多层及高层房屋钢结构设计

1、 影响到整个结构的性能；影响到整个结构的性能； 影响到施工进程；影响到施工进程； 影响到建筑的经济效益。影响到建筑的经济效益。 l 楼盖布置方案和设计的影响楼盖布置方案和设计的影响 一、楼盖布置原则和方案一、楼盖布置原则和方案 满足建筑设计要求满足建筑设计要求 较小自重较小自重 便于施工便于施工 有足够的整体刚度有足够的整体刚度 楼板楼板 梁系梁系 固定作用、传递水平剪力作用固定作用、传递水平剪力作用 l 多、高层建筑的楼盖结构组成多、高层建筑的楼盖结构组成 现浇钢筋混凝土现浇钢筋混凝土 楼板楼板 应与钢梁可靠连接，且在板上浇注刚性面层应与钢梁可靠连接，且在板上浇注刚性面层 预制楼板通过其底面

2、四角的预埋件与钢梁焊接预制楼板通过其底面四角的预埋件与钢梁焊接 1 1）焊脚高度不应小于）焊脚高度不应小于6mm6mm 2 2）焊缝长度不应小于）焊缝长度不应小于80mm80mm 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 的梁的梁 上设抗剪件上设抗剪件( (如抗剪栓等如抗剪栓等) ) 预制楼板预制楼板 压型钢板组合压型钢板组合 楼板楼板 卫生间卫生间 开洞较多处开洞较多处 高度不大高度不大 且无地震设防的建筑且无地震设防的建筑 （较少采用）（较少采用） 工业建筑工业建筑 用于矩形平面用于正方形平面 梁系 钢梁的间距要与上覆

3、楼板类型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相协调，尽量取楼板经济跨度 以内；（压型钢板组合楼板取以内；（压型钢板组合楼板取 重力荷载份额传递到竖向构件；重力荷载份额传递到竖向构件； （如，设置斜向主梁）（如，设置斜向主梁） 为减小楼盖结构的高度，主次为减小楼盖结构的高度，主次 梁通常不采取叠接方式。梁通常不采取叠接方式。 n必要时也可采用刚性连接必要时也可采用刚性连接 。 简支连接简支连接 主梁与次梁的铰接连接 刚性连接刚性连接 (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二、压型钢板组合楼

4、盖的设计 (b)通常的布置方案 组合板组合板 非组合板非组合板 一般形式组合梁一般形式组合梁 压型钢板组合梁压型钢板组合梁 预制钢筋混凝土板组合梁预制钢筋混凝土板组合梁 压压 型型 钢钢 板板 组组 合合 楼楼 板板 组合梁楼板组合梁楼板 抗剪栓钉的布置 抗剪栓钉 Ast 栓钉钉杆截面面积栓钉钉杆截面面积 Ec 混凝土弹性模量混凝土弹性模量 fc 混凝土轴心抗压强度设计值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当栓钉材料性能等级为4.6时，时， 取取 f =21

5、5Nmm2。 cc vstccvst 0.430.7NAE fNAf 且 1.67 2.栓钉受剪承载力设计值的折减 2 spp 0.6 ()/1.0b hhh 且 sp 2 p 0 () 0.85 1.0 b hh hn 且 依靠压型钢板的依靠压型钢板的 何情形下都应当设何情形下都应当设 置端部锚固件置端部锚固件) ) 。 组合楼板的设计考虑两个受力阶组合楼板的设计考虑两个受力阶 段：段： 自重应考虑挠曲效应，在全跨增自重应考虑挠曲效应，在全跨增 加混凝土厚度加混凝土厚度0.7 w0 , ,或增设临时或增设临时 支撑。支撑。 永久荷载永久荷载: : 压型钢板、钢筋和压型钢板、钢筋和 要求，要求

6、，可加在板下设置临时支护可加在板下设置临时支护, , 以减小板跨加以验算以减小板跨加以验算. . 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) 强边方向(顺肋) 弱边方向 u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。 u组合板: 永久荷载永久荷载 + + 使用阶段可变荷载使用阶段可变荷载 变形验算 承载力验算 单向弯曲简支板单向弯曲简支板 双向弯曲板或单向弯曲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、斜截面抗剪承载力正截面抗弯承载力、抗冲剪承载力、斜截面抗剪承载力 内容 板厚为板厚为5

