4

多高層框架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計一、多高層鋼結(jié)構(gòu)的特點二、多高層框架鋼結(jié)構(gòu)體系三、多層鋼結(jié)構(gòu)房屋

四、高層建筑鋼結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系五、設(shè)計方法六、節(jié)點設(shè)計七、組合板設(shè)計八、鋼與混凝土組合梁

學(xué)什么？難點和重點？重點和難點1

多層鋼框架結(jié)構(gòu)體系的組成和設(shè)計方法2、組合梁、樓板、節(jié)點設(shè)計

(1)自重輕：鋼材材質(zhì)均勻，強度高，因而結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面小、自重輕，比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可減輕自重1/3以上，從而減小地基基礎(chǔ)的荷載和運輸、吊裝的費用。

(2)抗震性能好：鋼結(jié)構(gòu)具有良好的延性和韌性，一般情況下，地震作用可減少40％左右。

(3)增加建筑有效使用面積：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面小，可減結(jié)構(gòu)占用空間面積，達到降低層高，增加使用面積的效果，比混凝土結(jié)構(gòu)可增加建筑使用面積3％~4％。

(4)建造速度快：鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，一般為T)--制作，現(xiàn)場安裝，實施立體交叉作業(yè)，加快施工進度，比一般建設(shè)工期可縮短約1/4～1/3。

(5)防火性能差:鋼構(gòu)件表面應(yīng)做專門的防火涂料防護層。

一、多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的特點1、結(jié)構(gòu)的特點

(1)荷載的特點：多、高層建筑隨著高度的增加，結(jié)構(gòu)上的控制荷載由豎向荷載變?yōu)樗胶奢d；地震區(qū)的地震作用比風(fēng)荷載大得多。(2)內(nèi)力特點：多、高層建筑，隨著高度的增加，結(jié)構(gòu)上的控制內(nèi)力，由軸力起控制作用到彎矩起控制作用；結(jié)構(gòu)的側(cè)移隨高度增加而迅速增加,故結(jié)構(gòu)側(cè)移成為重要的控制因素。

(3)結(jié)構(gòu)特點：隨著高度增加，結(jié)構(gòu)的抗側(cè)力體系應(yīng)改進和加強。2．設(shè)計特點二、結(jié)構(gòu)體系常見類型：框架結(jié)構(gòu)、框剪結(jié)構(gòu)、筒體結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)

最早用于高層建筑柱距宜控制在6～9m范圍內(nèi)次梁間距一般以3～4m為宜

純框結(jié)構(gòu)體系的特點1鋼框架結(jié)構(gòu)采用鋼骨架和輕質(zhì)圍護結(jié)構(gòu)自重輕,對地質(zhì)條件要求低。2結(jié)構(gòu)構(gòu)件標準,工廠化生產(chǎn),現(xiàn)場安裝,濕作業(yè)少施工占用場地少，速度快。3用于住宅建筑可發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)延性好,塑性變形能力強抗震性好等優(yōu)點,提高了住宅安全4與傳統(tǒng)鋼混結(jié)構(gòu)相比,能更好地滿足大開間,靈活分隔的要求提高了建筑的使用面積率。5結(jié)構(gòu)各部分剛度分布比較均勻，構(gòu)造簡單6框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度小，側(cè)向位移大易引起非結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞7自振周期較長，對地震作用不敏感支撐框架體系結(jié)構(gòu)體系的選擇，不僅要從滿足使用功能節(jié)約等考慮，更要取決于建筑的高度。建筑層數(shù)越多，高度越高，風(fēng)力或地震力引起的側(cè)向力就越大，建筑物必須有相應(yīng)的剛度來抵抗側(cè)向力。因此，隨著建筑層數(shù)的不斷增加，結(jié)構(gòu)體系也就需要不斷的發(fā)展。

支撐框架體系又可分為框支結(jié)構(gòu)和框剪框筒結(jié)構(gòu)一框支結(jié)構(gòu)體系：1）框支結(jié)構(gòu)組成在框架體系中，沿結(jié)構(gòu)的縱橫兩個方向布置一定數(shù)量的支撐。在這種體系中，框架的布置原則和柱網(wǎng)尺寸，基本上與框架體系相同，支撐大多沿樓面中心部位服務(wù)面積的周圍布置，沿縱向布置的支撐和沿橫向布置的支撐相連接，形成一個支撐芯筒?？蛑睋误w系特點：A:受力方面采用由軸向受力桿件形成的支撐來取代由抗彎桿件形成的框架結(jié)構(gòu)，能獲得比純框架結(jié)構(gòu)大得多的抗側(cè)力剛度

B:變形方面框架產(chǎn)生剪切變形，底部層間位移大；支撐產(chǎn)生彎曲變形，底部層間位移小，二者并聯(lián)可減小底部層間位移C:構(gòu)造方面支撐形心線通過梁柱軸線交點；少數(shù)柱之間設(shè)斜撐（梁柱連接可做成鉸接）少數(shù)柱參與抗側(cè)力體系；注：梁柱剛性連接構(gòu)造復(fù)雜，應(yīng)該盡量少用；抗側(cè)力體系也可混合剪力墻使用D:支撐計算要求：支撐平面外計算長度系數(shù)為0.7(支撐腹板垂直框架平面)或0.9（支撐腹板平行框架平面）

有抗震要求的：要控制長細比和寬厚比，對斜桿內(nèi)力乘增大系數(shù)，保證填板長細比不大于40E：支撐布置要求：P892框剪結(jié)構(gòu)組成

框架結(jié)構(gòu)上設(shè)置適當?shù)闹位蚣袅?/p>

亦可二者皆設(shè)置側(cè)向位移模式在側(cè)向荷載的作用下，

純框架結(jié)構(gòu)：剪切變形模式

抗剪結(jié)構(gòu)：彎曲變形模式

二者組合（框剪結(jié)構(gòu)）：

顯著減少了純框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移

這種結(jié)構(gòu)以剪力墻作為抗側(cè)力結(jié)構(gòu)，既具有框架結(jié)構(gòu)平面布置靈活、使用方便的特點，又有較大的剛度，可用于40至60層的高層鋼結(jié)構(gòu)；剪力墻數(shù)量應(yīng)使框剪結(jié)構(gòu)頂點位移滿足規(guī)范限值。與剪力墻相連的梁端受力大，易產(chǎn)生塑性鉸，可將梁剛度乘折減系數(shù)。用于地震區(qū)時，具有雙重設(shè)防的優(yōu)點框剪結(jié)構(gòu)的特點鋼筋混凝土結(jié)構(gòu):需采取構(gòu)造措施鋼板結(jié)構(gòu)(8～9mm厚鋼板)研究表明，在側(cè)向剛度相同時，鋼板剪力墻的框剪結(jié)構(gòu)比框架結(jié)構(gòu)用鋼量少。剪力墻：框筒結(jié)構(gòu)是筒體結(jié)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)布置（筒中筒）適用的建筑高度可超過90層（因橫向剛度較大）結(jié)構(gòu)特點：當鋼筋混凝土墻沿服務(wù)性面積（如樓梯間、電梯間和衛(wèi)生間）周圍設(shè)置,就形成框架筒體結(jié)構(gòu)體系

這種結(jié)構(gòu)體系在各個方向都具有較大的抗側(cè)力剛度。結(jié)構(gòu)受力1）內(nèi)部設(shè)置剪力墻式的內(nèi)筒，與鋼框架豎向構(gòu)件

主要承受豎向荷載；2）外筒體采用密排框架柱和各層樓蓋處的深梁剛接，形成一個懸臂筒，以承受側(cè)向荷載；3）同時設(shè)置剛性樓面結(jié)構(gòu)作為框筒的橫隔。在框剪結(jié)構(gòu)中，形成筒體的構(gòu)面內(nèi)存在的剪切變形，即為剪力滯后。為了避免嚴重的剪力滯后造成角柱的軸力過大，通?？刹扇蓚€措施：

1）控制框筒平面的長寬比不宜過大2）加大框筒梁和柱的線剛度之比剪力滯后（ShearLag）束筒結(jié)構(gòu)

由各筒體之間共用筒壁的一束筒狀結(jié)構(gòu)組成(減緩框筒結(jié)構(gòu)的剪力滯后效應(yīng))

可較靈活地組成平面形式鋼筋混凝土筒體(常作為內(nèi)筒出現(xiàn))

可將各筒體在不同的高度中止密柱深梁的鋼結(jié)構(gòu)筒體筒體結(jié)構(gòu)種類

結(jié)構(gòu)體系

非抗震設(shè)防抗震設(shè)防烈度鋼結(jié)構(gòu)

框架-支撐（剪力墻板）各類筒體

110

260

360

110

220

300

90

200

260

50

140

180

鋼框架-混凝土剪力墻220

180

100

70

有混凝土剪力墻的鋼結(jié)構(gòu)

