鋼結(jié)構(gòu)多高層房屋結(jié)構(gòu)圖片很好.ppt

,本章目錄,基本要求,9.1 概述 9.2 高層鋼結(jié)構(gòu)的計算特點 9.3 壓型鋼板組合樓（屋)蓋結(jié)構(gòu) 9.4 構(gòu)件及連接的設(shè)計特點,1了解多、高層鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系和特點及組合樓蓋的設(shè)計。 2掌握高層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計。,第9.1節(jié) 概述,1. 多、高層鋼結(jié)構(gòu)的特點 2. 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系,1 .了解多、高層鋼結(jié)構(gòu)的特點 2 .了解常用的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系,本節(jié)目錄,基本要求,9.1.1 多、高層鋼結(jié)構(gòu)的特點,世界上第一幢高層鋼結(jié)構(gòu)是美國芝加哥的家庭保險公司大樓(10層，高55m)，建于1884年。 20世紀開始，鋼結(jié)構(gòu)高層建筑在美國大量建成，最具代表性的有： l02層、高381m的紐約帝國大廈(圖9.1.1) 110層、高411m的世界貿(mào)易中心 目前世界上最高的鋼結(jié)構(gòu)建筑為110層、高443m的芝加哥西爾斯大廈(圖9.1.2)。,圖9.1.1,圖9.1.2,我國現(xiàn)代高層建筑鋼結(jié)構(gòu)自80年代中期起步，第一幢高層建筑鋼結(jié)構(gòu)為43層、高165m的深圳發(fā)展中心大廈（圖9.1.3）。此后，較具代表性有： 44層、高144m的上海希爾頓飯店 60層、高208m的北京京廣中心 81層、高325m的深圳地王大廈（圖9.1.4） 88層、高420.5m的金茂大廈 1998年底，我國頒布高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ9998）。,圖9.1.3,圖9.1.4,圖9.1.5 鋼結(jié)構(gòu)住宅,高層鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點主要表現(xiàn)在： (1)自重輕 (2)抗震性能好 (3)有效使用面積高 (4)建造速度快 (5)防火性能差,9.1.2 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系,常用的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系主要有： 框架結(jié)構(gòu)體系 框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系 框架支撐結(jié)構(gòu)體系 框架核心筒結(jié)構(gòu)體系及筒體體系,(1)框架結(jié)構(gòu)體系 純框架結(jié)構(gòu)一般適用于層數(shù)30的高層鋼結(jié)構(gòu)，如圖9.1.5。 框架結(jié)構(gòu)的平面布置靈活，可為建筑提供較大的室內(nèi)空間，且結(jié)構(gòu)各部分剛度比較均勻?？蚣芙Y(jié)構(gòu)有較大延性，自震周期較長，因而對地震作用不敏感，抗震性能好。但框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度小，由于側(cè)向位移大，易引起非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞。,圖9.1.5,(2)框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系 在框架結(jié)構(gòu)中布置一定數(shù)量的剪力墻可以組成框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系，如圖9.1.6。 這種結(jié)構(gòu)以剪力墻作為抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，既具有框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活、使用方便的特點，又有較大的剛度，可用于4060層的高層鋼結(jié)構(gòu)。 