組合結構設計原理 全套課件（上）

組合結構設計原理劉清主編阿肯江·托乎提副主編重慶大學出版社第1章緒論1.1組合結構的一般概念及其特點1.1.1組合樓板1.1.2組合梁1.1.3鋼管混凝土柱1.1.4鋼骨混凝土構件1.2國內(nèi)外組合結構的開展及應用1.2.1國外的開展情況目錄1.2.2國內(nèi)的開展情況1.3組合結構材料1.3.1組合樓板和組合梁結構材料1.3.2鋼骨混凝土組合構件材料1.3.3組合結構構件中混凝土及鋼筋材料第2章鋼管混凝土根本計算理論2.1概述2.2軸心受壓構件的根本工作性能2.2.1彈性工作階段2.2.2彈塑性工作階段2.2.3強化階段2.3軸心受壓構件的強度及穩(wěn)定計算2.3.1鋼管混凝土軸心受壓短柱承載力計算2.3.2鋼管混凝土柱的抗拉強度2.3.3軸心受壓構件的穩(wěn)定計算2.4偏心受壓構件的承載力計算2.4.1根本工作性能2.4.2計算方法2.4.3鋼管混凝土偏壓柱強度計算的流程圖2.4.4例題解析2.5鋼管混凝土格構柱的承載力計算2.5.1根本計算原那么2.5.2例題解析2.6鋼管混凝土在橋梁中的應用第3章鋼骨混凝土構件設計與計算3.1概述3.1.1鋼骨混凝土結構與組合結構3.1.2鋼骨混凝土結構的特點3.1.3鋼骨混凝土構件的力學特性與計算的根本原那么3.2鋼骨混凝土梁3.2.1鋼骨混凝土梁正截面承載力3.2.2鋼骨混凝土梁斜截面承載力3.2.3梁上開洞與補強3.2.4鋼骨混凝土受彎構件的變形和裂縫寬度計算3.3鋼骨混凝土柱3.3.1鋼骨混凝土柱正截面的受力性能與破壞形態(tài)3.3.2鋼骨混凝土柱正截面承載力計算3.3.3斜截面的破壞形態(tài)3.3.4鋼骨混凝土柱斜截面承載力計算3.3.5鋼骨混凝土柱截面限值3.4鋼骨混凝土剪力墻3.4.1有邊框與無邊框鋼骨混凝土剪力墻3.4.2鋼骨混凝土剪力墻正截面承載力計算3.4.3鋼骨混凝土剪力墻斜截面承載力計算3.5鋼骨混凝土框架梁柱節(jié)點3.5.1框架梁柱節(jié)點的受力性能與破壞形態(tài)3.5.2影響鋼骨混凝土框架梁柱節(jié)點承載力的主要因素3.5.3框架梁節(jié)點抗剪度驗算3.5.4框架梁柱節(jié)點核心區(qū)內(nèi)力的傳遞3.6鋼骨混凝土柱腳3.6.1柱腳的分類與主要力學特性3.6.2非埋入式柱腳3.6.3埋入式柱腳3.7鋼骨的拼接3.7.1鋼骨拼接的根本要求3.7.2鋼骨拼接處的內(nèi)力計算3.7.3鋼骨拼接處的補強3.8鋼骨混凝土構件的構造要求3.8.1一般構造要求3.8.2梁3.8.3柱3.8.4剪力墻3.8.5框架梁柱節(jié)點3.8.6柱與柱的連接3.8.7梁與墻的連接3.8.8柱腳3.8.9鋼骨拼接第4章組合樓蓋設計4.1組合樓板與非組合樓板的設計4.1.1組合樓板與非組合樓板的應用特點4.1.2壓型鋼板及栓釘?shù)膹姸仍O計值和板型選用4.1.3壓型鋼板在施工階段的受彎承載力及撓度計算4.1.4壓型鋼板組合樓板的承載力計算4.1.5組合樓板的撓度、裂縫及自振頻率驗算4.1.6組合樓板的構造要求4.2組合梁設計4.2.1組合染的特點及類型4.2.2組合梁的根本設計原那么4.2.3簡支組合梁設計4.2.4連續(xù)組合梁設計第1章緒論1.1組合結構的一般概念及其特點目前研究較為成熟與應用較多的主要有以下幾種鋼與混凝土組合構件：①組合樓蓋；②組合梁；③鋼管混凝土柱；④鋼骨混凝土構件。1.1.1組合樓板在高層建筑結構中，采用高強、輕規(guī)格的壓型鋼板樓蓋，上面澆筑混凝土面層。1.1.2組合梁將鋼梁與混凝土板組合在一起形成組合梁。1.1.3鋼管混凝土柱在鋼管中填充混凝土的結構稱為鋼管混凝土結構。1.1.4鋼骨混凝土構件鋼骨混凝土構件是在混凝土中主要配置軋制或焊接型鋼。鋼骨混凝土構件主要有兩種類型：一種是鋼骨混凝土柱，另一種是鋼骨混凝土剪力墻。1.2國內(nèi)外組合結構的開展及應用1.2.1國外的開展情況1.2.2國內(nèi)的開展情況1.3組合結構材料1.3.1組合樓板和組合梁結構材料(1)壓型鋼板(2)組合梁(3)抗剪連接件1.3.2鋼骨混凝土組合構件材料1.3.3組合結構構件中混凝土及鋼筋材料第2章鋼管混凝土根本計算理論2.1概述圖2.1鋼管混凝土1)承載力大大提高2)具有良好的塑性和抗震性能3)經(jīng)濟效果顯著2.2軸心受壓構件的根本工作性能橫向應變與縱向應變的關系為：ε1s＝μsε3s，ε1c＝μcε3c(2.1)圖2.2鋼管混凝土軸向壓力作用時內(nèi)力狀態(tài)2.2.1彈性工作階段圖2.3鋼管混凝土軸心受壓構件的三種情況2.2.2彈塑性工作階段2.2.3強化階段2.3軸心受壓構件的強度及穩(wěn)定計算2.3.1鋼管混凝土軸心受壓短柱承載力計算