220

180

15070

6,789框架鋼框架-混凝土核心筒鋼框筒-混凝土核心筒鋼結(jié)構(gòu)和有混凝土剪力墻的

鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的適用高度（m）

芯筒體系亦稱懸掛結(jié)構(gòu)；打破了密柱深梁對建筑設(shè)計的桎梏；實現(xiàn)優(yōu)勢互補（充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)抗拉強度高和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抗壓性能好的優(yōu)勢）；通常設(shè)置一些稱為帽桁架和腰桁架的水平桁架。支撐框筒結(jié)構(gòu)或桁架筒體結(jié)構(gòu)

支撐系統(tǒng)覆蓋了整個建筑物表面；是較框筒結(jié)構(gòu)更為優(yōu)越的抗側(cè)力體系?？箓?cè)力結(jié)構(gòu)位置框筒結(jié)構(gòu)布置時的注意事項框筒結(jié)構(gòu)高寬比不宜小于4；（更好地發(fā)揮框筒的立體作用）內(nèi)筒的邊長不宜小于相應(yīng)外框筒邊長的1/3；框筒柱距一般為1.5～3.0m，且不宜大于層高；框筒的開洞面積不宜大于其總面積的50％；內(nèi)外筒之間的進深一般控制在10～16m之間；內(nèi)筒亦為框筒時，其柱距宜與外框筒柱距相同，且在每層樓蓋處都設(shè)置鋼梁將相應(yīng)內(nèi)外柱相連接；框筒結(jié)構(gòu)布置時的注意事項（續(xù)）控制角柱截面積為非角柱的1.5～2.0倍；外框筒為矩形平面時，宜將其作成切角矩形；（以削減角柱應(yīng)力）為提高內(nèi)外筒的整體性能以及緩解剪力滯后，可設(shè)置帽桁架和腰桁架；腰桁架一般布置于設(shè)備層；帽桁架和腰桁架一般是由相互正交的兩組桁架構(gòu)成，等距滿布于建筑物的橫(縱)向?；A(chǔ)埋深的考慮敷設(shè)地下室；（補償基礎(chǔ)、增大結(jié)構(gòu)抗側(cè)傾能力）有抗震設(shè)防時，高層結(jié)構(gòu)部分的基礎(chǔ)埋深宜一致、不宜采用局部地下室；基礎(chǔ)埋深：（從室外地坪或通長采光井底面到承臺底部或基礎(chǔ)底部的深度）1）采用天然地基時，不宜小于H／152）采用樁基時，不宜小于H／20

H：室外地坪至屋頂檐口的高度當有可靠根據(jù)時，基礎(chǔ)埋深可適當減小。室外地面標高至基礎(chǔ)底面的距離高層建筑鋼結(jié)構(gòu)抗重力體系結(jié)構(gòu)體系抗側(cè)力體系豎向重力水平力抵抗抵抗高度大抗側(cè)力體系結(jié)構(gòu)體系的主要部分四、高層建筑鋼結(jié)構(gòu)抗側(cè)力體系抗側(cè)力體系分類基本組成單元各類抗側(cè)力體系

水平變形特點實例

做法應(yīng)用范圍一、抗側(cè)力體系基本單元

基本組成單元支撐桁架鋼框架筒

高層建筑鋼結(jié)構(gòu)（包括鋼—砼組合結(jié)構(gòu)）鋼框架支撐桁架筒支撐桁架+框架密柱深梁鋼砼剪力墻（密柱深梁）筒(支撐桁架+框架)筒(鋼砼剪力墻)筒鋼框架或鋼筒支撐桁架鋼框架筒支撐桁架鋼框架筒鋼框架體系基本單元的組合支撐桁架鋼框架筒支撐桁架鋼框架筒鋼框架—支撐體系基本單元的組合支撐桁架鋼框架筒支撐桁架鋼框架筒鋼框架—筒體系基本單元的組合支撐桁架鋼框架筒支撐桁架鋼框架筒大型支撐體系基本單元的組合支撐桁架鋼框架筒支撐桁架鋼框架筒支撐—筒體系基本單元的組合支撐桁架鋼框架筒支撐桁架鋼框架筒基本單元的組合筒束體系筒中筒體系抗側(cè)力體系鋼框架體系鋼框架—支撐體系鋼框架—筒體系大型支撐體系支撐—筒體系筒束體系筒中筒體系抗側(cè)力體系鋼框架體系鋼框架—支撐體系鋼框架—筒體系大型支撐體系支撐—筒體系筒束體系筒中筒體系二、鋼框架體系

1、做法把梁柱剛接成整體，形成空間桿系結(jié)構(gòu)是最早出現(xiàn)、也是最基本的抗側(cè)力體系2、特點A、平面布置比較靈活，可以獲得大空間B、安裝簡單方便，造價相對較低C、應(yīng)用于30層以內(nèi)的高層建筑D、在水平力作用下，抗側(cè)力剛度小，頂層位移大頂層水平位移層間水平位移由柱彎曲剪切變形引起層間水平位移由梁引起框架彎曲變形引起柱彎曲、剪切變形引起層間位移δic

梁彎曲、剪切變形引起層間位移δig由柱彎曲剪切變形引起層間水平位移由梁引起框架彎曲變形引起相對較小梁、柱抗彎、抗剪剛度較小抗軸向剛度較大相對較大相對較大框架抗側(cè)力剛度小，頂層位移大3、實例長富宮中心北京地上25層，地下2層,94m1987年建成2層以下和地下室為型鋼砼結(jié)構(gòu),以上全部為鋼框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)鋼材(日本鋼材)柱及主梁:SM50A次梁及壓型鋼板:SS41高強度螺栓:F10T構(gòu)件截面柱焊接箱型截面厚度42—19450╳450框架梁焊接H型截面寬度200—250梁高650翼緣板厚度32—19腹板厚度12次梁軋制H型鋼樓板1.2mm壓型鋼板上澆混凝土樓板壓型鋼板支承于跨度小于3m的鋼梁上層高地下室—0.006.8m一層4.5m二層5.0m三—

二十二層3.3m二十三層4.3m二十四層4.1m二十五層3.3m三、鋼框架—支撐體系

1、做法把鋼框架和支撐桁架共同組合，作為抗側(cè)力體系2、特點A、平面布置比較靈活，不能獲得大空間B、安裝較為簡單方便C、應(yīng)用于30—60層的高層建筑D、抗側(cè)力剛度比鋼框架大剪切形3、分類（兩種分類方法）按支撐桿的設(shè)置方法軸交支撐支撐桿一端位于梁柱節(jié)點，另一端與另一支撐桿相交于框架梁或節(jié)點上偏交支撐支撐桿端點與梁柱節(jié)點之間（或）兩支撐桿端點之間耗能梁段存在軸交支撐軸交支撐特點用于抗風(fēng)或不太強的地震力當有強震作用時，會有如下嚴重后果A、地震反復(fù)作用下,兩支撐桿會先后壓屈,支撐抗側(cè)力剛度降低C、往復(fù)的地震作用支撐斜桿會從受壓的壓屈狀態(tài)受拉的拉伸狀態(tài)支撐斜桿、節(jié)點、相鄰構(gòu)件中將產(chǎn)生很大附加應(yīng)力結(jié)構(gòu)受沖擊作用D、地震反復(fù)作用下,兩支撐桿會先后壓屈后不能恢復(fù)（拉直）B、支撐的兩側(cè)柱子產(chǎn)生壓縮變形和拉伸變形時，由于支撐的端點實際構(gòu)造做法并非鉸接，而導(dǎo)致支撐產(chǎn)生較大的附加內(nèi)力及應(yīng)力偏交支撐偏交支撐特點用于地震烈度大的地區(qū)A、存在一小段耗能梁段B、地震作用時，耗能梁段先屈服，消耗地震能量，保護支撐桿耗能梁段的剪切屈服承載力支撐桿受壓承載力a、耗能梁段的受彎承載力大于受剪承載力設(shè)計思路b、耗能梁段的設(shè)計剪力不超過剪力承載力的80%c、提高支撐桿的受壓承載力，使其至少應(yīng)為耗能梁段屈服時相應(yīng)支撐軸力的1.6倍d、塑性鉸應(yīng)出現(xiàn)在梁而不是柱上按支撐桁架的設(shè)置位置框架—豎向支撐體系加勁的框架—豎向支撐體系框架—豎向支撐體系框架—豎向支撐體系每層設(shè)置支撐跨層設(shè)置支撐每層設(shè)置跨層設(shè)置桿件、節(jié)點數(shù)量多，費用高，傳力路線長與上面相反，但桿件長加拿大國家銀行大廈蒙特利爾地上31層，地下7層,127.08m1983年建成7層以下為鋼砼結(jié)構(gòu),以上全部為鋼框架—豎向支撐體系構(gòu)件截面柱焊接H型截面厚度50760╳760（最大）框架梁W610梁高610次梁W410樓板壓型鋼板肋高76mm,混凝土樓板140mm梁高410間距3m加勁的框架—豎向支撐體系在設(shè)置豎向支撐的基礎(chǔ)上，在頂層和每隔15層左右，沿房屋兩個方向全長設(shè)置橫向的伸臂桁架伸臂桁架伸臂桁架15層設(shè)置伸臂桁架和腰桁架（帽桁架）樓層水平加強層設(shè)備層或避難層腰桁架（帽桁架）外框架所有柱子均參與整體抗彎作用加勁的框架—豎向支撐體系伸臂桁架的作用伸臂桁架有很大的抗彎剛度和抗剪剛度結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下外框架所有柱子均參與整體抗彎作用一側(cè)外柱受拉，另一側(cè)受壓相當于作用反彎矩減少結(jié)構(gòu)水平位移抵消一部分傾覆力矩4、支撐的等效件——嵌入式墻板支撐桿件易屈曲支撐桿件截面尺寸大為提高結(jié)構(gòu)抗側(cè)力剛度原因嵌入式墻板采用代替支撐桿件嵌入式墻板鋼板剪力墻板內(nèi)藏鋼板剪力墻墻板帶豎縫砼剪力墻墻板鋼板剪力墻板采用厚鋼板，四周通過高強度螺栓與梁柱相連做法設(shè)防烈度大于等于7時，鋼板兩側(cè)焊縱向或橫向加勁肋僅承擔框架內(nèi)四周的剪力，不承擔框架梁上的豎向荷載特點側(cè)向剛度大，重量輕，安裝方便，但用鋼量大內(nèi)藏鋼板剪力墻墻板鋼板支撐的基礎(chǔ)上，外包鋼砼做法預(yù)制板僅在支撐的上下端節(jié)點處與鋼框架相連鋼支撐有外包砼，不考慮屈曲帶豎縫砼剪力墻墻板預(yù)制板，中間帶豎縫做法豎縫寬度10mm，豎向長度為墻板凈高的一半，縫間距為縫長一半多遇地震，墻板處于彈性階段，側(cè)向剛度大預(yù)制板僅與框架柱用高強度螺栓連接受力特點罕遇地震，墻板處于彈塑性階段而產(chǎn)生裂縫，起到抗震耗能的作用5、工程實例北京京廣中心大廈地上52層，地下3層,196m高，1990年建成地下為鋼骨砼框架和砼剪力墻，以上為鋼框架—支撐體系結(jié)構(gòu)鋼材(日本鋼材)鋼板厚小于等于40mmSM50A

