建筑jzgjgsj多層鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)用教案

1、一、多層鋼結(jié)構(gòu)類型一、多層鋼結(jié)構(gòu)類型(lixng)(lixng)第1頁(yè)/共90頁(yè)第一頁(yè)，共91頁(yè)。多層鋼結(jié)構(gòu)類型多層鋼結(jié)構(gòu)類型(lixng)(lixng)柱-支撐體系：梁柱節(jié)點(diǎn)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(jì)(shj)安裝簡(jiǎn)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(gè)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(diǎn)構(gòu)造較復(fù)雜，用鋼量較大；第2頁(yè)/共90頁(yè)第二頁(yè)，共91頁(yè)。多層鋼結(jié)構(gòu)類型多層鋼結(jié)構(gòu)類型(lixng)(lixng)框架-支撐體系：縱向柱-支撐體系，橫向?yàn)榧兛蚣荏w系，一方面滿足建筑功能要求，

2、另一方面，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)(shj)、施工，減小用鋼量?？蚣?支撐組合體系混合體系 第3頁(yè)/共90頁(yè)第三頁(yè)，共91頁(yè)。二、多層鋼結(jié)構(gòu)布置二、多層鋼結(jié)構(gòu)布置(bzh)(bzh)原則原則 第4頁(yè)/共90頁(yè)第四頁(yè)，共91頁(yè)。多層鋼結(jié)構(gòu)布置多層鋼結(jié)構(gòu)布置(bzh)(bzh)原則原則 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(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)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(shí)，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(fngzh)層間剛度突變；柱-支撐體系剛度大，用鋼量省，條件允許時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用；支撐布置應(yīng)

3、合理、均勻。第5頁(yè)/共90頁(yè)第五頁(yè)，共91頁(yè)。4.2 4.2 多層鋼結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)多層鋼結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)(xioyng)(xioyng)和組合和組合荷載(hzi)效應(yīng)計(jì)算荷載(hzi)效應(yīng)組合 第6頁(yè)/共90頁(yè)第六頁(yè)，共91頁(yè)。一、荷載效應(yīng)一、荷載效應(yīng)(xioyng)(xioyng)計(jì)算計(jì)算 第7頁(yè)/共90頁(yè)第七頁(yè)，共91頁(yè)。荷載效應(yīng)荷載效應(yīng)(xioyng)(xioyng)計(jì)算計(jì)算永久荷載：分項(xiàng)系數(shù)1.2 ；1.35 ；1.0可變荷載：分項(xiàng)系數(shù)1.4雪荷載積灰(j hu)荷載樓面活荷載：=4.0kN/m2時(shí)，分項(xiàng)系數(shù)1.3屋面活荷載風(fēng)荷載0kzszww 第8頁(yè)/共90頁(yè)第八頁(yè)，共91頁(yè)。荷載效應(yīng)荷載

4、效應(yīng)(xioyng)(xioyng)計(jì)算計(jì)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(yàn)算；振型分解反應(yīng)(fnyng)譜法/彈性時(shí)程分析/底部剪力法罕遇地震（宜）：彈塑性時(shí)程分析/靜力彈塑性分析（pushover）第9頁(yè)/共90頁(yè)第九頁(yè)，共91頁(yè)。荷載效應(yīng)荷載效應(yīng)(xioyng)(xioyng)計(jì)算計(jì)算水平地震影響系數(shù)振型數(shù)不少于3個(gè)，振型疊加采用平方和開方（SRSS）或完全二次項(xiàng)（CQC）GE重力荷載(hzi)代表值：GE=GK+0.5QS+0.5QA+kQL+GKT k=0/0.5/1.0振型分解反應(yīng)譜法典型振型分解反應(yīng)譜法典型(dinxng)(di

5、nxng)公式公式1.15ijjjjiEiFX G 第10頁(yè)/共90頁(yè)第十頁(yè)，共91頁(yè)。荷載效應(yīng)荷載效應(yīng)(xioyng)(xioyng)計(jì)算計(jì)算豎向地震作用（僅在計(jì)算多層框架內(nèi)大跨度(kud)或大懸臂構(gòu)件時(shí)考慮） 豎向地震豎向地震(dzhn)(dzhn)作用系數(shù)作用系數(shù)v: 8v: 8度度0.1/90.1/9度度0.2 0.2 VOVEOFG第11頁(yè)/共90頁(yè)第十一頁(yè)，共91頁(yè)。二、荷載效應(yīng)二、荷載效應(yīng)(xioyng)(xioyng)組合組合 第12頁(yè)/共90頁(yè)第十二頁(yè)，共91頁(yè)。荷載效應(yīng)荷載效應(yīng)(xioyng)(xioyng)組合組合 01()nGGKciQiQiKiSSR 0112()nG