Ｎ≤Ｎｕ(2.2)

Ｎｕ＝φｌφｅＮ0(2.3)(2.4)(2.5)2.3.2鋼管混凝土柱的抗拉強度?CECS28—90?中的表達式如下：Ｎ≤Ａｓfｙ(2.6)2.3.3軸心受壓構件的穩(wěn)定計算2.4偏心受壓構件的承載力計算影響鋼管混凝土柱極限承載力的主要因素有：①鋼管對核心混凝土的套箍強化作用；②構件的長細比；③構件的偏心率；④柱端的約束條件(轉動和側移)；⑤沿柱身的彎2.4.1根本工作性能2.4.2計算方法1)鋼管混凝土偏心受壓柱的承載力應滿足以下條件：Ｎ≤Ｎｕ(2.7)當Ie/d＞４時，(2.8)當le/ｄ≤４時，φ1＝１(2.9)3)考慮偏心率影響的承載力折減系數(shù)按下式計算：當e0／rc≤1.55時，

φe＝1/(1＋1.85e0／rc)(2.10)

e0＝M２/Ｎ當e0/ｒｃ＞1.55時，

φe＝0.4/(e0／rc)(2.11)4)柱的等效計算長度的計算：①對于兩支承點之間無橫向荷載作用的框架柱和桿件，其等效計算長度按以下公式確定：le＝kl0(2.12b)圖2.4框架柱②對于懸臂柱，其等效計算長度按以下公式確定：le＝kＨ(2.13)(a)單曲壓彎(b)雙曲壓彎圖2.5懸臂柱5)在任何情況下均應滿足以下條件：φlφe≤φ0(2.14)2.4.3鋼管混凝土偏壓柱強度計算的流程圖圖2.6無側移框架柱承載力計算框圖圖2.7有側移框架柱承載力計算框圖2.5鋼管混凝土格構柱的承載力計算2.5.1根本計算原那么圖2.11格構柱的整體承載力應滿足以下條件：N≤Nｕ(2.15)在任何條件下，都應滿足以下條件：*(2.16)(2.17)(2.18)(2.19)(2.20)①對于對稱的雙肢柱和四肢柱：②對于三肢柱和不對稱的多肢柱：(2.21)(2.22)(2.23)(2.24)①當長細比λ*≤16時，②當長細比λ*＞16時，a.對于雙肢格構柱(圖2.12(a))(2.25)(2.26)圖2.12格構柱截面當綴件為綴板時，當綴件為綴條時，b.對于四肢格構柱(圖2.12(b))當綴件為綴板時，當綴件為綴條時，c.綴件為綴條的三肢格構柱(圖2.12(c))(2.27)圖2.13格構式框架柱圖2.1.4格構式懸臂柱Lei=μiHi