軋制H型鋼SS41鋼板厚大于40mmSM50B構(gòu)件截面柱箱型截面厚度80850╳850（最大）框架梁焊接H截面800╳200╳12╳36（外圍框架梁端）800╳300╳12╳25（中心框架梁端）豎向支撐熱軋及焊接H截面350╳350╳36╳36（最大）支撐主要采用帶豎縫的預(yù)制墻板，在層高較大的部分則采用鋼支撐（1-6層，23層，38層）豎向支撐布置R1軸支撐布置新錦江大酒店地上43層，地下1層,152m高，上海加勁的鋼框架—

豎向支撐體系結(jié)構(gòu)鋼材(美國鋼材)A572/50級鋼抗拉強度390N/mm2屈服強度350N/mm2構(gòu)件截面柱箱型截面700╳700╳80-20(6層以下)框架梁焊接H截面700╳300500╳500╳80-20(6層以上)外圍柱500╳500中心柱東京新宿行政大廈地上54層，地下5層,223m高，1979年加勁的鋼框架—

豎向支撐體系構(gòu)件截面柱箱型截面550╳550╳65-13框架梁焊接H截面H=700概況設(shè)置嵌入式鋼砼預(yù)制墻板為支撐體系東京新宿行政大廈平面結(jié)構(gòu)布置圖

東京新宿行政大廈立面結(jié)構(gòu)布置圖106

(1)多層和高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的分析:分彈性設(shè)計和塑性設(shè)計

彈性設(shè)計:結(jié)構(gòu)工作狀態(tài)僅局限在理想彈性范圍內(nèi)進行內(nèi)力和變形分析,用于一般有抗震設(shè)防要求的結(jié)構(gòu).

塑性設(shè)計:考慮結(jié)構(gòu)在彈一塑性工作狀態(tài)時的結(jié)構(gòu)分析。用于罕遇地震作用下的結(jié)構(gòu)分析。(2)分析方法:一階理論和二階理論兩種。

一階理論:結(jié)構(gòu)受力后，考慮內(nèi)力和外力平衡，忽略結(jié)構(gòu)變形對幾何關(guān)系的影響；

二階理論:將結(jié)構(gòu)變形對其幾何關(guān)系的影響考慮在力的平衡方程中。一般應(yīng)按二階理論進行結(jié)構(gòu)分析。(3)樓蓋:通常采用鋼與混凝土組合樓蓋，假定樓蓋在自身平面內(nèi)為絕對剛性。設(shè)計中應(yīng)采取加設(shè)板梁抗剪件，或非剛性樓面加現(xiàn)澆混凝土疊合層等措施加以保證。5.1

結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則規(guī)定五、結(jié)構(gòu)設(shè)計方法

(4)多、高層建筑鋼結(jié)構(gòu)計算模型的選擇，一般可采用平面抗側(cè)力結(jié)構(gòu)空間協(xié)調(diào)計算模型；對筒體結(jié)構(gòu)或無法劃分為平面抗側(cè)力單元的不規(guī)則或復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)計算模型。(5)多、高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析的手段，一般應(yīng)借助電子計算機完成，但在初步設(shè)計階段，可參考有關(guān)資料和計算手冊用手算方法進行。這些手算近似計算方法，常用的有分層法、D值法、空間協(xié)調(diào)工作分析、等效角柱法和等效截面法等。(6)多、高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和位移分析時，應(yīng)考慮梁、柱的彎曲變形、柱的軸向變形和梁柱的剪切變形，梁的軸向變形隨具體情況而定。5.2多、高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的布置多、高層建筑在確定結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系后，即可進行結(jié)構(gòu)布置。結(jié)構(gòu)布置應(yīng)配合建筑設(shè)計進行，滿足建筑功能要求，并且應(yīng)盡力做到受力合理、施工方便、造價經(jīng)濟。1．高層建筑總體布置的要求(1)滿足建筑使用要求建筑的開問、進深、層高、層數(shù)及使用功能應(yīng)得到保證，做到適用性。(2)滿足抗震設(shè)計原則應(yīng)做到“小震不裂、中震可修、大震不倒”的可靠性原則。(3)努力做到有利于建筑工程設(shè)計和施工的要求力求減少開間、進深，盡量統(tǒng)一柱網(wǎng)和層高尺寸，重復(fù)使用標準層，減少扭轉(zhuǎn)2．高層建筑結(jié)構(gòu)布置的原則高層建筑結(jié)構(gòu)布置應(yīng)遵循以下原則：(1)結(jié)構(gòu)平面形狀和立面體型應(yīng)盡可能簡單、規(guī)則，使各部分剛度均勻?qū)ΨQ，減少結(jié)構(gòu)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的可能性。塔式樓平面的有利形式為o、丫、#、A；板式樓的平面形式為口字形，長寬比和突出部位宜滿足下圖及下表限值，使建筑的剛度中心和質(zhì)量中心接近。高層建筑結(jié)構(gòu)的總體布置要求：≤0.5

B'

/

Bmax

大洞口寬度比

≥1

≤1.5

l'/

Bmax

l/

b

凹凸部分的長寬比

需抗震設(shè)防時平面尺寸關(guān)系≤4

≤5

L/

Bmax

L/B

平面的長寬比

1、準備設(shè)計資料(1)工程性質(zhì)及建筑物安全等級。(2)荷載和作用。①恒荷載標準值及其分布。②活荷載標準值及其分布。③基本風(fēng)壓及地面粗糙度類型。④地震設(shè)防烈度。⑤環(huán)境溫度變化狀況。⑥基本雪荷載。5.3多、高層鋼框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計內(nèi)容和步驟

(3)地質(zhì)條件。2．確定結(jié)構(gòu)平面布置3．確定支撐體系的布置4．確定框架梁、柱截面形式并初估截面尺寸(1)框架梁的截面尺寸估算梁的截面高度應(yīng)考慮建筑高度、剛度條件和經(jīng)濟條件。確定梁的翼緣、腹板尺寸應(yīng)考慮局部穩(wěn)定、經(jīng)濟條件和連接構(gòu)造等因素。(2)框架柱的截面尺寸柱的截面尺寸可由一根柱所承受的軸力乘以1.2倍，按軸心受壓估算所需柱截面尺寸。

5．框架梁、柱線剛度計算及梁、柱計算長度的確定

6．荷載計算(1)恒荷載。(2)活荷載。(3)風(fēng)荷載。(4)地震作用。

(5)溫度作用。(6)施工荷載。注意：對樓層數(shù)較多、豎向荷載較大的結(jié)構(gòu)，應(yīng)考慮豎向構(gòu)件在豎向靜載作用下發(fā)生彈性壓縮變形對結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的不利作用。結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載作用下，頂點質(zhì)心位置的側(cè)移不宜超過建筑高度的1/500，各樓層質(zhì)心位置的層間側(cè)移不宜超過樓層高度的1/400。8．荷載作用下的框架內(nèi)力分析(可采用任一適用的結(jié)構(gòu)力學(xué)方法)(1)恒載設(shè)計值=1.2X恒載標準值(2)活荷載設(shè)計值=1.4×活荷載標準值

