多层钢结构设计

第四章多层钢结构设计4.1多层钢结构体系4.2多层钢结构的荷载效应和组合4.3多层钢结构的内力分析4.4钢与混凝土组合板和组合梁4.5多层钢结构的连接4.6多层钢结构设计实例4.1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<=60m受力特点：竖向力/侧向力一、多层钢结构类型多层钢结构类型柱-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；多层钢结构类型框架-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，另一方面，简化设计、施工，减小用钢量。框架-支撑组合体系混合体系二、多层钢结构布置原则多层钢结构布置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；支撑布置应合理、均匀。4.2多层钢结构荷载效应和组合荷载效应计算荷载效应组合一、荷载效应计算荷载效应计算永久荷载：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屋面活荷载风荷载荷载效应计算偶然荷载：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）荷载效应计算水平地震影响系数α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公式荷载效应计算竖向地震作用（仅在计算多层框架内大跨度或大悬臂构件时考虑）竖向地震作用系数αv:8度0.1/9度0.2

二、荷载效应组合荷载效应组合不考虑地震的组合可变荷载控制：永久荷载控制：

荷载效应组合考虑地震的组合4.3多层箩钢结壁构的箩内力翼分析一般规而定计算方低法多层钢框结构的温梁多层验钢结艰构的薯柱多层戒钢结钟构的悦支撑一、抱一般没规定一般轿规定平面恼布置境规则直的多钻层框械架，遵宜采既用平教面计鄙算模号型，模平面照不规秩则时短，宜钳采用夜空间当计算晶模型锅；地震作眨用效应杰分析时妙，结构告及附属榴质量集阔中在各亩楼层，街应按不跳同维护希结构对阔自振周懂期折减捐（0.鲁9/硬0.些85千/0助.8），届维护夜墙体淹只计次质量坝不计息刚度挖；多层脖框架泥宜采掩用专宾门软佩件计泰算或板手算僵；一般规横定多层洞框架稿柱的左计算欢长度H0=μHμ为计储算长饭度系蜻数，论根沟据上浇下端源汇交挽的横领梁与旷框架群柱线言刚度挺之比屿（k1=IB/L:们IC/H，K2）答查表刚确定险。有侧移忧框架和惑无侧移遮框架一般规抽定风荷载仗作用下京，Δ<=直H/5蛙00/颈δ<=欢h/4悬00；多挂遇地条震，δ<会=h陵/2答50；框架梁心与压型奶钢板组猛合楼板析可靠连驶接时，辱框架梁贷截面中擦应计入栗混凝土堪楼板的滋作用，之楼盖主斯梁I=2郑Is/其它I=1丢.5I移s；基本葛周期T1的估国算（司刚度唱沿高笨度分剑布均代匀的鸦钢框透架）咏：二、诞计算童方法计算方秧法精确方征法：矩阵位棚移法有限元亦法近似方墙法：分层法班（竖向弱荷载）半刚架扫法、改铺进反弯蛾点法（D值法听）（怀水平硬荷载腰，框岂架）悬臂成铰接芝桁架勉（水仗平荷果载，蜡柱-支撑）三、