第四章多高层钢结构

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1、 4 4 多高层框架钢多高层框架钢结构结构设计设计一、多高层钢结构的特点一、多高层钢结构的特点二、多高层框架钢二、多高层框架钢结构结构体系体系三、三、多层多层钢钢结构房屋结构房屋 四、四、高层建筑钢结构抗侧力高层建筑钢结构抗侧力体系体系五、五、设计设计方法方法六、节点六、节点设计设计七、组合板设计七、组合板设计八、八、钢与混凝土组合梁钢与混凝土组合梁 重点和难点1 多层钢框架结构体系的组成和设计方法多层钢框架结构体系的组成和设计方法2、组合梁、楼板、节点设计 (1)自重轻：钢材材质均匀，强度高，因而结构构件截面小、自重轻，比钢筋混凝土结构可减轻自重1/3 以上，从而减小地基基础的荷载和运输、吊

2、装的费用。 (2)抗震性能好： 钢结构具有良好的延性和韧性，一般情况下，地震作用可减少40左右。 (3)增加建筑有效使用面积 ： 钢结构构件截面小，可减结构占用空间面积，达到降低层高，增加使用面积的效果，比混凝土结构可增加建筑使用面积34。 (4)建造速度快：钢结构构件，一般为T)-制作，现场安装，实施立体交叉作业，加快施工进度，比一般建设工期可缩短约1/41/3。 (5)防火性能差:钢构件表面应做专门的防火涂料防护层。 一、多高层建筑钢结构的特点1、结构的特点 (1)荷载的特点：多、高层建筑随着高度的增加，结构上的控制荷载由竖向荷载变为水平荷载；地震区的地震作用比风荷载大得多。 (2)内力特

3、点：多、高层建筑，随着高度的增加，结构上的控制内力，由轴力起控制作用到弯矩起控制作用；结构的侧移随高度增加而迅速增加,故结构侧移成为重要的控制因素。 (3)结构特点： 随着高度增加，结构的抗侧力体系应改进和加强。2设计特点二、结构体系n常见类型：常见类型：框架结构框架结构、框剪框剪结构结构、筒体结构筒体结构框架结构 最早用于高层建筑最早用于高层建筑柱距柱距宜控制在宜控制在6 69m9m范围内范围内次梁间距次梁间距一般以一般以3 34m4m为宜为宜 纯框结构体系的特点1 钢框架结构采用钢骨架和轻质围护结构 自重轻,对地质条件要求低。2 结构构件标准,工厂化生产,现场安装,湿作业少 施工占用场地少

4、，速度快。3 用于住宅建筑可发挥钢结构延性好,塑性变形能力强 抗震性好等优点,提高了住宅安全4 与传统钢混结构相比,能更好地满足大开间,灵活分隔的要求 提高了建筑的使用面积率。5 结构各部分刚度分布比较均匀，构造简单6 框架结构的侧向刚度小，侧向位移大 易引起非结构构件的破坏7 自振周期较长，对地震作用不敏感支撑框架体系支撑框架体系n 结构体系的选择，不仅要从满足使用功能节约等考虑，结构体系的选择，不仅要从满足使用功能节约等考虑，更要取决于建筑的高度。建筑层数越多，高度越高，风力更要取决于建筑的高度。建筑层数越多，高度越高，风力或地震力引起的侧向力就越大，建筑物必须有相应的刚度或地震力引起的侧

5、向力就越大，建筑物必须有相应的刚度来抵抗侧向力。因此，随着建筑层数的不断增加，结构体来抵抗侧向力。因此，随着建筑层数的不断增加，结构体系也就需要不断的发展。系也就需要不断的发展。n 支撑框架体系又可分为支撑框架体系又可分为框支结构和框剪框筒结构框支结构和框剪框筒结构n一一 框支框支结结构体系构体系：n1）框支框支结构组成结构组成n 在框架体系中，沿在框架体系中，沿结结构的构的纵纵横两个方向布置一定数量横两个方向布置一定数量的支撑。在的支撑。在这这种体系中，框架的布置原种体系中，框架的布置原则则和柱网尺寸，基和柱网尺寸，基本上与框架体系相同，支撑大多沿楼面中心部位服本上与框架体系相同，支撑大多沿

6、楼面中心部位服务务面面积积的周的周围围布置，沿布置，沿纵纵向布置的支撑和沿横向布置的支撑相向布置的支撑和沿横向布置的支撑相连连接，形成一个支撑芯筒。接，形成一个支撑芯筒。n框支斜撑体系特点： A: 受力方面受力方面n 采用由采用由轴轴向受力杆件形成的支撑来取代由抗弯杆件形向受力杆件形成的支撑来取代由抗弯杆件形成的框架成的框架结结构，能构，能获获得比得比纯纯框架框架结结构大构大得得多的抗多的抗侧侧力力刚刚度度n B: 变形方面变形方面 框架产生剪切变形，底部层间位移大；框架产生剪切变形，底部层间位移大；支撑产生弯曲变形，底部层间位移小，二者并联可支撑产生弯曲变形，底部层间位移小，二者并联可减小底

7、部层间位移减小底部层间位移C:构造方面支撑形心线通过梁柱轴线交点；支撑形心线通过梁柱轴线交点；少数柱之间设斜撑（梁柱连接可做成铰接）少数柱参与抗侧力体系；n注：梁柱刚性连接构造复杂，应该尽量少用；抗侧力体系也可混合剪力墙使用D:支撑计算要求：支撑计算要求：支撑平面外计算长度系数为支撑平面外计算长度系数为0.7(支撑腹支撑腹板垂直框架平面板垂直框架平面)或或0.9（支撑腹板平行框架平面）（支撑腹板平行框架平面） 有抗震有抗震要求的：要控制长细比和宽厚比，对斜杆内力乘增大系数，要求的：要控制长细比和宽厚比，对斜杆内力乘增大系数，保证填板长细比不大于保证填板长细比不大于40E：支撑布置要求：支撑布置

8、要求：P892框剪结构组成 v 框架结构上设置适当的支撑或剪力墙v 亦可二者皆设置侧向位移模式n在侧向荷载的作用下，在侧向荷载的作用下， 纯框架结构纯框架结构： 剪切变形模式剪切变形模式 抗剪结构抗剪结构： 弯曲变形模式弯曲变形模式 二者组合（框剪结构）二者组合（框剪结构）： 显著减少了纯框架结构的侧向位移显著减少了纯框架结构的侧向位移 n这种结构以剪力墙作为抗侧力结构，既具有框架结构平面布置灵活、使用方便的特点，又有较大的刚度，可用于40至60层的高层钢结构；剪力墙数量应使框剪结构顶点位移满足规范限值。与剪力墙相连的梁端受力大，易产生塑性铰，可将梁刚度乘折减系数。 用于地震区时，具有双重设防

9、的优点用于地震区时，具有双重设防的优点框剪结构的特点钢筋混凝土结构:需采取构造措施钢板结构(89mm厚钢板) 研究表明，在侧向刚度相同时，钢板剪力墙的框剪结构比框架结构用钢量少。剪力墙：框筒结构是筒体结构的一种结构布置（筒中筒）适用的建筑高度可超过90层（因横向刚度较大）结构特点：当钢筋混凝土墙沿服务性面积（如楼梯间、电梯间 和卫生间）周围设置,就形成框架筒体结构体系框架筒体结构体系 这种结构体系在各个方向都具有较大的抗侧力刚度。结构受力1 1）内部设置剪力墙式的内筒，与钢框架竖向构件 主要承受竖向荷载；2 2）外筒体采用密排框架柱和各层楼盖处的深梁刚 接，形成一个悬臂筒，以承受侧向荷载；3

10、3）同时设置刚性楼面结构作为框筒的横隔。在框剪结构中，形成筒体的构面内存在的在框剪结构中，形成筒体的构面内存在的剪切变形，即为剪切变形，即为剪力滞后剪力滞后。为了避免严重的剪力滞后造成角柱的轴力为了避免严重的剪力滞后造成角柱的轴力过大，通常可采取两个过大，通常可采取两个措施措施： 1 1）控制框筒平面的长宽比不宜过大）控制框筒平面的长宽比不宜过大 2 2）加大框筒梁和柱的线刚度之比）加大框筒梁和柱的线刚度之比 剪力滞后（Shear Lag）束筒结构 u 由各筒体之间共用筒壁的一束筒状结 构组成(减缓框筒结构的剪力滞后效应)u 可较灵活地组成平面形式钢筋混凝土筒体(常作为内筒出现)u 可将各筒体

11、在不同的高度中止密柱深梁的钢结构筒体筒体结构种类结构种类 结构体系结构体系 非抗震设防非抗震设防抗震设防烈度抗震设防烈度钢结构钢结构 框架框架- -支撑（剪力墙板）支撑（剪力墙板）各类筒体各类筒体 110110 260260 360360 110110 220220 300300 9090 200200 260260 5050 140140 180180 钢框架钢框架- -混凝土剪力墙混凝土剪力墙220220 180180 100100 7070 有混凝土剪力有混凝土剪力墙的钢结构墙的钢结构 220220 180180 1501507070 6, 76, 78 89 9框架框架钢框架钢框架-

12、-混凝土核心筒混凝土核心筒钢框筒钢框筒- -混凝土核心筒混凝土核心筒钢结构和有混凝土剪力墙的钢结构高层建筑的适用高度（m） 芯筒体系亦称悬挂结构；亦称悬挂结构；打破了密柱深梁对建筑设计的打破了密柱深梁对建筑设计的桎梏；桎梏；实现优势互补实现优势互补（充分发挥钢结（充分发挥钢结构抗拉强度高和钢筋混凝土结构抗拉强度高和钢筋混凝土结构抗压性能好的优势）；构抗压性能好的优势）；通常设置一些称为通常设置一些称为帽桁架帽桁架和和腰腰桁架桁架的水平桁架。的水平桁架。支撑框筒结构或桁架筒体结构 支撑系统支撑系统覆盖了整覆盖了整个建筑物表面；个建筑物表面；是较框筒结构更为是较框筒结构更为优越的优越的抗侧力体系抗

13、侧力体系。抗抗侧力结侧力结构位置构位置框筒结构布置时的注意事项n框筒结构框筒结构高宽比高宽比不宜小于不宜小于4 4；（更好地发挥框筒的立（更好地发挥框筒的立体作用）体作用）n内筒的内筒的边长边长不宜小于相应外框筒边长的不宜小于相应外框筒边长的1/31/3；n框筒框筒柱距柱距一般为一般为1.51.53.0m3.0m，且不宜大于层高；，且不宜大于层高；n框筒的框筒的开洞面积开洞面积不宜大于其总面积的不宜大于其总面积的5050；n内外筒之间的内外筒之间的进深进深一般控制在一般控制在101016m16m之间；之间；n内筒亦为框筒时，其柱距宜与外框筒柱距相同，且内筒亦为框筒时，其柱距宜与外框筒柱距相同，