6、GKQQ KciQiQiKiSSSR 不考慮地震不考慮地震(dzhn)(dzhn)的組合的組合 可變荷載可變荷載(hzi)(hzi)控制：控制： 永久荷載控制：永久荷載控制： 第13頁(yè)/共90頁(yè)第十三頁(yè)，共91頁(yè)。荷載荷載(hzi)(hzi)效應(yīng)組合效應(yīng)組合考慮地震(dzhn)的組合 0()GGEEhEhKEvEvKwwwKSSSSR 第14頁(yè)/共90頁(yè)第十四頁(yè)，共91頁(yè)。4.3 4.3 多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力多層鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力(nil)(nil)分析分析一般(ybn)規(guī)定計(jì)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(yè)/共90頁(yè)第十五頁(yè)，共91頁(yè)。一、一般一、一般(ybn)(yb

7、n)規(guī)定規(guī)定 第16頁(yè)/共90頁(yè)第十六頁(yè)，共91頁(yè)。一般一般(ybn)(ybn)規(guī)定規(guī)定 平面(pngmin)布置規(guī)則的多層框架，宜采用平面(pngmin)計(jì)算模型，平面(pngmin)不規(guī)則時(shí)，宜采用空間計(jì)算模型；地震作用效應(yīng)分析時(shí)，結(jié)構(gòu)及附屬質(zhì)量集中在各樓層，應(yīng)按不同維護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)自振周期折減（0.9/0.85/0.8），維護(hù)墻體只計(jì)質(zhì)量不計(jì)剛度；多層框架宜采用專門軟件計(jì)算或手算； 第17頁(yè)/共90頁(yè)第十七頁(yè)，共91頁(yè)。一般一般(ybn)(ybn)規(guī)定規(guī)定多層框架柱的計(jì)算長(zhǎng)度H0=H為計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)， 根據(jù)上下端匯交的橫梁(hn lin)與框架柱線剛度之比（k1=IB/L:IC/H，K2） 查表

8、確定。有側(cè)移框架和無側(cè)移框架第18頁(yè)/共90頁(yè)第十八頁(yè)，共91頁(yè)。第19頁(yè)/共90頁(yè)第十九頁(yè)，共91頁(yè)。第20頁(yè)/共90頁(yè)第二十頁(yè)，共91頁(yè)。一般一般(ybn)(ybn)規(guī)定規(guī)定風(fēng)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(yè)/共90頁(yè)第三十三頁(yè)，共91頁(yè)。五、多層鋼結(jié)構(gòu)的支撐五、多層鋼結(jié)構(gòu)的支撐(zh chng) (zh chng) 第34頁(yè)/共90頁(yè)第三十四頁(yè)，共91頁(yè)。多層鋼結(jié)構(gòu)的支撐多層鋼結(jié)構(gòu)的支撐(zh chng)(zh chng)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

9、應(yīng)力和溫度(wnd)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(duì)稱，如正方平面，支撐布置在房屋中央和四角；長(zhǎng)方形平面，支撐布置在長(zhǎng)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(yè)/共90頁(yè)第三十五頁(yè)，共91頁(yè)。第36頁(yè)/共90頁(yè)第三十六頁(yè)，共91頁(yè)。第37頁(yè)/共90頁(yè)第三十七頁(yè)，共91頁(yè)。多層鋼結(jié)構(gòu)的支撐多層鋼結(jié)構(gòu)的支撐(zh chng)(zh chng)支撐(zh chng)的計(jì)算：一般按拉/壓桿計(jì)算； 支撐(zh chng)承受水平剪力： 實(shí)際水平荷載產(chǎn)生的層間剪力或 ；185235y

10、fVAf第38頁(yè)/共90頁(yè)第三十八頁(yè)，共91頁(yè)。多層鋼結(jié)構(gòu)的支撐多層鋼結(jié)構(gòu)的支撐(zh chng)(zh chng)還要考慮豎向荷載引起的附加(fji)內(nèi)力，受壓交叉斜撐 212cos2ccbNA交叉斜撐按拉桿設(shè)計(jì)時(shí)，不考慮附加交叉斜撐按拉桿設(shè)計(jì)時(shí)，不考慮附加(fji)(fji)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)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(jì)。計(jì)。 支撐按內(nèi)力設(shè)計(jì)時(shí)，端部的連接承載力宜按設(shè)計(jì)內(nèi)力提高支撐按內(nèi)力設(shè)計(jì)時(shí)，端部的連接承載力宜按設(shè)計(jì)內(nèi)力提高10%15%10%15%計(jì)算計(jì)算第39頁(yè)/共90頁(yè)第三十九頁(yè)，共91頁(yè)。4.4 4.4 鋼與混凝土組合鋼與混凝土組合(

