多层及高层房屋钢结构设计ppt课件.ppt

4 1多 高层房屋结构的组成4 2楼盖的布置方案和设计4 3柱和支撑的设计4 4多 高层房屋结构的分析和设计计算 第四章多层及高层房屋钢结构设计 1 4 2楼盖的布置方案和设计 一 楼盖布置原则和方案二 压型钢板组合楼盖的设计 2 楼盖结构的作用 直接承受竖向荷载的作用 并将其传递给竖向构件 起横隔作用 影响到整个结构的性能 影响到施工进程 影响到建筑的经济效益 楼盖布置方案和设计的影响 一 楼盖布置原则和方案 3 满足建筑设计要求较小自重便于施工有足够的整体刚度 楼板梁系 固定作用 传递水平剪力作用 楼盖结构的方案选择原则 多 高层建筑的楼盖结构组成 4 用于多 高层建筑的楼板 现浇钢筋混凝土楼板 应与钢梁可靠连接 且在板上浇注刚性面层预制楼板通过其底面四角的预埋件与钢梁焊接1 焊脚高度不应小于6mm2 焊缝长度不应小于80mm板缝的灌缝构造宜一律按抗震设防要求进行 必要时可在板缝间的梁上设抗剪件 如抗剪栓等 预制楼板 压型钢板组合楼板 卫生间开洞较多处 高度不大且无地震设防的建筑 较少采用 工业建筑 5 常见的次梁布置 等跨等间距次梁等跨不等间距次梁 中间设走廊或不等跨框架 用于矩形平面 用于正方形平面 梁系 梁系的构成 6 梁系布置时考虑的因素 钢梁的间距要与上覆楼板类型相协调 尽量取楼板经济跨度以内 压型钢板组合楼板取2 3m 主梁应与竖向抗侧力构件直接相连 充分发挥整体空间作用 竖向构件纵横两个方向均应有主梁与之相连 以保证两个方向的长细比不致相差悬殊 梁系布置应能使尽量多的楼面重力荷载份额传递到竖向构件 如 设置斜向主梁 为减小楼盖结构的高度 主次梁通常不采取叠接方式 7 主梁和次梁的连接宜采用简支连接 其传递荷载为次梁的梁端剪力 并考虑连接的偏心引起的附加弯矩 可不考虑主梁扭转 必要时也可采用刚性连接 主次梁连接 一 简支连接 8 主梁与次梁的铰接连接 9 主次梁连 二 刚性连接 10 a 不设次梁时的布置方案 保证楼板和钢梁之间可靠地传递水平剪力 二 压型钢板组合楼盖的设计 b 通常的布置方案 11 组合板 非组合板 一般形式组合梁 压型钢板组合梁 预制钢筋混凝土板组合梁 压型钢板组合楼板 组合梁楼板 12 抗剪栓钉的布置 抗剪栓钉的布置 抗剪栓钉 13 压型钢板与抗剪栓钉的连接 压型钢板与抗剪栓钉的连接 14 Ast 栓钉钉杆截面面积Ec 混凝土弹性模量fc 混凝土轴心抗压强度设计值f 栓钉钢材的抗拉强度设计值 栓钉材料抗拉强度最小值与屈服强度之比当栓钉材料性能等级为4 6时 取f 215N mm2 1 栓钉连接件的受剪承载力设计值 15 位于梁负弯矩区的栓钉 周围混凝土对其约束的程度不如受压区 按上述公式算得的栓钉受剪承载力设计值应予折减 a 位于连续梁中间支座上负弯矩段时 取折减系数0 9 b 位于悬臂梁负弯矩段时 取折减系数0 8 2 栓钉受剪承载力设计值的折减 16 混凝土板和梁翼缘间有压型钢板时 Nvc应折减 17 3 压型钢板和与混凝土之间水平剪力的传递形式 依靠压型钢板的纵向波槽传递 依靠压型钢板上的压痕 小洞或冲成的不闭合的孔眼传递 依靠压型钢板上焊接的横向钢筋传递 依靠设置于端部的锚固件传递 任何情形下都应当设置端部锚固件 18 4 组合楼板设计时的基本原则 组合楼板的设计考虑两个受力阶段 1 施工阶段 对作为浇注混凝土底模的压型钢板进行强度和变形验算 2 使用阶段 对于非组合板 压型钢板仅作为模板使用 验算组合板在永久荷载和使用段的可变荷载作用下的强度和变形 压型钢板的跨中变形时 挠度w0大于20mm时 确定混凝土自重应考虑挠曲效应 在全跨增加混凝土厚度0 7w0 或增设临时支撑 19 永久荷载 压型钢板 钢筋和混凝土的自重 可变荷载 施工荷载和附加荷载 附加荷载 当有过量冲击 混凝土堆放 管线和泵的荷载时考虑 验算 采用弹性方法 力学模型 如图如果承载能力和变形能力不满足要求 可加在板下设置临时支护 以减小板跨加以验算 5 组合楼板施工阶段的设计 20 施工阶段力学模型的说明 实质上是压型钢板的计算只考虑荷载沿强边方向传递 