第九章多層鋼框架設(shè)計71課件講解

第九章多層鋼框架設(shè)計主要內(nèi)容第一節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)體系第二節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)和組合第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁第五節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的連接第六節(jié)多層鋼框架設(shè)計實例第一節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)體系多層鋼結(jié)構(gòu)是工業(yè)與民用建筑中常用的結(jié)構(gòu)形式，在工業(yè)建筑中用作礦井地面建筑、石油焦化結(jié)構(gòu)和電子工業(yè)、機械工業(yè)的多層廠房等；在民用建筑中用于停車場、辦公樓等建筑。多層鋼結(jié)構(gòu)的主要組成部分是柱、梁、樓蓋結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)、墻板或墻架結(jié)構(gòu)。多層鋼結(jié)構(gòu)的組成第一節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)體系一、多層鋼結(jié)構(gòu)類型隨著層數(shù)和高度的增加，除求受較大的豎向荷救外，抗側(cè)力(風(fēng)荷載、地震作用等)要求也成為多層鋼結(jié)構(gòu)的主要承載特點。本章所討論的多層鋼結(jié)構(gòu)一般指層數(shù)不超過10層，總高度不超過60m的框架結(jié)構(gòu)。多層鋼結(jié)構(gòu)的主要類型有：柱－支撐體系、純框架體系及框架支撐體系等。第一節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)體系1.柱－支撐體系多層框架梁柱節(jié)點均為鉸接，而在縱向與橫向沿柱高設(shè)置豎向柱間文撐，其空間剛度及抗側(cè)力承載力均由支撐提供，適用于柱距不大而又允許雙向設(shè)置支撐的建筑物，其特點是設(shè)計、制作及安裝簡單，承載功能明確，側(cè)向剛度較大，用于抗側(cè)力的鋼耗量較少。第一節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)體系2.純框架體系多層框架在縱、橫兩個方向均為多層剛接框架，其承載能力及空間剛度均由剛接框架提供，適用于柱距較大而又無法設(shè)置支撐的建筑物，其持點為節(jié)點構(gòu)造較復(fù)雜、結(jié)構(gòu)用鋼量較多，但使用空間較大。第一節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)體系3.框架－支撐體系該體系為多層框架在一個方向（多為縱向）為柱－支撐體系，另一方向（多為橫向）為純框架體系的混合體系；其特點為一個方向無支撐便于生產(chǎn)或人流、物流等建筑功能的安排，又適當考慮了簡化設(shè)計、施工及用鋼量等要求，為實際工程中較多采用的體系。特別適用于平面縱向較長，橫向較短的建筑物。第一節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)體系除上述3類基本體系外，尚有在同一建筑物的不同樓層分別采用支撐或剛架的混合體系以及當側(cè)力很大時在同一柱列（或柱行）同時采用剛架加支撐的框架－支撐組合體系，但實際工程中采用尚不多。二、多層鋼結(jié)構(gòu)的布置多層鋼結(jié)構(gòu)的布置原則主要有以下幾點：1、多層框架的平面布置應(yīng)考慮柱網(wǎng)及梁系布置合理，縱向及橫向剛度可靠、均勻，構(gòu)件的傳力明確、類型統(tǒng)一，以及節(jié)點構(gòu)造簡化、便于施工等基本要求。第一節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)體系2、與多層框架結(jié)構(gòu)體系相應(yīng)的各層樓（屋）蓋均應(yīng)采用平面剛性樓蓋，如鋼梁上現(xiàn)澆鋼筋混凝土板的組合樓蓋或鋼梁上鋪預(yù)制鋼筋混凝土板再加現(xiàn)澆整澆層的裝配整體式樓蓋等，以保證整體空間剛度及空間協(xié)調(diào)工作；樓蓋主次梁的連接宜采用平接連接構(gòu)造。3、當橫向框架采用柱－支撐體系并且樓蓋為平面剛性樓蓋時，其橫向柱行的柱間支撐宜按不大于4（為支撐跨間的跨度）的距離設(shè)置一道；當有抗震設(shè)防要求時，此間距尚應(yīng)參照抗震要求確定。第一節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)體系4、多層框架結(jié)構(gòu)沿豎向的布置可以采用分段變截面（柱及支撐）的做法，但應(yīng)防止樓層間側(cè)向剛度的突然變化。5、支撐結(jié)構(gòu)體系的特點是用鋼量低而剛度大，抗側(cè)力效果明顯且構(gòu)造簡單，在條件允許時宜優(yōu)先選用；在布置支撐時應(yīng)注意合理及均勻，以避免及減少結(jié)構(gòu)剛度中心的偏移。第二節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)和組合一、荷載效應(yīng)設(shè)計多層鋼結(jié)構(gòu)時，—般應(yīng)考慮以下各類荷載。1、恒載（永久荷載）（1）建筑物自重按實際情況計算取值，分項系數(shù)取為1.2。（2）樓（屋）蓋上工藝設(shè)備荷載包括永久性設(shè)備荷載及管線等，應(yīng)按工藝提供的數(shù)據(jù)取值，其荷載分項系數(shù)取為1.2。當恒荷載在荷裁組合中為有利作用時，其分項系數(shù)應(yīng)取為1.0。第二節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)和組合2、活菏載（可變荷載）（1）雪荷載。應(yīng)按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009）（以下簡稱《荷載規(guī)范》）取值，荷載分項系數(shù)—般取。（2）積灰荷載同上。（3）樓層活荷載（包括運輸或起重設(shè)備荷載）。按工藝提供的資料確定，荷載分項系數(shù)一般取，但當樓面活荷載，可取1.3。（4）風(fēng)荷載。作用于多層框架圍護墻面上的風(fēng)荷載標準值可按荷載規(guī)范由下式計算，其分項系數(shù)取為。第二節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)和組合式中基本風(fēng)壓、風(fēng)壓高度變化系數(shù)、風(fēng)荷載體型系數(shù)等均按《荷載規(guī)范》取值；風(fēng)振系數(shù)，當框架建筑高度超過30m，旦高寬比大于1.5時，可按《荷載規(guī)范》取值，否則按取值。（5）地震作用。發(fā)生地震時，出于樓（屋）蓋及構(gòu)件等本身的質(zhì)量而對于結(jié)構(gòu)產(chǎn)生地震作用有：水平地震作用與豎向地震作用。前者為計算多層框架地震作用時所采用組合內(nèi)力中主要的作用，后者僅在計算多層框架內(nèi)的大跨度或大懸臂構(gòu)件時予以考慮。第二節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)和組合①水平地震作用及作用效應(yīng)。多層框架的水平地震作用應(yīng)按《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011）并采用振型分解反應(yīng)譜方法計算確定（一般宜采用計算機及專門軟件計算）；當不計扭轉(zhuǎn)影響時，其典型表達式如下式中：—j振型（i＝1，2，…m）時質(zhì)點i為水平地震作用標準值；1.15—考慮多層鋼結(jié)構(gòu)阻尼比修正的調(diào)整系數(shù)；