14、且在每层楼盖处都设置钢梁将相应内外柱相连接；在每层楼盖处都设置钢梁将相应内外柱相连接；框筒结构布置时的注意事项（续）n控制控制角柱截面积角柱截面积为非角柱的为非角柱的1.51.52.02.0倍；倍；n外框筒为矩形平面时，宜将其作成外框筒为矩形平面时，宜将其作成切角矩形；切角矩形；（以削减角柱应力）（以削减角柱应力）n为提高内外筒的整体性能以及缓解剪力滞后，为提高内外筒的整体性能以及缓解剪力滞后，可设置可设置帽桁架帽桁架和和腰桁架腰桁架；n腰桁架一般布置于腰桁架一般布置于设备层设备层；n帽桁架和腰桁架一般是由帽桁架和腰桁架一般是由相互正交的两组桁架相互正交的两组桁架构成，等距满布于建筑物的横构成

15、，等距满布于建筑物的横( (纵纵) )向。向。基础埋深的考虑n敷设地下室；敷设地下室；（补偿基础、增大结构抗侧倾能力（补偿基础、增大结构抗侧倾能力）n有抗震设防时，高层结构部分的基础埋深宜一致、有抗震设防时，高层结构部分的基础埋深宜一致、不宜采用局部地下室；不宜采用局部地下室；n基础埋深：基础埋深： （从室外地坪或通长采光井底面到承（从室外地坪或通长采光井底面到承台底部或基础底部的深度）台底部或基础底部的深度） 1 1）采用天然地基时，不宜小于）采用天然地基时，不宜小于H H15 15 2 2）采用桩基时，不宜小于）采用桩基时，不宜小于H H20 20 H H ：室外地坪至屋顶檐口的高度：室外

16、地坪至屋顶檐口的高度n当有可靠根据时，基础埋深可适当减小。当有可靠根据时，基础埋深可适当减小。室外地面标高至基础底面的距离高层建筑钢结构抗重力体系结构体系抗侧力体系竖向重力水平力抵抗抵抗高度大抗侧力体系结构体系的主要部分四、四、高层建筑钢结构 抗侧力体系抗侧力体系分类基本组成单元各类抗侧力体系 水平变形特点实例 做法应用范围一、抗侧力体系基本单元 基本组成单元支撑桁架钢框架筒 高层建筑钢结构（包括钢砼组合结构）钢框架支撑桁架筒支撑桁架 + 框架密柱深梁钢砼剪力墙（密柱深梁）筒( 支撑桁架 + 框架 )筒 ( 钢砼剪力墙 )筒钢框架 或 钢筒支撑桁架钢框架筒支撑桁架钢框架筒钢框架体系基本单元的组

17、合支撑桁架钢框架筒支撑桁架钢框架筒钢框架支撑体系基本单元的组合支撑桁架钢框架筒支撑桁架钢框架筒钢框架筒体系基本单元的组合支撑桁架钢框架筒支撑桁架钢框架筒大型支撑体系基本单元的组合支撑桁架钢框架筒支撑桁架钢框架筒支撑筒体系基本单元的组合支撑桁架钢框架筒支撑桁架钢框架筒基本单元的组合筒 束 体系筒 中 筒体系抗侧力体系钢框架体系钢框架支撑体系钢框架筒体系大型支撑体系支撑筒体系筒 束 体系筒 中 筒体系抗侧力体系钢框架体系钢框架支撑体系钢框架筒体系大型支撑体系支撑筒体系筒 束 体系筒 中 筒体系二、钢框架体系 1、做法把梁柱刚接成整体，形成空间杆系结构是最早出现、也是最基本的抗侧力体系 2、特点A、

18、平面布置比较灵活，可以获得大空间B、安装简单方便，造价相对较低C、应用于30层以内的高层建筑结构种类结构种类结结 构构 体体 系系非抗震非抗震设设 防防抗震设防烈度抗震设防烈度6、789钢结构钢结构钢框架钢框架1101109070框架框架-支撑（剪力墙板）支撑（剪力墙板）260220200140各类筒体各类筒体360300260180D、在水平力作用下，抗侧力刚度小，顶层位移大顶层水平位移层间水平位移由柱弯曲剪切变形引起层间水平位移由梁引起框架弯曲变形引起柱弯曲、剪切变形引起层间位移i c 梁弯曲、剪切变形引起层间位移i g由柱弯曲剪切变形引起层间水平位移由梁引起框架弯曲变形引起相对较小梁、柱

19、抗弯、抗剪刚度较小抗轴向刚度较大相对较大相对较大框架抗侧力刚度小，顶层位移大3、实例长富宫中心 北京 地上25层，地下2层, 94m1987年建成 2层以下和地下室为型钢砼结构, 以上全部为钢框架结构结构钢材(日本钢材)柱及主梁: SM50A次梁及压型钢板: SS41高强度螺栓: F10T国名国名标准号标准号钢号钢号力学性能力学性能屈服点屈服点(MPa)抗拉强度抗拉强度(MPa)伸长率伸长率%冷弯试验冷弯试验试件厚度试件厚度钢钢 种种日本日本 JIS3106（1975）SM41245401510241.0a低碳钢低碳钢SM50323490608221.5a低合金钢低合金钢SM533635206

20、37191.5a低合金钢低合金钢SM58460568715201.5a低合金钢低合金钢SS41245401510261.5a低碳钢低碳钢SS50284490608192.0a低碳钢低碳钢SS55401540172.0a低合金钢低合金钢构件截面柱焊接箱型截面厚度 42 19450 450框架梁焊接H型截面宽度200 250梁高650翼缘板厚度 32 19腹板厚度 12次梁轧制H型钢楼板1.2mm压型钢板上浇混凝土楼板压型钢板支承于跨度小于3m的钢梁上层高地下室 0.00 6.8 m一层 4.5 m二层5.0 m三 二十二层 3.3 m二十三层 4.3 m二十四层 4.1 m二十五层 3.3 m三

21、、钢框架 支撑体系 1、做法把钢框架和支撑桁架共同组合，作为抗侧力体系 2、特点A、平面布置比较灵活，不能获得大空间B、安装较为简单方便C、应用于30 60层的高层建筑D、抗侧力刚度比钢框架大结构种类结构种类结结 构构 体体 系系非抗震非抗震设设 防防抗震设防烈度抗震设防烈度6、789钢结构钢结构钢框架钢框架1101109070框架框架-支撑（剪力墙板）支撑（剪力墙板）260220200140各类筒体各类筒体360300260180剪切形3、分类（两种分类方法）按支撑杆的设置方法 轴交支撑支撑杆一端位于梁柱节点，另一端与另一支撑杆相交于框架梁或节点上 偏交支撑支撑杆端点与梁柱节点之间（或）两支

22、撑杆端点之间耗能梁段 存在轴交支撑轴交支撑特点用于抗风或不太强的地震力当有强震作用时，会有如下严重后果 A、地震反复作用下,两支撑杆会先后压屈,支撑抗侧力刚度降低C、往复的地震作用支撑斜杆会从受压的压屈状态受拉的拉伸状态支撑斜杆、节点、相邻构件中将产生很大附加应力结构受冲击作用D、地震反复作用下,两支撑杆会先后压屈后不能恢复（拉直）B B、支撑的两侧柱子产生压缩变形和拉伸变形时，由于支撑支撑的两侧柱子产生压缩变形和拉伸变形时，由于支撑的端点实际构造做法并非铰接，而导致支撑产生较大的附加的端点实际构造做法并非铰接，而导致支撑产生较大的附加内力及应力内力及应力偏交支撑偏交支撑特点用于地震烈度大的地

23、区 A、存在一小段耗能梁段 B、地震作用时，耗能梁段先屈服，消耗地震能量，保护支撑杆耗能梁段的剪切屈服承载力支撑杆受压承载力a、 耗能梁段的受弯承载力大于受剪承载力设计思路b、 耗能梁段的设计剪力不超过剪力承载力的80%c、 提高支撑杆的受压承载力，使其至少应为耗 能梁段屈服时相应支撑轴力的1.6倍d、 塑性铰应出现在梁而不是柱上按支撑桁架的设置位置 框架竖向支撑体系加劲的框架竖向支撑体系框架竖向支撑体系框架竖向支撑体系每层设置支撑跨层设置支撑每层设置跨层设置杆件、节点数量多，费用高，传力路线长与上面相反，但杆件长加拿大国家银行大厦蒙特利尔 地 上 31层 ， 地 下 7层 , 127.08m

24、1983年建成 7层以下为钢砼结构, 以上全部为钢框架竖向支撑体系构件截面柱焊接H型截面厚度 50760 760（最大）框架梁W610梁高610次梁W410楼板压型钢板肋高76mm,混凝土楼板140mm梁高410间距 3m加劲的框架竖向支撑体系在设置竖向支撑的基础上，在顶层和每隔15层左右，沿房屋两个方向全长设置横向的伸臂桁架伸臂桁架伸臂桁架15层设置伸臂桁架和腰桁架（帽桁架）楼层水平加强层设备层或避难层腰桁架（帽桁架）外框架所有柱子均参与整体抗弯作用加劲的框架竖向支撑体系伸臂桁架的作用伸臂桁架有很大的抗弯刚度和抗剪刚度结构在水平荷载作用下外框架所有柱子均参与整体抗弯作用一侧外柱受拉， 另一侧

25、受压相当于作用反弯矩减少结构水平位移抵消一部分倾覆力矩4、支撑的等效件 嵌入式墙板支撑杆件易屈曲支撑杆件截面尺寸大为提高结构抗侧力刚度原因嵌入式墙板采用代替支撑杆件嵌入式墙板钢板剪力墙板内藏钢板剪力墙墙板带竖缝砼剪力墙墙板钢板剪力墙板采用厚钢板，四周通过高强度螺栓与梁柱相连做法设防烈度大于等于7时，钢板两侧焊纵向或横向加劲肋仅承担框架内四周的剪力，不承担框架梁上的竖向荷载特点侧向刚度大，重量轻，安装方便，但用钢量大内藏钢板剪力墙墙板钢板支撑的基础上，外包钢砼做法预制板仅在支撑的上下端节点处与钢框架相连钢支撑有外包砼，不考虑屈曲带竖缝砼剪力墙墙板预制板，中间带竖缝做法竖缝宽度10 mm ，竖向长

26、度为墙板净高的一半，缝间距为缝长一半多遇地震，墙板处于弹性阶段，侧向刚度大预制板仅与框架柱用高强度螺栓连接受力特点罕遇地震，墙板处于弹塑性阶段而产生裂缝，起到抗震耗能的作用5、工程实例北京京广中心大厦地上52层，地下3层, 196m高，1990年建成地下为钢骨砼框架和砼剪力墙，以上为钢框架支撑体系结构钢材(日本钢材)钢板厚小于等于40mm SM50A 轧制H型钢 SS41钢板厚大于40mm SM50B国名国名标准号标准号钢号钢号力学性能力学性能屈服点屈服点(MPa)抗拉强度抗拉强度(MPa)伸长率伸长率%冷弯试验冷弯试验试件厚度试件厚度钢钢 种种日本日本 JIS3106（1975）SM4124