剪力墻按其材料和結(jié)構(gòu)的形式可分為鋼筋混凝土剪力墻、鋼筋混凝土帶縫剪力墻和鋼板剪力墻等。,圖9.1.6,(3)框架支撐結(jié)構(gòu)體系 框架支撐結(jié)構(gòu)體系由沿豎向或橫向布置的支撐桁架結(jié)構(gòu)和框架構(gòu)成，是高層建筑鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最多的一種結(jié)構(gòu)體系，一般適用于4060層的高層建筑。 它的特點是框架與支撐系統(tǒng)協(xié)同工作，豎向支撐桁架起剪力墻的作用，承擔大部分水平剪力。在罕遇地震中，若支撐系統(tǒng)破壞，尚可內(nèi)力重分布由框架承擔水平力，即所謂兩道抗震設(shè)防。 支撐應(yīng)沿房屋的兩個方向布置，狹長形截面的建筑也可布置在短邊。設(shè)計時可根據(jù)建筑物高度及水平力作用情況調(diào)整支撐的數(shù)量、剛度及形式。,支撐一般沿同一豎向柱距內(nèi)連續(xù)布置，見圖9.1.7(a)。這種布置方式層間剛度變化較均勻，適合地震區(qū)；當不考慮抗震時，若立面布置需要，亦可交錯布置，圖9.1.7(b)；在高度較大的建筑中，若支撐桁架的高寬比太大，為增加支撐桁架的寬度，亦可布置在幾個跨間，圖9.1.7(c)。,(4)框架核心筒結(jié)構(gòu)體系 若將框架剪力墻結(jié)構(gòu)體系中的剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)置于內(nèi)筒的四周形成封閉的核心筒體，而外圍鋼框架柱柱網(wǎng)較密，就形成了框架核心筒體系，見圖9.1.8。 這種結(jié)構(gòu)形式近年來被大量采用，中心筒既可采用鋼結(jié)構(gòu)亦可采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，核心筒體承擔全部或大部分水平力及扭轉(zhuǎn)力。樓面多采用鋼梁、壓型鋼板與現(xiàn)澆混凝土組成的組合結(jié)構(gòu)，與內(nèi)外筒均有較好的連接，水平荷載將通過剛性樓面?zhèn)鬟f到核心筒。,圖9.1.8,(5)筒體結(jié)構(gòu)體系 筒體結(jié)構(gòu)是超高層建筑中受力性能較好的結(jié)構(gòu)體系，適用于90層左右的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑。筒體結(jié)構(gòu)由內(nèi)外兩個筒體多個筒體結(jié)構(gòu)組合而成，前者稱筒中筒體系，見圖9.1.9(a)，后者稱束筒體系，見圖9.1.9(b)。各個筒體共同抵抗水平力，具有很好的空間整體作用。,圖9.1.9,第9.2節(jié) 高層鋼結(jié)構(gòu)的計算特點,1. 結(jié)構(gòu)荷載 2. 結(jié)構(gòu)設(shè)計,1.掌握高層鋼結(jié)構(gòu)的荷載及抗震設(shè)計 2.了解高層鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計,本節(jié)目錄,基本要求,9.2.1 結(jié)構(gòu)荷載,高層鋼結(jié)構(gòu)多為超高層建筑，水平荷載較大是其設(shè)計的特點。水平荷載包括風荷載和地震荷載。,9.2.1.2 豎向荷載,豎向荷載主要是永久荷載(結(jié)構(gòu)自重)和活荷載。 這里，樓面和屋面活荷載以及雪荷載的標準值及其準永久性系數(shù)等，應(yīng)按建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范的有關(guān)條文取值。 對某些未作具體規(guī)定的屋面或樓面活荷載如直升飛機平臺荷載等，應(yīng)根據(jù)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程以及其他有關(guān)規(guī)定采用。,高層建筑中，活荷載值與永久荷載值相比不大，因而計算時，一般對樓面和屋面活荷載可不作最不利布置工況的選擇，即按各跨滿載簡化計算。但當活荷載較大時，需將簡化算得的框架梁的跨中彎矩計算值乘以1.11.2的系數(shù)；梁端彎矩值乘以1.051.1的系數(shù)予以提高。,當施工中采用附墻塔、爬塔等對結(jié)構(gòu)有影響的起重機械或其他設(shè)備時，在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)進行施工階段驗算。