第二節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)和組合

—相應(yīng)于j振型自振周期的水平地震影響系數(shù)，應(yīng)按《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB50011－2001）中以、特征周期、結(jié)構(gòu)自振周期T等為函數(shù)的地震影響系數(shù)曲線確定；

—j振型的參與系數(shù)；

—j振型質(zhì)點i的水平相對位移；

—i質(zhì)點的重力荷載代表值；m—振型數(shù)。（一般計算不少于3個振型，當基本周期，且質(zhì)量、剛度沿高度不均勻時，振型數(shù)應(yīng)適當增加。）第二節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)和組合計算時，對平面布置較規(guī)則的多層框架，可采用平面計算模型；當平面不規(guī)則且樓蓋為平面剛性樓蓋時，應(yīng)采用空間計算模型；當剛心與重心有較大偏心時應(yīng)計入扭轉(zhuǎn)影響。按上述振型分解法計算地震作用時，由地震作用產(chǎn)生的框架結(jié)構(gòu)效應(yīng)，即結(jié)構(gòu)或構(gòu)件最終組合的彎矩、剪力、軸力及位移等?？刹捎闷椒胶推椒礁姆椒▽⒏髡裥退降卣鹱饔卯a(chǎn)生的各效應(yīng)組合成，從而進行截面驗算。水平地震作用的荷載分項系數(shù)按1.3采用。第二節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)和組合②豎向地震作用。當多層框架中有大跨度（）的桁架、長懸臂以及托柱梁等結(jié)構(gòu)時，其豎向地震作用可采用其重力荷載代表值與豎向地震作用系數(shù)的乘積來計算，即式中：

—大跨或懸臂構(gòu)件的豎向地震作用；

—豎向地震作用系數(shù)，8度設(shè)防時取0.1，9度設(shè)防時取0.2；

—大跨或懸臂結(jié)構(gòu)上相應(yīng)的重力荷載代表值。第二節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)和組合3、其他荷載對無水平荷載作用的多層框架，可考慮柱在安裝中因可能產(chǎn)生的偏差而引起的假定水平荷載（作用于每層梁柱節(jié)點上）進行計算。式中：—

作用的i層以上柱的總豎向荷載；n—i層的框架柱總數(shù)。第二節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)和組合二、荷載效應(yīng)S（內(nèi)力）的組合多層框架設(shè)計時，一般采用分別按荷載類別計算其所產(chǎn)生的荷載效應(yīng)，即結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)力（如彎矩、軸力和剪力）和位移，然后進行組合，求得其總效應(yīng)，進行設(shè)計。1、用活荷載計算荷載效應(yīng)活荷載的分布和折減，可按建筑物分類及荷載來源，根據(jù)原有設(shè)計經(jīng)驗選用。下述為一般應(yīng)用的情況：（1）對不考慮地震設(shè)計的民用建筑多層框架，其活荷載的數(shù)值，可按《荷載規(guī)范》規(guī)定的折減系數(shù)折減，并根據(jù)構(gòu)件位置和結(jié)構(gòu)力學(xué)原理采用不同的布置方案，確定不利的組合。第二節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)和組合對不考慮地震設(shè)計的工業(yè)建筑多層框架，其活荷載為來源于工藝操作荷載，故一般不采用《荷載規(guī)范》確定折減范圍，可不進行折減。（2）對考慮抗震設(shè)計的多層框架，采用考慮地震作用荷載組合的重力荷載代表值進行計算時．一般不計入荷載折減系數(shù)。2、多層框架的總效應(yīng)S（即構(gòu)件的彎矩、剪力、軸力或位移）應(yīng)按可能同時出現(xiàn)的各類荷載效應(yīng)及其最不利的工況組合，其基本組合表達式如下：第二節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)和組合（1）不考慮地震作用效應(yīng)的基本組合，其總效應(yīng)（2）考慮地震作用效應(yīng)得基本組合。按下式計算確定地震作用時得重力荷載代表值：考慮地震作用效應(yīng)的基本組合，其總效應(yīng)第二節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)和組合式中：、—恒載及活載的荷載分項系數(shù)，分別取1.2和1.4；

—重力荷載值的分項系數(shù)，取1.2；、—地震作用的荷載分項系數(shù)，若僅考慮水平（）或豎向（）一種地震作用時取1.3，如同時考慮水平和豎向作用時取1.3、取0.5；

—風(fēng)荷載的荷載分項系數(shù)，取1.4；

—活荷載組合系數(shù)，當有兩個或兩個以上活荷載（含風(fēng)載）參與組合時取0.85，其他情況取1.0；第二節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)和組合K—活載組合值系數(shù)，對屋面取0，對按實際情況考慮的樓面活荷載取1.0，對按等效均布考慮的樓面活載取0.5；

—吊車荷載，在重力荷載值的效應(yīng)計算中為包括吊重的數(shù)值，在計算地震作用效應(yīng)中為吊車自重；、、、、—恒荷載、活荷載、雪載、灰載、風(fēng)載的標準值；、、、、、、—相應(yīng)于上述荷載的荷載效應(yīng)系數(shù)；第二節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的荷載效應(yīng)和組合