27、5401510241.0a低碳钢低碳钢SM50323490608221.5a低合金钢低合金钢SM53363520637191.5a低合金钢低合金钢SM58460568715201.5a低合金钢低合金钢SS41245401510261.5a低碳钢低碳钢SS50284490608192.0a低碳钢低碳钢SS55401540172.0a低合金钢低合金钢构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 （外围框架梁端）800 300 12 25 （中心框架梁端）竖向支撑热轧及焊接H截面350 350 36 36 （最大）支撑主要采用带竖缝的预制墙板，在层高较

28、大的部分则采用钢支撑（1-6层，23层，38层）竖向支撑布置R1轴支撑布置新锦江大酒店地上43层，地下1层, 152m高，上海加劲的钢框架 竖向支撑体系结构钢材(美国钢材)A572/50级钢抗拉强度 390N/mm2屈服强度 350N/mm2国名国名标准号标准号钢号钢号力学性能力学性能屈服点屈服点(MPa)抗拉强度抗拉强度(MPa)伸长率伸长率%冷弯试验冷弯试验试件厚度试件厚度钢钢 种种美国美国 ASTM（1975）A36245401549231.0a1.5a低碳钢低碳钢A242343490211.0a1.5a低合金钢低合金钢A440343491211.0a1.5a低合金钢低合金钢A44134

29、3491211.0a1.5a低合金钢低合金钢A57268684911141.5a3.0a高强度钢高强度钢构件截面柱箱型截面700 700 80-20 (6层以下)框架梁焊接H截面700 300500 500 80-20 (6层以上)外围柱500 500中心柱东京新宿行政大厦地上54层，地下5层, 223m高，1979年加劲的钢框架 竖向支撑体系构件截面柱箱型截面550 550 65-13框架梁焊接H截面H = 700概况设置嵌入式钢砼预制墙板为支撑体系东 京 新 宿 行 政 大 厦 平 面 结 构 布 置图 东 京 新 宿 行 政 大 厦 立 面 结 构 布 置图106n (1)多层和高层建筑

30、钢结构的分析:分弹性设计和塑性设计 弹性设计:结构工作状态仅局限在理想弹性范围内进行内力和变形分析,用于一般有抗震设防要求的结构. 塑性设计:考虑结构在弹一塑性工作状态时的结构分析。用于罕遇地震作用下的结构分析。 (2)分析方法:一阶理论和二阶理论两种。 一阶理论:结构受力后，考虑内力和外力平衡，忽略结构变形对几何关系的影响； 二阶理论:将结构变形对其几何关系的影响考虑在力的平衡方程中。一般应按二阶理论进行结构分析。 (3)楼盖:通常采用钢与混凝土组合楼盖，假定楼盖在自身平面内为绝对刚性。设计中应采取加设板梁抗剪件，或非刚性楼面加现浇混凝土叠合层等措施加以保证。5.1 结构设计的原则规定五、五

31、、结构设计结构设计方法方法 (4)多、高层建筑钢结构计算模型的选择，一般可采用平面抗侧力结构空间协调计算模型；对筒体结构或无法划分为平面抗侧力单元的不规则或复杂的结构，应采用空间结构计算模型。 (5)多、高层建筑钢结构的结构分析的手段，一般应借助电子计算机完成，但在初步设计阶段，可参考有关资料和计算手册用手算方法进行。这些手算近似计算方法，常用的有分层法、D值法、空间协调工作分析、等效角柱法和等效截面法等。 (6)多、高层建筑钢结构的内力和位移分析时，应考虑梁、柱的弯曲变形、柱的轴向变形和梁柱的剪切变形，梁的轴向变形随具体情况而定。5.2 多、高层建筑钢结构的布置 多、高层建筑在确定结构形式和

32、结构体系后，即可进行结构布置。结构布置应配合建筑设计进行，满足建筑功能要求，并且应尽力做到受力合理、施工方便、造价经济。1高层建筑总体布置的要求 (1)满足建筑使用要求满足建筑使用要求 建筑的开问、进深、层高、层数及使用建筑的开问、进深、层高、层数及使用功能应得到保证，做到适用性。功能应得到保证，做到适用性。 (2)满足抗震设计原则应做到满足抗震设计原则应做到“小震不裂、中震可修、大震不倒小震不裂、中震可修、大震不倒”的可靠性原则。的可靠性原则。 (3)努力做到有利于建筑工程设计和施工的要求力求减少开间、努力做到有利于建筑工程设计和施工的要求力求减少开间、进深，尽量统一柱网和层高尺寸，重复使用

33、标准层，减少进深，尽量统一柱网和层高尺寸，重复使用标准层，减少扭扭转转 2高层建筑结构布置的原则高层建筑结构布置的原则 高层建筑结构布置应遵循以下原则：高层建筑结构布置应遵循以下原则： (1)结构平面形状和立面体型应尽可能简单、规则，使各部分刚结构平面形状和立面体型应尽可能简单、规则，使各部分刚度均匀对称，减少结构产生扭转的可能性。塔式楼平面的有利度均匀对称，减少结构产生扭转的可能性。塔式楼平面的有利形式为形式为o、丫、丫、#、A；板式楼的平面形式为口字形，长宽比和；板式楼的平面形式为口字形，长宽比和突出部位宜满足突出部位宜满足下下图及图及下下表限值，使建筑的刚度中心和质量中表限值，使建筑的刚

34、度中心和质量中心接近。心接近。高层建筑结构的总体布置要求高层建筑结构的总体布置要求：0.5 B / / Bmax 大洞口宽度比大洞口宽度比 1 1.5 l / / Bmax l / / b 凹凸部分的长宽比凹凸部分的长宽比 需抗震设防时平面尺寸关系4 5 L / / Bmax L/ /B 平面的长宽比平面的长宽比 1、准备设计资料(1)工程性质及建筑物安全等级。(2)荷载和作用。恒荷载标准值及其分布。活荷载标准值及其分布。基本风压及地面粗糙度类型。地震设防烈度。环境温度变化状况。基本雪荷载。5.3多、高层钢框架结构的设计内容和步骤 (3)地质条件。 2确定结构平面布置 3确定支撑体系的布置 4

35、确定框架梁、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应考虑建筑高度、刚度条件和经济条件。确定梁的翼缘、腹板尺寸应考虑局部稳定、经济条件和连接构造等因素。 (2)框架柱的截面尺寸柱的截面尺寸可由一根柱所承受的轴力乘以1.2倍，按轴心受压估算所需柱截面尺寸。 5框架梁、柱线刚度计算及梁、柱计算长度的确定 6荷载计算 (1)恒荷载。 (2)活荷载。 (3)风荷载。 (4)地震作用。 (5)温度作用。 (6)施工荷载。 注意：对楼层数较多、竖向荷载较大的结构，应考虑竖向构件在竖向静载作用下发生弹性压缩变形对结构所产生的不利作用。 结构在风荷载作用下，顶点质心位置的侧移不宜超过建

36、筑高度的1/500，各楼层质心位置的层间侧移不宜超过楼层高度的1/400。8荷载作用下的框架内力分析(可采用任一适用的结构力学方法)(1)恒载设计值=1.2 X恒载标准值(2)活荷载设计值=1.4活荷载标准值 为便于内力组合，可将活荷载分跨布置进行计算。因非上人屋面活荷载一般较小，可不考虑活荷载的最不利布置，将活荷载在屋面满跨布置。(3)风荷载作用下的框架内力(建议采用D值法) 风荷载设计值=1.4风荷载标准值 对非对称框架，应分别计算左风和右风作用下的结构内力。(4)地震作用下的框架内力(建议采用D值法，荷载底部剪力法)9荷载组合和内力组合(1)考虑四种基本荷载组合：恒荷载+活荷载恒荷载+风

37、荷载恒荷载+0.85(活荷载+风荷载)恒荷载+0.51.2/1.4活荷载1.3地震荷载必要时尚应考虑温度作用参与组合。(2)横梁内力组合(考虑活荷载的最不利布置)。(3)柱内力组合 由于活荷载作用下的内力用分层法计算，因此，在计算组合柱弯矩时，只考虑在柱相邻层布置活荷载；在计算组合柱轴力时，则考虑在该柱以上各层布置活荷载。10、构件及连接设计 (1)框架梁、柱设计。 (2)节点设计。 铰接柱脚。 刚接柱脚。 地震作用：GB50011-20085.4 多层框架钢结构荷载与作用 多遇地震阻尼0.035，罕遇地震0.051、荷载与作用：竖向荷载活载、雪载、积灰荷载水平荷载恒载风载:设计应满足非抗震：

38、非抗震：非抗震：非抗震：抗震：抗震：抗震：抗震：变形：变形：变变 形：形：2、荷载效应组合组合组合1 1：恒载控制：恒载控制：1.351.35恒载效应恒载效应+1.40.7+1.40.7活载效应活载效应组合组合2 2：活载控制：活载控制：1.21.2恒载效应恒载效应+1.4+1.4活载效应活载效应组合组合3 3：左风组合：左风组合：1.21.2恒载效应恒载效应+1.4+1.4活载效应活载效应+1.4+1.40 0. .6 6左风载效应左风载效应组合组合4 4：右风组合：右风组合：1.21.2恒载效应恒载效应+1.4+1.4活载效应活载效应+1.4+1.40 0. .6 6右风载效应右风载效应组

39、合组合5 5：左震组合：左震组合：1.21.2重力荷载效应重力荷载效应+1.3+1.3左震作用效应左震作用效应组合组合6 6：右震组合：右震组合：1.21.2重力荷载效应重力荷载效应+1.3+1.3右震作用效应右震作用效应组合组合7 7：左震组合：左震组合：1.01.0重力荷载效应重力荷载效应+1.3+1.3左震作用效应左震作用效应组合组合8 8：右震组合：右震组合：1.01.0重力荷载效应重力荷载效应+1.3+1.3右震作用效应右震作用效应承载力一般组合：设计值正常使用组合：使用标准值一：截面形式：1 钢结构框架柱在两个方向都承受较大的弯矩，同时又要考虑强柱弱梁的要求；而目前使用的焊接H型钢

40、或I字热轧钢截面，强弱轴 惯性矩之比310，势必造成材料浪费。但对平面受力结构，选用H型钢或I字钢在受力上还是合理的2 对于轴压比较大，双向弯矩接近，梁截面较高的框架柱，可采用 双轴等强的截面，如箱形截面，双肢格构截面，钢管柱或方钢管 混凝土柱。3 方钢管混凝土柱目前缺乏相应的规范、规程，应用还较少。 尤其钢管砼梁、柱的连接较为复杂，不利于工厂制作和现场施工5.5 多层框架钢构件设计多层框架钢构件设计5.5.2 钢结构柱：5.5.1 钢结构柱：中翼缘或窄翼缘工字钢二 初选截面： 1：经验法： 可按吊车吨位，工作制，柱截面情况查表，并凭经验定 2：估算法： 将竖向荷载放大20作为轴力，按轴压构件