(2.28)

*①單階柱μ1＝μ2/η1(2.29)②雙階柱μ1＝μ3／η1(2.30)

μ2＝μ3／η2(2.31)圖2.15例2.6計算簡圖2.6鋼管混凝土在橋梁中的應用第3章鋼骨混凝土構件設計與計算3.1概述3.1.1鋼骨混凝土結構與組合結構3.1.2鋼骨混凝土結構的特點3.1.3鋼骨混凝土構件的力學特性與計算的根本原那么(1)鋼骨混凝土構件的力學特性(2)鋼骨混凝土構件計算的根本假定1)鋼骨混凝土構件剛度的計算(3.1)2)鋼骨混凝土結構設計的根本原那么3)承載力抗震調(diào)整系數(shù)3.2鋼骨混凝土梁3.2.1鋼骨混凝土梁正截面承載力(1)鋼骨混凝土梁的受力性能與破壞形態(tài)1)荷載—變形曲線圖圖3.1鋼骨混凝土梁的荷載—變形曲線2)截面應變圖3.2鋼骨混凝土梁彎矩應力分布3)反復荷載作用下的性能圖3.3鋼骨混凝土梁在反復彎曲作用下的滯回曲線圖3.4鋼骨混凝土梁在反復彎剪作用下的滯回曲線(2)正截面承載力計算公式(3.2)1)鋼骨局部的受彎承載力(3.3)(3.4)2)鋼筋混凝土局部的受彎承載力鋼筋混凝土局部的受彎承載力為：(3.5)(3)強度疊加法1)簡單疊加法圖3.5鋼骨混凝土構件承載力分解2)一般疊加法圖3.6受彎承載力疊加圖3.7例3.13.2.2鋼骨混凝土梁斜截面承載力(1)斜截面破壞形態(tài)圖3.8反復彎剪作用下鋼骨混凝土梁的滯回曲線(剪切破壞)圖3.9鋼骨混凝土構件的剪切粘結破壞(2)斜截面承載力(3.6)1)剪力設計值V(3.7)(3.8)2)鋼骨局部的受剪承載力Vy當無地震作用組合時，鋼骨局部的受剪承載力為：(3.9)SS當有地震作用組合時，鋼骨局部的受剪承載力為：(3.10)3)鋼筋混凝土局部的受剪承載力V①無地震作用組合時(3.11)(3.12)②有地震作用組合時(3.13)(3.14)4)鋼骨混凝土梁受剪承載力限值當無地震作用組合時，(3.15)當有地震作用組合時，(3.16)當無地震作用組合時，(3.17)當有地震作用組合時，(3.18)3.2.3梁上開洞與補強(1)帶有圓形孔洞截面的承載力計算(3.19)(3.20)圖3.10帶有圓孔梁鋼骨腹板的剪應力分布圖3.11圓形開孔位置處加強筋設置(2)帶有矩形孔洞截面的承載力計算1)孔洞上下弦的內(nèi)力與配筋受壓弦桿：受拉弦桿：(3.21)(3.22)2)矩形孔洞兩側的加強箍筋圖3.123.2.4鋼骨混凝土受彎構件的變形和裂縫寬度計算(1)在正常使用條件下鋼骨混凝土梁的彎矩—撓度曲線(2)鋼骨混凝土梁的短期剛度1)根本假定(3.25)(3.26)(3.27)圖3.13鋼骨混凝土梁在短期彎矩下的截面應力和應變分布(3.28)(3.29)2)短期荷載組合下的截面抗彎剛度(3.30)(3.31)(3.32)(3.33)(3.34)(3.35)3)長期荷載作用下的剛度(3.36)(3.37)(3.38)4)變形計算(3)裂縫寬度驗算(3.39)(3.40)(3.41)(3.42)3.3鋼骨混凝土柱3.3.1鋼骨混凝土柱正截面的受力性能與破壞形態(tài)(1)軸心受壓構件(2)偏心受壓構件圖3.14實腹