—地震作用組合時的風(fēng)載組合系數(shù)，取0.2。（僅當框架總高度超過40m時才考慮風(fēng)荷載參與地震作用組合。)當所組合的效應(yīng)為位移或變形時．所有荷裁分項系數(shù)均取為1.0。第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析一、一般規(guī)定1、對平面布置較規(guī)則的多層框架，其橫向框架的計算宜采用平面計算模型；當平面不規(guī)則且樓蓋為剛性樓蓋時，宜采用空間計算模型。多層框架的縱向計算，一般可按柱列法計算；當各柱列縱向剛度差別較大且樓蓋為剛性樓蓋時，宜采用空間整體計算模型。2、進行地震作用效應(yīng)計算時，宜采用將重量集中于各樓層的計算模型，同時按不同圍護結(jié)構(gòu)考慮其自振周期的折減系數(shù)。第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析當為輕質(zhì)砌塊及懸掛預(yù)制墻板時當為重砌體墻外包時當為重砌體墻嵌砌時對所有圍護墻體一般只計入質(zhì)量，不考慮其剛度的影響。3、多層框架的橫向框架計算一般宜采用專門軟件的機算方法，當對層數(shù)不多的框架采用手算方法時，其豎向荷載作用下的內(nèi)力效應(yīng)可用近似的分層法計算，水平荷載作用下的內(nèi)力效應(yīng)可采用半剛架法、改進反彎點法（D值法）等近似方法計算。第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析多層框架縱向為柱－支撐結(jié)構(gòu)體系時，其內(nèi)力宜用機算法求解，亦可按懸臂鉸接桁架等近似計算。4、多層框架柱的計算長度取為，其計算長度系數(shù)可按如下確定：（1）對有側(cè)移框架，在框架平面內(nèi)的計算長度系數(shù)可按相關(guān)規(guī)定進行計算。（2）對無側(cè)移框架（如柱－支撐體系或框架－支撐體系），可取。當在同一抗側(cè)移體系中的豎向支撐的抗剪剛度大于框架柱抗剪剛度的5倍時則可作為無側(cè)移框架考慮。第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析5、多層框架在風(fēng)荷載作用下，頂點的橫向水平位移不宜大于H、500（H為框架柱總高），層間相對位移（標準值）不宜大于h/400（h為層高），對無隔墻的多層框架，可不驗算其層間位移。按多遇地震進行抗震設(shè)計時，多層框架的層間側(cè)移（標準值）不應(yīng)大于層高的1/250；6、多層框架的框架梁上采用壓型鋼板組合樓板且有可靠連接時，在進行框架內(nèi)力計算的粱截面特性中應(yīng)計入混凝土樓板的作用，對樓蓋主梁可近似取其慣性矩，對其他情況可取，為相應(yīng)鋼梁的慣性矩。第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析7、對剛度沿高度分布較均勻的框架，其基本自振周期T1可近似按下式計算：式中：u—全部風(fēng)載集中作用在框架頂部所產(chǎn)生的頂部水平位移，以cm計。二、半框架法1、在水平荷載作用下，假定剛架各層橫梁的反彎點均位于橫梁中點．且該點無豎向位移；利用各跨反對稱的原理，將多層多跨平面剛架分解為若干個半剛架。第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析如圖中4層的3跨剛架，可分解為4個半剛架，然后將此4個半剛架迭加而成等效半剛架。等效半剛架的j層柱子的線剛度等于第j層各列柱線剛度的總和，其j層橫梁線剛度等于所有被分解成的半剛架在第j層橫梁線剛度的總和。對桿左右兩側(cè)均有橫梁的半剛架，其橫梁的線剛度為左右兩側(cè)橫梁線剛度之和。多層多跨剛度計算圖第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析2、將原框架各樓層所受的水平荷載，按樓層疊加后作用于等效剛架的相應(yīng)樓層上，然后用彎矩分配法計算等效半剛架的內(nèi)力。3、求算等效半剛架每一樓層標高處在水平荷載作用下的水平位移，并假定此水平位移即為原剛架各相應(yīng)樓層的水平位移。4、根據(jù)已知原剛架的水平位移，即可求出各層柱子的固端彎矩，并假定剛架不再有側(cè)移，因之可用彎矩分配法直接算出水平荷載作用下的彎矩圖。第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析5、在豎向荷載作用下，假定剛架無側(cè)移，即各層橫梁的跨中截面無轉(zhuǎn)動，僅有豎向位移，于是可利用各跨對稱變形的關(guān)系，將剛架分解為若干半剛架。6、先在原框架中求出各層橫梁在豎向荷載作用下的固端彎矩，然后在各半剛架中進行彎矩分配，可很快求得原剛架在豎向荷載作用下的彎矩圖。7、將上述豎向荷載和水平荷載作用下的彎矩圖相迭加，即可求得原剛架的最終彎矩圖。用此法求得的彎矩圖，當同一層各橫梁的線剛度相差不大時，其誤差一般為5％，最大不超過10％。第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析三、柱－支撐框架體系水平荷載下近似計算方法1、求出各柱間支撐在水平力作用下的剪力分配系數(shù)。支撐式多層框架圖柱間支撐的剪力分配第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析求算在單位水平力作用下的各層剪力，在支撐桁架中取任一層的支撐體系，該層柱間支撐桁架在水平力H＝1的作用下，按懸臂求得各柱的軸力為（按懸臂桁架的中和軸位置求得），其計算式為：當時，。式中：—第j根柱的截面積；I—支撐桁架截面繞z－z軸的慣性矩；