,9.2.1.2 風荷載,作用在高層建筑任意高度處的風荷載標準值 ，應(yīng)按下式計算：,以上參數(shù)的取值，可按照建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范或高層建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程的有關(guān)規(guī)定取用。,9.2.1.3 地震作用,(1)一般計算原則 采用兩階段設(shè)計法： 第一階段按多遇地震計算，第二階段按罕遇地震計算,注意：當高層建筑主體結(jié)構(gòu)頂部有突出的小體型建筑(如電梯機房等)時，應(yīng)計入“鞭梢效應(yīng)”。一般可根據(jù)小體型建筑作為獨立體時的自振周期 與主體建筑的基本周期 的比例，分別按下列規(guī)定處理： （1）當 時，可假定主體建筑為等截面沿高度延伸至小體型建筑的頂部，以此計算風振系數(shù)。 （2）當 時，其風振系數(shù)按風振理論進行計算。,第一階段應(yīng)考慮下列原則： 通常情況下，應(yīng)在結(jié)構(gòu)的兩個主軸方向分別計入水平地震作用，各方向的水平地震作用應(yīng)全部由該方向的抗側(cè)力構(gòu)件承擔； 當有斜交抗側(cè)力構(gòu)件時，應(yīng)分別計入各抗側(cè)力構(gòu)件方向的水平地震作用， 質(zhì)量和剛度明顯不均勻、不對稱的結(jié)構(gòu)，應(yīng)計入水平地震作用的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)； 按9度抗震設(shè)防的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)，或者按8度和9度抗震設(shè)防的大跨度和長懸臂構(gòu)件，應(yīng)計入豎向地震作用。,(2)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計反應(yīng)譜 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計反應(yīng)譜，取阻尼比為0.02，地震影響系數(shù)曲線如圖9.2.1所示。,值應(yīng)根據(jù)近震、遠震、場地類別及結(jié)構(gòu)自振周期計算， 及特征用期 按表9.1和表9.2的規(guī)定采用。,系數(shù) 按下列公式確定： 當 時， 當 時， 當 時， 值不小于,當主要抗側(cè)力構(gòu)件為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時，地震影響系數(shù)應(yīng)按建筑抗震設(shè)計規(guī)范的有關(guān)規(guī)定采用。,(3)水平地震作用計算 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的地震作用計算方法有： 底部剪力法 振型分解反應(yīng)譜法 時程分析法 高層建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)不同情況，分別采用不同的地震作用計算方法。,底部剪力法 底部剪力法適用于高度不大于60m 且平面和豎向較規(guī)則的高層建筑。底部剪力法根據(jù)建筑物的總重力荷載計算結(jié)構(gòu)底部的總剪力，然后按一定的比例分配到各樓層。得到各樓層的水平地震作用后，即可按靜力方法計算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。 采用底部剪力法計算水平地震作用時，各樓層可僅按一個自由度計算，見圖9.2.3。 與結(jié)構(gòu)的總水平地震作用等效的底部剪力標準值按照下式計算：,在質(zhì)量沿高度分布基本均勻、剛度沿高度分布基 本均勻或向上均勻減小的結(jié)構(gòu)中，各層水平地震作用 標準值按下式比例分配： 頂部附加水平地震作用標準值為：,頂部附加地震作用系數(shù)； 頂部附加水平地震作用； 結(jié)構(gòu)的基本自振周期； 結(jié)構(gòu)的基本自振周期，可按下列經(jīng)驗公式估算： 或者，對于重量及剛度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，可用下式近似計算： 結(jié)構(gòu)頂層假想側(cè)移（m)，即假想將結(jié)構(gòu)各層的重力荷載作為樓層的集中水平力，按彈性靜力方法計算得到的頂層側(cè)移值。,計算周期修正系數(shù)，可取 。