多層及高層房屋鋼結構設計ppt課件.ppt

4 1多 高層房屋結構的組成4 2樓蓋的布置方案和設計4 3柱和支撐的設計4 4多 高層房屋結構的分析和設計計算 第四章多層及高層房屋鋼結構設計 1 4 2樓蓋的布置方案和設計 一 樓蓋布置原則和方案二 壓型鋼板組合樓蓋的設計 2 樓蓋結構的作用 直接承受豎向荷載的作用 并將其傳遞給豎向構件 起橫隔作用 影響到整個結構的性能 影響到施工進程 影響到建筑的經濟效益 樓蓋布置方案和設計的影響 一 樓蓋布置原則和方案 3 滿足建筑設計要求較小自重便于施工有足夠的整體剛度 樓板梁系 固定作用 傳遞水平剪力作用 樓蓋結構的方案選擇原則 多 高層建筑的樓蓋結構組成 4 用于多 高層建筑的樓板 現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板 應與鋼梁可靠連接 且在板上澆注剛性面層預制樓板通過其底面四角的預埋件與鋼梁焊接1 焊腳高度不應小于6mm2 焊縫長度不應小于80mm板縫的灌縫構造宜一律按抗震設防要求進行 必要時可在板縫間的梁上設抗剪件 如抗剪栓等 預制樓板 壓型鋼板組合樓板 衛(wèi)生間開洞較多處 高度不大且無地震設防的建筑 較少采用 工業(yè)建筑 5 常見的次梁布置 等跨等間距次梁等跨不等間距次梁 中間設走廊或不等跨框架 用于矩形平面 用于正方形平面 梁系 梁系的構成 6 梁系布置時考慮的因素 鋼梁的間距要與上覆樓板類型相協(xié)調 盡量取樓板經濟跨度以內 壓型鋼板組合樓板取2 3m 主梁應與豎向抗側力構件直接相連 充分發(fā)揮整體空間作用 豎向構件縱橫兩個方向均應有主梁與之相連 以保證兩個方向的長細比不致相差懸殊 梁系布置應能使盡量多的樓面重力荷載份額傳遞到豎向構件 如 設置斜向主梁 為減小樓蓋結構的高度 主次梁通常不采取疊接方式 7 主梁和次梁的連接宜采用簡支連接 其傳遞荷載為次梁的梁端剪力 并考慮連接的偏心引起的附加彎矩 可不考慮主梁扭轉 必要時也可采用剛性連接 主次梁連接 一 簡支連接 8 主梁與次梁的鉸接連接 9 主次梁連 二 剛性連接 10 a 不設次梁時的布置方案 保證樓板和鋼梁之間可靠地傳遞水平剪力 二 壓型鋼板組合樓蓋的設計 b 通常的布置方案 11 組合板 非組合板 一般形式組合梁 壓型鋼板組合梁 預制鋼筋混凝土板組合梁 壓型鋼板組合樓板 組合梁樓板 12 抗剪栓釘的布置 抗剪栓釘的布置 抗剪栓釘 13 壓型鋼板與抗剪栓釘的連接 壓型鋼板與抗剪栓釘的連接 14 Ast 栓釘釘桿截面面積Ec 混凝土彈性模量fc 混凝土軸心抗壓強度設計值f 栓釘鋼材的抗拉強度設計值 栓釘材料抗拉強度最小值與屈服強度之比當栓釘材料性能等級為4 6時 取f 215N mm2 1 栓釘連接件的受剪承載力設計值 15 位于梁負彎矩區(qū)的栓釘 周圍混凝土對其約束的程度不如受壓區(qū) 按上述公式算得的栓釘受剪承載力設計值應予折減 a 位于連續(xù)梁中間支座上負彎矩段時 取折減系數0 9 b 位于懸臂梁負彎矩段時 取折減系數0 8 2 栓釘受剪承載力設計值的折減 16 混凝土板和梁翼緣間有壓型鋼板時 Nvc應折減 17 3 壓型鋼板和與混凝土之間水平剪力的傳遞形式 依靠壓型鋼板的縱向波槽傳遞 依靠壓型鋼板上的壓痕 小洞或沖成的不閉合的孔眼傳遞 依靠壓型鋼板上焊接的橫向鋼筋傳遞 依靠設置于端部的錨固件傳遞 任何情形下都應當設置端部錨固件 18 4 組合樓板設計時的基本原則 組合樓板的設計考慮兩個受力階段 1 施工階段 對作為澆注混凝土底模的壓型鋼板進行強度和變形驗算 2 使用階段 對于非組合板 壓型鋼板僅作為模板使用 驗算組合板在永久荷載和使用段的可變荷載作用下的強度和變形 壓型鋼板的跨中變形時 撓度w0大于20mm時 確定混凝土自重應考慮撓曲效應 在全跨增加混凝土厚度0 7w0 或增設臨時支撐 19 永久荷載 壓型鋼板 鋼筋和混凝土的自重 可變荷載 施工荷載和附加荷載 附加荷載 當有過量沖擊 混凝土堆放 管線和泵的荷載時考慮 驗算 采用彈性方法 力學模型 如圖如果承載能力和變形能力不滿足要求 可加在板下設置臨時支護 以減小板跨加以驗算 5 組合樓板施工階段的設計 20 施工階段力學模型的說明 