—j柱距中心軸的距離；第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析M—對懸臂底部截面的力矩。從圖中可知，若取，可知，各柱間支撐的剪力與柱中軸力有關(guān)，即第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析由于H＝1，故上式求得的剪力即為各柱間支撐的剪力分配系數(shù)，此法適用于各種類型的支撐體系；但對K形支撐位于框架底層時，用此法計算的結(jié)果誤差較大，此時可用各柱間支撐在水平力作用下水平位移相等的原則來求解剪力的分配。如圖所示的雙柱間K形支撐桁架底層支撐的剪力分配為底層K形支撐的剪力分配第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析2、根據(jù)各樓層所受的水平荷載，乘以剪力分配系數(shù)，即可求得每樓層各柱間支撐所負擔(dān)的剪力，并按此計算桿件的內(nèi)力。3、已知支撐桿件的內(nèi)力后，對每個桁架節(jié)點．按鉸接進行分析，即可求得柱（桁架弦桿）在水平荷載作用下的內(nèi)力。第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析四、多層鋼結(jié)構(gòu)的梁1、多層鋼結(jié)構(gòu)梁的截面形式多層框架梁最常用的截面為軋制或焊接的H形鋼截面，當為組合樓蓋時，為優(yōu)化截面，降低鋼耗，可采用上下翼緣不對稱的焊接工字形截面，亦可采用蜂窩梁截面。多層框架梁截面形式第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析2、多層鋼結(jié)構(gòu)梁的計算多層框架的構(gòu)件內(nèi)力組合應(yīng)按梁、柱兩端或最不利截面計算確定，一般可采用表格方便地進行組合；當各截面的最不利組合內(nèi)力確定后，構(gòu)件（梁、柱、支撐等）的截面驗算可按有關(guān)規(guī)定及公式進行。當構(gòu)件驗算后需調(diào)整截面，調(diào)整后截面慣性矩與原假定截面的慣性矩差幅大于30％時，宜對原框架計算內(nèi)力亦進行相應(yīng)修正。第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析對樓板為鋼鋪板的框架梁，當不直接承受動力荷載時．可考慮按塑性設(shè)計要求驗算截面。同時計算梁的撓度時，可將梁上翼緣每側(cè)15t（t為鋪板厚度）寬度的鋪板截面計入梁的截面慣性矩。當樓蓋梁為鋼－混凝土組合梁時，其設(shè)計計算可按鋼－混凝土組合樓蓋有關(guān)要求進行。第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析五、多層鋼結(jié)構(gòu)的柱1、多層鋼結(jié)構(gòu)柱的截面形式多層框架柱最常用的截面亦為軋制或焊接的H型鋼截面；當柱很高或縱向、橫向均要求較大的剛度時（如角柱），宜采用十字形截面；當荷載及柱高均較大時，亦可采用方管截面，但其用鋼量較大且制作亦較困難；當有外觀等特別要求時亦可采用圓管截面。第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析2、多層鋼結(jié)構(gòu)柱的計算框架柱應(yīng)按兩個主軸方向分別進行強度及穩(wěn)定的驗算。框架柱截面所用板材若厚度超過60mm（Q235鋼）或36mm（Q345鋼），其材質(zhì)選用除力學(xué)指標外，尚應(yīng)考慮防止分層的要求。第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析六、多層鋼結(jié)構(gòu)的支撐1、支撐的布置和形式多層框架支撐布置原則是：承受各個方向的水平荷載，保證結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定及安裝過程中的局部和整體穩(wěn)定。避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大的次應(yīng)力和溫度應(yīng)力。支撐布置在多層框架的縱向與橫向，并最好與框架主軸對稱，以便承受任意方向的水平力和扭矩。第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析當結(jié)構(gòu)平面為正方形時．桁架式支撐可布置在房屋中央和四角；在長方形平面中，桁架式支撐則宜布置在短邊兩端及中部，以保證短邊方向的剛度，在長邊方向可布置少量支撐。多層框架的支撐平面布置第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析沿高度布置支撐時，最好從上到下貫通。如果桁架式支撐不能這樣布置時，可將支撐移到相鄰的區(qū)格中，并搭接一層以利于水平力的傳遞。桁架式支撐形式基本上有3種：即X形支撐、K形支撐和華倫氏桁架。X形支撐是3種形式中最差的一種，因為兩根交叉斜桿都必須承受全部樓層的水平力，材料用量增加，而且還有次應(yīng)力。K形支撐抗撓曲比較有效，基本上無次應(yīng)力。華倫氏桁架最有效．受壓斜桿與柱一起參與承受垂直荷載，但分析比較困難。第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析支撐結(jié)構(gòu)形式（a）X形支撐；（b）K形支撐；（c）華倫氏桁架第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析

2、支撐的計算多層鋼結(jié)構(gòu)的支撐一般按拉－壓桿設(shè)計。考慮斜撐約束了柱子的軸心受壓變形時．受壓斜撐和橫桿應(yīng)該考慮由該影響而附加的內(nèi)力⊿N，例如在X形支撐和華倫氏桁架支撐的情況下一般應(yīng)計入⊿N。支撐桿件內(nèi)力應(yīng)按所在層間的剪力進行計算，此層間剪力可取為下列兩者的較大值：（1）實際水平荷載產(chǎn)生的層間剪力；（2）層間節(jié)點水平荷載第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析式中：A—框架平面內(nèi)所驗算層間各柱子的總面積，當柱子的總數(shù)n多于2個時，應(yīng)乘以系數(shù)（0.35+0.65n）予以折減。受壓交叉斜撐因柱子在垂直荷載下的變形，而產(chǎn)生的附加內(nèi)力⊿N，可按下式計算：第三節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分析式中：、—左右兩柱在垂直荷載作用下產(chǎn)生的壓應(yīng)力；

—斜撐的截面積；

—斜撐與柱之間的交角。橫撐桿中的附加內(nèi)力為受壓斜撐附加內(nèi)力的水平分力。當交叉斜撐僅考慮拉桿起作用時，可不考慮因柱子壓縮而引起的附加內(nèi)力，此時支撐的連接計算，應(yīng)取下列兩者的較大值：即斜撐在荷載作用下的拉力或斜撐的歐拉臨界壓力值。按內(nèi)力設(shè)計支撐時，支撐端部的連接承載力宜考慮10％～15％的余量。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁一、鋼與混凝土組合板1、設(shè)計原則（1）組合板的設(shè)計應(yīng)考慮以下兩個受力階段①施工階段：此時壓型鋼板作為澆注混凝土的底模，應(yīng)對其強度與變形進行驗算。在施工階段，應(yīng)考慮下列荷載，對壓型鋼板進行計算：A、永久荷載，包括壓型鋼板與混凝土自重；B、可變荷載，包括施工荷載和附加荷載。施工荷載的標準值取1kN/m2。此外，尚應(yīng)以工地實際荷載為依據(jù)，穿過管線等應(yīng)增加附加荷載。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁②使用階段。此時組合板在全部荷載作用下．應(yīng)對其截面的強度與變形進形計算。若壓型鋼板僅作為模板，則此時不考慮其承載作用。而對其上澆注的混凝土板可按鋼筋混凝土樓板計算，此時的鋼筋混凝上樓板厚度僅考慮壓型鋼板上翼所澆筑的混凝土厚度。集中荷載分布的有效寬度第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁（2）考慮壓型鋼板跨中變形時當變形大于20mm時，確定混凝土自重時應(yīng)考慮“凹坑”效應(yīng)，在全跨增加混凝土厚度0.7，或增設(shè)支撐。（3）組合板作用有局部荷載時有局部荷載時，組合板的有效工作寬度不應(yīng)超過按下列公式計算的值。①抗彎計算時簡支板連續(xù)板第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁②抗剪計算時式中：—組合板跨度；

—荷載作用點至組合樓板較近支座的距離，當跨度內(nèi)有多個集中荷載時，應(yīng)取較小值的相應(yīng)荷載作用點至較近支承點的距離；

—集中荷載在組合板中的分布寬度；

—荷載寬度；第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁

—壓型鋼板肋頂上混凝土厚度；

—地板飾面厚度（若無飾面則）（4）施工階段計算時對作為澆注混凝土模板的壓型鋼板，當計算其抗彎承載力時，可采用彈性分析方法，其強邊（順肋）方向的正負彎矩和撓度均按單向板計算．而不考慮弱邊（垂直肋）方向的正、負彎矩。

第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁（5）使用階段計算時當壓型鋼板上澆的混凝土厚度時，可按以下規(guī)定進行實用設(shè)計：①組合板強邊方向的正彎矩和撓度，均按全部荷載作用的強邊方向單向板計算，且不論其實際支承情況如何，均按簡支板考慮；②強邊方向的負彎矩，按嵌固端考慮；③弱邊方向的正、負彎矩均不考慮。

第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁（6）考慮組合板的方向異性時根據(jù)彈性理論分析，按以下規(guī)定考慮：①當時，按雙向板計算；②當或時，按單向板計算式中：—板的各向異性系數(shù)；