,采用底部剪力法時，突出屋面小塔樓的地震作用效應(yīng)宜乘以增大系數(shù)3。增大影響宜向下考慮12層，但不再往下傳遞。,振型分解反應(yīng)譜法 不符合底部剪力法適用條件的其他高層鋼結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜法。 對體型比較規(guī)則、簡單，可不計扭轉(zhuǎn)影響的結(jié)構(gòu)，振型分解反應(yīng)譜法僅考慮平移作用下的地震效應(yīng)組合，沿主軸方向，結(jié)構(gòu)第j振型第i質(zhì)點的水平地震作用標準值，按下列公式計算：,在復(fù)雜體型或不能按平面結(jié)構(gòu)假定進行計算時，應(yīng)按空間協(xié)同工作或空間結(jié)構(gòu)計算空間振型。,時程分析法 豎向特別不規(guī)則的建筑及高度較大的建筑，宜采用時程分析法進行補充驗算。 采用時程分析法計算結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)時，應(yīng)輸入典型的地震波進行計算。場地特征的地震加速度波不能少于4條，其中宜包括一條本地區(qū)歷史上發(fā)生地震時的實測記錄波。地震波的持續(xù)時間不宜過短，宜取1020s或更長。,9.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計,9.2.2.1 一般原則,(1)內(nèi)力與位移一般采用彈性方法計算。對罕遇地震作用，采用彈塑性方法進行分析。 (2)一般可假定樓面在自身平面內(nèi)為絕對剛性。對于整體性較差、或樓面有大開孔、有較長外伸段或相鄰層剛度有突變的面，宜采用樓板平面內(nèi)的實際剛度（或者，按剛性樓面計算，但對所得結(jié)果進行調(diào)整）,(3)進行彈性分析時，宜考慮現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板與鋼梁的共同工作。當進行彈塑性分析時，由于樓板可能嚴重開裂，因此，不宜考慮樓板與鋼梁的共同工作。 在進行框架彈性分析時，壓型鋼板組合樓蓋中梁的慣性矩可取為：當兩側(cè)有樓板時，取1.5 ；當僅一側(cè)有樓板時，取1.2 。 為鋼梁的慣性矩。 (4)當結(jié)構(gòu)布置規(guī)則、質(zhì)量及剛度沿高度分布均勻、不計扭轉(zhuǎn)效應(yīng)時，可采用平面結(jié)構(gòu)計算模型； 當結(jié)構(gòu)平面或立面不規(guī)則、體型復(fù)雜、無法劃分成平面抗例力單元或為簡體結(jié)構(gòu)時，應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)計算模型。,(5)在計算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移時,一般不考慮梁的軸向變形，但應(yīng)考慮梁、柱的剪切變形。當梁同時作為腰桁架或帽桁架的弦桿時，應(yīng)計人軸力的影響。 (6)鋼框架剪力墻體系中,現(xiàn)澆豎向連續(xù)鋼筋混凝土剪力墻的計算應(yīng)計入墻的彎曲變形、剪切變形和軸向變形。 當鋼筋混凝土剪力墻具有比較規(guī)則的開孔時，可按帶剛域的框架計算；當具有復(fù)雜開孔時，宜采用平面有限元法計算。 (7)柱間支撐兩端應(yīng)為剛性連接，但可按兩端鉸接連接計算。若采用偏心支撐，由于耗能梁段在大震時將首先屈服，計算時應(yīng)取為單獨單元。,9.2.2.2 內(nèi)力與位移計算,高層建筑鋼結(jié)構(gòu)功能復(fù)雜、體型多樣、受力復(fù)雜且桿件數(shù)量眾多。因此，在進行結(jié)構(gòu)的靜、動力分析時，一般都應(yīng)借助電子計算機來完成。 若是在初設(shè)階段進行截面的預(yù)估，也可參考有關(guān)資料和手冊采用一些近似計算方法，如分層法、D值法、空間協(xié)同工作分析、等效角柱法、等效截面法以及展開平面框架法等。 當進行高層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與位移分析時，尚應(yīng)注意以下幾個問題；,(1)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的梁、柱桿件一般采用H形和箱形，梁柱連接節(jié)點城的剪切變形對內(nèi)力的影響較小，計算時可以不考慮。,但是，此剪切變形對結(jié)構(gòu)水平位移的影響較大，一般可達1020。因此，分析時應(yīng)計入梁柱節(jié)點域剪切變形對高層建筑鋼結(jié)構(gòu)位移的影響。