7、0mm-100mm50mm-100mm时时 单向弯曲板单向弯曲板. . 参数e lxly, =(IxIy)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. 组合板承受局部荷载作用时，取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进进 行计算。行计算。 1. 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 h c ：压型钢板顶面以上的混凝土计算厚度 h d ：地板饰面层厚度 P A Pcmc A ffh b时， cmP Mfxby0

8、.8 Pcm /xA ffb P0 /2yhx x x : :组合板受压区高度组合板受压区高度 x x0.550.55h h0 0时，取时，取x x=0.55=0.55h h0 0 h h0 0 : :组合板有效高度 组合板有效高度 y yp p: :压型钢板截面应力合力至混凝土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受压区截面应力合力的距离 b b : :压型钢板的波距压型钢板的波距 A AP P: : 压型钢板波距内的截面面积压型钢板波距内的截面面积 h hc c : :压型钢板顶面以上混凝土厚度压型钢板顶面以上混凝土厚度 f f : : 压型钢板钢材的抗拉强度设计值压型钢板

9、钢材的抗拉强度设计值 验算公式 0.8:0.8: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中和轴附近材料强度发挥不充分等因素 。 B B：压型钢板的波距：压型钢板的波距 h hc c：压型钢板顶面以上混凝土厚度：压型钢板顶面以上混凝土厚度 A AP2 P2 ：塑性中和轴以上的压型钢板波距内截面面积 ：塑性中和轴以上的压型钢板波距内截面面积 y yP1 P1 , ,y yP2P2 ：压型钢板受拉区截面应力合力分别至受压区混 ：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

10、的距离凝土板截面和压型钢板截面应力合力的距离 cmcP1P2P2 )Mfh byAfy0.8（ 验算公式 Pcmc A ff h b时， P2cmc /) P AAfh b f0.5（ 1 0.6 tcrc Vf u h 临界周界长度临界周界长度 混凝土轴心抗拉强度设计混凝土轴心抗拉强度设计值 7.组合梁的设计 组合梁混凝土翼板有效宽度组合梁混凝土翼板有效宽度bce ： 边梁：边梁： bce=bo+bc1+bc2 中梁：中梁： bce=bo+2bc2 bo ：钢梁上翼缘宽度：钢梁上翼缘宽度; bc1：梁外侧的翼板计算宽度，取：梁外侧的翼板计算宽度，取minl/6, 6hc, s1; bc2：梁

11、内侧的翼板计算宽度，取：梁内侧的翼板计算宽度，取minl/6, 6hc, s0/2; hc ：混凝土翼板计算厚度：混凝土翼板计算厚度:普通钢筋混凝土翼板取原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带压型钢板的混凝土翼板 取取hc （一）截面特性 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/（2E） E：钢材弹性模量与混凝 土弹性模量的比值 （二）组合梁的正截面受弯承载力验算 cmcce Affh b时， cecm Mb xfy ceccmc1 Mb

12、h fyA fy cmc ce Aff h b时， A :钢梁截面面积 Ac:钢梁受压区截 面面积 负弯矩作用负弯矩作用 Ps34 (/2) sy MMA fyy 纵向钢筋截面形心线 4ssyw =/(2)yA ft f As: :翼板有效宽度范围内钢筋截面面积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钢梁截面的全塑性弯曲承载力 PP =MW f （三）组合梁的受剪承载力验算 视全部剪力由钢梁腹板承受：视全部剪力由钢梁腹板承受： Vh t f w wv hw、 、tw: :分别为钢梁腹板的高度和厚度； 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

13、值塑性设计时钢梁钢材的抗剪强度设计值. . （四）组合梁栓钉连接件验算 正弯矩区剪跨段正弯矩区剪跨段 V = A f ( (塑性中和轴位于混凝土翼板内塑性中和轴位于混凝土翼板内) ) V = bce hc fcm ( (塑性中和轴位于钢梁截面内塑性中和轴位于钢梁截面内) ) 负弯矩区剪跨段负弯矩区剪跨段 V = As fsy C V /nV N 每个剪跨区内所应配置的栓钉连接件总数 V :剪跨区内混凝土与钢梁叠合面上的纵向剪力 n个栓钉连接件均匀分布 于其剪跨区段内 剪跨区内有较大集中力作用时，可将剪跨区内有较大集中力作用时，可将n n个栓钉连接件按各分剪力区段的剪个栓钉连接件按各分剪力区段的剪