建筑jzgjgsj多层钢结构设计实用教案

1、一、多层钢结构类型一、多层钢结构类型(lixng)(lixng)第1页/共90页第一页，共91页。多层钢结构类型多层钢结构类型(lixng)(lixng)柱-支撑体系：梁柱节点均为铰接，纵、横向沿柱高设置柱间支撑（抗侧力构件），适用于柱距不大但允许双向设置支撑的建筑物；设计(shj)安装简便，侧向刚度大，构件受力明确，耗钢量小；纯框架体系：纵横两个方向均为刚接框架，适用于柱距较大但无法设置支撑的建筑物；节点构造较复杂，用钢量较大；第2页/共90页第二页，共91页。多层钢结构类型多层钢结构类型(lixng)(lixng)框架-支撑体系：纵向柱-支撑体系，横向为纯框架体系，一方面满足建筑功能要求，

2、另一方面，简化设计(shj)、施工，减小用钢量。框架-支撑组合体系混合体系 第3页/共90页第三页，共91页。二、多层钢结构布置二、多层钢结构布置(bzh)(bzh)原则原则 第4页/共90页第四页，共91页。多层钢结构布置多层钢结构布置(bzh)(bzh)原则原则 柱网及梁系布置合理，纵、横向刚度均匀，构件传力明确、类型统一，节点构造简单，便于施工；应采用平面刚性楼盖，保证空间整体刚度及空间协调工作；横向框架为柱-支撑体系且采用平面刚性楼盖时，柱间支撑间距不大于4L；钢柱及支撑沿竖向可以变截面，但应防止(fngzh)层间刚度突变；柱-支撑体系刚度大，用钢量省，条件允许时应优先选用；支撑布置应

3、合理、均匀。第5页/共90页第五页，共91页。4.2 4.2 多层钢结构荷载效应多层钢结构荷载效应(xioyng)(xioyng)和组合和组合荷载(hzi)效应计算荷载(hzi)效应组合 第6页/共90页第六页，共91页。一、荷载效应一、荷载效应(xioyng)(xioyng)计算计算 第7页/共90页第七页，共91页。荷载效应荷载效应(xioyng)(xioyng)计算计算永久荷载：分项系数1.2 ；1.35 ；1.0可变荷载：分项系数1.4雪荷载积灰(j hu)荷载楼面活荷载：=4.0kN/m2时，分项系数1.3屋面活荷载风荷载0kzszww 第8页/共90页第八页，共91页。荷载效应荷载

4、效应(xioyng)(xioyng)计算计算偶然荷载：地震荷载水平地震作用（内力组合中起主要作用）多遇地震（应）：承载力及变形验算；振型分解反应(fnyng)谱法/弹性时程分析/底部剪力法罕遇地震（宜）：弹塑性时程分析/静力弹塑性分析（pushover）第9页/共90页第九页，共91页。荷载效应荷载效应(xioyng)(xioyng)计算计算水平地震影响系数振型数不少于3个，振型叠加采用平方和开方（SRSS）或完全二次项（CQC）GE重力荷载(hzi)代表值：GE=GK+0.5QS+0.5QA+kQL+GKT k=0/0.5/1.0振型分解反应谱法典型振型分解反应谱法典型(dinxng)(di

5、nxng)公式公式1.15ijjjjiEiFX G 第10页/共90页第十页，共91页。荷载效应荷载效应(xioyng)(xioyng)计算计算竖向地震作用（仅在计算多层框架内大跨度(kud)或大悬臂构件时考虑） 竖向地震竖向地震(dzhn)(dzhn)作用系数作用系数v: 8v: 8度度0.1/90.1/9度度0.2 0.2 VOVEOFG第11页/共90页第十一页，共91页。二、荷载效应二、荷载效应(xioyng)(xioyng)组合组合 第12页/共90页第十二页，共91页。荷载效应荷载效应(xioyng)(xioyng)组合组合 01()nGGKciQiQiKiSSR 0112()nG

6、GKQQ KciQiQiKiSSSR 不考虑地震不考虑地震(dzhn)(dzhn)的组合的组合 可变荷载可变荷载(hzi)(hzi)控制：控制： 永久荷载控制：永久荷载控制： 第13页/共90页第十三页，共91页。荷载荷载(hzi)(hzi)效应组合效应组合考虑地震(dzhn)的组合 0()GGEEhEhKEvEvKwwwKSSSSR 第14页/共90页第十四页，共91页。4.3 4.3 多层钢结构的内力多层钢结构的内力(nil)(nil)分析分析一般(ybn)规定计算方法 多层钢结构的梁 多层钢结构的柱 多层钢结构的支撑 第15页/共90页第十五页，共91页。一、一般一、一般(ybn)(yb