41、估算柱截面三 构造规定：1：柱端部应设横隔，间距不大于9倍柱最大截面宽度和8m2：柱高厚比大于20时，应设横向加劲肋，间距不大于3h0 多高层建筑钢结构 节点设计内容节点的设计原则 (总)节点设计时的构造要求各类节点的做法及特点节点分类一、节点的设计原则1、不考虑抗震要求时结构的主要荷载包括两种情况抗震非抗震风荷载结构一般处于弹性状态作用时与地震荷载相比不大满足构件内力要求即可节点设计原则2、当考虑抗震要求时结构的主要荷载地震荷载结构可能进入塑性状态作用时塑性区附近的节点塑性区内的杆件特殊的设计要求节点设计原则满足构件内力要求特殊设计要求针对构件塑性时的局部稳定节点极限承载力梁塑性时的侧向稳定

42、A、节点极限承载力Mu 1.2 MpVu 1.3 (2Mp/l)Mu、Vu 节点的极限受弯、受剪承载力Mp 梁的全塑性弯矩承载力l 梁的净跨度梁柱节点极限承载力Ru 1.2 An fyRu 支撑连接的极限承载力An 支撑杆净截面面积fy 支撑杆材料的屈服强度支撑节点极限承载力B、构件进入塑性状态时， 板件的局部稳定应有保证框架梁板件板件7度及以上度及以上6度和非抗震设防度和非抗震设防工字形梁和箱形梁翼缘悬伸部分工字形梁和箱形梁翼缘悬伸部分b/t911工字形梁和箱形梁腹版工字形梁和箱形梁腹版h0/tw72-100N/Af85-120N/Af箱形梁翼缘在两腹板之间的部分箱形梁翼缘在两腹板之间的部分

43、b0/t3036框架梁板件宽厚比限值注：1、表中，N为梁的轴向力，A为梁的截面面积，f为梁的钢材强度设计值； 2、表列值适用于 = Q235钢，当钢材为其它牌号时应乘以C、受弯构件塑性区应设置侧向支撑点避免梁发生侧向的弯扭失稳目的L0 两相邻支撑点之间的间距设置方法L0 / b0 ? (根据钢结构规范）b0 受压翼缘的宽度二、节点设计的构造要求（总）1、设计时，应使节点构造简单，施工方便，便于就位和调整2、应防止厚钢板层状撕裂ZYX如图，通过轧制而成的钢板，三个方向的机械性能均不相同，其中Z向（厚度方向）最差，特别是塑性和韧性 钢板受撕裂情况 B、对于容易发生撕裂的部位，应要求严格检查A、尽量

44、避免焊缝收缩方向垂直钢板板面方向C、在满足承载力要求的前提下，尽量减少焊缝尺寸构造措施3、在确定框架吊装单元时，应根据构件重量、运输和起吊设备综合确定柱二层或三层楼高一根（一、四层也可）梁每跨梁一根密柱深梁的框筒三根柱 + 三根梁树 状柱吊装单元三根柱 + 二根梁世界贸易中心美国，纽约 411m，地上110层，地下6层 ，1973年竣工 阿莫科大厦（Amoco Building) 芝加哥标准石油大楼 美国，芝加哥 342m地 上 82层 ， 地 下 5层 1973年4、柱的工地接头一般设置在主梁顶面1.0 1.3 m 高处,以便于安装5、梁若需要现场接头，其位置应根据内力、运输、支撑综合确定一

45、般距离柱轴线约0.5 - 1.5m6、焊条应与钢材的型号匹配，尽量选择强度低的，使节点有好的延性7、为了焊透和满焊，应设置引弧板和垫板，且焊件应加工成坡口8、对于主要承重构件的螺栓连接，应采用高强度螺栓位移小、强度高、延性好9、若节点为栓焊混合连接，应先安装螺栓，再施焊三、高层建筑钢结构节点的类型梁 柱梁 柱 节点柱 柱柱 柱 节点梁 梁梁 梁 节点柱 基础柱 脚 节点支撑 梁柱支 撑 节点钢梁 钢砼剪力墙墙 梁 节点1、梁柱节点半刚性连接刚 性 连接铰接梁柱之间的转动刚度A、 刚 性 连接全 焊 连接全栓连接栓 焊 连接工厂中采用，现场不宜采用适合现场安装现场采用，材料耗费多梁-柱全焊接刚性

46、节点梁-柱栓焊混合连接刚性节点T型铸钢件角钢T型铸钢件和角钢可以在工厂力先焊在柱上，以减少现场工作量，但运输应注意全栓连接梁-柱T形件连接B、 半 刚 性连接介于刚性和铰接之间，有较大的延性和吸能性能用于低烈度地震区，层数不多的钢框架梁-柱端板连接C、铰接连接梁可绕节点转动，节点不能传递弯矩M连接方法简单，施工方便当不考虑钢框架抵抗水平力时，可以考虑铰接梁-柱的柔性连接2、柱柱节点宽 翼 缘 工字型矩型管截面A、柱截面热轧宽翼缘工字型截面焊接的工字型截面四块钢板通过焊接而成B、柱腹板、翼缘之间的焊接构造 焊接的工字型截面角焊缝，承受腹板、翼缘之间的竖向剪力 焊接的矩形管截面a、当不考虑抗震要求

47、时部分熔透的 “ V ” 型熔透的“ U ” 型转 角 处焊缝hf 1/3 t; hf 14 mm箱形柱角部组合焊缝（a）部分熔透焊缝； （b）全熔透焊缝C、柱接头做法 不考虑抗震要求a、柱上下两段应设置耳板， 厚度大于10mm宽 翼 缘 工字型矩型管截面设于柱翼缘两相对的翼缘上b、柱接头处采用部分焊透的单边 “ V ” “ J ” 型坡口 c、柱接头位置一般在梁上1.0-1.3m处，以方便施工部分焊透焊缝工形柱工地拼接 考虑抗震要求a、柱上下两段应设置耳板，方法同上b、柱接头位于塑性区范围以外 1/10 L 和 2h (取大值）c、对于工字型截面， 翼缘熔透坡口焊，承受弯矩M 腹板高强度螺栓

48、，承受剪力Q 轴力由两者共同承担d、矩形管截面，采用焊透的坡口焊箱形柱工地焊接 柱的变截面连接a、 尽量不改变截面高度而改变翼缘厚度b、若改变截面高度，则做法如图c、变截面位置一般位于接头部位柱的变截面连接（1）柱的变截面连接（2）3、梁梁节点A、主梁的拼接拼接位置应在框架节点塑性区以外主梁的拼接形式B、主次梁的相互连接为防止受扭，宜采用铰接方法次梁与主梁的简支连接次梁高度较小时与主梁的连接次梁与主梁的刚性连接C、主梁的侧向隅撑为防止主梁塑性区侧向失稳，设置隅撑距离柱轴线1/81/10梁跨处设置设置在梁的下翼缘设置方法梁的侧向隅撑4、墙梁节点A、钢梁与砼墙的连接采用铰接，承受拉力和剪力钢梁与混

49、凝土墙连接 钢梁与混凝土墙的简支连接B、钢梁与砼梁的连接钢梁与混凝土梁的连接 节点设计节点设计内容节点的设计原则 (总)节点设计时的构造要求各类节点的做法及特点节点分类一、节点的设计原则一、节点的设计原则1 1、不考虑抗震要求时、不考虑抗震要求时结构的主要荷载包括两种情况抗震非抗震风荷载结构一般处于弹性状态作用时与地震荷载相比不大满足构件内力要求即可节点设计原则2 2、当考虑抗震要求时、当考虑抗震要求时结构的主要荷载地震荷载结构可能进入塑性状态作用时塑性区附近的节点塑性区内的杆件特殊的设计要求节点设计原则满足构件内力要求特殊设计要求针对构件塑性时的局部稳定节点极限承载力梁塑性时的侧向稳定A、节

50、点极限承载力Mu 1.2 MpVu 1.3 (2Mp/l)Mu、Vu 节点的极限受弯、受剪承载力Mp 梁的全塑性弯矩承载力l 梁的净跨度梁柱节点极限承载力Ru 1.2 An fyRu 支撑连接的极限承载力An 支撑杆净截面面积fy 支撑杆材料的屈服强度支撑节点极限承载力B、构件进入塑性状态时， 板件的局部稳定应有保证框架梁框架梁板件宽厚比限值注：1、表中，N为梁的轴向力，A为梁的截面面积，f为梁的钢材强度设计值； 2、表列值适用于 = Q235钢，当钢材为其它牌号时应乘以板件7度及以上6度和非抗震设防工字形梁和箱形梁翼缘悬伸部分b/t911工字形梁和箱形梁腹版h0/tw72-100N/Af85

51、-120N/Af箱形梁翼缘在两腹板之间的部分b0/t3036注：1、表中，N为梁的轴向力，A为梁的截面面积，f为梁的钢材强度设计值； 2、表列值适用于 = Q235钢，当钢材为其它牌号时应乘以C、受弯构件塑性区应设置侧向支撑点避免梁发生侧向的弯扭失稳目的L0 两相邻支撑点之间的间距设置方法L0 / b0 ? (根据钢结构规范）b0 受压翼缘的宽度二、节点设计的构造要求（总）二、节点设计的构造要求（总）1、设计时，应使节点构造简单，施工方便，便于就位和调整2、应防止厚钢板层状撕裂ZYX如图，通过轧制而成的钢板，三个方向的机械性能均不相同，其中Z向（厚度方向）最差，特别是塑性和韧性 钢板受撕裂情况

52、 B、对于容易发生撕裂的部位，应要求严格检查A、尽量避免焊缝收缩方向垂直钢板板面方向C、在满足承载力要求的前提下，尽量减少焊缝尺寸构造措施3、在确定框架吊装单元时，应根据构件重量、运输和起吊设备综合确定柱二层或三层楼高一根（一、四层也可）梁每跨梁一根密柱深梁的框筒三根柱 + 三根梁树状柱吊装单元三根柱 + 二根梁世界贸易中心美国，纽约 411m，地上110层，地下6层 ，1973年竣工 阿莫科大厦（Amoco Building) 芝加哥标准石油大楼 美国，芝加哥 342m地上82层，地下5层 1973年4、柱的工地接头一般设置在主梁顶面1.0 1.3 m 高处,以便于安装5、梁若需要现场接头，