由于用精確方法計算比較困難，在工程設(shè)計中，可采用近似方法考慮其影響。即可將梁柱節(jié)點域當作一個單獨的單元進行結(jié)構(gòu)分析，也可按下列規(guī)定作近似計算： 對于箱形截面柱框架，可將梁柱節(jié)點域當作剛域，剛域的尺寸取節(jié)點域尺寸的一半。,對工字形截面柱框架，可先按結(jié)構(gòu)軸線尺寸進行分析，然后進行修正。,(2)高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的P-效應(yīng)較強，一般應(yīng)驗算結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。但根據(jù)理論分折和實例計算，若將結(jié)構(gòu)的層間位移限制在一定范圍內(nèi)，就能控制二階效應(yīng)對結(jié)構(gòu)極限承載能力的影響。故鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，框架結(jié)構(gòu)可采用一階彈性分析，當滿足下面的規(guī)定時，宜采用二階彈性分析。,為了考慮結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的各種初始缺陷對內(nèi)力的影響，此時應(yīng)該在每層柱頂附加考慮由下式計算的假想水平力 ： 式中 第i樓層的總重力荷載設(shè)計值； 框架總層數(shù)； 鋼材強度影響系數(shù)，對Q235、Q345、Q390和Q420分別采用1.0、1.1、1.2和1.25。,框架柱采用二階彈性分析方法設(shè)計時，計算長度系數(shù)取為1.0。,高層建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力應(yīng)滿足下式的要求： 非抗震設(shè)計時： 抗震設(shè)計時： 結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的抗震調(diào)整系數(shù)。按照下表采用。,9.2.2.3 承載力驗算,9.2.2.4 位移限制,(1)不考慮地震作用時，結(jié)構(gòu)在風荷載作用下，頂點質(zhì)心位置的側(cè)移不宜超過建筑高度的1/500，質(zhì)心層間側(cè)移不宜超過樓層高度的1/400。 對于以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主要抗側(cè)力構(gòu)件的高層鋼結(jié)構(gòu)的位移，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程的有關(guān)規(guī)定，但在保證主體結(jié)構(gòu)不開裂和裝修材料不出現(xiàn)較大破壞的情況下，可適當放寬。 結(jié)構(gòu)平面端部構(gòu)件最大側(cè)移不得超過質(zhì)心側(cè)移的1.2倍。,(2) 第一階段抗震設(shè)計時，其層間側(cè)移標準值不得超過結(jié)構(gòu)層高的1/250。對于以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主要抗側(cè),力構(gòu)件的結(jié)構(gòu)，其側(cè)移值應(yīng)符合高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程的規(guī)定。結(jié)構(gòu)平面端部構(gòu)件最大側(cè)移不得超過質(zhì)心側(cè)移的1.3倍。 (3) 第二階段抗震設(shè)計時，其結(jié)構(gòu)層間側(cè)移不得超過層高的1/70，結(jié)構(gòu)層間側(cè)移延性比不得大于下表的規(guī)定。,第9.3節(jié) 壓型鋼板組合樓（屋）蓋結(jié)構(gòu),1.組合樓板的設(shè)計要求 2.組合梁的設(shè)計要求,1.了解壓型鋼板組合樓板的驗算方法 2.了解組合梁的設(shè)計要求,本節(jié)目錄,基本要求,9.3.1 組合樓板的設(shè)計要求,使用壓型鋼板組合樓板，有利于各種復(fù)雜管線系統(tǒng)的鋪設(shè)，在施工過程中，無傳統(tǒng)模板支模拆模的繁瑣作業(yè)。 組合樓蓋常用的壓型鋼板一般由厚0.81.0mm的熱鍍鋅薄板成型，長度為812m。各塊壓型鋼板之間應(yīng)用緊固件將其連成整體。