—組合板強邊（順肋）方向的跨度；

—組合板弱邊（垂直肋）方向的跨度；第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁、—組合板強、弱邊方向的截面慣性矩（計算時，只考慮壓型鋼板肋頂上的混凝土厚度）（7）雙向組合板周邊的支承條件可按以下情況確定雙向組合板周邊的支承條件：①當跨度大致相等，且相鄰跨是連續(xù)的，樓板周邊可視為固定邊；②當組合板上澆混凝土板不連續(xù)或相鄰跨度相差較大，應(yīng)將樓板周邊視為簡支邊。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁（8）各向異性雙向板彎矩對于各向異性雙向板彎矩，可將板形狀按有效邊長比加以修正后視作各向同性板彎矩：①強邊方向彎矩，取等于弱邊方向跨度乘以系數(shù)后所得各向同性板在短邊方向的彎矩；②弱邊方向彎矩，取等于強邊方向跨度乘以系數(shù)后所得各向同性板在長邊方向的彎矩。（9）設(shè)計四邊支承雙向板

設(shè)計時強邊方向按組合板設(shè)計，弱邊方向只按上澆混凝土板（）設(shè)計。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁各向異性板的計算簡圖（a）強邊方向彎矩；（b）弱邊方向彎矩第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁2、組合板設(shè)計（1）組合板施工階段驗算，需驗算壓型鋼板的強度以及壓形板腹板的局部屈曲承載能力和撓度。（2）組合板在使用階段的截面設(shè)計，應(yīng)保證具有足夠抵抗各種可能的極限狀態(tài)破壞模式，應(yīng)進行正截面抗彎能力、縱向抗剪能力、抗沖剪能力、斜截面抗剪能力等破壞狀態(tài)計算。對連續(xù)板還應(yīng)計算負彎矩段的截面強度與裂縫寬度。（3）組合板正截面抗彎承載力采用塑性設(shè)計法計算，假定截面受拉區(qū)和受壓區(qū)的材料均達到強度設(shè)計值。壓型鋼板鋼材強度設(shè)計值與混凝土彎曲抗壓強度設(shè)計值均分別乘以折減系數(shù)0.8。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁組合板正截面抗彎能力計算圖（a）塑性中和軸在壓型鋼板以上混凝土內(nèi)；（b）塑性中和軸在壓型鋼板內(nèi)第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁A、當時，塑性中和軸在壓型鋼板上翼緣以上的混凝土內(nèi)，組合板抗彎承載力按下式進行計算式中：—組合板受壓區(qū)高度，當時，??；

—組合板有效高度，即從壓型鋼板重心至混凝土受壓邊緣的距離；

—壓型鋼板截面應(yīng)力合力至混凝土受壓區(qū)截面應(yīng)力合力距離；

—壓型鋼板單位寬度；

—壓型鋼板截面面積（單位寬度內(nèi)）；第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁

—混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值。B、當時，塑性中和軸在壓型鋼板內(nèi)，組合板正截面抗彎能力按下式計算式中：—塑性中和軸以上的壓型鋼板面積；、—壓型鋼板受拉區(qū)截面拉應(yīng)力合力分別至受壓混凝土板截面和壓型鋼板截面壓應(yīng)力合力的距離；

—壓型鋼板鋼材強度設(shè)計值；

—混凝土最小澆注厚度。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁（4）組合板的縱向抗剪承載力按下式計算：式中：—組合板的縱向剪力設(shè)計值；

—組合板抗剪能力（KN/m）；

—組合板剪跨（mm）；

—組合板平均肋寬（mm）；

—壓型鋼板厚度（mm）；、、、—剪力粘結(jié)系數(shù)（由試驗確定）；第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁

—組合板的有效高度（mm），等于壓型鋼板截面重心至混凝土受壓邊緣的距離。（5）組合板在集中荷載下的抗沖剪能力按下式計算式中：—組合板的沖剪力設(shè)計值；

—臨界周界長度；

—混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值；

—混凝土最小澆筑厚度。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁剪力臨界周界第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁（6）組合板的斜截面抗剪能力按下式計算式中：—組合板斜截面上的最大剪力設(shè)計值；