實質上是壓型鋼板的計算只考慮荷載沿強邊方向傳遞 單向板 因強邊方向的截面剛度遠大于弱邊方向 21 6 組合樓板使用階段的設計 非組合板 按常規(guī)鋼筋混凝土樓板設計 應在壓型鋼板波槽內設置鋼筋 并進行相應計算 組合板 永久荷載 使用階段可變荷載 變形驗算 承載力驗算 單向彎曲簡支板 雙向彎曲板或單向彎曲板 正截面抗彎承載力 抗沖剪承載力 斜截面抗剪承載力 內容 22 一 組合板的力學模型 板厚為50mm 100mm時1 正彎矩計算的力學模型 單向彎曲簡支板 2 負彎矩計算的力學模型 單向彎曲固支板 板厚超過100mm時1 0 5 e 2 0時 雙向彎曲板 2 e 0 5或 e 2 0時 單向彎曲板 參數 e lx ly Ix Iy 1 4 異向性系數 Ix Iy 組合板順肋方向和垂直肋方向的截面慣性矩 計算Iy時只考慮壓型鋼板頂面以上的混凝土計算厚度hc 23 組合板的有效工作寬度 組合板承受局部荷載作用時 取有效工作寬度bef進行計算 24 有效工作寬度bef的最大值 1 抗彎計算時簡支板 bef bf1 2lP 1 lP l 連續(xù)板 bef bf1 4lP 1 lP l 32 抗剪計算時bef bf1 lP 1 lP l bf1 bf 2 hc hd l 組合板跨度lP 荷載作用點到組合板較近支座的距離bf1 集中荷載在組合板中的分布寬度bf 荷載寬度hc 壓型鋼板頂面以上的混凝土計算厚度hd 地板飾面層厚度 25 二 組合板正截面抗彎承載力驗算 26 組合板正截面抗彎承載力驗算 1 x 組合板受壓區(qū)高度x 0 55h0時 取x 0 55h0h0 組合板有效高度yp 壓型鋼板截面應力合力至混凝土受壓區(qū)截面應力合力的距離b 壓型鋼板的波距AP 壓型鋼板波距內的截面面積hc 壓型鋼板頂面以上混凝土厚度f 壓型鋼板鋼材的抗拉強度設計值 驗算公式 0 8 考慮到起受拉鋼筋作用的壓型鋼板沒有混凝土保護層 以及中和軸附近材料強度發(fā)揮不充分等因素 27 組合板正截面抗彎承載力驗算 2 B 壓型鋼板的波距hc 壓型鋼板頂面以上混凝土厚度AP2 塑性中和軸以上的壓型鋼板波距內截面面積yP1 yP2 壓型鋼板受拉區(qū)截面應力合力分別至受壓區(qū)混凝土板截面和壓型鋼板截面應力合力的距離 驗算公式 28 三 組合板抗沖剪承載力驗算 組合板在集中荷載下的沖切力V1 應滿足 臨界周界長度 混凝土軸心抗拉強度設計值 29 四 組合板斜截面抗剪承載力驗算 組合板一個波距內斜截面最大剪力設計值Vin應滿足 Vin 0 07ftbh0 30 7 組合梁的設計 組合梁混凝土翼板有效寬度bce 邊梁 bce bo bc1 bc2中梁 bce bo 2bc2bo 鋼梁上翼緣寬度 bc1 梁外側的翼板計算寬度 取min l 6 6hc s1 bc2 梁內側的翼板計算寬度 取min l 6 6hc s0 2 hc 混凝土翼板計算厚度 普通鋼筋混凝土翼板取原厚度ho 帶壓型鋼板的混凝土翼板取hc 一 截面特性 31 32 換算寬度的計算 受壓混凝土翼板的有效寬度bce 與鋼材等效的換算寬度beq 彈性分析時 bce beq 換算公式 荷載標準組合 beq bce E荷載準永久組合 beq bce 2 E E 鋼材彈性模量與混凝土彈性模量的比值 33 滿足以下條件在混凝土翼板的有效寬度內 縱向鋼筋和鋼梁受拉及受壓應力均達到強度設計值 塑性中和軸受拉側的混凝土強度設計值可忽略不計 塑性中和軸受壓側的混凝土截面均勻受壓 并達到彎曲抗壓強度設計值 二 組合梁的正截面受彎承載力驗算 34 驗算公式 一 正彎矩作用 A 鋼梁截面面積Ac 鋼梁受壓區(qū)截面面積 35 負彎矩作用 驗算公式 二 縱向鋼筋截面形心線 As 翼板有效寬度范圍內鋼筋截面面積Mp 鋼梁截面的全塑性彎曲承載力 36 三 組合梁的受剪承載力驗算 視全部剪力由鋼梁腹板承受 hw tw 分別為鋼梁腹板的高度和厚度 fv 塑性設計時鋼梁鋼材的抗剪強度設計值 37 四 組合梁栓釘連接件驗算 正彎矩區(qū)剪跨段V Af 塑性中和軸位于混凝土翼板內 V bcehcfcm 塑性中和軸位于鋼梁截面內 負彎矩區(qū)剪跨段V Asfsy 38 每個剪跨區(qū)內所應配置的栓釘