為便于內(nèi)力組合，可將活荷載分跨布置進行計算。因非上人屋面活荷載一般較小，可不考慮活荷載的最不利布置，將活荷載在屋面滿跨布置。(3)風(fēng)荷載作用下的框架內(nèi)力(建議采用D值法)

風(fēng)荷載設(shè)計值=1.4×風(fēng)荷載標準值

對非對稱框架，應(yīng)分別計算左風(fēng)和右風(fēng)作用下的結(jié)構(gòu)內(nèi)力。(4)地震作用下的框架內(nèi)力(建議采用D值法，荷載底部剪力法)9．荷載組合和內(nèi)力組合(1)考慮四種基本荷載組合：①恒荷載+活荷載②恒荷載+風(fēng)荷載③恒荷載+0.85(活荷載+風(fēng)荷載)④恒荷載+0.5×1.2/1.4×活荷載±1.3地震荷載必要時尚應(yīng)考慮溫度作用參與組合。(2)橫梁內(nèi)力組合(考慮活荷載的最不利布置)。(3)柱內(nèi)力組合由于活荷載作用下的內(nèi)力用分層法計算，因此，在計算組合柱彎矩時，只考慮在柱相鄰層布置活荷載；在計算組合柱軸力時，則考慮在該柱以上各層布置活荷載。10、構(gòu)件及連接設(shè)計(1)框架梁、柱設(shè)計。(2)節(jié)點設(shè)計。①鉸接柱腳。②剛接柱腳。地震作用：GB50011-20085.4多層框架鋼結(jié)構(gòu)荷載與作用

多遇地震阻尼0.035，罕遇地震0.051、荷載與作用：豎向荷載活載、雪載、積灰荷載水平荷載恒載風(fēng)載:設(shè)計應(yīng)滿足非抗震：抗震：變形：變形：2、荷載效應(yīng)組合①組合1：恒載控制：1.35×恒載效應(yīng)+1.4×0.7×活載效應(yīng)②組合2：活載控制：1.2×恒載效應(yīng)+1.4×活載效應(yīng)③組合3：左風(fēng)組合：1.2×恒載效應(yīng)+1.4×活載效應(yīng)+1.4×0.6×左風(fēng)載效應(yīng)④組合4：右風(fēng)組合：1.2×恒載效應(yīng)+1.4×活載效應(yīng)+1.4×0.6×右風(fēng)載效應(yīng)⑤組合5：左震組合：1.2×重力荷載效應(yīng)+1.3×左震作用效應(yīng)⑥組合6：右震組合：1.2×重力荷載效應(yīng)+1.3×右震作用效應(yīng)⑦組合7：左震組合：1.0×重力荷載效應(yīng)+1.3×左震作用效應(yīng)⑧組合8：右震組合：1.0×重力荷載效應(yīng)+1.3×右震作用效應(yīng)承載力一般組合：設(shè)計值正常使用組合：使用標準值一：截面形式：1鋼結(jié)構(gòu)框架柱在兩個方向都承受較大的彎矩，同時又要考慮強柱弱梁的要求；而目前使用的焊接H型鋼或I字熱軋鋼截面，強弱軸慣性矩之比3～10，勢必造成材料浪費。但對平面受力結(jié)構(gòu)，選用H型鋼或I字鋼在受力上還是合理的2對于軸壓比較大，雙向彎矩接近，梁截面較高的框架柱，可采用雙軸等強的截面，如箱形截面，雙肢格構(gòu)截面，鋼管柱或方鋼管混凝土柱。3方鋼管混凝土柱目前缺乏相應(yīng)的規(guī)范、規(guī)程，應(yīng)用還較少。尤其鋼管砼梁、柱的連接較為復(fù)雜，不利于工廠制作和現(xiàn)場施工5.5

多層框架鋼構(gòu)件設(shè)計5.5.2鋼結(jié)構(gòu)柱：5.5.1鋼結(jié)構(gòu)柱：中翼緣或窄翼緣工字鋼二初選截面：

1：經(jīng)驗法：可按吊車噸位，工作制，柱截面情況查表，并憑經(jīng)驗定

2：估算法：將豎向荷載放大20％作為軸力，按軸壓構(gòu)件估算柱截面三構(gòu)造規(guī)定：1：柱端部應(yīng)設(shè)橫隔，間距不大于9倍柱最大截面寬度和8m2：柱高厚比大于20時，應(yīng)設(shè)橫向加勁肋，間距不大于3h0

多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點設(shè)計內(nèi)容節(jié)點的設(shè)計原則(總)節(jié)點設(shè)計時的構(gòu)造要求各類節(jié)點的做法及特點節(jié)點分類一、節(jié)點的設(shè)計原則1、不考慮抗震要求時結(jié)構(gòu)的主要荷載包括兩種情況抗震非抗震風(fēng)荷載結(jié)構(gòu)一般處于彈性狀態(tài)作用時與地震荷載相比不大滿足構(gòu)件內(nèi)力要求即可節(jié)點設(shè)計原則2、當考慮抗震要求時結(jié)構(gòu)的主要荷載地震荷載結(jié)構(gòu)可能進入塑性狀態(tài)作用時塑性區(qū)附近的節(jié)點塑性區(qū)內(nèi)的桿件特殊的設(shè)計要求節(jié)點設(shè)計原則滿足構(gòu)件內(nèi)力要求特殊設(shè)計要求針對構(gòu)件塑性時的局部穩(wěn)定節(jié)點極限承載力梁塑性時的側(cè)向穩(wěn)定A、節(jié)點極限承載力Mu≥1.2MpVu≥1.3(2Mp/l)Mu、Vu—

節(jié)點的極限受彎、受剪承載力Mp—

梁的全塑性彎矩承載力l—

梁的凈跨度梁柱節(jié)點極限承載力Ru≥1.2An?fyRu—

支撐連接的極限承載力An—

支撐桿凈截面面積fy—

支撐桿材料的屈服強度支撐節(jié)點極限承載力B、構(gòu)件進入塑性狀態(tài)時，板件的局部穩(wěn)定應(yīng)有保證框架梁框架梁板件寬厚比限值注：1、表中，N為梁的軸向力，A為梁的截面面積，f為梁的鋼材強度設(shè)計值；

2、表列值適用于=Q235鋼，當鋼材為其它牌號時應(yīng)乘以C、受彎構(gòu)件塑性區(qū)應(yīng)設(shè)置側(cè)向支撐點避免梁發(fā)生側(cè)向的彎扭失穩(wěn)目的L0

兩相鄰支撐點之間的間距設(shè)置方法L0/b0≤?(根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范）b0

受壓翼緣的寬度二、節(jié)點設(shè)計的構(gòu)造要求（總）1、設(shè)計時，應(yīng)使節(jié)點構(gòu)造簡單，施工方便，便于就位和調(diào)整2、應(yīng)防止厚鋼板層狀撕裂ZYX如圖，通過軋制而成的鋼板，三個方向的機械性能均不相同，其中Z向（厚度方向）最差，特別是塑性和韌性鋼板受撕裂情況

B、對于容易發(fā)生撕裂的部位，應(yīng)要求嚴格檢查A、盡量避免焊縫收縮方向垂直鋼板板面方向C、在滿足承載力要求的前提下，盡量減少焊縫尺寸構(gòu)造措施3、在確定框架吊裝單元時，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件重量、運輸和起吊設(shè)備綜合確定柱二層或三層樓高一根（一、四層也可）梁每跨梁一根密柱深梁的框筒三根柱+三根梁樹狀柱吊裝單元三根柱+二根梁世界貿(mào)易中心美國，紐約411m，地上110層，地下6層，1973年竣工

阿莫科大廈（AmocoBuilding)

芝加哥標準石油大樓美國，芝加哥342m地上82層，地下5層1973年4、柱的工地接頭一般設(shè)置在主梁頂面1.0–1.3m高處,以便于安裝5、梁若需要現(xiàn)場接頭，其位置應(yīng)根據(jù)內(nèi)力、運輸、支撐綜合確定一般距離柱軸線約0.5-1.5m6、焊條應(yīng)與鋼材的型號匹配，盡量選擇強度低的，使節(jié)點有好的延性7、為了焊透和滿焊，應(yīng)設(shè)置引弧板和墊板，且焊件應(yīng)加工成坡口8、對于主要承重構(gòu)件的螺栓連接，應(yīng)采用高強度螺栓位移小、強度高、延性好9、若節(jié)點為栓焊混合連接，應(yīng)先安裝螺栓，再施焊三、高層建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的類型梁——