53、其位置应根据内力、运输、支撑内力、运输、支撑综合确定一般距离柱轴线约0.5 - 1.5m,多为1m。6、焊条应与钢材的型号匹配，尽量选择强度低的，使节点有好的延性7、为了焊透和满焊，应设置引弧板和垫板，且焊件应加工成坡口8、对于主要承重构件的螺栓连接，应采用高强度螺栓位移小、强度高、延性好9、若节点为栓焊混合连接，应先安装螺栓，再施焊三、高层建筑钢结构节点的类型三、高层建筑钢结构节点的类型梁 柱梁柱节点柱 柱柱柱节点梁 梁梁梁节点柱 基础柱脚节点支撑 梁柱钢梁 钢砼剪力墙墙梁节点1 1、梁柱节点、梁柱节点半刚性连接刚性连接铰接梁柱之间的转动刚度A、刚性连接全焊连接全栓连接栓焊连接工厂中采用，现

54、场不宜采用适合现场安装现场采用，材料耗费多梁-柱全焊接刚性节点梁-柱栓焊混合连接刚性节点T型铸钢件角钢T型铸钢件和角钢可以在工厂力先焊在柱上，以减少现场工作量，但运输应注意全栓连接梁-柱T形件连接B、半刚性连接介于刚性和铰接之间，有较大的延性和吸能性能用于低烈度地震区，层数不多的钢框架梁-柱端板连接C、铰接连接梁可绕节点转动，节点不能传递弯矩M连接方法简单，施工方便当不考虑钢框架抵抗水平力时，可以考虑铰接梁-柱的柔性连接2 2、柱柱节点、柱柱节点宽翼缘工字型矩型管截面A A、柱截面、柱截面热轧宽翼缘工字型截面焊接的工字型截面四块钢板通过焊接而成B B、柱腹板、翼缘之间的焊接构造、柱腹板、翼缘之

55、间的焊接构造 焊接的工字型截面角焊缝，承受腹板、翼缘之间的竖向剪力 焊接的矩形管截面a、当不考虑抗震要求时部分熔透的 “ V ” 型熔透的“ U ” 型转角处焊缝hf 1/3 t; hf 14 mm箱形柱角部组合焊缝箱形柱角部组合焊缝（a）部分熔透焊缝； （b）全熔透焊缝C C、柱接头做法、柱接头做法 不考虑抗震要求a、柱上下两段应设置耳板，厚度大于10mm宽翼缘工字型矩型管截面设于柱翼缘两相对的翼缘上b、柱接头处采用部分焊透的单边 “ V ” “ J ” 型坡口 c、柱接头位置一般在梁上1.0-1.3m处，以方便施工部分焊透焊缝部分焊透焊缝工形柱工地拼接工形柱工地拼接 考虑抗震要求a、柱上下

56、两段应设置耳板，方法同上b、柱接头位于塑性区范围以外 1/10 L 和 2h (取大值）c、对于工字型截面， 翼缘熔透坡口焊，承受弯矩M 腹板高强度螺栓，承受剪力Q 轴力由两者共同承担d、矩形管截面，采用焊透的坡口焊 柱的变截面连接a、 尽量不改变截面高度而改变翼缘厚度b、若改变截面高度，则做法如图c、变截面位置一般位于接头部位柱的变截面连接（1）柱的变截面连接（2）3 3、梁梁节点、梁梁节点A A、主梁的拼接、主梁的拼接拼接位置应在框架节点塑性区以外主梁的拼接形式B B、主次梁的相互连接、主次梁的相互连接次梁与主梁的简支连接次梁高度较小时与主梁的连接次梁高度较小时与主梁的连接次梁与主梁的刚性

57、连接次梁与主梁的刚性连接C C、主梁的侧向隅撑、主梁的侧向隅撑为防止主梁塑性区侧向失稳，设置隅撑距离柱轴线1/81/10梁跨处设置设置在梁的下翼缘设置方法梁的侧向隅撑梁的侧向隅撑4 4、墙梁节点、墙梁节点A A、钢梁与砼墙的连接、钢梁与砼墙的连接采用铰接，承受拉力和剪力钢梁与混凝土墙连接钢梁与混凝土墙连接 钢梁与混凝土墙的简支连接钢梁与混凝土墙的简支连接B B、钢梁与砼梁的连接、钢梁与砼梁的连接钢梁与混凝土梁的连接钢梁与混凝土梁的连接多高层建筑钢结构多高层建筑钢结构 楼板设计楼板设计内容楼板设计的基本要求楼板的类型作法 每类楼板相关的内容特点 设计方法构造要求建筑使用受力一、楼板设计的基本要求

58、一、楼板设计的基本要求A、承受和传递荷载(水平和竖向荷载)B、隔音的要求具体满足两个方面的要求刚度强度保证住宅私密性C、防火要求采取防火措施, 保护钢梁和楼板D、防水要求楼面和屋面, 均应进行防水处理E、管线敷设要求管线竖向水平一般敷设在楼板内二、楼板的分类二、楼板的分类做法不同现浇钢砼楼板预制钢砼楼板压型钢板砼楼板四类钢砼叠合楼板1 1、现浇钢砼楼板、现浇钢砼楼板做法由钢筋与砼现场浇注而成，两者共同受力特点B、由支模、拆模、扎筋、浇灌、养护等工序构成， 施工复杂、繁琐，且影响钢构件的吊装A、可以浇住成任意平面形状，整体刚度好应用一般很少用于高层建筑钢结构C、楼板与钢梁表面之间应加抗剪连接件（

59、栓钉）2 2、预制钢砼楼板、预制钢砼楼板做法直接由工厂或现场预制，置于钢梁上，用细实混凝土浇灌槽口和板缝特点B、省去了支模、拆模、扎筋、浇灌、养护等复杂工 序，但需吊装，且影响钢构件的吊装A、楼板整体刚度差，不能与钢梁一起共同工作应用在高层建筑钢结构中应用不多分类预制预应力钢砼楼板预制钢砼楼板3 3、钢砼叠合楼板、钢砼叠合楼板做法把钢砼楼板分两层特点B、省去了支模、拆模、扎筋、浇灌、养护等复杂工 序，但需吊装，且影响钢构件的吊装A、楼板整体刚度好，但不能与钢梁一起共同工作应用在高层建筑钢结构中应用不多上层：在下层预制板上完成现浇作业下层：较薄的预制板，吊装到钢梁上，起模板作用4 4、压型钢板砼

60、板、压型钢板砼板三、压型钢板砼楼板的做法、特点三、压型钢板砼楼板的做法、特点做法把压型钢板首先铺在钢梁上，并与梁翼缘焊接，然后在压型钢板上现浇砼或钢砼。砼与压型钢板之间、压型钢板与钢梁之间均有抗剪构造连接件纵向水平剪切粘结破坏 国产压型钢板板型 国外板型组合板的组合方式压型钢板组合梁(a)肋平行于主钢梁 (b)肋垂直于主钢梁压型钢板砼楼板特点压型钢板砼楼板特点施工设计从设计角度B、极限承载力大，达到30 - 50 kN/m2A、组合后刚度大、延性好、抗震性能好C、楼板的刚度大，能有效地传递水平荷载D、楼板可作为钢梁的一部分，提高了钢 梁的抗弯刚度和承载力（20-30%）， 增加了梁的侧向稳定E

61、、合理利用材料，充分发挥其各自优势钢梁外露的组合梁从施工角度B、压型钢板一旦铺设，可作为工作平台A、压型钢板很轻，安装时方便、速度快C、浇灌砼可单独进行，与其它安装工序不打搅D、压型钢板的沟槽可以用来敷设管线E、不需要支模，大大方便了施工应用在高层建筑钢结构中应用非常普遍瑞金大厦，107m, 地上29层，地下1层，上海，于1986年竣工10层以上采用压型钢板砼板，梁上抗剪栓钉：116230216230瑞金大厦瑞金大厦北京，82.75m, 地上26层，于1986年竣工京城大厦京城大厦北京，地上25层，地下2层, 94m，1987年建成 长富宫中心长富宫中心北京，地上52层，地下3层,196m高，

62、1990年建成京广中心京广中心中国，北京, 153.55m，地下2层, 地上39层中中国国国国际际贸贸易中心易中心深圳, 151m，地上40层，地下1层深深圳圳发发展展中中心大厦心大厦上海，地下1层，地上43层，143.62m上上海海静静安安希希尔顿酒店尔顿酒店上海，129.55m，地下2层, 地上35层上上海海国国际际贸贸易中心易中心四、压型钢板砼楼板的分类四、压型钢板砼楼板的分类做法、受力不同做法、受力不同非组合板组合板组合板组合板B、压型钢板为使用阶段的受力钢板A、压型钢板为施工阶段的模板C、砼中不配钢筋B、组合板（压型钢板+素砼）在使用阶段的计算A、压型钢板在施工阶段的验算做法计算内容

63、计算方法同普通钢砼非组合板非组合板做法A、压型钢板仅为施工阶段的模板B、使用阶段受力的部分为钢砼板B、钢砼板在使用阶段的计算A、压型钢板在施工阶段的验算计算内容应用最为普遍C、砼中配钢筋五、压型钢板计算（施工阶段）五、压型钢板计算（施工阶段）所受荷载施工荷载，包括人、设备和材料，大于1.5kN/m2湿的砼、压型钢板自重正应力剪应力腹板局部承载力折算应力计算内容刚度强度正应力计算正应力计算max f剪应力计算剪应力计算max fv折算应力计算折算应力计算（/）2 + （ /）2 1.0A AB BA AB B腹板局部承载力计算腹板局部承载力计算原因原因压型钢板较薄腹板可能受较大集中力或支座反力

64、腹板压跛(Web Crippling) 为避免压跛现象出现，根据欧洲所做的大量试验，以及我国现行国家标准冷弯薄壁型钢结构技术规范建议采用如下公式进行验算 式中 支座反力； 一块腹板的局部受压承载力设计值； 钢材抗压强度设计值； 系数，中间支座取0.12，端部支座取0.06； 腹板厚度（mm）； 支座处的支承长度100 mm 200 mm,端部支座可取 100 mm； 腹板倾角（45 90）。 压型钢板刚度验算压型钢板刚度验算 （5）挠度验算 压型钢板在施工阶段应进行挠度计算。当均布荷载作 用时 简支板 双跨连续板 式中 板的挠度； 单位宽度均布短期荷载值，取荷载标准值； 压型钢板弹性模量； 单

65、位宽度均布压型钢板的惯性矩； 板的容许挠度。 根据我国近十年来的工程实验经验，对于应用于楼板中的压型钢板，其最大挠度不应超过跨度的1/200和20mm的 较小值。六、组合板计算（使用阶段）六、组合板计算（使用阶段）所受荷载使用荷载砼、压型钢板自重横截面抗弯强度叠合面抗剪强度集中力作用下的抗冲切计算斜截面抗剪强度计算内容复杂，不介绍刚度强度横截面抗弯强度砼只考虑受压,不考虑受拉压型钢板考虑受拉、压拉、压材料同时达到设计值计算原则两种情形组合板正截面抗弯能力计算图情形1：中性轴位于压型钢板以外 (1)当 时 塑性中和轴在压型钢板上翼缘以上混凝土内（如上图），组合板的抗弯刚度 按下式计算 式中 组合

