建筑jzgjgsj 多層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計PPT課件

1、一、多層鋼結(jié)構(gòu)類型一、多層鋼結(jié)構(gòu)類型第1頁/共90頁多層鋼結(jié)構(gòu)類型多層鋼結(jié)構(gòu)類型柱-支撐體系：梁柱節(jié)點均為鉸接，縱、橫向沿柱高設(shè)置柱間支撐（抗側(cè)力構(gòu)件），適用于柱距不大但允許雙向設(shè)置支撐的建筑物；設(shè)計安裝簡便，側(cè)向剛度大，構(gòu)件受力明確，耗鋼量??；純框架體系：縱橫兩個方向均為剛接框架，適用于柱距較大但無法設(shè)置支撐的建筑物；節(jié)點構(gòu)造較復雜，用鋼量較大；第2頁/共90頁多層鋼結(jié)構(gòu)類型多層鋼結(jié)構(gòu)類型框架-支撐體系：縱向柱-支撐體系，橫向為純框架體系，一方面滿足建筑功能要求，另一方面，簡化設(shè)計、施工，減小用鋼量?？蚣?支撐組合體系混合體系 第3頁/共90頁二、多層鋼結(jié)構(gòu)布置原則二、多層鋼結(jié)構(gòu)布置原則 第

2、4頁/共90頁多層鋼結(jié)構(gòu)布置原則多層鋼結(jié)構(gòu)布置原則 柱網(wǎng)及梁系布置合理，縱、橫向剛度均勻，構(gòu)件傳力明確、類型統(tǒng)一，節(jié)點構(gòu)造簡單，便于施工；應(yīng)采用平面剛性樓蓋，保證空間整體剛度及空間協(xié)調(diào)工作；橫向框架為柱-支撐體系且采用平面剛性樓蓋時，柱間支撐間距不大于4L；鋼柱及支撐沿豎向可以變截面，但應(yīng)防止層間剛度突變；柱-支撐體系剛度大，用鋼量省，條件允許時應(yīng)優(yōu)先選用；支撐布置應(yīng)合理、均勻。第5頁/共90頁4.2 4.2 多層鋼結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)和組合多層鋼結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)和組合荷載效應(yīng)計算荷載效應(yīng)組合 第6頁/共90頁一、荷載效應(yīng)計算一、荷載效應(yīng)計算 第7頁/共90頁荷載效應(yīng)計算荷載效應(yīng)計算永久荷載：分項系數(shù)1.

3、2 ；1.35 ；1.0可變荷載：分項系數(shù)1.4雪荷載積灰荷載樓面活荷載：=4.0kN/m2時，分項系數(shù)1.3屋面活荷載風荷載0kzszww 第8頁/共90頁荷載效應(yīng)計算荷載效應(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/靜力彈塑性分析（pushover）第9頁/共90頁荷載效應(yīng)計算荷載效應(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.

4、0振型分解反應(yīng)譜法典型公式振型分解反應(yīng)譜法典型公式1.15ijjjjiEiFX G 第10頁/共90頁荷載效應(yīng)計算荷載效應(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)豎向地震作用系數(shù)v v: 8: 8度度0.1/90.1/9度度0.2 0.2 VOVEOFG第11頁/共90頁二、荷載效應(yīng)組合二、荷載效應(yīng)組合 第12頁/共90頁荷載效應(yīng)組合荷載效應(yīng)組合 01()nGGKciQiQiKiSSR 0112()nGGKQQ KciQiQiKiSSSR 不考慮地震的組合不考慮地震的組合 可變荷載控制：可變荷載控制： 永久荷載控制：永久荷載控制： 第13頁/共90頁荷載

5、效應(yīng)組合荷載效應(yīng)組合考慮地震的組合 0()GGEEhEhKEvEvKwwwKSSSSR 第14頁/共90頁4.3 4.3 多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析多層鋼結(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 第15頁/共90頁一、一般規(guī)定一、一般規(guī)定 第16頁/共90頁一般規(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； 第17頁/共90頁一般規(guī)定一般規(guī)定多層框架

6、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） 查表確定。有側(cè)移框架和無側(cè)移框架第18頁/共90頁第19頁/共90頁第20頁/共90頁一般規(guī)定一般規(guī)定風荷載作用下，=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。第33頁/共90頁五、多層鋼結(jié)構(gòu)的支撐五、多層鋼結(jié)構(gòu)的支撐 第34頁/共90頁多層鋼結(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

7、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 第35頁/共90頁第36頁/共90頁第37頁/共90頁多層鋼結(jié)構(gòu)的支撐多層鋼結(jié)構(gòu)的支撐支撐的計算：一般按拉/壓桿計算； 支撐承受水平剪力： 實際水平荷載產(chǎn)生的層間剪力或 ；185235yfVAf第38頁/共90頁多層鋼結(jié)構(gòu)的支撐多層鋼結(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。交叉斜撐按拉桿設(shè)計時

8、，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%10%15%計算計算第39頁/共90頁4.4 4.4 鋼與混凝土組合板和組合梁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第40頁/共90頁一、鋼與混凝土組合板一、鋼與混凝土組合板壓型鋼板+鋼筋混凝土第41頁/共90頁鋼與混凝土組合板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（施工荷載及附

9、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 第42頁/共90頁鋼與混凝土組合板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)第43頁/共90頁第44頁/共90頁鋼與混凝土組合板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

10、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。第45頁/共90頁鋼與混凝土組合板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 第46頁/共90頁鋼與混凝土組合板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

11、） 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(fcmhcby1+Ascfy2)；Asc=0.5(As-fcmhcb/f)；第47頁/共90頁第48頁/共90頁鋼與混凝土組合板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,1

12、9第51頁/共90頁鋼與混凝土組合板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)裂縫寬度=0.3mm/0.2mm抗裂鋼筋/分布鋼筋第52頁/共90頁二、組合梁設(shè)計二、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)揮材料作用第53頁/共90頁組合梁設(shè)計組合梁設(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制裝配式混凝土板組合梁第54頁/共90頁第55頁/共90頁第56頁/共90頁第57頁/共90頁組合梁設(shè)計組合梁設(shè)計組合梁的優(yōu)點

13、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，縮短工期第58頁/共90頁組合梁設(shè)計組合梁設(shè)計組合梁的缺點耐火等級差；需在鋼梁上焊接連接件第59頁/共90頁第60頁/共90頁第61頁/共90頁第62頁/共90頁第63頁/共90頁第64頁/共90頁4.5 4.5 多層鋼結(jié)構(gòu)的連接多層鋼結(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)點第65頁/共90頁一、連接的一般規(guī)定一、連接的一般規(guī)定第66頁/共90頁連接的一般規(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/不同部位重要或復雜的節(jié)點，承載

14、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第67頁/共90頁連接的一般規(guī)定連接的一般規(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/剛度第68頁/共90頁第69頁/共90頁二、梁柱節(jié)點二、梁柱節(jié)點第70頁/共90頁梁柱節(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，梁翼緣與柱用高強螺栓或焊接連接；半剛接：第71頁/共90頁梁柱節(jié)點梁柱節(jié)點剛接連接丁字形連接通過寬翼緣T形鋼連接通過蓋板和角鋼連接十字形柱截面水平蓋板和豎向板連接方鋼管柱與梁的節(jié)點第72頁/共90頁第73頁/共90頁第74頁/共90頁第75頁/共90頁第76頁/共90頁三、柱