柱梁柱節(jié)點柱——

柱柱柱節(jié)點梁——

梁梁梁節(jié)點柱——

基礎(chǔ)柱腳節(jié)點支撐—

梁柱支撐節(jié)點鋼梁—

鋼砼剪力墻墻梁節(jié)點1、梁柱節(jié)點半剛性連接剛性連接鉸接梁柱之間的轉(zhuǎn)動剛度A、剛性連接全焊連接全栓連接栓焊連接工廠中采用，現(xiàn)場不宜采用適合現(xiàn)場安裝現(xiàn)場采用，材料耗費多梁-柱全焊接剛性節(jié)點梁-柱栓焊混合連接剛性節(jié)點T型鑄鋼件角鋼T型鑄鋼件和角鋼可以在工廠力先焊在柱上，以減少現(xiàn)場工作量，但運輸應(yīng)注意全栓連接梁-柱T形件連接B、半剛性連接介于剛性和鉸接之間，有較大的延性和吸能性能用于低烈度地震區(qū)，層數(shù)不多的鋼框架梁-柱端板連接C、鉸接連接梁可繞節(jié)點轉(zhuǎn)動，節(jié)點不能傳遞彎矩M連接方法簡單，施工方便當不考慮鋼框架抵抗水平力時，可以考慮鉸接梁-柱的柔性連接2、柱柱節(jié)點寬翼緣工字型矩型管截面A、柱截面熱軋寬翼緣工字型截面焊接的工字型截面四塊鋼板通過焊接而成B、柱腹板、翼緣之間的焊接構(gòu)造①焊接的工字型截面角焊縫，承受腹板、翼緣之間的豎向剪力②焊接的矩形管截面a、當不考慮抗震要求時部分熔透的“

V”

型熔透的“

U”

型轉(zhuǎn)角處焊縫hf≥1/3t;hf≥14mm箱形柱角部組合焊縫（a）部分熔透焊縫；（b）全熔透焊縫C、柱接頭做法①不考慮抗震要求a、柱上下兩段應(yīng)設(shè)置耳板，厚度大于10mm寬翼緣工字型矩型管截面設(shè)于柱翼緣兩相對的翼緣上b、柱接頭處采用部分焊透的單邊“

V”

“J”

型坡口

c、柱接頭位置一般在梁上1.0-1.3m處，以方便施工部分焊透焊縫工形柱工地拼接②考慮抗震要求a、柱上下兩段應(yīng)設(shè)置耳板，方法同上b、柱接頭位于塑性區(qū)范圍以外

1/10L和2h(取大值）c、對于工字型截面，翼緣熔透坡口焊，承受彎矩M

腹板高強度螺栓，承受剪力Q

軸力由兩者共同承擔d、矩形管截面，采用焊透的坡口焊箱形柱工地焊接③柱的變截面連接a、盡量不改變截面高度而改變翼緣厚度b、若改變截面高度，則做法如圖c、變截面位置一般位于接頭部位柱的變截面連接（1）柱的變截面連接（2）3、梁梁節(jié)點A、主梁的拼接拼接位置應(yīng)在框架節(jié)點塑性區(qū)以外主梁的拼接形式B、主次梁的相互連接為防止受扭，宜采用鉸接方法次梁與主梁的簡支連接次梁高度較小時與主梁的連接次梁與主梁的剛性連接C、主梁的側(cè)向隅撐為防止主梁塑性區(qū)側(cè)向失穩(wěn)，設(shè)置隅撐距離柱軸線1/8—1/10梁跨處設(shè)置設(shè)置在梁的下翼緣設(shè)置方法梁的側(cè)向隅撐4、墻梁節(jié)點A、鋼梁與砼墻的連接采用鉸接，承受拉力和剪力鋼梁與混凝土墻連接鋼梁與混凝土墻的簡支連接B、鋼梁與砼梁的連接鋼梁與混凝土梁的連接

節(jié)點設(shè)計內(nèi)容節(jié)點的設(shè)計原則(總)節(jié)點設(shè)計時的構(gòu)造要求各類節(jié)點的做法及特點節(jié)點分類一、節(jié)點的設(shè)計原則1、不考慮抗震要求時結(jié)構(gòu)的主要荷載包括兩種情況抗震非抗震風(fēng)荷載結(jié)構(gòu)一般處于彈性狀態(tài)作用時與地震荷載相比不大滿足構(gòu)件內(nèi)力要求即可節(jié)點設(shè)計原則2、當考慮抗震要求時結(jié)構(gòu)的主要荷載地震荷載結(jié)構(gòu)可能進入塑性狀態(tài)作用時塑性區(qū)附近的節(jié)點塑性區(qū)內(nèi)的桿件特殊的設(shè)計要求節(jié)點設(shè)計原則滿足構(gòu)件內(nèi)力要求特殊設(shè)計要求針對構(gòu)件塑性時的局部穩(wěn)定節(jié)點極限承載力梁塑性時的側(cè)向穩(wěn)定A、節(jié)點極限承載力Mu≥1.2MpVu≥1.3(2Mp/l)Mu、Vu—節(jié)點的極限受彎、受剪承載力Mp—梁的全塑性彎矩承載力l—梁的凈跨度梁柱節(jié)點極限承載力Ru≥1.2An?fyRu—支撐連接的極限承載力An—支撐桿凈截面面積fy—支撐桿材料的屈服強度支撐節(jié)點極限承載力B、構(gòu)件進入塑性狀態(tài)時，板件的局部穩(wěn)定應(yīng)有保證框架梁框架梁板件寬厚比限值注：1、表中，N為梁的軸向力，A為梁的截面面積，f為梁的鋼材強度設(shè)計值；2、表列值適用于=Q235鋼，當鋼材為其它牌號時應(yīng)乘以注：1、表中，N為梁的軸向力，A為梁的截面面積，f為梁的鋼材強度設(shè)計值；2、表列值適用于=Q235鋼，當鋼材為其它牌號時應(yīng)乘以C、受彎構(gòu)件塑性區(qū)應(yīng)設(shè)置側(cè)向支撐點避免梁發(fā)生側(cè)向的彎扭失穩(wěn)目的L0

兩相鄰支撐點之間的間距設(shè)置方法L0/b0≤?(根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范）b0

受壓翼緣的寬度二、節(jié)點設(shè)計的構(gòu)造要求（總）1、設(shè)計時，應(yīng)使節(jié)點構(gòu)造簡單，施工方便，便于就位和調(diào)整2、應(yīng)防止厚鋼板層狀撕裂ZYX如圖，通過軋制而成的鋼板，三個方向的機械性能均不相同，其中Z向（厚度方向）最差，特別是塑性和韌性鋼板受撕裂情況

B、對于容易發(fā)生撕裂的部位，應(yīng)要求嚴格檢查A、盡量避免焊縫收縮方向垂直鋼板板面方向C、在滿足承載力要求的前提下，盡量減少焊縫尺寸構(gòu)造措施3、在確定框架吊裝單元時，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件重量、運輸和起吊設(shè)備綜合確定柱二層或三層樓高一根（一、四層也可）梁每跨梁一根密柱深梁的框筒三根柱+三根梁樹狀柱吊裝單元三根柱+二根梁世界貿(mào)易中心美國，紐約411m，地上110層，地下6層，1973年竣工

阿莫科大廈（AmocoBuilding)芝加哥標準石油大樓美國，芝加哥342m地上82層，地下5層1973年4、柱的工地接頭一般設(shè)置在主梁頂面1.0–1.3m高處,以便于安裝5、梁若需要現(xiàn)場接頭，其位置應(yīng)根據(jù)內(nèi)力、運輸、支撐綜合確定一般距離柱軸線約0.5-1.5m,多為1m。6、焊條應(yīng)與鋼材的型號匹配，盡量選擇強度低的，使節(jié)點有好的延性7、為了焊透和滿焊，應(yīng)設(shè)置引弧板和墊板，且焊件應(yīng)加工成坡口8、對于主要承重構(gòu)件的螺栓連接，應(yīng)采用高強度螺栓位移小、強度高、延性好9、若節(jié)點為栓焊混合連接，應(yīng)先安裝螺栓，再施焊三、高層建筑鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的類型梁——柱梁柱節(jié)點柱——柱柱柱節(jié)點梁——梁梁梁節(jié)點柱——基礎(chǔ)柱腳節(jié)點支撐—梁柱鋼梁—鋼砼剪力墻墻梁節(jié)點1、梁柱節(jié)點半剛性連接剛性連接鉸接梁柱之間的轉(zhuǎn)動剛度A、剛性連接全焊連接全栓連接栓焊連接工廠中采用，現(xiàn)場不宜采用適合現(xiàn)場安裝現(xiàn)場采用，材料耗費多梁-柱全焊接剛性節(jié)點梁-柱栓焊混合連接剛性節(jié)點T型鑄鋼件角鋼T型鑄鋼件和角鋼可以在工廠力先焊在柱上，以減少現(xiàn)場工作量，但運輸應(yīng)注意全栓連接梁-柱T形件連接B、半剛性連接介于剛性和鉸接之間，有較大的延性和吸能性能用于低烈度地震區(qū)，層數(shù)不多的鋼框架梁-柱端板連接C、鉸接連接梁可繞節(jié)點轉(zhuǎn)動，節(jié)點不能傳遞彎矩M連接方法簡單，施工方便當不考慮鋼框架抵抗水平力時，可以考慮鉸接梁-柱的柔性連接2、柱柱節(jié)點寬翼緣工字型矩型管截面A、柱截面熱軋寬翼緣工字型截面焊接的工字型截面四塊鋼板通過焊接而成B、柱腹板、翼緣之間的焊接構(gòu)造①焊接的工字型截面角焊縫，承受腹板、翼緣之間的豎向剪力②焊接的矩形管截面a、當不考慮抗震要求時部分熔透的“V”型熔透的“U”型轉(zhuǎn)角處焊縫hf≥1/3t;hf≥14mm箱形柱角部組合焊縫（a）部分熔透焊縫；（b）全熔透焊縫C、柱接頭做法①不考慮抗震要求a、柱上下兩段應(yīng)設(shè)置耳板，厚度大于10mm寬翼緣工字型矩型管截面設(shè)于柱翼緣兩相對的翼緣上b、柱接頭處采用部分焊透的單邊“V”“J”型坡口