—混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；

—組合板平均肋寬；

—組合板的有效高度。（7）組合板的撓度分別按荷載短期效應(yīng)組合和荷載長期效應(yīng)組合計算。組合板負彎矩區(qū)的最大裂縫寬度，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50010)計算。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁（8）組合板的自振頻率不得小于15Hz，可按下式估算式中—永久荷載產(chǎn)生的撓度，以cm計。3、組合板的構(gòu)造要求（1）組合板用的壓型鋼板凈厚度（不包括鍍鋅保護層或飾面層)，不應(yīng)小于0.75mm。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁（2）組合板用的壓型鋼板應(yīng)采用鍍鋅鋼板，其鍍鋅層厚度應(yīng)滿足在使用期間不致銹蝕的要求，其澆注混凝土的槽(肋)寬不應(yīng)小于50mm。對閉合式壓型鋼板，按上槽口寬度計；當在槽內(nèi)放置圓柱頭焊釘連接件時，壓型鋼板總高h(包括壓痕)不應(yīng)超過80mm。組合板截面（a）開口式壓型鋼板；（b）閉合式壓型鋼板第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁（3）組合板的總厚度不應(yīng)小于90mm，壓型鋼板板肋頂部以上澆注的混凝土厚度不應(yīng)小于50mm。澆注混凝土骨粒的最大直徑不應(yīng)超過下列數(shù)值：0.4；；30mm。（4）組合板端部必須設(shè)置圓柱頭焊釘連接件。圓柱頭焊釘連接件應(yīng)在端支座處壓型鋼板凹肋焊牢于鋼梁上。圓柱頭焊釘直徑可按下列規(guī)定采用：跨度在3m以下的板，圓柱頭焊釘直徑可采用13～16mm；跨度在3～6m的板，圓柱頭焊釘直徑可采用16～19mm；跨度大于6m的板，圓柱頭焊釘直徑可采用19mm。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁（5）組合板中的壓型鋼板在鋼梁上的支承長度，不應(yīng)小于50mm。（6）組合板在下列情況下應(yīng)配置鋼筋：為組合板儲備承載力的要求設(shè)置附加抗拉鋼筋；在連續(xù)組合板或懸臂組合板的負彎矩區(qū)配置連續(xù)鋼筋；在集中荷載區(qū)段和孔洞周圍配置分布鋼筋；為改善防火效果，配置受拉鋼筋；為保證組合作用，將剪力連接鋼筋焊于壓型鋼板上翼緣。（剪力筋在剪跨區(qū)段內(nèi)設(shè)置，間距150～300mm）。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁（7）連續(xù)組合板負彎矩區(qū)的裂縫寬度，當處于正常環(huán)境時不應(yīng)超過0.3mm；當處于室內(nèi)高濕度環(huán)境或露天時不應(yīng)超過0.2mm。（8）連續(xù)組合板按簡支板設(shè)計時，抗裂鋼筋截面不應(yīng)小于混凝土截面的0.2％；從支承邊緣算起，抗裂鋼筋的長度不應(yīng)小于跨度的1/6，且必須與不少于5根分布鋼筋相交。（9）抗裂鋼筋最小直徑為4mm，最大間距為150mm，順肋方向抗裂鋼筋的保護層厚度為20mm，與抗裂鋼筋垂直的分布鋼筋直徑不應(yīng)小于抗裂鋼筋直徑的2/3，其間距不應(yīng)大于抗裂鋼筋間距的1.5倍。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁二、組合梁設(shè)計鋼筋混凝土具有較好的抗壓性能，鋼材且有較好的抗拉壓性能。把兩者合理地結(jié)合在一起，就可以充分利用兩種材料的性能．揚長避短，使所用材料各盡所能，協(xié)同工作，充分發(fā)揮材料的作用。鋼－混凝土組合梁就是基于這種思想創(chuàng)造出來的一種結(jié)構(gòu)形式。由鋼粱部件及支承在其上的鋼筋混凝土翼板所構(gòu)成的“鋼－混凝土”組合樓層梁，稱為鋼－混凝土組合梁，簡稱組合梁。1、組合梁的分類組合梁按混凝土翼板形式的不同，可以分成3類。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁（1）混凝土翼板組合梁它是由鋼筋混凝土翼板、混凝土板托、抗剪連接件和鋼梁4部分組成的。一般形式組合梁第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁（2）壓型鋼板組合梁它是由支承在鋼梁上的壓型鋼板組合板與鋼梁結(jié)合在一起所形成的。它是由后澆混凝土板、壓型鋼板、抗剪連接和鋼粱4部分組成的。當壓型鋼板的肋平行于鋼梁時，這種梁稱為壓型鋼板組合主梁；當壓型鋼板的肋垂直于鋼梁時，這種梁稱為壓型鋼板組合次梁。由于壓型鋼板組合梁組合性能好、施工便捷、能加快施工進度，因此在高層建筑中有廣泛的應(yīng)用。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁壓型鋼板組合梁（a）壓型鋼板樓板的組合主梁（肋平行于鋼梁）（b）壓型鋼板樓板的組合次梁（肋垂至于鋼梁）第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁（3）預(yù)制裝配式鋼筋混凝土板組合梁它是將預(yù)制裝配式鋼筋混凝土板直接支承在鋼梁上，再后澆混凝土而形成的。它也分為預(yù)制混凝土板組合主梁和預(yù)制混凝土板組合次梁兩種。預(yù)制鋼筋混凝土板組合梁第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁組合梁由于各部件所處的受力位置較合理，所以能較大限度地發(fā)揮鋼與混凝土各自材料的特性．不但滿足了結(jié)構(gòu)的功能要求，而且有較好的技術(shù)經(jīng)濟效益。概括起來，組合梁有以下的優(yōu)點：實踐表明，組合梁方案與鋼結(jié)構(gòu)方案相比，可節(jié)約鋼材20％～40％，每平方米造價可降低10％～40％；組合梁方案與鋼梁方案相比，截面剛度大，梁的撓度可減小1/3～1/2，此外，還可以提高梁的自振頻率；由于組合梁剛度大，梁截面高度相對較小，可以減少結(jié)構(gòu)高度，這一點對高層建筑是很重要的，若每層減少十幾厘米，數(shù)十層累計將是一個可觀的數(shù)字；第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁組合梁方案整體性能好，抗剪能力好，表現(xiàn)出良好的抗震性能；由于可以利用鋼梁作為組合板的支撐，在節(jié)約木材的同時(支模用)，還加快了施工進度。組合梁的不足之處主要表現(xiàn)為：耐火等級差，對耐火要求高結(jié)構(gòu)，需要對鋼梁涂耐火涂料；在鋼梁制作過程中需要增加一道焊接連接件的工序，有的連接件需用專門的焊接工藝。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁2、組合梁基本設(shè)計原則組合梁的設(shè)計方法應(yīng)采用近似概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法，采用實用的分項系數(shù)表達式，并分別按正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)進行設(shè)計。組合梁的分析方法可分為按彈性理論的分析方法以及考慮截面塑性變化發(fā)展的塑性分析方法。不直接承受動力荷載的組合梁，其承載能力可用塑性分析方法計算，其承載能力極限狀態(tài)計算式的模式如下第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁式中：—荷載效應(yīng)設(shè)計值（此處荷載效應(yīng)指彎矩及剪力）；

—結(jié)構(gòu)抗力設(shè)計值（此處結(jié)構(gòu)抗力系指結(jié)構(gòu)極限承載能力，它與構(gòu)件截面幾何特征、材料性能及計算模式等因素有關(guān)）。對于直接承受動力荷載的組合梁，其截面應(yīng)力(包括溫度應(yīng)力及收縮應(yīng)力)可用彈性理論分析方法計算．其承載力的極限狀態(tài)計算式的模式如下式中：—荷載效應(yīng)設(shè)計值在構(gòu)件截面或連接中產(chǎn)生的應(yīng)力（如法向應(yīng)力及剪應(yīng)力等）；

—材料強度設(shè)計值。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁在進行組合梁內(nèi)力分析時，考慮到組合梁中混凝土部分是后澆筑的，故此鋼梁的應(yīng)力可能超前，即組合梁的受力狀態(tài)應(yīng)考慮施工狀態(tài)的異同而定。當施工階段鋼梁下設(shè)置臨時支撐時（梁跨度，設(shè)不少于3個支承點；時，設(shè)l～2個支承點)，全部荷載作用由組合梁承受。當鋼梁下不設(shè)臨時支撐時，應(yīng)分兩步考慮：（1）混凝土翼緣板強度達75％強度設(shè)計值之前，組合梁自重與施工荷載由鋼梁承受，并按《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50017）計算：第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁（2）混凝土翼緣板強度達到75％強度設(shè)計值后，用彈性分析方法時，其余荷載作用由組合截面承受，鋼梁的應(yīng)力和撓度應(yīng)與前一階段的疊加；用塑性理論分析時，則全部荷載由組合梁截面承受。考慮到對組合梁剛度的要求，組合梁截面高度與跨度的高跨比不宜小于。雖然組合梁的抗彎承載力很強，但在某些情況下，鋼梁的抗剪能力相對較弱，故在選取截面時，組合梁截面的總高度不應(yīng)越過鋼梁截面高度的2.5倍。混凝土板托兩側(cè)斜坡的傾角不宜大于45°，混凝土板托的高度不應(yīng)超過混凝土翼板厚度的1.5倍，板托頂面寬度不應(yīng)小于板托高度的1.5倍。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁對于鋼筋混凝土翼板過寬的組合梁，受彎時沿翼板寬度方向的壓應(yīng)力分布是不均勻的，在鋼梁豎軸處壓應(yīng)力最大，離開鋼梁豎軸越遠處的壓應(yīng)力將逐步減小。為了計算方便，一般用翼板的有效寬度來代替計算寬度。組合梁混凝土翼板的有效寬度取下列各項中的最小值式中：—鋼梁計算跨度；