安裝時，壓型鋼板表面的油污應(yīng)清除，避免長期顯露而生銹。 對處于較嚴重腐蝕環(huán)境下的建筑，不宜采用壓型鋼板組合樓蓋體系。,設(shè)計時，壓型鋼板可以有三種形式： 壓型鋼板只作為永久性模板使用； 壓型鋼板既是模板又作為底面受拉配筋，即組合樓板； 壓型鋼板承受全部靜荷載和活荷載。 其中、兩種是目前采用最多的。 當僅作為永久性模板使用時，壓型鋼板承受施工荷載和混凝土的重量。混凝土達到設(shè)計強度后，單向密肋鋼筋混凝土板即承受全部荷載。這種形式的樓板在使用階段屬于非組合板，可按一般鋼筋混凝土樓板進行設(shè)計。 對同時兼作模板和受拉配筋的壓型鋼板組合樓板的設(shè)計，應(yīng)分施工階段和使用階段進行驗算。,施工階段壓型鋼板作為澆注混凝土的模板，應(yīng)按彈性設(shè)計方法驗算壓型鋼板的強度和剛度。若不滿足要求，應(yīng)考慮設(shè)置臨時支撐。 （1）抗彎強度驗算,9.3.1.1 施工階段壓型鋼板的驗算,（2）剛度驗算 壓型鋼板在施工階段荷載標準值作用下的撓度不得超過l180(l為板的跨度)和20mm，取其中較小值。 若壓型鋼板在自重與濕混凝土荷載下的跨中撓度w按正常使用狀態(tài)計算大于20mm時，因壓型鋼板變形的“坑凹”效應(yīng)將增加混凝土的厚度，故在單位板寬內(nèi)應(yīng)考慮沿全跨增加0.7w厚度的混段土重量進行計算，或增設(shè)臨時支撐。,9.3.1.1 使用階段壓型鋼板的驗算,在使用階段，壓型鋼板與混凝土面層結(jié)合為整體形成組臺板，應(yīng)驗算組合板在全部荷載作用下的強度和剛度。,(1)組合樓板的強度計算 抗彎強度計算 組合板承受正彎矩作用時，一般采用塑性設(shè)計法。但考慮到壓型鋼板沒有混凝土保護層，同時，中和軸附近材料強度的發(fā)揮也不夠充分，因而壓型鋼板和混凝土的強度設(shè)計值均應(yīng)乘以折減系數(shù)0.8。,a. 當 時，塑性中和軸位于組合板的混凝土內(nèi)，如下圖，組合板的橫截面抗彎能力按下式計算：,b. 當 時，塑性中和軸位于組合板的混凝土內(nèi)，如下圖，組合板的抗彎承載力按下式計算：,組合板斜截面抗剪承載力應(yīng)符合下式要求:,斜截面抗剪強度計算,抗沖切強度計算 在集中荷載作用下，需驗算組合板的抗沖切強度。組合板的抗沖切力V1應(yīng)符合下式要求:, 組合板負彎矩區(qū)的最大裂縫寬度，可按混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范GB50010的規(guī)定計算。,(2)組合樓板的剛度及裂縫寬度驗算 組合板的撓度可用換算截面剛度按結(jié)構(gòu)力學公式計算，此時，單元寬度內(nèi)的截面慣性矩可近似地取 。組合板應(yīng)分別按荷載短期效應(yīng)組合和荷載長期效應(yīng)組合計算撓度，其撓度值不應(yīng)超過計算跨度的1/360。,9.3.2 組合梁的設(shè)計要求,9.3.2.1 組合梁的組成及其工作原理,壓型鋼板組合梁通常由三部分組成，即：鋼筋混凝土翼板、抗剪連接件和鋼梁。其原理見下圖。,9.3.2.2 組合梁截面的基本假定及混凝土翼板的有效寬度,(1)組合梁截面的基本假定 平截面假定； 鋼梁與混凝土翼板之間沒有相對位移；, 鋼材與混凝土均為理想的彈塑性體。受拉混凝上不參加工作，而混凝土受壓區(qū)假定為均勻受壓，并達到抗壓強度設(shè)計值 ，鋼梁均勻受力并達到鋼材的強度設(shè)計值 ；, 忽略鋼筋混凝土翼板受壓區(qū)中鋼筋的作用； 假定剪力全部由鋼梁承受，同時，不考慮剪力對組合梁抗彎承載力的影響。,(2)混凝土翼板的有效寬度 有效寬度 應(yīng)按下式計算，并取最小值：,9.3.2.3 組合梁的截面設(shè)計,組合梁的截面高度一般為跨度的1/151/16，為使鋼梁的抗剪強度與組合梁的抗彎強度相協(xié)調(diào)，鋼梁截面高度不宜小于組合梁截面總高度h的1/2.5。,組合梁的撓度按彈性分析法計算。將受壓區(qū)混凝土翼板的有效寬度bce折算為與鋼材等效的換算寬度beq，成為“換算截面”。,對荷載的標準組合：,對荷載的準永久組合：,組合梁的計算一般分為兩個階段，即施工階段和使用階段。施工階段，若鋼梁下未設(shè)臨時支撐，則鋼梁承受自重和澆灌混凝上翼板時的混凝重量以及施工活荷載，可按梁一章的規(guī)定計算；使用階段，組合梁作為一個整體承受使用期間的荷載。 (1)組合梁在正彎矩作用下的抗彎強度計算 在彎矩作用下，組合梁的塑性中和軸可能位于鋼筋混凝土翼板內(nèi)也可能位于鋼梁截面內(nèi)，計算時應(yīng)分這兩種情況考慮。