c、柱接頭位置一般在梁上1.0-1.3m處，以方便施工部分焊透焊縫工形柱工地拼接②考慮抗震要求a、柱上下兩段應(yīng)設(shè)置耳板，方法同上b、柱接頭位于塑性區(qū)范圍以外1/10L和2h(取大值）c、對于工字型截面，翼緣熔透坡口焊，承受彎矩M腹板高強度螺栓，承受剪力Q軸力由兩者共同承擔d、矩形管截面，采用焊透的坡口焊③柱的變截面連接a、盡量不改變截面高度而改變翼緣厚度b、若改變截面高度，則做法如圖c、變截面位置一般位于接頭部位柱的變截面連接（1）柱的變截面連接（2）3、梁梁節(jié)點A、主梁的拼接拼接位置應(yīng)在框架節(jié)點塑性區(qū)以外主梁的拼接形式B、主次梁的相互連接次梁與主梁的簡支連接次梁高度較小時與主梁的連接次梁與主梁的剛性連接C、主梁的側(cè)向隅撐為防止主梁塑性區(qū)側(cè)向失穩(wěn)，設(shè)置隅撐距離柱軸線1/8—1/10梁跨處設(shè)置設(shè)置在梁的下翼緣設(shè)置方法梁的側(cè)向隅撐4、墻梁節(jié)點A、鋼梁與砼墻的連接采用鉸接，承受拉力和剪力鋼梁與混凝土墻連接鋼梁與混凝土墻的簡支連接B、鋼梁與砼梁的連接鋼梁與混凝土梁的連接多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)樓板設(shè)計內(nèi)容樓板設(shè)計的基本要求樓板的類型作法每類樓板相關(guān)的內(nèi)容特點設(shè)計方法構(gòu)造要求建筑使用受力一、樓板設(shè)計的基本要求A、承受和傳遞荷載(水平和豎向荷載)B、隔音的要求具體滿足兩個方面的要求剛度強度保證住宅私密性C、防火要求采取防火措施,保護鋼梁和樓板D、防水要求樓面和屋面,均應(yīng)進行防水處理E、管線敷設(shè)要求管線豎向水平一般敷設(shè)在樓板內(nèi)二、樓板的分類做法不同現(xiàn)澆鋼砼樓板預(yù)制鋼砼樓板壓型鋼板砼樓板四類鋼砼疊合樓板1、現(xiàn)澆鋼砼樓板做法由鋼筋與砼現(xiàn)場澆注而成，兩者共同受力特點B、由支模、拆模、扎筋、澆灌、養(yǎng)護等工序構(gòu)成，施工復(fù)雜、繁瑣，且影響鋼構(gòu)件的吊裝A、可以澆住成任意平面形狀，整體剛度好應(yīng)用一般很少用于高層建筑鋼結(jié)構(gòu)C、樓板與鋼梁表面之間應(yīng)加抗剪連接件（栓釘）2、預(yù)制鋼砼樓板做法直接由工廠或現(xiàn)場預(yù)制，置于鋼梁上，用細實混凝土澆灌槽口和板縫特點B、省去了支模、拆模、扎筋、澆灌、養(yǎng)護等復(fù)雜工序，但需吊裝，且影響鋼構(gòu)件的吊裝A、樓板整體剛度差，不能與鋼梁一起共同工作應(yīng)用在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用不多分類預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼砼樓板預(yù)制鋼砼樓板3、鋼砼疊合樓板做法把鋼砼樓板分兩層特點B、省去了支模、拆模、扎筋、澆灌、養(yǎng)護等復(fù)雜工序，但需吊裝，且影響鋼構(gòu)件的吊裝A、樓板整體剛度好，但不能與鋼梁一起共同工作應(yīng)用在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用不多上層：在下層預(yù)制板上完成現(xiàn)澆作業(yè)下層：較薄的預(yù)制板，吊裝到鋼梁上，起模板作用4、壓型鋼板砼板三、壓型鋼板砼樓板的做法、特點做法把壓型鋼板首先鋪在鋼梁上，并與梁翼緣焊接，然后在壓型鋼板上現(xiàn)澆砼或鋼砼。砼與壓型鋼板之間、壓型鋼板與鋼梁之間均有抗剪構(gòu)造連接件縱向水平剪切粘結(jié)破壞國產(chǎn)壓型鋼板板型國外板型組合板的組合方式壓型鋼板組合梁(a)肋平行于主鋼梁(b)肋垂直于主鋼梁壓型鋼板砼樓板特點施工設(shè)計從設(shè)計角度B、極限承載力大，達到30-50kN/m2A、組合后剛度大、延性好、抗震性能好C、樓板的剛度大，能有效地傳遞水平荷載D、樓板可作為鋼梁的一部分，提高了鋼梁的抗彎剛度和承載力（20-30%），增加了梁的側(cè)向穩(wěn)定E、合理利用材料，充分發(fā)揮其各自優(yōu)勢鋼梁外露的組合梁從施工角度B、壓型鋼板一旦鋪設(shè)，可作為工作平臺A、壓型鋼板很輕，安裝時方便、速度快C、澆灌砼可單獨進行，與其它安裝工序不打攪D、壓型鋼板的溝槽可以用來敷設(shè)管線E、不需要支模，大大方便了施工應(yīng)用在高層建筑鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用非常普遍瑞金大廈，107m,地上29層，地下1層，上海，于1986年竣工10層以上采用壓型鋼板砼板，梁上抗剪栓釘：1Φ16@2302Φ16@230瑞金大廈北京，82.75m,地上26層，于1986年竣工京城大廈北京，地上25層，地下2層,94m，1987年建成長富宮中心北京，地上52層，地下3層,196m高，1990年建成京廣中心中國，北京,153.55m，地下2層,地上39層中國國際貿(mào)易中心深圳,151m，地上40層，地下1層深圳發(fā)展中心大廈上海，地下1層，地上43層，143.62m上海靜安希爾頓酒店上海，129.55m，地下2層,地上35層上海國際貿(mào)易中心四、壓型鋼板砼樓板的分類做法、受力不同非組合板組合板組合板B、壓型鋼板為使用階段的受力鋼板A、壓型鋼板為施工階段的模板C、砼中不配鋼筋B、組合板（壓型鋼板+素砼）在使用階段的計算A、壓型鋼板在施工階段的驗算做法計算內(nèi)容計算方法同普通鋼砼非組合板做法A、壓型鋼板僅為施工階段的模板B、使用階段受力的部分為鋼砼板B、鋼砼板在使用階段的計算A、壓型鋼板在施工階段的驗算計算內(nèi)容應(yīng)用最為普遍C、砼中配鋼筋五、壓型鋼板計算（施工階段）所受荷載施工荷載，包括人、設(shè)備和材料，大于1.5kN/m2濕的砼、壓型鋼板自重正應(yīng)力剪應(yīng)力腹板局部承載力折算應(yīng)力計算內(nèi)容剛度強度正應(yīng)力計算σmax≤f剪應(yīng)力計算τmax≤fv折算應(yīng)力計算（σ/[σ]）2+（τ/[τ]）2≤1.0ABAB腹板局部承載力計算原因壓型鋼板較薄腹板可能受較大集中力或支座反力腹板壓跛(WebCrippling)

為避免壓跛現(xiàn)象出現(xiàn)，根據(jù)歐洲所做的大量試驗，以及我國現(xiàn)行國家標準《冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》建議采用如下公式進行驗算式中——支座反力；