66、板受压区高度，当时 ，取 ； 组合板的有效高度； 压型钢板截面应力合力至混凝土受压区截面应力的合力的距离， 取 ； 压型钢板的波距； 压型钢板波距内的截面面积； 压型钢板的抗拉强度设计值。情形2：中性轴位于压型钢板以内 (2)当时 塑性中和轴在压型钢板内（如上图），组合板的抗弯刚度 按下式计算 式中 塑性中和轴以上的压型钢板面积； 压型钢板受拉区截面拉应力的合力的距离。斜面抗剪强度斜面抗剪强度斜截面承载力计算 组合板的斜截面受剪承载力应按下式计算 式中 截面高度系数， ； 当 mm时，取 mm； 当 mm时，取 mm； 组合板斜截面上的最大剪力设计值； 混凝土轴心抗拉强度设计值； 组合板平均肋

67、宽。集中力作用下的抗冲切计算集中力作用下的抗冲切计算 抗冲切强度计算 组合板在集中荷载作用下的抗冲切强度按下式计算 式中 临界周边长度，如下图所示； 混凝土最小浇注厚度； 混凝土轴心抗拉强度设计值。临界周边长度刚度的计算刚度的计算fmax f 两个简化组合板的等效惯性矩为开裂和不开裂的平均值将钢板根据弹模之比简化成砼七、抗剪栓钉的构造要求七、抗剪栓钉的构造要求B、栓钉应设置在压型钢板的凹肋处 穿透钢板，与压型钢板一起焊在 钢梁上A、组合楼板的端部均应设置栓钉C、栓钉直径一般小于19 mm板跨小于 3m d = 13mm or d = 16mm板跨3-6 m d = 16mm or d = 19

68、mm板跨大于6 m d = 19mmD、栓钉间距 应在每个凹肋处设置一个，栓 钉间距 S 梁轴线方向： S 5 d 垂直于梁轴线方向： S 4 d 距离钢梁翼缘边： S 35mmE、栓钉顶面的砼保护层 15mm 栓钉总高度大于压型钢板 30mm钢与混凝土组合梁11.1 11.1 组合梁的应用和发展组合梁的应用和发展 组合梁的应用开始于本世纪（组合梁的应用开始于本世纪（2020世纪）世纪）2020年代年代 ，我国，我国从从5050年代开始开展组合梁的研究和应用。最初主要用于桥梁年代开始开展组合梁的研究和应用。最初主要用于桥梁结构，自结构，自8080年代以来，由于在多层及高层建筑中更多地采用年代以

69、来，由于在多层及高层建筑中更多地采用了钢结构，使得组合梁在建筑结构领域也得到了长足的发展。了钢结构，使得组合梁在建筑结构领域也得到了长足的发展。 在设计方法方面，大约在在设计方法方面，大约在6060年代以前，组合梁基本上年代以前，组合梁基本上按弹性理论设计，按弹性理论设计，6060年代开始逐步转变为按塑性理论设计。年代开始逐步转变为按塑性理论设计。 组合梁是钢梁和所支承的钢筋混凝土板通过抗剪连接件组组合梁是钢梁和所支承的钢筋混凝土板通过抗剪连接件组合成一个整体而共同工作的梁。组合梁能更好地发挥钢和混凝合成一个整体而共同工作的梁。组合梁能更好地发挥钢和混凝土各自的材质特点，即充分发挥钢材的抗拉性

70、能和混凝土的抗土各自的材质特点，即充分发挥钢材的抗拉性能和混凝土的抗压性能。与单独工作的钢梁相比，组合梁的稳定性和抗扭性能压性能。与单独工作的钢梁相比，组合梁的稳定性和抗扭性能均有提高，防锈和耐火性能也有所增强，可以节省钢均有提高，防锈和耐火性能也有所增强，可以节省钢20204040，从而取得较大的经济效益。从而取得较大的经济效益。 组合梁的整体刚度比钢梁单独工作时要大得多，挠度可减组合梁的整体刚度比钢梁单独工作时要大得多，挠度可减小小1/31/31/21/2。如果保持挠度大小不变，则钢梁高度可减低。如果保持挠度大小不变，则钢梁高度可减低15152 02 0，使建筑高度降低。，使建筑高度降低。

71、n n现行现行钢结构设计规范钢结构设计规范新增加了下列主要内容：新增加了下列主要内容：（）连续组合梁负弯矩处的计算方法。（）连续组合梁负弯矩处的计算方法。（）楼板为压型钢板组合板时组合梁的设计。（）楼板为压型钢板组合板时组合梁的设计。（）部部份份抗抗剪剪连连接接组组合合梁梁的的设设计计。部部份份抗抗剪剪连连接接对对梁梁的的强强度度影影响响很很小小，只只挠挠度度增增大大，可可节节约约连连接接件和施工费用。件和施工费用。（）组合梁的挠度计算（主要是考虑滑移效应的（）组合梁的挠度计算（主要是考虑滑移效应的折减刚度的计算方法）。折减刚度的计算方法）。 n n压型钢板上现浇混凝土翼板并通过抗剪连接件压型

72、钢板上现浇混凝土翼板并通过抗剪连接件与钢梁连接组合成整体后，钢梁与楼板成为共与钢梁连接组合成整体后，钢梁与楼板成为共同受力的组合梁结构。同受力的组合梁结构。 组合梁的组成及其工作原理 压型钢板组合梁通常由三部分组成，即： 钢筋混凝土翼板、抗剪连接件、钢梁。 11.2 11.2 一般规定一般规定（1）钢筋混凝土翼板组合梁的受压翼缘；（2）抗剪连接件混凝土翼板与钢梁共同工作的基础，主要用来承受翼板与钢梁接触面之间的纵向剪力；同时可承受翼板与钢梁之间的掀起力。（3）钢梁在组合梁中主要承受拉力和剪力，钢梁的上翼缘用作混凝土翼板的支座并用来固定抗剪连接件，在组合梁受弯时，抵抗弯曲应力的作用远不及下翼缘，

73、故钢梁宜设计成上翼缘截面小于下翼缘截面的不对称截面。 组合梁的工作原理n n1. 1. 组合梁混凝土翼板的形式组合梁混凝土翼板的形式 组合梁混凝土翼板可用现浇混凝土板、混凝土叠合板组合梁混凝土翼板可用现浇混凝土板、混凝土叠合板或压型钢板混凝土组合板。混凝土叠合板翼板由预制板和或压型钢板混凝土组合板。混凝土叠合板翼板由预制板和现浇混凝土层组成，施工时可在混凝土预制板表面采取拉现浇混凝土层组成，施工时可在混凝土预制板表面采取拉毛及设置抗剪钢筋等措施，以保证预制板和现浇混凝土层毛及设置抗剪钢筋等措施，以保证预制板和现浇混凝土层形成整体。形成整体。 压型钢板上现浇混凝土翼板并通过抗剪连接件与钢梁压型钢

74、板上现浇混凝土翼板并通过抗剪连接件与钢梁连接组合成整体后，钢梁与楼板成为共同受力的组合梁结连接组合成整体后，钢梁与楼板成为共同受力的组合梁结构。构。 11.3 11.3 组合梁的截面形式和翼板的有效宽组合梁的截面形式和翼板的有效宽度度 n n2. 2. 钢梁的形式钢梁的形式 钢梁的形式应根据组合梁跨度、荷载、施工条钢梁的形式应根据组合梁跨度、荷载、施工条件等综合考虑。一般来说，采用上窄下宽的焊接工件等综合考虑。一般来说，采用上窄下宽的焊接工字形截面耗钢量较少。当荷载或跨度较小时，也可字形截面耗钢量较少。当荷载或跨度较小时，也可采用热轧采用热轧H H型钢或普通工字钢，或在其下面加一块型钢或普通工

75、字钢，或在其下面加一块盖板。盖板。 当跨度较大而荷载相对较小的情况，可考虑采当跨度较大而荷载相对较小的情况，可考虑采用用H H型钢的腹板切割为锯齿形，错开半齿焊合而成型钢的腹板切割为锯齿形，错开半齿焊合而成的蜂窝梁。它将的蜂窝梁。它将H H型钢高度提高约型钢高度提高约5050，有较好的，有较好的经济效果，而空洞又便于铺设管线。经济效果，而空洞又便于铺设管线。 3. 3. 混凝土翼板的计算宽度混凝土翼板的计算宽度 计算组合梁时，将其截面视为计算组合梁时，将其截面视为T T形截面，上部受压翼缘形截面，上部受压翼缘为混凝土板的一部份甚至全部。由于剪力滞后的影响，混凝为混凝土板的一部份甚至全部。由于剪

76、力滞后的影响，混凝土翼板内的压应力分布沿宽度方向是不均匀的，所谓计算宽土翼板内的压应力分布沿宽度方向是不均匀的，所谓计算宽度（即有效宽度）实质上是指以应力均匀分布为前提的当量度（即有效宽度）实质上是指以应力均匀分布为前提的当量宽度。宽度。 规范取用的组合梁混凝土翼板有效宽度，系按现行国规范取用的组合梁混凝土翼板有效宽度，系按现行国家标准家标准混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范GB50010GB50010的规定采用的。的规定采用的。 混凝土翼板的有效宽度 取下式中的最小值： 式中 bc1、bc2相邻钢梁间净距s0的1/2。 公式中最重要的是公式中最重要的是b bc2c2值（有些情况值（有些情况

77、b bc1c1值与值与b bc2c2值相等），值相等），世界各国或地区的规范，对世界各国或地区的规范，对b bc2c2值的规定颇不一致，组合梁翼板值的规定颇不一致，组合梁翼板的计算宽度与梁格尺寸、梁的位置（在楼盖外侧或中部）、荷的计算宽度与梁格尺寸、梁的位置（在楼盖外侧或中部）、荷载方式（均布或集中荷载）、简支单跨或连续等因素有关，只载方式（均布或集中荷载）、简支单跨或连续等因素有关，只不过有些国家的规范忽略了某些因素，而其他规范又忽略另外不过有些国家的规范忽略了某些因素，而其他规范又忽略另外一些因素而已。严格说来。楼盖边部无翼板时，其内侧的一些因素而已。严格说来。楼盖边部无翼板时，其内侧的b

78、 bc2c2应应小于中部两侧有翼板小于中部两侧有翼板b bc2c2的；集中荷载作用时的的；集中荷载作用时的b bc2c2值应小于均布值应小于均布荷载作用的情况；连续梁的荷载作用的情况；连续梁的b bc2c2值应小于简支梁的该值。值应小于简支梁的该值。 此外，各国规范对此外，各国规范对b bc2c2的取值相差较大，与梁跨度的取值相差较大，与梁跨度l l的关系的关系从从0.0830.083l l（美国，一侧有翼板）到（美国，一侧有翼板）到0.20.2l l（日本，简支组合梁）。（日本，简支组合梁）。与板厚有关与否也不尽统一。对于日本与板厚有关与否也不尽统一。对于日本AIJAIJ的规定，有试验证明，

