的穩(wěn)定性增強，同時核心混凝土受到鋼管的“約束”作用或稱之為“套箍”作用，使核心混凝土處于三向受壓應(yīng)力狀態(tài),延緩混凝土內(nèi)部縱向微裂縫產(chǎn)生和發(fā)展的時間，從而使得核心混凝土具有更強的抗壓強度和抵抗變形能力。 特點： 1.承

39、載力高 2.具有良好的塑性和抗震性能 3.施工簡單，可以大大縮短工期 4.鋼管混凝土柱的耐火性能好于鋼柱 5.可采用高強度混凝土組合2 鋼管混凝土柱的工作性能1.鋼管混凝土柱的幾個影響參數(shù)(1) 含鋼率(2) 約束效應(yīng)系數(shù) 一般在0.34.0之間，宜大于等于3.0鋼管混凝土規(guī)程稱為套箍系數(shù)（招標）(3) 徑厚比或高厚比 圓鋼管 D/t150(235/fy) 方（矩形）鋼管 D/t60(235/fy)1/2 (4) 長細比 組合2. 軸心受壓的鋼管混凝土短柱（L/D=33.5） 鋼管混凝土短柱的一次壓縮工作曲線分為三個階段:（1）彈性階段 oa（2）彈塑性階段 ab（3）強化階段 bc組合 1.

40、0時，核心混凝土因緊箍效應(yīng)縱向承載力的提高恰好彌補鋼管因異號應(yīng)力場使縱向承載力的減小，所以出現(xiàn)了塑性的水平段bc。 1.0時，核心混凝土承載力的提高超過了鋼管縱向承載力的減小， 出現(xiàn)了曲線上升的強化階段bc。 12，偏心受壓構(gòu)件承載力由穩(wěn)定決定時的壓力N與桿中撓度的關(guān)系曲線。曲線的最高點是偏壓構(gòu)件穩(wěn)定承載力的極限。組合鋼管混凝土偏心受壓構(gòu)件的工作性能特點：在接近破壞時，外荷載增量很小，而變形發(fā)展的很快。和鋼構(gòu)件相比，曲線過B點后平緩的多，說明由于有緊箍力的作用，不但提高了核心混凝土的承載力，而且還增加了構(gòu)件的延性。影響鋼管混凝土偏心受壓構(gòu)件承載力的兩個重要參數(shù)：長細比，偏心率。組合3 圓鋼管混

41、凝土柱的計算和設(shè)計 圓鋼管混凝土柱中的核心混凝土的緊箍效應(yīng)，受力性能比矩形鋼管混凝土柱好，相比而言承載力提高最大，也最經(jīng)濟。 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程承載力設(shè)計方法（CECS28:90） 。 組合1.單肢柱承載力計算 組合N軸向壓力設(shè)計值；Nu鋼管混凝土單肢柱的承載力設(shè)計值；N0鋼管混凝土軸心受壓短柱的承載力設(shè)計值； 鋼管混凝土的套箍指標；fc 混凝土的抗壓強度設(shè)計值；Ac 、Aa鋼管內(nèi)混凝土、鋼管的橫截面面積；fa 鋼管的抗拉，抗壓強度設(shè)計值； 考慮長細比影響，偏心率影響的承載力折減系數(shù)。0 按軸心受壓柱考慮的1值組合2. 格構(gòu)柱的承載力計算 組合Nu * 格構(gòu)柱的整體承載力設(shè)計值N0i

42、 格構(gòu)柱各肢的軸心受壓短柱承載力設(shè)計值，按公式確定1* ，e* 考慮長細比影響，偏心率影響的整體承載力折減系數(shù)。在任何情況下都應(yīng)滿足下列條件： 1*e* 0*0* 按軸心受壓柱考慮的1*值組合3.變形計算 （1）壓縮和拉伸剛度 （2）彎曲剛度 Aa Ia 鋼管橫截面的面積和對其重心軸的慣性矩 Ac Ic 鋼管內(nèi)混凝土橫截面的面積和對其重心軸的慣性矩 Ec Ec 鋼管和混凝土的彈性模量組合 4.鋼管混凝土柱考慮偏心影響的承載力折減系數(shù)對單肢柱 當e0/rc1.55時 當e0/rc 1.55時 e0柱兩端軸向壓力偏心距較大者；rc核心混凝土橫截面的半徑；M2柱兩端彎矩設(shè)計值的較大者； N軸向壓力設(shè)計值。組合5.鋼管混凝土柱考慮長細比影響的承載力折減系數(shù) 對單肢柱： D鋼管的外徑； Le柱子的等效計算長度，按規(guī)程公式計算。組合6.鋼管混凝土柱等效計算長度鋼管混凝土柱的等效長度應(yīng)按下列公式確定： Lekl0 l0= l l0框架柱或桿件的計算長度 l框架柱或桿件的長度 k等效長度系數(shù)，按照規(guī)程進行計算。 計算長度系數(shù) 組合4 矩形鋼管混凝土柱的計算1.軸心受力構(gòu)件的計算（1）軸心受壓構(gòu)件的強度 NNuN軸心壓力設(shè)計值Nu軸心受壓時截面抗壓承載力設(shè)計值，按下式計算 NufAs+f