——一塊腹板的局部受壓承載力設(shè)計值；

——鋼材抗壓強度設(shè)計值；

——系數(shù)，中間支座取0.12，端部支座取0.06；

——腹板厚度（mm）；

——支座處的支承長度100mm＜＜200mm,端部支座可?。?00mm；

——腹板傾角（45°＜＜90°）。

壓型鋼板剛度驗算

（5）撓度驗算壓型鋼板在施工階段應(yīng)進行撓度計算。當均布荷載作用時簡支板雙跨連續(xù)板

式中——板的撓度；——單位寬度均布短期荷載值，取荷載標準值；——壓型鋼板彈性模量；——單位寬度均布壓型鋼板的慣性矩；——板的容許撓度。根據(jù)我國近十年來的工程實驗經(jīng)驗，對于應(yīng)用于樓板中的壓型鋼板，其最大撓度不應(yīng)超過跨度的1/200和20mm的較小值。六、組合板計算（使用階段）所受荷載使用荷載砼、壓型鋼板自重橫截面抗彎強度疊合面抗剪強度集中力作用下的抗沖切計算斜截面抗剪強度計算內(nèi)容復(fù)雜，不介紹剛度強度橫截面抗彎強度砼只考慮受壓,不考慮受拉壓型鋼板考慮受拉、壓拉、壓材料同時達到設(shè)計值計算原則兩種情形組合板正截面抗彎能力計算圖情形1：中性軸位于壓型鋼板以外(1)當時塑性中和軸在壓型鋼板上翼緣以上混凝土內(nèi)（如上圖），組合板的抗彎剛度按下式計算式中——組合板受壓區(qū)高度，當時，取；——組合板的有效高度；——壓型鋼板截面應(yīng)力合力至混凝土受壓區(qū)截面應(yīng)力的合力的距離，?。弧獕盒弯摪宓牟ň?；——壓型鋼板波距內(nèi)的截面面積；——壓型鋼板的抗拉強度設(shè)計值。情形2：中性軸位于壓型鋼板以內(nèi)

(2)當時塑性中和軸在壓型鋼板內(nèi)（如上圖），組合板的抗彎剛度按下式計算式中——塑性中和軸以上的壓型鋼板面積；

——壓型鋼板受拉區(qū)截面拉應(yīng)力的合力的距離。斜面抗剪強度斜截面承載力計算組合板的斜截面受剪承載力應(yīng)按下式計算式中——截面高度系數(shù)，；當mm時，取mm；當mm時，取mm；

——組合板斜截面上的最大剪力設(shè)計值；

——混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值；

——組合板平均肋寬。集中力作用下的抗沖切計算抗沖切強度計算組合板在集中荷載作用下的抗沖切強度按下式計算式中——臨界周邊長度，如下圖所示；

——混凝土最小澆注厚度；

——混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值。臨界周邊長度剛度的計算fmax≤[f]兩個簡化組合板的等效慣性矩為開裂和不開裂的平均值將鋼板根據(jù)彈模之比簡化成砼七、抗剪栓釘?shù)臉?gòu)造要求B、栓釘應(yīng)設(shè)置在壓型鋼板的凹肋處穿透鋼板，與壓型鋼板一起焊在鋼梁上A、組合樓板的端部均應(yīng)設(shè)置栓釘C、栓釘直徑一般小于19mm板跨小于3md=13mmord=16mm板跨3-6md=16mmord=19mm板跨大于6md=19mmD、栓釘間距應(yīng)在每個凹肋處設(shè)置一個，栓釘間距S

梁軸線方向：S≥5d

垂直于梁軸線方向：S≥4d

距離鋼梁翼緣邊：S≥35mmE、栓釘頂面的砼保護層≥15mm

栓釘總高度大于壓型鋼板30mm鋼與混凝土組合梁11.1組合梁的應(yīng)用和發(fā)展

組合梁的應(yīng)用開始于本世紀（20世紀）20年代，我國從50年代開始開展組合梁的研究和應(yīng)用。最初主要用于橋梁結(jié)構(gòu)，自80年代以來，由于在多層及高層建筑中更多地采用了鋼結(jié)構(gòu)，使得組合梁在建筑結(jié)構(gòu)領(lǐng)域也得到了長足的發(fā)展。在設(shè)計方法方面，大約在60年代以前，組合梁基本上按彈性理論設(shè)計，60年代開始逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榘此苄岳碚撛O(shè)計。

組合梁是鋼梁和所支承的鋼筋混凝土板通過抗剪連接件組合成一個整體而共同工作的梁。組合梁能更好地發(fā)揮鋼和混凝土各自的材質(zhì)特點，即充分發(fā)揮鋼材的抗拉性能和混凝土的抗壓性能。與單獨工作的鋼梁相比，組合梁的穩(wěn)定性和抗扭性能均有提高，防銹和耐火性能也有所增強，可以節(jié)省鋼20～40％，從而取得較大的經(jīng)濟效益。組合梁的整體剛度比鋼梁單獨工作時要大得多，撓度可減小1/3～1/2。如果保持撓度大小不變，則鋼梁高度可減低15～20％，使建筑高度降低?，F(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》新增加了下列主要內(nèi)容：（１）連續(xù)組合梁負彎矩處的計算方法。（２）樓板為壓型鋼板組合板時組合梁的設(shè)計。（３）部份抗剪連接組合梁的設(shè)計。部份抗剪連接對梁的強度影響很小，只撓度增大，可節(jié)約連接件和施工費用。（４）組合梁的撓度計算（主要是考慮滑移效應(yīng)的折減剛度的計算方法）。

壓型鋼板上現(xiàn)澆混凝土翼板并通過抗剪連接件與鋼梁連接組合成整體后，鋼梁與樓板成為共同受力的組合梁結(jié)構(gòu)。

組合梁的組成及其工作原理壓型鋼板組合梁通常由三部分組成，即：鋼筋混凝土翼板、抗剪連接件、鋼梁。

11.2一般規(guī)定（1）鋼筋混凝土翼板——組合梁的受壓翼緣；（2）抗剪連接件——混凝土翼板與鋼梁共同工作的基礎(chǔ)，主要用來承受翼板與鋼梁接觸面之間的縱向剪力；同時可承受翼板與鋼梁之間的掀起力。（3）鋼梁——在組合梁中主要承受拉力和剪力，鋼梁的上翼緣用作混凝土翼板的支座并用來固定抗剪連接件，在組合梁受彎時，抵抗彎曲應(yīng)力的作用遠不及下翼緣，故鋼梁宜設(shè)計成上翼緣截面小于下翼緣截面的不對稱截面。

組合梁的工作原理1.組合梁混凝土翼板的形式組合梁混凝土翼板可用現(xiàn)澆混凝土板、混凝土疊合板或壓型鋼板混凝土組合板?；炷怜B合板翼板由預(yù)制板和現(xiàn)澆混凝土層組成，施工時可在混凝土預(yù)制板表面采取拉毛及設(shè)置抗剪鋼筋等措施，以保證預(yù)制板和現(xiàn)澆混凝土層形成整體。壓型鋼板上現(xiàn)澆混凝土翼板并通過抗剪連接件與鋼梁連接組合成整體后，鋼梁與樓板成為共同受力的組合梁結(jié)構(gòu)。

11.3

組合梁的截面形式和翼板的有效寬度

2.鋼梁的形式鋼梁的形式應(yīng)根據(jù)組合梁跨度、荷載、施工條件等綜合考慮。一般來說，采用上窄下寬的焊接工字形截面耗鋼量較少。當荷載或跨度較小時，也可采用熱軋H型鋼或普通工字鋼，或在其下面加一塊蓋板。當跨度較大而荷載相對較小的情況，可考慮采用H型鋼的腹板切割為鋸齒形，錯開半齒焊合而成的蜂窩梁。它將H型鋼高度提高約50％，有較好的經(jīng)濟效果，而空洞又便于鋪設(shè)管線。

3.混凝土翼板的計算寬度計算組合梁時，將其截面視為T形截面，上部受壓翼緣為混凝土板的一部份甚至全部。由于剪力滯后的影響，混凝土翼板內(nèi)的壓應(yīng)力分布沿寬度方向是不均勻的，所謂計算寬度（即有效寬度）實質(zhì)上是指以應(yīng)力均勻分布為前提的當量寬度。規(guī)范取用的組合梁混凝土翼板有效寬度，系按現(xiàn)行國家標準《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010的規(guī)定采用的。

混凝土翼板的有效寬度取下式中的最小值：式中bc1、bc2——相鄰鋼梁間凈距s0的1/2。

公式中最重要的是bc2值（有些情況bc1值與bc2值相等），世界各國或地區(qū)的規(guī)范，對bc2值的規(guī)定頗不一致，組合梁翼板的計算寬度與梁格尺寸、梁的位置（在樓蓋外側(cè)或中部）、荷載方式（均布或集中荷載）、簡支單跨或連續(xù)等因素有關(guān)，只不過有些國家的規(guī)范忽略了某些因素，而其他規(guī)范又忽略另外一些因素而已。嚴格說來。樓蓋邊部無翼板時，其內(nèi)側(cè)的bc2應(yīng)小于中部兩側(cè)有翼板bc2的；集中荷載作用時的bc2值應(yīng)小于均布荷載作用的情況；連續(xù)梁的bc2值應(yīng)小于簡支梁的該值。