队多层笨钢结熊构的霸梁多层坡钢结抄构的笔梁梁的昏截面腊形式轧制窝或焊封接H形钢不对迷称H形钢蜂窝梁誓截面多层钢倚结构的卧梁梁的蚂设计按受弯锣构件设伶计应采用轨最不利桶截面的工最不利绕组合内姻力进行搭梁截面碍验算，巡寿最不利咱截面一反般在梁毅的两端形、跨中蓬或集中砍荷载作妙用点；框架梁蛛截面调器整幅度泊较大（30筝%）时案，应篇重新女进行赵内力糕分析堡；楼板惰为压扒型钢镰板组声合楼探板且搬与梁斤可靠治连接四，按省钢-混凝土糊组合楼损盖进行折设计。四、多哥层钢结恋构的柱多层钢叠结构的吉柱柱的师截面盛形式轧制或互焊接H形钢十字形渗截面方钢办管圆钢管多层劣钢结份构的举柱钢柱沿的设坡计钢柱为调偏心受交压构件化；钢柱应印按两个秀主轴方晨向分别举进行强箱度和稳俯定性验们算；对厚钢去板（>6吵0,给Q2凑35；>3掏6，Q34武5）应麦考虑匆钢材删沿厚丹度方党向的先性能说，防搏止分冻层。五、多某层钢结仓构的支姿撑多层钢僵结构的培支撑支撑的辞布置和登形式支撑基布置相原则膏：承杠受水祸平荷宽载，乡丰保证颤结构固稳定骄性，捆避免梢过大刊的次梨应力始和温砍度应间力平面布忧置：支角撑应沿光结构纵袭向和横献向分别展布置，厕最好沿哑结构主给轴对称日，如正愿方平面币，支撑钩布置在临房屋中钓央和四葬角；长之方形平塞面，支养撑布置半在长边刚的两端御和中部廊，沿横巡寿向多布接，沿纵突向少布槐。沿高度辞布置：张最好上挣下贯通陶，否则筐应至少喜搭接一本层。支撑形侍式：X形支撑/K形支茎撑/华伦氏灭支撑多层钢虎结构的始支撑支撑泪的计先算：一般椅按拉/压杆计畏算；支撑艺承受耽水平苹剪力啦：实际非水平何荷载遮产生蹄的层灶间剪废力或忧；多层眼钢结概构的菌支撑还要赏考虑革竖向久荷载宴引起糖的附疗加内毙力，克受压以交叉谈斜撑交叉斜司撑按拉值杆设计沈时，不孝考虑附喝加内力橡，其连郊接应按蝇荷载作借用下的位拉力和愈其临界尼压力设席计。支撑按六内力设列计时，建端部的伏连接承戚载力宜饰按设计养内力提毒高10%舞~15疾%计算4.4钢与混异凝土组千合板和槽组合梁钢与幅混凝产土组伐合板钢与混咸凝土组初合梁一、钢供与混凝移土组合古板压型钢斩板+钢筋墓混凝死土钢与脑混凝辽土组返合板设计原它则组合脚板的随设计萍应考储虑施较工和聪使用皮两个椒阶段施工阶勇段：压框型钢板脊为混凝表土模板面，应对誓其进行淡强度和克变形验宇算；永犬久荷载香（压型辫钢板及毙混凝土市自重）+可变子荷载词（施钉工荷遭载及犹附加凶荷载凉）使用阶邻段：在任全部荷筒载作用盖下，对尚组合板仰或钢筋城混凝土示楼板（拖压型钢朗板仅用食作模板告，厚度hc）进鞠行强隆度和栋变形努验算钢与娱混凝颗土组碎合板压型钢磨板跨中畜变形v>此20丛mm时，确置定混凝残土自重奥时应考油虑凹坑炊效应，裕厚度+0.训7v或增炕设支紧撑组合埋板有时局部元荷载皱时，鉴有效麦宽度焰的确消定抗弯计滴算：简支天板bem=bm+2欢lp(1-穗lp/l)；连续板bem=bm+[帽4lp(1-及lp/l)换]/3抗剪计串算：bem=bm+lp(1-雕lp/l)其中盖：bm=bp+2(掠hc+hf)钢与混础凝土组扶合板施工阶暗段计算压型钢舌板为混怒凝土模罗板，应眼对其进挂行强度伸和变形上验算，谁可采用嘴弹性分某析方法掌，顺肋拳方向的揭正负弯鹿矩和挠懂度均按爪单向板丘计算，使不考虑举垂直肋赵方向的息正、负溉弯矩。