单向板 因强边方向的截面刚度远大于弱边方向 21 6 组合楼板使用阶段的设计 非组合板 按常规钢筋混凝土楼板设计 应在压型钢板波槽内设置钢筋 并进行相应计算 组合板 永久荷载 使用阶段可变荷载 变形验算 承载力验算 单向弯曲简支板 双向弯曲板或单向弯曲板 正截面抗弯承载力 抗冲剪承载力 斜截面抗剪承载力 内容 22 一 组合板的力学模型 板厚为50mm 100mm时1 正弯矩计算的力学模型 单向弯曲简支板 2 负弯矩计算的力学模型 单向弯曲固支板 板厚超过100mm时1 0 5 e 2 0时 双向弯曲板 2 e 0 5或 e 2 0时 单向弯曲板 参数 e lx ly Ix Iy 1 4 异向性系数 Ix Iy 组合板顺肋方向和垂直肋方向的截面惯性矩 计算Iy时只考虑压型钢板顶面以上的混凝土计算厚度hc 23 组合板的有效工作宽度 组合板承受局部荷载作用时 取有效工作宽度bef进行计算 24 有效工作宽度bef的最大值 1 抗弯计算时简支板 bef bf1 2lP 1 lP l 连续板 bef bf1 4lP 1 lP l 32 抗剪计算时bef bf1 lP 1 lP l bf1 bf 2 hc hd l 组合板跨度lP 荷载作用点到组合板较近支座的距离bf1 集中荷载在组合板中的分布宽度bf 荷载宽度hc 压型钢板顶面以上的混凝土计算厚度hd 地板饰面层厚度 25 二 组合板正截面抗弯承载力验算 26 组合板正截面抗弯承载力验算 1 x 组合板受压区高度x 0 55h0时 取x 0 55h0h0 组合板有效高度yp 压型钢板截面应力合力至混凝土受压区截面应力合力的距离b 压型钢板的波距AP 压型钢板波距内的截面面积hc 压型钢板顶面以上混凝土厚度f 压型钢板钢材的抗拉强度设计值 验算公式 0 8 考虑到起受拉钢筋作用的压型钢板没有混凝土保护层 以及中和轴附近材料强度发挥不充分等因素 27 组合板正截面抗弯承载力验算 2 B 压型钢板的波距hc 压型钢板顶面以上混凝土厚度AP2 塑性中和轴以上的压型钢板波距内截面面积yP1 yP2 压型钢板受拉区截面应力合力分别至受压区混凝土板截面和压型钢板截面应力合力的距离 验算公式 28 三 组合板抗冲剪承载力验算 组合板在集中荷载下的冲切力V1 应满足 临界周界长度 混凝土轴心抗拉强度设计值 29 四 组合板斜截面抗剪承载力验算 组合板一个波距内斜截面最大剪力设计值Vin应满足 Vin 0 07ftbh0 30 7 组合梁的设计 组合梁混凝土翼板有效宽度bce 边梁 bce bo bc1 bc2中梁 bce bo 2bc2bo 钢梁上翼缘宽度 bc1 梁外侧的翼板计算宽度 取min l 6 6hc s1 bc2 梁内侧的翼板计算宽度 取min l 6 6hc s0 2 hc 混凝土翼板计算厚度 普通钢筋混凝土翼板取原厚度ho 带压型钢板的混凝土翼板取hc 一 截面特性 31 32 换算宽度的计算 受压混凝土翼板的有效宽度bce 与钢材等效的换算宽度beq 弹性分析时 bce beq 换算公式 荷载标准组合 beq bce E荷载准永久组合 beq bce 2 E E 钢材弹性模量与混凝土弹性模量的比值 33 满足以下条件在混凝土翼板的有效宽度内 纵向钢筋和钢梁受拉及受压应力均达到强度设计值 塑性中和轴受拉侧的混凝土强度设计值可忽略不计 塑性中和轴受压侧的混凝土截面均匀受压 并达到弯曲抗压强度设计值 二 组合梁的正截面受弯承载力验算 34 验算公式 一 正弯矩作用 A 钢梁截面面积Ac 钢梁受压区截面面积 35 负弯矩作用 验算公式 二 纵向钢筋截面形心线 As 翼板有效宽度范围内钢筋截面面积Mp 钢梁截面的全塑性弯曲承载力 36 三 组合梁的受剪承载力验算 视全部剪力由钢梁腹板承受 hw tw 分别为钢梁腹板的高度和厚度 fv 塑性设计时钢梁钢材的抗剪强度设计值 37 四 组合梁栓钉连接件验算 正弯矩区剪跨段V Af 塑性中和轴位于混凝土翼板内 V bcehcfcm 塑性中和轴位于钢梁截面内 负弯矩区剪跨段V Asfsy 38 每个剪跨区内所应配置的栓钉