79、的规定，有试验证明，在低应力时是合适的，但在极限荷载情况下，有效宽度应予减在低应力时是合适的，但在极限荷载情况下，有效宽度应予减小。小。 总的来看，我国规范对翼板计算宽度的规定有些偏大。总的来看，我国规范对翼板计算宽度的规定有些偏大。由于组合梁混凝土板与钢梁之间仅用连接件连结，不能考虑两由于组合梁混凝土板与钢梁之间仅用连接件连结，不能考虑两者完全粘连者完全粘连, ,按理，其计算宽度应小于全混凝土的，但规范的规按理，其计算宽度应小于全混凝土的，但规范的规定与定与混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范一致，似值得再加以研究。一致，似值得再加以研究。 混凝土翼板计算厚度的取值：混凝土翼板计算厚度的取值

80、： （1 1）对现浇混凝土，取如图）对现浇混凝土，取如图 中的值；中的值； （2 2）对预制混凝土叠合板，当按）对预制混凝土叠合板，当按混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范GB 50010GB 50010的有关规定采取相应的构造措施后，可取为预制板的有关规定采取相应的构造措施后，可取为预制板加现浇层的厚度；加现浇层的厚度； （3 3）当采用压型钢板作混凝土底模时，若用薄弱截面的）当采用压型钢板作混凝土底模时，若用薄弱截面的厚度将过于保守，参照试验结果和美国资料，翼板厚度可采用厚度将过于保守，参照试验结果和美国资料，翼板厚度可采用有肋处板的总厚度。有肋处板的总厚度。1. 组合梁截面的基本假定（1

81、）组合梁截面变形符合平面假定；（2）钢梁与混凝土翼板之间的相互连接可靠，虽然有微小的相对位移，但可忽略不计；（3）钢材与混凝土均为理想的弹塑性体。（4）忽略钢筋混凝土翼板受压区中钢筋的作用；（5）假定剪力全部由钢梁承受，同时不考虑剪力对组合梁抗弯承载力的影响。11.4 11.4 组合梁的截面设计组合梁的截面设计 2. 组合梁的截面设计 组合梁的截面高度一般为跨度的1/151/16，为使钢梁的抗剪强度与组合梁的抗弯强度相协调，钢梁截面高度不宜小于组合梁截面总高度h的1/2.5。 组合梁的截面计算有弹性分析法和塑性分析法两种，在20世纪50年代及以前，组合梁的抗弯强度主要按弹性理论计算。假定钢梁和

82、混凝土均为弹性体，变形后截面保持平面，混凝土不能受拉，不考虑板托截面。计算时，将受压区混凝土截面除以n0，换算成钢截面。 弹弹性性设设计计法法假假定定钢钢和和混混凝凝土土都都是是理理想想弹弹塑塑性性体体，因因而而截截面面始始终终保保持持平平面面，不不能能全全面面反反映映组组合合梁梁的的实实际际工工作作。试试验验研研究究发发现现，弹弹性性理理论论对对弯弯曲曲刚刚度度和和截截面面开开始始屈屈服服前前的的曲曲率率能能给给出出较较准准确确的的预预测测，但但由由于于收收缩缩、徐徐变变和和温温度度作作用用等等的的影影响响，截截面面开开始始屈屈服服时时的的弯弯矩矩MMy y却却过过高高地地估估计计了了131

83、3左左右右。组组合合梁梁开开始始屈屈服服后后的的承承载载潜潜力力较较大大，最最后后破破坏坏的的极极限限弯弯矩矩MMu u比比MMy y大大得得多多，若若以以极极限限弯弯矩矩为为准准，就就显显得得弹弹性性设设计计太太保保守守。所所以以从从6060年年代代开开始始，各各国国对对承承受受静静态态荷荷载载和和间间接接承承受受动动态态荷荷载载的的一一般般结结构构，均均逐逐渐渐转转为为按简单塑性理论进行计算。按简单塑性理论进行计算。组合梁的计算分两阶段施工阶段和使用阶段。（1）施工阶段：钢梁承受混凝土和钢梁的自重以及施工活荷载，钢梁应计算强度、稳定性和刚度。（2）使用阶段：钢梁上的混凝土翼板已终凝形成组合

84、梁承受在使用期间的荷载。应按钢与混凝土组合梁进行截面的强度、刚度及裂缝宽度计算。 组合梁在正弯矩作用下的抗弯强度计算 正弯矩作用下，组合梁的塑性中和轴可能位于钢筋混凝土翼板内，也可能位于钢梁截面内，计算时分两种情况考虑。（1）当塑性中和轴位于混凝土受压翼板内，即Afbcehcfc时： （2）当塑性中和轴位于钢梁截面内即Af bcehcfc时: 组合梁在负弯矩作用下的抗弯强度计算 对对连连续续组组合合梁梁，在在负负弯弯矩矩作作用用下下极极限限状状态态的的一一般般特特征征为为：负负弯弯矩矩区区混混凝凝土土翼翼板板受受拉拉开开裂裂后后退退出出工工作作，同同时时混混凝凝土土板板中中的的纵纵向向受受拉拉

85、钢钢筋筋达达到到或或超超过过屈屈服服应应变变，钢钢梁梁的的拉拉区区和和压压区区大大部部分分也也达达到到或或超超过过屈屈服服应应变变，其其受受力力状状态态类类似似钢钢筋筋混混凝凝土土梁梁。我我国国规规范范规规定定可可以以采采用用塑塑性性理理论论计计算算抗抗弯弯承承载载力力，并并在在计计算算中中假假定定钢钢梁梁与与混混凝凝土土翼翼板板有有可可靠靠连连接接，能能保保证证钢钢筋筋应应力力的的充充分发挥，忽略混凝土抗拉强度的贡献。分发挥，忽略混凝土抗拉强度的贡献。 规规范范规规定定组组合合梁梁在在负负弯弯矩矩作作用用区区段段拉拉力力全全部部由由翼翼板板内内配配置置的纵向钢筋承受，的纵向钢筋承受，梁的抗弯

86、强度应满足下式的要求： Ms= ( S1+S2 ) f 在在负负弯弯矩矩作作用用下下，组组合合梁梁的的混混凝凝土土翼翼板板还还应应进进行行最最大大裂裂缝缝宽宽度度计计算算。因因为为连连续续组组合合梁梁负负弯弯矩矩区区混混凝凝土土翼翼板板的的工工作作状状态态很很接接近近于于钢钢筋筋混混凝凝土土轴轴心心受受拉拉构构件件，故故最最大大裂裂缝缝宽宽度度的的计算可参照计算可参照混凝土结构设计规范混凝土结构设计规范进行。进行。 在在验验算算混混凝凝土土裂裂缝缝时时，可可仅仅按按荷荷载载的的标标准准组组合合进进行行计计算算，因因为为在在荷荷载载标标准准组组合合下下计计算算裂裂缝缝的的公公式式中中已已考考虑虑

87、了了荷荷载载长期作用的影响。长期作用的影响。 连续组合梁由由于于混混凝凝土土开开裂裂的的影影响响，正正负负弯弯矩矩区区抗抗弯弯刚刚度度有有较较大大差差异异，相相对对于于大大部部分分单单一一材材料料的的梁梁或或钢钢筋筋混混凝凝土土连连续续梁梁，其其弯弯矩矩重重分分布布的的程程度度较较高高，且且在在正正常常使使用用极极限限状状态态弯弯矩矩重重分分布布就就有有很很大大发发展展。因因此此，计计算算混混凝凝土土翼翼板板中中纵纵向向钢钢筋时，应当考虑弯矩重分布的影响。筋时，应当考虑弯矩重分布的影响。 由由荷荷载载效效应应标标准准组组合合计计算算的的负负弯弯矩矩区区钢钢筋筋应应力力可可以以按按下式计算：下式

88、计算：由纵向钢筋与钢梁形成的钢截面的惯性矩 Mk由荷载效应标准组合计算的截面负弯矩： Mse由荷载效应标准组合按弹性方法计算得到的连续组合梁支座负弯矩值（按等截面计算）： a连续组合梁支座负弯矩调幅系数： r钢筋截面重心至钢筋和钢梁形成的组合截面塑性中和轴的距离。钢筋与钢梁的力比， f =Astfst/Af11.5 部分抗剪连接的组合梁设计 钢钢- -混混凝凝土土组组合合梁梁的的混混凝凝土土板板与与钢钢梁梁之之所所以以能能形形成成整整体体共共同同工工作作，关关键键是是由由于于抗抗剪剪连连接接件件传传递递二二者者之之间间的的剪剪力力。规规范范规规定定，抗抗剪剪连连接接件件应应以以控控制制截截面面

89、间间的的区区段段分分段段进进行行布布置置，控控制制截截面面一一般般取取弯弯矩矩最最大大截截面面及及零零弯弯矩矩截截面面。在在每每个个正正弯弯矩矩计计算算区区段段（剪剪跨跨）内内，钢钢梁梁与与混混凝凝土土板板交交界界面面的的纵纵向向剪剪力力V Vs s取取（AfAf）和和（b be eh hc1c1f fc c）中中的的较较小小值值。在在负负弯弯矩矩区区段段，V Vs s等等于于钢筋屈服时所能提供的纵向拉力钢筋屈服时所能提供的纵向拉力A Ast stf fst st。 因此，完全抗剪连接所需要的抗剪连接件数目为：因此，完全抗剪连接所需要的抗剪连接件数目为： 当当剪剪力力连连接接件件的的设设置置受

90、受构构造造等等原原因因影影响响不不能能全全部部配配置置，即即剪剪跨跨内内的的实实际际抗抗剪剪连连接接件件数数目目n nr rnnf f，不不足足以以承承受受组组合合梁梁上上最最大大弯弯矩矩点点和和邻邻近近零零弯弯矩矩点点之之间间的的剪剪跨跨区区段段内内总总的的纵纵向向水水平平剪剪力力时时，可可采采用用部部分分抗抗剪剪连连接接设设计计法法。国国内内外外研研究究成成果果表表明明，在在承承载载力力和和变变形形都都能能满满足足要要求求时时，采采用用部部分分抗抗剪剪连连接接组组合合梁梁是是可行的。可行的。 在在承承载载力力和和变变形形许许可可的的条条件件下下，采采用用部部分分抗抗剪剪连连接接可可以以减减