—混凝土翼板厚度；、—鋼梁相鄰兩側(cè)鋼梁間凈距的1/2，若為混凝土外伸翼板，則還不應(yīng)超過其實際外伸寬度；第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁

—若無板托則為鋼梁上翼板寬度，若有板托則為板托頂部寬度，當板托傾角時應(yīng)按實際角度計算板托頂部寬度，當板托傾角時應(yīng)按計算板托頂部寬度。組合梁截面與混凝土翼板計算寬度第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁組合梁混凝土翼板在有效寬度內(nèi)受壓時，認為壓應(yīng)力沿寬度均勻分布。組合梁上鋼筋混凝土板厚一般采用100mm、120mm、140mm、160mm，對于承受荷載特大的平臺結(jié)構(gòu)，可采用180mm、200mm甚至300mm。3、組合梁截面的彈性分析組合梁截面的彈性分析主要用以計算截面應(yīng)力及剛度。由于組合粱有鋼筋混凝土樓板作橫向支撐，它的整體剛性很好，不致發(fā)生整體失穩(wěn)。但在施工階段，應(yīng)考慮鋼梁的整體穩(wěn)定問題。組合梁中，鋼梁腹板的局部穩(wěn)定應(yīng)得到保證。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁由《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》可知：當時，可不設(shè)置加勁肋；對有局部壓應(yīng)力的梁，宜按規(guī)定配置加勁肋；為腹板厚度，為計算高度；當時，應(yīng)配置加勁肋，并應(yīng)按規(guī)定計算；當時，應(yīng)配置橫向加勁肋和在受壓區(qū)的縱向加勁肋，必要時尚應(yīng)在受壓區(qū)配置短加勁肋，且均應(yīng)按規(guī)定計算。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁（1）組合梁的正應(yīng)力分析在組合梁的彈性分析法中，采用了以下假定：鋼材與混凝土均為理想的彈性體；鋼筋混凝土翼板與鋼梁之間有可靠的連接相互作用，相對滑移很小，可以忽略不計，平截面在彎曲之后仍保持平面；混凝土翼板按實體面積計算，不扣除其中受拉開裂的部分，但為了簡化計算，板托面積有時亦可忽略不計；不考慮混凝土翼板中的鋼筋。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁在進行彈性內(nèi)力分析時，根據(jù)應(yīng)變相同且總內(nèi)力不變的原則，將混凝土等效換算成鋼，即將受壓混凝土翼板有效寬度折算成與鋼材等效的換算截面寬度、，其計算如下：短期荷載作用下的等效截面寬度長期荷載作用下的等效截面寬度式中：—混凝土翼板有效寬度；

—鋼材與混凝土彈性模量之比。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁將混凝土等效換算成鋼以后，即可認為梁的截面是由單一材料組成的，則組合截面的法向應(yīng)力可用材料力學(xué)公式計算。對鋼梁部分對于混凝土部分短期荷載作用下長期荷載作用下式中—鋼梁應(yīng)力，受拉為正；

—混凝土應(yīng)力，受拉為正；第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁

—彎矩設(shè)計值；

—換算截面慣性矩；

—所求應(yīng)力點到換算截面形心軸的距離，在形心軸以下時為正。（2）組合梁的剪應(yīng)力分析組合梁的剪應(yīng)力分析，也采用本節(jié)所述的基本假定并采用換算截面，按照材料力學(xué)的公式進行。①對于鋼材第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁②對于混凝土短期荷載作用下長期荷載作用下式中：—豎向剪力設(shè)計值；

—剪應(yīng)力計算點以上的換算截面對總換算截面中和軸的面積矩；

—換算截面的腹板厚度，在混凝土區(qū)等于該處的混凝土換算厚度，在鋼梁區(qū)等于鋼梁腹板厚度。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁在進行抗剪承載能力計算時，應(yīng)分別取鋼梁和混凝土最大剪應(yīng)力點的剪應(yīng)力進行驗算。當換算截面中和軸位于鋼梁腹板內(nèi)時，鋼梁的剪應(yīng)力計算點取換算截面中和軸處；混凝土部件的剪應(yīng)力計算點取混凝土部件與鋼梁上翼緣銜接處；當換算截面中和軸位于鋼梁以上時，鋼梁的剪應(yīng)力計要點取鋼梁腹板計算高度上邊緣處，混凝土部件剪應(yīng)力計算點取換算截面中和軸處。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁4、組合梁截面的塑性分析除了直接承受動力荷載作用的組合梁以及鋼梁板件寬厚比較大的組合梁以外，一般均應(yīng)用塑性分析的方法來計算組合梁的承載力。由于塑性分析方法考慮了材料塑性階段的性質(zhì)，使材料的強度得到了充分的發(fā)揮，因而是一種更經(jīng)濟的方法。由于塑性階段工作不存在應(yīng)力疊加問題，而且初應(yīng)力的存在也不影響構(gòu)件的最終承載力，因而計算公式簡明。對于組合梁來說，當考慮材料的塑性發(fā)展時，不論施工時梁下有無臨時支撐，可認為其最終承載力是相同的。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁（1）組合梁抗彎承載力的計算①基本假定。在確定組合梁截面抗彎承載力時．采用以下基本假定：混凝土翼板與鋼粱有可靠的相互連接，能保證抗彎能力得到充分的發(fā)揮；位于塑性中和軸一側(cè)的受拉混凝土，因為開裂而不參加工作；混凝土的受壓區(qū)為均勻受壓，混凝土達到彎曲抗壓強度設(shè)計值；鋼梁的受壓區(qū)為均勻受壓，鋼梁的受拉區(qū)為均勻受拉，并分別達到塑性設(shè)計抗壓及抗拉強度，，為鋼材強度設(shè)計值。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁此外，為了簡化計算，可將混凝土板托及鋼筋混凝土翼板內(nèi)的受壓鋼筋忽略不計。②組合梁的截面分類。在進行組合梁正截面抗彎能力分析時，梁截面可能受到正、負兩種彎矩的作用。在負彎矩(如連續(xù)組合梁的支座處)的作用下，混凝土的翼板處于受拉區(qū)，鋼梁則一部分受拉一部分受壓。在正彎矩的作用下，組合梁按其塑性中和軸所在的位置的不同．將組合梁截面分成兩種類型。第一類截面：塑性中和軸位于混凝土翼板內(nèi)(包括板托)，鋼粱全部處于受拉狀態(tài)，鋼梁的板件無局部失穩(wěn)問題。第二類截面：塑性中和軸位于鋼梁內(nèi)，鋼梁部分受壓部分受拉第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁組合梁截面類型（a）第一類；（b）第二類對于負彎矩作用下的組合梁及正彎矩作用下的第二類截面的組合梁，為了保證鋼梁受壓區(qū)塑性變形能充分發(fā)展，鋼梁板件的寬厚比應(yīng)滿足相應(yīng)的規(guī)定。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁③抗彎承載力計算公式有多個，它們分別考慮了彎矩的正負和截面類型。A.正彎矩作用時。當時，塑性中和軸位于混凝土受壓翼緣內(nèi)，為第一類截面。計算簡圖如圖所示。第一類截面和計算簡圖第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁建立平衡方程如下：式中：—組合梁截面中和軸至混凝土翼板頂面的距離，