此外，各國規(guī)范對bc2的取值相差較大，與梁跨度l的關(guān)系從0.083l（美國，一側(cè)有翼板）到0.2l（日本，簡支組合梁）。與板厚有關(guān)與否也不盡統(tǒng)一。對于日本AIJ的規(guī)定，有試驗證明，在低應(yīng)力時是合適的，但在極限荷載情況下，有效寬度應(yīng)予減小?？偟膩砜?，我國規(guī)范對翼板計算寬度的規(guī)定有些偏大。由于組合梁混凝土板與鋼梁之間僅用連接件連結(jié)，不能考慮兩者完全粘連,按理，其計算寬度應(yīng)小于全混凝土的，但規(guī)范的規(guī)定與《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》一致，似值得再加以研究。

混凝土翼板計算厚度的取值：（1）對現(xiàn)澆混凝土，取如圖中的值；（2）對預(yù)制混凝土疊合板，當按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB50010的有關(guān)規(guī)定采取相應(yīng)的構(gòu)造措施后，可取為預(yù)制板加現(xiàn)澆層的厚度；（3）當采用壓型鋼板作混凝土底模時，若用薄弱截面的厚度將過于保守，參照試驗結(jié)果和美國資料，翼板厚度可采用有肋處板的總厚度。1.組合梁截面的基本假定（1）組合梁截面變形符合平面假定；（2）鋼梁與混凝土翼板之間的相互連接可靠，雖然有微小的相對位移，但可忽略不計；（3）鋼材與混凝土均為理想的彈塑性體。（4）忽略鋼筋混凝土翼板受壓區(qū)中鋼筋的作用；（5）假定剪力全部由鋼梁承受，同時不考慮剪力對組合梁抗彎承載力的影響。11.4組合梁的截面設(shè)計

2.組合梁的截面設(shè)計組合梁的截面高度一般為跨度的1/15~1/16，為使鋼梁的抗剪強度與組合梁的抗彎強度相協(xié)調(diào)，鋼梁截面高度不宜小于組合梁截面總高度h的1/2.5。組合梁的截面計算有彈性分析法和塑性分析法兩種，在20世紀50年代及以前，組合梁的抗彎強度主要按彈性理論計算。假定鋼梁和混凝土均為彈性體，變形后截面保持平面，混凝土不能受拉，不考慮板托截面。計算時，將受壓區(qū)混凝土截面除以n0，換算成鋼截面。

彈性設(shè)計法假定鋼和混凝土都是理想彈塑性體，因而截面始終保持平面，不能全面反映組合梁的實際工作。試驗研究發(fā)現(xiàn)，彈性理論對彎曲剛度和截面開始屈服前的曲率能給出較準確的預(yù)測，但由于收縮、徐變和溫度作用等的影響，截面開始屈服時的彎矩My卻過高地估計了13％左右。組合梁開始屈服后的承載潛力較大，最后破壞的極限彎矩Mu比My大得多，若以極限彎矩為準，就顯得彈性設(shè)計太保守。所以從60年代開始，各國對承受靜態(tài)荷載和間接承受動態(tài)荷載的一般結(jié)構(gòu)，均逐漸轉(zhuǎn)為按簡單塑性理論進行計算。組合梁的計算分兩階段——施工階段和使用階段。（1）施工階段：鋼梁承受混凝土和鋼梁的自重以及施工活荷載，鋼梁應(yīng)計算強度、穩(wěn)定性和剛度。（2）使用階段：鋼梁上的混凝土翼板已終凝形成組合梁承受在使用期間的荷載。應(yīng)按鋼與混凝土組合梁進行截面的強度、剛度及裂縫寬度計算。組合梁在正彎矩作用下的抗彎強度計算正彎矩作用下，組合梁的塑性中和軸可能位于鋼筋混凝土翼板內(nèi)，也可能位于鋼梁截面內(nèi)，計算時分兩種情況考慮。（1）當塑性中和軸位于混凝土受壓翼板內(nèi)，即Afbcehcfc時：

（2）當塑性中和軸位于鋼梁截面內(nèi)即Af>bcehcfc時:

組合梁在負彎矩作用下的抗彎強度計算

對連續(xù)組合梁，在負彎矩作用下極限狀態(tài)的一般特征為：負彎矩區(qū)混凝土翼板受拉開裂后退出工作，同時混凝土板中的縱向受拉鋼筋達到或超過屈服應(yīng)變，鋼梁的拉區(qū)和壓區(qū)大部分也達到或超過屈服應(yīng)變，其受力狀態(tài)類似鋼筋混凝土梁。我國規(guī)范規(guī)定可以采用塑性理論計算抗彎承載力，并在計算中假定鋼梁與混凝土翼板有可靠連接，能保證鋼筋應(yīng)力的充分發(fā)揮，忽略混凝土抗拉強度的貢獻。

規(guī)范規(guī)定組合梁在負彎矩作用區(qū)段拉力全部由翼板內(nèi)配置的縱向鋼筋承受，梁的抗彎強度應(yīng)滿足下式的要求：

Ms=(S1+S2)f

在負彎矩作用下，組合梁的混凝土翼板還應(yīng)進行最大裂縫寬度計算。因為連續(xù)組合梁負彎矩區(qū)混凝土翼板的工作狀態(tài)很接近于鋼筋混凝土軸心受拉構(gòu)件，故最大裂縫寬度的計算可參照《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》進行。在驗算混凝土裂縫時，可僅按荷載的標準組合進行計算，因為在荷載標準組合下計算裂縫的公式中已考慮了荷載長期作用的影響。

連續(xù)組合梁由于混凝土開裂的影響，正負彎矩區(qū)抗彎剛度有較大差異，相對于大部分單一材料的梁或鋼筋混凝土連續(xù)梁，其彎矩重分布的程度較高，且在正常使用極限狀態(tài)彎矩重分布就有很大發(fā)展。因此，計算混凝土翼板中縱向鋼筋時，應(yīng)當考慮彎矩重分布的影響。由荷載效應(yīng)標準組合計算的負彎矩區(qū)鋼筋應(yīng)力可以按下式計算：由縱向鋼筋與鋼梁形成的鋼截面的慣性矩Mk—由荷載效應(yīng)標準組合計算的截面負彎矩：

Mse—由荷載效應(yīng)標準組合按彈性方法計算得到的連續(xù)組合梁支座負彎矩值（按等截面計算）：a—連續(xù)組合梁支座負彎矩調(diào)幅系數(shù)：

r—鋼筋截面重心至鋼筋和鋼梁形成的組合截面塑性中和軸的距離。鋼筋與鋼梁的力比，f=Astfst/Af11.5部分抗剪連接的組合梁設(shè)計鋼-混凝土組合梁的混凝土板與鋼梁之所以能形成整體共同工作，關(guān)鍵是由于抗剪連接件傳遞二者之間的剪力。規(guī)范規(guī)定，抗剪連接件應(yīng)以控制截面間的區(qū)段分段進行布置，控制截面一般取彎矩最大截面及零彎矩截面。在每個正彎矩計算區(qū)段（剪跨）內(nèi)，鋼梁與混凝土板交界面的縱向剪力Vs?。ˋf）和（behc1fc）中的較小值。在負彎矩區(qū)段，Vs等于鋼筋屈服時所能提供的縱向拉力Astfst。因此，完全抗剪連接所需要的抗剪連接件數(shù)目為：當剪力連接件的設(shè)置受構(gòu)造等原因影響不能全部配置，即剪跨內(nèi)的實際抗剪連接件數(shù)目nr<nf，不足以承受組合梁上最大彎矩點和鄰近零彎矩點之間的剪跨區(qū)段內(nèi)總的縱向水平剪力時，可采用部分抗剪連接設(shè)計法。國內(nèi)外研究成果表明，在承載力和變形都能滿足要求時，采用部分抗剪連接組合梁是可行的。

在承載力和變形許可的條件下，采用部分抗剪連接可以減少連接件用量，降低造價并方便施工。對采用壓型鋼板混凝土組合板為翼板的組合梁，由于受板肋幾何尺寸的限制，栓釘布置的數(shù)量有限，有時也不得不采用部分抗剪連接的設(shè)計方法。由于梁的跨度愈大對連接件柔性性能要求愈高，所以用這種方法設(shè)計的組合梁其跨度不宜超過20m。

對于單跨簡支梁，部分抗剪連接的抗彎強度計算方法是根據(jù)簡化塑性理論按下列假定確定的：（1）在所計算截面左右兩個剪跨內(nèi)，

取連接件承載力設(shè)計值之和nr

的較小者作為混凝土翼板中的剪力；（2）梁與混凝土翼板間產(chǎn)生相對滑移，以至混凝土翼板與鋼梁有各自的中和軸。

部分抗剪連接時，混凝土翼板受壓區(qū)高度由抗剪連接件能夠提供的最大剪力所確定: