建筑钢结构设计3多层钢结构.pptx

1.多层钢结构体系多层钢结构一般采用框架类结构体系，也称多层钢框架结构；多层钢结构一般由柱、梁、楼盖结构、支撑结构、墙板或墙架组成。层数=10；高度60,Q235；36，Q345）应考虑钢材沿厚度方向的性能，防止分层。3.内力分析及构件设计 多层钢结构的支撑支撑的布置和形式支撑布置原则：承受水平荷载，保证结构稳定性，避免过大的次应力和温度应力平面布置：支撑应沿结构纵、横向分别布置，宜沿结构主轴对称，如正方平面，支撑布置在房屋中央和四角；长方形平面，支撑布置在长边两端和中部，沿横向多布，沿纵向少布。沿高度布置：宜上下贯通，否则至少搭接一层支撑形式：X形支撑/K形支撑/华伦氏支撑 3.内力分析及构件设计 多层钢结构的支撑支撑的计算：一般按轴心受力构件计算；支撑承受的水平剪力：取实际水平荷载产生的层间剪力和 的较大值。3.内力分析及构件设计 A为同层框架柱截面积总和，框架柱总数n多于两根时按系数(0.35+0.65/n)折减 多层钢结构的支撑支撑的计算：受压交叉斜撑还要考虑由竖向荷载引起的附加内力N3.内力分析及构件设计交叉斜撑按拉杆设计时，不考虑附加内力，其连接应按荷载作用下的拉力和其临界压力设计。支撑按内力设计时，端部的连接承载力宜按设计内力提高10%15%计算 钢与混凝土组合板组合板的设计应考虑施工和使用两个阶段施工阶段：压型钢板为混凝土模板，应对其进行强度和变形验算；永久荷载（压型钢板及混凝土自重）+可变荷载（施工荷载及附加荷载）使用阶段：在全部荷载作用下，对组合板或钢筋混凝土楼板（压型钢板仅用作模板，混凝土厚度取hc）进行强度和变形验算4.组合板与组合梁压型钢板+钢筋混凝土设计原则 钢与混凝土组合板组合板有局部荷载时，有效宽度的确定抗弯计算：简支板 bem=bm+2lp(1-lp/l)；连续板 bem=bm+4lp(1-lp/l)/3抗剪计算：bem=bm+lp(1-lp/l)其中：bm=bp+2(hc+hf),l为组合板跨度，lp为bem较小值荷载的作用点至较近支座距离4.组合板与组合梁设计原则 钢与混凝土组合板压型钢板跨中变形v20mm时，确定混凝土自重时应考虑凹坑效应，厚度+0.7v或增设支撑减小压型钢板挠度。4.组合板与组合梁设计原则 钢与混凝土组合板施工阶段计算压型钢板为混凝土模板，应对其进行强度和变形验算，可采用弹性分析方法，顺肋方向的正负弯矩和挠度均按单向板计算，不考虑垂直肋方向的正、负弯矩。使用阶段计算当hc=50-100mm时，可按以下规定设计：顺肋方向的正弯矩和挠度均按单向简支板计算，负弯矩按嵌固端考虑，不考虑垂直肋方向的正、负弯矩。4.组合板与组合梁设计原则 钢与混凝土组合板施工阶段验算：压型钢板；强度和挠度及腹板局部屈曲承载力验算使用阶段设计：组合板或钢筋混凝土板；正截面抗弯承载力、抗冲剪承载力、斜截面抗剪承载力、负弯矩段的截面强度和裂缝宽度4.组合板与组合梁组合板设计 钢与混凝土组合板抗弯强度验算：s1=M1/Wes1f s2=M1/Wes2f刚度验算w w=l/1804.组合板与组合梁施工阶段压型钢板设计 钢与混凝土组合板正截面抗弯承载力：塑性设计方法，假定截面受拉、受压区材料均达到强度设计值（折减0.8）Asffcmhcb时，塑性中和轴在压型钢板上翼缘以上混凝土内 M=fcmhcb时，塑性中和轴在压型钢板内 M=0.8(fcmhcby1+Ascfy2)；Asc=0.5(As-fcmhcb/f)；4.组合板与组合梁使用阶段组合板设计 钢与混凝土组合板抗冲剪承载力 Vp=0.6ftcphc斜截面抗剪承载力Vc=0.07fcmbh0纵向抗剪承载力Vf=0.75mm，镀锌层厚度满足防腐要求；浇注混凝土的槽（肋）宽=50mm；槽内设圆柱头焊钉连接件时压型钢板高=90mm，hc=50mm；组合板端部必须内设圆柱头焊钉连接件，将压型钢板凹肋焊牢于钢梁上，圆柱头焊钉直径选取：s=3m,13-16mm;s=3m-6m,16-19mm;s6m,19mm4.组合板与组合梁构造要求 钢与混凝土组合板组合板在钢梁上支承长度=50mm必要时组合板应配置钢筋：附加抗拉钢筋；负弯矩区连续钢筋；集中荷载或孔洞周围分布钢筋；为改善防火的受拉钢筋组合板负弯矩区裂缝宽度=0.3mm正常环境；0.2mm露天或潮湿环境抗裂钢筋、分布钢筋4.组合板与组合梁构造要求 钢与混凝土组合梁组合梁由钢梁及支承在其上的钢筋混凝土翼板构成钢筋混凝土抗压、钢材抗拉，两者协同工作，充分发挥材料作用4.组合板与组合梁 钢与混凝土组合梁组合梁的分类普通混凝土翼板组合梁压型钢板组合梁预制装配式混凝土板组合梁4.组合板与组合梁 钢与混凝土组合梁组合梁的优点 节约钢材20-40%，降低造价10-40%；增大截面刚度，减小钢梁挠度1/3-1/2；减小结构高度及建筑物总高度；增强结构整体性；钢梁为组合板支撑，节约模板，缩短工期组合梁的缺点 耐火等级差；需在钢梁上焊接连接件4.组合板与组合梁 钢与混凝土组合梁组合梁设计应考虑可能的钢梁应力超前，根据施工过程进行设计：施工阶段设置支撑，按全部荷载由组合梁承受设计；施工阶段不设支撑，应按施工(75%)两阶段分别设计，1.组合梁及施工荷载由钢梁承受，按钢结构规范设计；2.采用弹性分析方法时，其余荷载由组合截面承受，钢梁应力及挠度为两阶段结果叠加，采用塑性分析方法时，则按全部荷载由组合梁承受设计。4.组合板与组合梁设计原则 钢与混凝土组合梁截面高跨比不宜小于1/16-1/15（刚度）截面高度不应超过钢梁高度2.5倍（抗剪）混凝土托板两侧斜坡倾角不宜大于45度，托板高度不应超过翼板厚度1.5倍，板托顶面宽度不应小于板托高度的1.5倍。钢筋混凝土板厚一般采用100mm、120mm、140mm、160mm，对于承受荷载特大的平台结构可采用180mm、200mm甚至300mm。4.组合板与组合梁组合梁截面尺寸 钢与混凝土组合梁翼板过宽的组合梁受弯时，应力沿翼板宽度分布不均匀，可采用有效宽度计算。翼板有效宽度be取以下三式最小值：be=l0/3be=b0+12hc1be=b0+b1+b24.组合板与组合梁组合梁截面尺寸 钢与混凝土组合梁对组合梁进行弹性分析时，根据应变相同且总内力不变的原则，将混凝土截面等效为钢截面进行分析，得到钢梁部分应力和混凝土部分应力，再将前者折算为混凝土应力。混凝土截面等效为钢截面的等效宽度为：短期荷载 bem=be/E，长期荷载 bem=be/(2E)。E为钢材和混凝土弹性模量之比。4.组合板与组合梁组合梁截面弹性分析 钢与混凝土组合梁采用塑性分析方法进行组合梁正截面抗弯承载力计算时，弯矩为正弯矩时，根据塑性中和轴位置分为两类截面：1.塑性中和轴位于混凝土翼板内，钢梁全部受拉，板件无局部失稳问题；2.塑性中和轴位于钢梁内，钢梁部分受拉，部分受压。弯矩为负弯矩时，混凝土翼板处于受拉区，钢梁部分受拉，部分受压。4.组合板与组合梁组合梁截面塑性分析 连接的一般规定焊接、高强螺栓连接或栓焊混合连接栓焊混合连接仅可用于同一连接的不同部位重要或复杂的节点，承载力提高10-15%节点焊接的要求：全熔透对接焊缝，一级/二级，等强不同材料的焊接，焊条(丝)就低不就高焊接施工条件，空间/方位/位置，折减系数0.9 5.多层钢结构的连接 连接的一般规定纯框架体系，梁柱节点及柱脚节点为刚接，柱支撑体系梁柱节点铰接，柱脚节点可为刚接现场拼接应采用等强连接，柱一般3层一段，拼接位置：主梁顶面上1.0-1.3m8、9度抗震设防的多层框架，节点塑性区（L/10或2H)校核：承载力/刚度5.多层钢结构的连接 梁柱节点铰接：梁腹板与柱用高强螺栓连接刚接：半刚接：5.多层钢结构的连接 梁柱节点丁字形连接通过宽翼缘T形钢连接通过盖板和角钢连接十字形柱截面水平盖板和竖向板连接方钢管柱与梁的节点5.多层钢结构的连接刚接连接 柱拼接节点拼接位置：楼层半高；避开弯矩较大区域焊缝传力端部铣平传力连接板传力横向填板传力5.多层钢结构的连接 柱脚节点铰接柱脚刚接柱脚5.多层钢结构的连接