鋼骨混凝土柱的滯回曲線(a)N／NU＝0；N／NU＝0.3；N／NU＝0.6圖3.15鋼筋混凝土構件發(fā)生剪切破壞時的滯回曲線(a)N／NU＝0；N／NU＝0.3；N／NU＝0.6圖3.16鋼骨混凝土構件發(fā)生剪切破壞時的滯回曲線(a)N／NU＝0；N／NU＝0.3；N／NU＝0.63.3.2鋼骨混凝土柱正截面的承載力計算(1)軸心受壓構件(3.43)(3.44)(2)承受軸力與單向彎矩的構件(3.45)(3.46)(3.47)(3.48)(3.49)1)簡化疊加法(3.50)(3.51)圖3.17強軸受彎時的簡單強度疊加圖3.18弱軸受彎時的簡單強度疊加2)一般疊加法圖3.19一般疊加法圖3.20一般疊加法與簡單疊加法3)鋼骨局部的承載力計算①軸心受力(3.52)(3.53)②軸力與彎矩共同作用(3.54)(3.55)4)鋼筋混凝土局部的承載力①軸心受力(3.56)(3.57)②軸力與彎矩共同作用(3.58)(3.59)(3.60)(3.61)(3.62)(3.63)(3.64)(3.65)5)非對稱截面計算(3.66)(3.67)(3.68)圖3.21非對稱鋼骨截面置換為對稱截面(3)雙向偏心受壓構件(3.69)圖3.22雙向偏心柱(3.70)2)鋼筋混凝土局部(3.71)圖3.23x，y方向受彎承載力的關系3)簡化計算方法(3.72)(3.73)(3.74)(3.75)圖3.24圖3.25例3.3(4)混凝土局部圖3.26例3.43.3.3斜截面的破壞形態(tài)圖3.27鋼骨混凝土柱剪切粘結破壞圖3.28發(fā)生剪切破壞時鋼骨混凝土柱的滯回曲線(1)混凝土(2)鋼骨(3)箍筋(4)剪跨比的影響(5)軸壓比的影響3.3.4鋼骨混凝土柱斜截面承載力計算(3.76)(１)剪力設計值(3.77)(3.78)(3.79)(2)受剪承載力1)鋼骨局部的承載力Vy(3.80)(3.81)2)鋼筋混凝土局部的承載力(3.82)(3.83)SS3.3.5鋼骨混凝土柱截面限值(1)剪壓比限值當無地震作用組合時，(3.84)當有地震作用組合時，(3.85)當無地震作用組合時，(3.86)當有地震作用組合時，(3.87)(2)軸壓比限值3.4鋼骨混凝土剪力墻3.4.1有邊框與無邊框鋼骨混凝土剪力墻圖3.29鋼骨混凝土剪力墻的形式圖3.30鋼骨混凝土剪力墻正截面承載力3.4.2鋼骨混凝土剪力墻正截面承載力計算

Ｍ≤Ｍwu(3.89)(1)偏心受壓情況(3.90)(3.91)1)(3.92)(3.93)(3.94)(3.95)(3.96)(3.97)(3.98)(3.99)(3.100)(3.101)(3.102)(3.103)(2)偏心受拉情況(3.104)(3.105)(3.106)3.4.3鋼骨混凝土剪力墻斜截面承載力計算無邊框墻(3.107)有邊框墻(3.108)(1)鋼骨混凝土剪力墻的剪力設計值Ｖｗ(3.109)(3.110)(3.111)(2)鋼骨混凝土剪力墻斜截面承載力1)鋼筋混凝土剪力墻斜截面承載力無地震作用組合時：(3.112)有地震作用組合時：(3.113)2)無邊框剪力墻中的鋼骨當無地震