—全部荷載產(chǎn)生的彎矩設(shè)計值；

—鋼梁截面面積；

—鋼梁截面應(yīng)力合力至混凝土受壓區(qū)截面應(yīng)力合力之間的距離；

—混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；

—混凝土翼緣有效寬度。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁當時，塑性中和軸在鋼梁截面內(nèi)，為第二類截面。計算簡圖如圖所示。第二類截面和計算簡圖建立平衡方程如下：第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁式中：—鋼梁受壓區(qū)截面面積，。

—鋼梁受拉區(qū)截面應(yīng)力合力至混凝土翼板截面應(yīng)力合力之間的距離；

—鋼梁受拉區(qū)截面應(yīng)力合力至鋼梁受壓區(qū)截面應(yīng)力合力之間的距離。B、負彎矩作用時。在負彎矩作用下，因混凝土翼板處于受拉區(qū)而退出工作。截面的計算簡圖如圖所示。第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁負彎矩組合梁截面與計算簡圖第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁對鋼梁形心軸取矩，建立平衡方程如下式中：—鋼梁對自身塑性中和軸的抗彎能力；

—鋼梁截面重心至混凝土翼板頂端距離；

—鋼梁截面重心至組合梁截面塑性中和軸距離；第四節(jié)鋼與混凝土組合板與組合梁

—混凝土截面重心至混凝土翼板頂端的距離；

—鋼梁上翼緣板厚度；

—鋼梁腹板厚度；

—

與的差值；

—位于混凝土板計算寬度內(nèi)縱向鋼筋的截面面積；

—縱向鋼筋的受拉承載力設(shè)計強度。（2）組合梁抗剪承載力的計算按鋼梁腹板承受剪力來計算。第五節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的連接一、連接的一般規(guī)定1、多層框架主要構(gòu)件及節(jié)點的連接應(yīng)采用焊接、摩擦型高強度螺栓連接或栓－焊組合連接。栓－焊組合連接系指在同一受力連接的不同部位分別采用高強度螺栓及焊接的組合連接，如同梁與柱連接時其腹板與翼緣分別采用栓、焊的連接等，此時栓接部分的承載力應(yīng)考慮先栓后焊的溫度影響乘以折減系數(shù)0.9。2、在節(jié)點連接中將同一力傳至同一連接件上時，不允許同時采用兩種方法連接（如又焊又栓等）。第五節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的連接3、節(jié)點焊接連接應(yīng)符合下列要求：（1）下列部位應(yīng)采用全熔透焊縫，其焊縫質(zhì)量檢驗要求應(yīng)符合一級或二級質(zhì)量要求。①要求與母材等強的焊接連接或拼接。②框架節(jié)點塑性區(qū)段的焊接連接。（2）焊縫金屬應(yīng)與母材強度相匹配，Q235鋼應(yīng)選用E43型焊條或相應(yīng)的焊絲；Q345鋼應(yīng)選用E50型焊條或相應(yīng)的焊絲；不同強度鋼材焊接時，焊接材料應(yīng)按強度較低的鋼材選用。第五節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的連接（3）設(shè)計中應(yīng)考慮安裝及施焊的凈空或條件以方便施工，對高空施工條件困難的現(xiàn)場焊縫，其承載力應(yīng)乘以0.9的折減系數(shù)。4、對較重要的或受力較復(fù)雜的節(jié)點，當按所傳內(nèi)力(不是按與母材等強)進行連接設(shè)計時，宜使連接的承載力留有10％～15％的裕度。5、多層框架結(jié)構(gòu)體系中的梁桿連接節(jié)點及柱腳節(jié)點均應(yīng)設(shè)計為剛接節(jié)點；柱-支撐結(jié)構(gòu)體系中的梁柱連接節(jié)點可設(shè)計為鉸接節(jié)點，而其柱腳節(jié)點則應(yīng)考慮安裝時穩(wěn)定而具有一定的剛接抗彎性能。第五節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的連接6、所有框架承重構(gòu)件的現(xiàn)場拼接均應(yīng)為等強拼接(用摩擦型高強度螺栓連接或焊接連接)。柱段高度一般可按3層一段考慮，拼接點高宜按主梁頂面以上1.0～1.3m考慮。7、對按8度及9度抗震設(shè)防地區(qū)的多層框架，其梁、柱節(jié)點及連接尚應(yīng)進行節(jié)點塑性區(qū)段(為梁端或柱端由構(gòu)件端面算起1/10跨長或2倍截面高度的范圍)的下述驗算校核：（1）節(jié)點連接的極限承載力應(yīng)不小于所連接構(gòu)件（包括梁、柱、支撐）截面塑性承載力的1.2倍（抗彎承載力）及1.3倍（抗剪承載力）。第五節(jié)多層鋼結(jié)構(gòu)的連接（2）塑性區(qū)段內(nèi)的構(gòu)件板件截面的寬厚比及受彎構(gòu)件側(cè)向支承點區(qū)段的長細比均應(yīng)符合現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GB50017)中塑性設(shè)計一節(jié)中的有關(guān)規(guī)定。二、梁柱節(jié)點梁與柱的連接可以設(shè)計成鉸接、半剛