使用阶旺段计算当hc=归50-沙100阅mm时，绍可按丘以下顽规定筹设计额：顺树肋方兵向的劝正弯没矩和押挠度杂均按菠单向盯简支赤板计牙算，片负弯坐矩按逗嵌固迈端考赵虑，舞不考邪虑垂现直肋料方向吩的正苍、负虚弯矩光。钢与啦混凝屡土组乳合板组合板舒设计施工阶严段验算悉：压型窑钢板歉；强度和侨挠度及贷腹板局革部屈曲咏承载力搅验算。使用阶董段设计引：组合板洲；正截面随抗弯承句载力/抗冲罪剪承薪载力/斜截面辅抗剪承察载力/负弯捧矩段所的截翁面强豪度和良裂缝窗宽度钢与混扬凝土组夜合板正截面惯抗弯承权载力：煮塑性设汪计方法汪，假定赚截面受坦拉、受港压区材忽料均达筒到强度押设计值甩（折减0.8）Asf<铸fcmhcb时，快塑性液中和阁轴在陡压型恢钢板的上翼表缘以斤上混晒凝土廉内，M=<全0.8宫fcmxccby；xcc=Asf/掀fcmb；y=h0-皱xcc/2Asf>舅fcmhcb时，塑钉性中和蕉轴在压减型钢板躬内，M=<肌0.8恭(fcmhcby1+Ascfy2)；Asc=0.阳5(As-fcmhcb/f纱)；钢与混异凝土组慰合板抗冲剪怨承载力Vp=<0箭.6ftcphc斜截闹面抗响剪承有载力Vc=<0索.07然fcmbh0钢与混许凝土组锤合板负弯重矩段怨的截翁面强弟度和列裂缝睬宽度坚按《混凝土驻结构设葛计规范》计算组合崇板挠透度分贼别按妄荷载屠短期邮效应售组合冠和长扭期效绸应组稳合计魂算。组合板慕构造要效求压型钢膜板净厚屯度>=铅0.公75守mm，镀蛮锌层赵厚度错满足培防腐货要求离；浇注粘混凝粪土的比槽（裳肋）料宽>=5回0mm；槽内毁设圆柱悲头焊钉览连接件廊时压型请钢板高=<8绿0mm；组合板便厚度>=脂90渡mm，hc>后=50误mm；组合板纹端部必傅须内设做圆柱头燥焊钉连系接件，桂将压型慰钢板凹没肋焊牢透于钢梁餐上，圆贤柱头焊御钉直径s=踩3m增,1宗3-找16掘/s澡=3菜m-牧6m争,1狂6-挤19林/s姑>6处m,沟19钢与混合凝土组送合板组合南板在应钢梁抹上支宁承长葬度>=5刚0mm必要时现组合板偿应配置赢钢筋：僚附加抗喘拉钢筋/负弯霸矩区株连续贿钢筋/集中荷租载或孔咳洞周围衔分布钢滨筋/为改善刊防火的猛受拉钢皮筋…组合侧板负栋弯矩多区裂低缝宽敢度<=0揭.3m旺m/0起.2m逮m抗裂秀钢筋/分布钢言筋二、朝组合糊梁设堡计由钢址梁及泉支承汪在其奋上的炉钢筋窝混凝罢土翼梯板构申成钢筋警混凝姨土抗教压/钢材妄抗拉/协同工星作，充负分发挥守材料作盾用组合帆梁设慌计组合梁虽的分类普通混权凝土翼厕板组合饮梁压型厅钢板毅组合气梁预制就装配堵式混毕凝土誓板组步合梁组合慎梁设扰计组合梁扩的优点节约庭钢材姿，降制低造借价；增大截骡面刚度扎，减小弦钢梁挠龟度；减小晌结构片高度蜻及建允筑物弦总高瓜度；增强结炮构整体岁性；钢梁靠为组恼合板袭支撑追，节施约模鲜板，抬缩短猪工期组合错梁设嗓计组合梁非的缺点耐火地等级扒差；需在既钢梁桑上焊积接连藏接件4.渡5多层勿钢结播构的笋连接连接的洲一般规赖定梁柱节蔬点柱的拼上接节点柱脚节葬点一、连节接的一随般规定连接的斩一般规旋定焊接刮、高剃强螺竿栓连金接或么栓焊岂混合楼连接栓焊混讯合连接胁仅可用刺于同一呈连接/不同耽部位重要未或复执杂的房诚节点敞，承匪载力朋提高10-艰15%节点柳焊接鬼