7、n)规定规定 第16页/共90页第十六页，共91页。一般一般(ybn)(ybn)规定规定 平面(pngmin)布置规则的多层框架，宜采用平面(pngmin)计算模型，平面(pngmin)不规则时，宜采用空间计算模型；地震作用效应分析时，结构及附属质量集中在各楼层，应按不同维护结构对自振周期折减（0.9/0.85/0.8），维护墙体只计质量不计刚度；多层框架宜采用专门软件计算或手算； 第17页/共90页第十七页，共91页。一般一般(ybn)(ybn)规定规定多层框架柱的计算长度H0=H为计算长度系数， 根据上下端汇交的横梁(hn lin)与框架柱线刚度之比（k1=IB/L:IC/H，K2） 查表

8、确定。有侧移框架和无侧移框架第18页/共90页第十八页，共91页。第19页/共90页第十九页，共91页。第20页/共90页第二十页，共91页。一般一般(ybn)(ybn)规定规定风荷载作用下，=H/500/=h/400；多遇地震，60,Q235；36，Q345）应考虑钢材沿厚度方向的性能，防止分层。第33页/共90页第三十三页，共91页。五、多层钢结构的支撑五、多层钢结构的支撑(zh chng) (zh chng) 第34页/共90页第三十四页，共91页。多层钢结构的支撑多层钢结构的支撑(zh chng)(zh chng)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

9、应力和温度(wnd)应力平面布置：支撑应沿结构纵向和横向分别布置，最好沿结构主轴对称，如正方平面，支撑布置在房屋中央和四角；长方形平面，支撑布置在长边的两端和中部，沿横向多布，沿纵向少布。沿高度布置：最好上下贯通，否则应至少搭接一层。支撑形式：X形支撑/K形支撑/华伦氏支撑 第35页/共90页第三十五页，共91页。第36页/共90页第三十六页，共91页。第37页/共90页第三十七页，共91页。多层钢结构的支撑多层钢结构的支撑(zh chng)(zh chng)支撑(zh chng)的计算：一般按拉/压杆计算； 支撑(zh chng)承受水平剪力： 实际水平荷载产生的层间剪力或 ；185235y

10、fVAf第38页/共90页第三十八页，共91页。多层钢结构的支撑多层钢结构的支撑(zh chng)(zh chng)还要考虑竖向荷载引起的附加(fji)内力，受压交叉斜撑 212cos2ccbNA交叉斜撑按拉杆设计时，不考虑附加交叉斜撑按拉杆设计时，不考虑附加(fji)(fji)内力，其连接应按荷载作用下的拉力和其临界压力设内力，其连接应按荷载作用下的拉力和其临界压力设计。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%10%15%计算计算第39页/共90页第三十九页，共91页。4.4 4.4 钢与混凝土组合钢与混凝土组合(

11、zh)(zh)板和组合板和组合(zh)(zh)梁梁 钢与混凝土组合(zh)板钢与混凝土组合(zh)梁第40页/共90页第四十页，共91页。一、钢与混凝土组合一、钢与混凝土组合(zh)(zh)板板压型钢板(gngbn)+钢筋混凝土第41页/共90页第四十一页，共91页。钢与混凝土组合钢与混凝土组合(zh)(zh)板板设计原则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(qingd)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，厚度hc）进行强度(qin

12、gd)和变形验算 第42页/共90页第四十二页，共91页。钢与混凝土组合钢与混凝土组合(zh)(zh)板板压型钢板跨中变形v20mm时，确定混凝土自重(zzhng)时应考虑凹坑效应，厚度+0.7v或增设支撑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)第43页/共90页第四十三页，共91页。第44页/共90页第四十四页，共91页。钢与混凝土组合钢与混凝土组合(zh)(zh)板板施工阶段计算压型钢板为混凝土模板，应对其

13、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(kol)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(kol)，不考虑(kol)垂直肋方向的正、负弯矩。第45页/共90页第四十五页，共91页。钢与混凝土组合钢与混凝土组合(zh)(zh)板板组合板设计施工阶段验算：压型(y xn)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；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 第46页/共90页第四十六页，共91页

14、。钢与混凝土组合钢与混凝土组合(zh)(zh)板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(cilio)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)；第47页/共90页第四十七页，共91页。第48页/共90页第四十八页，共91页。钢与混凝土组合钢与混凝土组合(zh)(zh)板板抗冲剪承载力 Vp=0.6ftcphc斜截面(jimin)抗剪承载力Vc=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(gngbn)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(gngbn)凹肋焊牢于钢梁上，圆柱头焊钉直径s=3m,13-16/