,塑性中和軸位于混凝土受壓翼板內(nèi)（ 時） 梁的抗彎承載力按下式計算：,塑性中和軸位于鋼梁截面內(nèi)（ 時） 梁的抗彎強度按下式計算：,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)力合力的距離；,(2)組合梁在負彎矩作用下的抗彎強度計算 此時，組合梁受拉區(qū)位于翼緣一側(cè)，梁的抗彎承載力應(yīng)滿足下式要求：,(3)組合梁的抗剪強度計算,組合梁截面的剪力假定全部由鋼梁腹板承受并沿腹板均勻分布，即抗剪承載能力應(yīng)按下式計算：,9.3.2.4 組合梁連接件的設(shè)計,組合梁的連接件主要傳逐鋼筋混凝土翼板與鋼梁間的縱向水平剪力,并承受豎向掀拉力。連接件可以采用圓柱頭栓釘、槽鋼或彎起鋼筋。如下圖所示。,(1)一個圓柱頭栓釘連接件的抗剪承載力設(shè)計值可按下式計算： 栓釘材料抗拉強度最小值與屈服強度之比；栓釘材料性能等級通常為4.6級，則,(2)一個槽鋼連接件的抗剪承載力設(shè)計值可按下式計算：,(3)一個彎起鋼筋連接件的抗剪承載力設(shè)計值可按下式計算,第9.4節(jié) 構(gòu)件及連接的特點,1.梁的設(shè)計 2.柱的設(shè)計 3.抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計 4.連接節(jié)點的設(shè)計,1.了解梁、柱及抗側(cè)力構(gòu)件的抗震設(shè)計 2.了解連接節(jié)點的抗震設(shè)計,本節(jié)目錄,基本要求,9.4.1 梁的設(shè)計,當按抗震設(shè)計時，除滿足梁一章的要求外，尚應(yīng)滿足以下各方面的要求。 (1)梁的抗彎強度 框架梁在罕遇地震下允許出現(xiàn)塑性鉸，在多遇地震下應(yīng)保證不破壞和不需修理，即抗震設(shè)計時不允許考慮截面應(yīng)力的塑性發(fā)展，梁的抗彎強度按下式計算：,(2)梁的整體穩(wěn)定 框架梁的整體穩(wěn)定性通常通過梁上的剛性鋪板或支撐體系加以保證。當梁符合梁一章規(guī)定的受壓翼緣自由長度與其寬度之比的限值時，可不計算整體穩(wěn)定性。但7度以上設(shè)防的高層鋼結(jié)構(gòu)，對罕遇地震下可能出現(xiàn)塑性鉸的部位，如梁端、集中荷載作用點，應(yīng)有側(cè)向支撐點。由于地震力方向變化，塑性鉸彎矩的方向也變化，故應(yīng)在梁上下翼緣均設(shè)支撐。這些支撐和相鄰支撐點間的距離，應(yīng)符合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中塑性設(shè)計時的長細比要求。,(3)梁的局部穩(wěn)定 框架梁翼緣和腹板的局部穩(wěn)定在一般情況下應(yīng)符合梁一章的規(guī)定。但處于地震設(shè)防烈度7度地區(qū)的高層建筑，,對抗側(cè)力框架的梁中可能出現(xiàn)塑性鉸的區(qū)段，其組成板件的寬厚比應(yīng)符合鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中塑性設(shè)計時的規(guī)定限值。,9.4.2 柱的設(shè)計,框架柱截面可以采用H形、箱形、十字形及圓形等。 高層建筑框架柱的主要特點是組成板件的厚度可能超過40mm，有時甚至超過100mm。這時,注意按照軸心受壓構(gòu)件一章中板厚大于40mm的表格分類。,當框架柱按非抗震設(shè)計時，應(yīng)遵守軸心受力構(gòu)件一章和拉彎壓彎構(gòu)件一章的規(guī)定；當按抗震設(shè)計時，尚應(yīng)滿足以下各條的要求。,(1)為實現(xiàn)“強柱弱梁”，使塑性鉸出現(xiàn)在梁端而不是柱端，在框架的任一節(jié)點處,柱截面的塑性抵抗矩和梁截面的塑性抵抗矩宜滿足下式的要求：,在罕遇地震作用下不可能出現(xiàn)塑性鉸的部分，框架柱可按下式計算：,(2)按 7度抗震設(shè)防的框架柱，其板件的寬厚比限值應(yīng)滿足下表的要求。,(3)高層建筑中框架柱的長細比，當按7度設(shè)防時，不宜大于 ；按6度抗震設(shè)防和非抗震設(shè)防的結(jié)構(gòu)，柱的長細比不應(yīng)大于 。,9.4.3 抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的設(shè)計,高層建筑的抗側(cè)力結(jié)構(gòu)包括各種豎向支撐體系、鋼筋混凝土剪力墻以及鋼板剪力墻等。鋼筋混凝土剪力墻的設(shè)計應(yīng)參照高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程的規(guī)定。 