11、zh)(zh)板和組合板和組合(zh)(zh)梁梁 鋼與混凝土組合(zh)板鋼與混凝土組合(zh)梁第40頁(yè)/共90頁(yè)第四十頁(yè)，共91頁(yè)。一、鋼與混凝土組合一、鋼與混凝土組合(zh)(zh)板板壓型鋼板(gngbn)+鋼筋混凝土第41頁(yè)/共90頁(yè)第四十一頁(yè)，共91頁(yè)。鋼與混凝土組合鋼與混凝土組合(zh)(zh)板板設(shè)計(jì)原則組合板的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮施工和使用兩個(gè)階段 施工階段：壓型鋼板為混凝土模板，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度(qingd)和變形驗(yàn)算；永久荷載（壓型鋼板及混凝土自重）+可變荷載（施工荷載及附加荷載） 使用階段：在全部荷載作用下，對(duì)組合板或鋼筋混凝土樓板（壓型鋼板僅用作模板，厚度hc）進(jìn)行強(qiáng)度(qin

12、gd)和變形驗(yàn)算 第42頁(yè)/共90頁(yè)第四十二頁(yè)，共91頁(yè)。鋼與混凝土組合鋼與混凝土組合(zh)(zh)板板壓型鋼板跨中變形v20mm時(shí)，確定混凝土自重(zzhng)時(shí)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(shí)，有效寬度的確定抗彎計(jì)算： 簡(jiǎn)支板 bem=bm+2lp(1-lp/l)； 連續(xù)板 bem=bm+4lp(1-lp/l)/3抗剪計(jì)算： bem=bm+lp(1-lp/l) 其中： bm=bp+2(hc+hf)第43頁(yè)/共90頁(yè)第四十三頁(yè)，共91頁(yè)。第44頁(yè)/共90頁(yè)第四十四頁(yè)，共91頁(yè)。鋼與混凝土組合鋼與混凝土組合(zh)(zh)板板施工階段計(jì)算壓型鋼板為混凝土模板，應(yīng)對(duì)其

13、進(jìn)行強(qiáng)度和變形驗(yàn)算，可采用彈性分析方法，順肋方向的正負(fù)彎矩和撓度均按單向板計(jì)算，不考慮(kol)垂直肋方向的正、負(fù)彎矩。使用階段計(jì)算當(dāng)hc=50-100mm時(shí)，可按以下規(guī)定設(shè)計(jì)：順肋方向的正彎矩和撓度均按單向簡(jiǎn)支板計(jì)算，負(fù)彎矩按嵌固端考慮(kol)，不考慮(kol)垂直肋方向的正、負(fù)彎矩。第45頁(yè)/共90頁(yè)第四十五頁(yè)，共91頁(yè)。鋼與混凝土組合鋼與混凝土組合(zh)(zh)板板組合板設(shè)計(jì)施工階段驗(yàn)算：壓型(y xn)鋼板；強(qiáng)度和撓度及腹板局部屈曲承載力驗(yàn)算。使用階段設(shè)計(jì)：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(fù)彎矩段的截面強(qiáng)度和裂縫寬度 第46頁(yè)/共90頁(yè)第四十六頁(yè)，共91頁(yè)

14、。鋼與混凝土組合鋼與混凝土組合(zh)(zh)板板正截面抗彎承載力：塑性設(shè)計(jì)方法，假定截面受拉、受壓區(qū)材料(cilio)均達(dá)到強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（折減0.8） Asffcmhcb時(shí)，塑性中和軸在壓型鋼板上翼緣以上混凝土內(nèi)， M=fcmhcb時(shí)，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(yè)/共90頁(yè)第四十七頁(yè)，共91頁(yè)。第48頁(yè)/共90頁(yè)第四十八頁(yè)，共91頁(yè)。鋼與混凝土組合鋼與混凝土組合(zh)(zh)板板抗沖剪承載力 Vp=0.6ftcphc斜截面(jimin)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(shí)壓型鋼板(gngbn)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(gngbn)凹肋焊牢于鋼梁上，圓柱頭焊釘直徑s=3m,13-16/