豎向垂直支撐，分為中心支撐和偏心支撐。,9.4.3.1 中心支撐的設(shè)計特點,中心支撐的形式可以采用十字交叉型、單斜桿、人字型斜桿或V型斜桿體系。K形支撐體系在地震作用下可能因受壓斜桿失穩(wěn)或受拉斜桿屈服而引起較大的側(cè)向變形，故不應(yīng)在抗震設(shè)計中采用。,（1）內(nèi)力計算特點 在初步設(shè)計階段，可采用近似計算方法。此時，應(yīng)注意： 垂直支撐主要承受水平荷載引起的剪力。但由于高層建筑在水平荷載下變形較大，在自重和水平力下，還承受水平位移和重力荷載產(chǎn)生的附加彎曲效應(yīng)。, 框架柱在重力荷載作用下的彈性壓縮變形將十字交叉支撐、人字撐和V形支撐的斜桿中引起的斜桿中引起附加壓應(yīng)力，故在計算此類形式的支撐截面時，應(yīng)計入附加應(yīng)力的影響。 人字形支撐的受壓斜桿若受壓屈曲，將導(dǎo)致框架橫梁產(chǎn)生較大變形。在進行多遇地震作用下的設(shè)計時，對人字形支撐和V形支撐斜桿的內(nèi)力應(yīng)乘以增大系數(shù)1.5。十字交叉支撐和單斜桿支撐應(yīng)乘以1.3，以提高斜撐的承載力。,（2）截面設(shè)計及構(gòu)造要求 支撐斜桿可設(shè)計為只能承受拉力，也可設(shè)計為既能受拉也能受壓。當按非抗震設(shè)計時，桿件截面的設(shè)計可參考軸心受力構(gòu)件的設(shè)計方法。但在多遇地震作用下，支撐斜桿的截面還應(yīng)滿足下列要求。 整體穩(wěn)定承載力,剛度 地震作用下支撐體系的滯回性能，主要取決于其受壓行為。支撐長細比較大者，滯回圈較小，吸收能量的能力也較弱。因而對抗震設(shè)防建筑中支撐桿件的長細比，限制應(yīng)更嚴。需要滿足下列要求：,當按6、7度設(shè)防時，,當按8度設(shè)防時，,當按9度設(shè)防時，,局部穩(wěn)定 板件若喪失局部穩(wěn)定將影響支撐斜桿的承載能力和消能能力，因而對7度以上抗震設(shè)防的支撐斜桿，其板件寬厚比應(yīng)滿足以下要求：,一邊簡支一邊自由時，不得大于 ；兩邊簡支時，不得大于 。,9.4.3.2 偏心支撐的設(shè)計特點,偏心支撐為使支撐斜桿的軸線偏離梁和柱軸線的交點，水平荷載較小時具有足夠的剛度，而超載時又具有良好的延性。常用偏心支撐構(gòu)造形式：門架式、單斜桿式、人字形及V字形。,耗能梁段宜設(shè)計成剪切屈服型。,剪切屈服型,彎曲屈服型,偏心支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要進行耗能梁段的強度計算和支撐斜桿的承載力設(shè)計。應(yīng)滿足下列要求：,（1）腹板的設(shè)計剪力不超過受剪承載力的80，即,（2）耗能梁段的翼緣強度應(yīng)滿足,時,時,耗能梁段的腹板不得加焊貼板提高強度，也不允許開洞。翼緣和腹板的寬厚比應(yīng)滿足：,為保證耗能梁段屈服時支撐斜桿不發(fā)生屈曲，要求支撐桿件滿足下式要求：,取以下兩式的較小者。,為跨間梁在最不利組合下的支撐軸力。,為體現(xiàn)“強柱弱梁”的設(shè)計原則，偏心支撐框架柱的內(nèi)力設(shè)計值需要適當提高，按照下式的較小者采用：,9.4.4 連接節(jié)點的設(shè)計,9.4.4.1 節(jié)點設(shè)計的一般要求,當按抗震設(shè)計時，按照“強節(jié)點弱構(gòu)件”的原則，節(jié)點連接的承載力要高于構(gòu)件本身的承載力，即,9.4.4.2 節(jié)點的連接,多、高層鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點連接可采用焊接、高強度螺栓連接，也可以采用焊接與高強度螺拴的混合連接。 (1)焊接連接 焊接連接的傳力最充分，有足夠的延性，但焊接連接存在較大的殘余應(yīng)力，對節(jié)點的抗震設(shè)計不利。焊接連接可采用全熔透或部分熔透焊縫。但對要求與母材等強的連接和框架節(jié)點塑性區(qū)段的焊接連接，必須采用全熔透的焊接連接。 焊接連接節(jié)點的計算可參照第3章。,(2)高強度螺栓連接 高層鋼結(jié)構(gòu)承重構(gòu)件的高強度螺接連接應(yīng)采用摩擦型，其設(shè)計可參照第3章。 對于抗震設(shè)計的結(jié)構(gòu)，在罕遇地震作用下，考慮高強度螺栓連接間的摩擦力已被克服，此時連接的抗剪承載力取決于螺拴的抗剪能力，故高強度螺栓的最大抗剪承載力應(yīng)按下式計算：,(3)栓焊混合連接 栓