91、少少连连接接件件用用量量，降降低低造造价价并并方方便便施施工工。对对采采用用压压型型钢钢板板混混凝凝土土组组合合板板为为翼翼板板的的组组合合梁梁，由由于于受受板板肋肋几几何何尺尺寸寸的的限限制制，栓栓钉钉布布置置的的数数量量有有限限，有有时时也也不不得得不不采采用用部部分分抗抗剪剪连连接接的的设设计方法。计方法。 由由于于梁梁的的跨跨度度愈愈大大对对连连接接件件柔柔性性性性能能要要求求愈愈高高，所所以以用用这种方法设计的组合梁其跨度不宜超过这种方法设计的组合梁其跨度不宜超过20m20m。 对对于于单单跨跨简简支支梁梁，部部分分抗抗剪剪连连接接的的抗抗弯弯强强度度计计算算方方法法是是根据简化塑性

92、理论按下列假定确定的：根据简化塑性理论按下列假定确定的：（1 1）在在所所计计算算截截面面左左右右两两个个剪剪跨跨内内， 取取连连接接件件承承载载力力设设计计值之和值之和 n nr r 的较小者作为混凝土翼板中的剪力；的较小者作为混凝土翼板中的剪力；（2 2）梁梁与与混混凝凝土土翼翼板板间间产产生生相相对对滑滑移移，以以至至混混凝凝土土翼翼板板与与钢钢梁有各自的中和轴。梁有各自的中和轴。 部分抗剪连接时，混凝土翼板受压区高度由抗剪连接件能够提供的最大剪力所确定: 部分抗剪连接时一个剪跨区的抗剪连接件数目； 每个抗剪连接件的纵向抗剪承载力。 钢梁受压区面积为： A 钢梁截面面积。 部分抗剪连接时

93、组合梁截面抗弯承载力为：部分抗剪连接时组合梁截面抗弯承载力为： y y1 1 钢钢梁梁受受拉拉区区截截面面形形心心至至混混凝凝土土翼翼板板受受压压区区形形心心的的距离；距离； y y2 2 钢梁受拉区截面形心至钢梁受压区形心的距离。钢梁受拉区截面形心至钢梁受压区形心的距离。 部分抗剪连接组合梁在负弯矩作用区段的抗弯强度，按 nr 和 A Ast stf fst st 两者中的较小值计算。计算略偏保守，以补偿混凝土的抗拉作用、钢筋的强化作用以及构造钢筋的作用。 随随着着抗抗剪剪连连接接件件数数目目的的减减少少，钢钢梁梁与与混混凝凝土土翼翼板板的的共共同同工工作作能能力力不不断断降降低低，导导致致

94、二二者者交交界界面面产产生生过过大大的的滑滑移移，从从而而影影响响钢钢梁梁塑塑性性性性能能的的充充分分发发挥挥，并并使使构构件件在在承承载载力力极极限限状状态态时时延延性性降降低低。为为了了保保证证部部分分抗抗剪剪连连接接的的组组合合梁梁能能有有较较好好的的工工作作性性能能，在在任任一一剪剪跨跨区区内内，规规范范规规定定部部分分抗抗剪剪连连接接时时连连接接件件的的数数量量不不得得少少于于按按完完全全抗抗剪剪连连接接设设计计时时该该剪剪跨跨区区内内所所需需抗抗剪剪连连接接件件总总数数的的50%50%，否否则则将将按按单单根根钢钢梁梁计计算算，不考虑组合作用。不考虑组合作用。 部部分分抗抗剪剪连连

95、接接时时，组组合合梁梁的的抗抗剪剪连连接接件件必必须须具具有有一一定定的的柔柔性性，即即理理想想的的塑塑性性状状态态，因因此此规规范范规规定定栓栓钉钉直直径径d d 22mm22mm，杆长，杆长l l 4d4d。 此此外外，混混凝凝土土强强度度等等级级不不能能高高于于C40C40，以以保保证证栓栓钉钉工工作作时全截面进入塑性状态。时全截面进入塑性状态。11.6 钢梁板件的宽厚比n n 当塑性中和轴在混凝土翼板内或板托内时，整个钢当塑性中和轴在混凝土翼板内或板托内时，整个钢梁处于受拉状态，则不应对钢梁板件宽厚比提出要梁处于受拉状态，则不应对钢梁板件宽厚比提出要求。求。n n 当塑性中和轴在钢梁内

96、时，为保证截面塑性能充当塑性中和轴在钢梁内时，为保证截面塑性能充分发展，应按塑性设计的规定控制钢梁板件的宽厚分发展，应按塑性设计的规定控制钢梁板件的宽厚比。受压翼缘板的外伸冤度比。受压翼缘板的外伸冤度b b与其厚度与其厚度t t之比的控制之比的控制式为式为b/t9b/t9。 实际上此规定是偏于保守的，因受压翼缘焊实际上此规定是偏于保守的，因受压翼缘焊有连接件，不易失去局部稳定。有连接件，不易失去局部稳定。 塑性中和塑性中和轴轴在在钢钢梁内梁内时时，腹板小部分，腹板小部分为为受受压压区，大部分区，大部分为为受拉区，整个腹板属偏心受拉的工作状受拉区，整个腹板属偏心受拉的工作状态态。如果偏安全。如果

97、偏安全地参照塑性地参照塑性设计时设计时偏心受偏心受压压的控制式，得腹板的控制式，得腹板总总的的计计算高算高度度h h0 0与其厚度与其厚度t tw w之比的控制式之比的控制式为为： 也可以将塑性中和轴以上的受压区视为轴心受压构件的腹也可以将塑性中和轴以上的受压区视为轴心受压构件的腹板，取：板，取： 式中式中h h1 1为腹板受压区的高度。为腹板受压区的高度。 由于连续梁内力重分配时负负弯弯矩矩区区需需具具有有一一定定的的转转动动能能力力，同同时时还还需需控控制制裂裂缝缝宽宽度度，一一般般要要求求对对纵纵向向钢钢筋筋的的配配筋筋数数量量加加以以限限制制，即即多多数数情情况况下下，钢钢筋筋所所承承

98、担担的的力力与与钢钢梁梁承承担担的的力力之之比比Astfst/Af小小于于0.370.37，此此时时，钢钢梁梁腹腹板板高高厚厚比比应应满足条件：满足条件：11.7 抗剪连接件的计算 抗抗剪剪连连接接件件是是组组合合梁梁设设计计的的关关键键技技术术之之一一，目目前前一一般般采采用用圆圆柱柱头头栓栓钉钉、槽槽钢钢和和弯弯起起起起钢钢筋筋等等三三种种抗抗剪剪连连接接件件，它它们们单单位位承承载载力力的的耗耗钢钢量量之之比比约约为为1 1：2.52.5：5 5，以以栓栓钉钉最最省省，弯弯筋筋耗耗钢钢量量最最大大。所所以以在在条条件件许许可可情情况况下下，应应尽尽可可能能采采用用以以专专门门设备进行接触

99、焊的圆柱头栓钉。设备进行接触焊的圆柱头栓钉。 圆柱头栓钉连接件主要靠栓杆抗剪来承受剪力，用圆头抵抗掀拉力。根据试验，栓钉连接件主要有两种破坏模式，即栓钉根部混凝土受局部承压作用，根部混凝土区出现局部破碎或栓钉杆被剪坏。因而影响圆柱头栓钉连接件抗剪承载力的主要因素有： 栓杆的直径d（或栓钉的截面积As）； 混凝土的弹性模量Ec； 混凝土的强度等级。 关关于于圆圆柱柱头头栓栓钉钉的的抗抗剪剪承承载载力力，根根据据欧欧洲洲钢钢结结构构协协会会组组合合结结构构规规范范等等资资料料，其其承承载载力力的的限限制制条条件件为为0.70.7A As sf fu u。但但在在修修订订8888规范时，认为我国使用

100、经验不足，将规范时，认为我国使用经验不足，将f fu u改为改为f f，即：，即： GBJ17-88GBJ17-88规规范范发发行行以以来来，设设计计者者在在使使用用中中发发现现，N Nv vc c均均由由“ “ 0.70.7A As sf f ” ”控控制制，“ “ ” ”不不起起作作用用，使使栓栓钉钉数数偏偏多多，现现将将此此限限制制条条件件改改为为：“ “0.70.7A As srf rf ” ”，r r为为栓栓钉钉材材料料的的强强屈屈比比 ， 按按 规规 定定 ， 栓栓 钉钉 材材 料料 为为 4.64.6级级 ， 即即 f f=215N/mm=215N/mm2 2，r r=1/0.6

101、=1.67=1/0.6=1.67。 以以上上对对抗抗剪剪连连接接件件承承载载力力的的计计算算公公式式，是是根根据据正正弯弯矩矩作作用用下下的的试试验验结结果果得得到到的的，当当栓栓钉钉位位于于负负弯弯矩矩区区时时，混混凝凝土土翼翼板板处处于于受受拉拉状状态态，栓栓钉钉周周围围的的混混凝凝土土对对其其约约束束程程度度不不如如正正弯弯矩矩区区的的栓栓钉钉受受到到周周围围混混凝凝土土约约束束程程度度高高，故故位位于于负负弯弯矩矩区区的的栓栓钉钉抗抗剪剪承承载载力力应应予予折折减减。规规范范规规定定，对对位位于于负负弯弯矩矩区区段段的的抗抗剪剪连连接接件件，其其抗抗剪剪承承载载力力设设计计值值 对对中

102、中间间支支座座应应乘乘以以折折减系数减系数0.90.9，对悬臂部分应乘以折减系数，对悬臂部分应乘以折减系数0.80.8。 用用压压型型钢钢板板作作混混凝凝土土翼翼板板的的底底模模时时，其其抗抗剪剪连连接接件件一一般般用用栓栓钉钉，栓栓钉钉根根部部无无混混凝凝土土约约束束，当当压压型型钢钢板板垂垂直直于于钢钢梁梁时时，混混凝凝土土肋肋是是不不连连续续的的。压压型型钢钢板板组组合合梁梁的的破破坏坏主主要要表表现现为为混混凝凝土土肋肋的的破破坏坏。其其承承载载力力极极限限状状态态首首先先表表现现为为混混凝凝土土肋肋和和压压型型钢钢板板的的粘粘结结破破坏坏，然然后后是是混混凝凝土土肋肋剪剪切切破破坏坏

103、，此此时时栓栓钉钉的的承承载载力力要要低低于于混混凝凝土土实实板板的的情情况况，故故栓栓钉钉的的抗抗剪剪承承载载力力应应予予折折减减，规规范范规规定定的的折折减减系系数数是是根根据据试试验验分分析析而而得得的的，分分为为两两种情况。种情况。当压型钢板的肋平行于钢梁布置时，栓钉承载力折减系数为：当压型钢板的肋平行于钢梁布置时，栓钉承载力折减系数为： b bw w 混凝土凸肋的平均宽度，当肋的上部宽度小于下部混凝土凸肋的平均宽度，当肋的上部宽度小于下部宽度时改取上部宽度；宽度时改取上部宽度； h he e混凝土凸肋高度；混凝土凸肋高度； h hd d栓钉高度。栓钉高度。 当压型钢板的肋平行于钢梁布

104、置时，栓钉承载力折减系当压型钢板的肋平行于钢梁布置时，栓钉承载力折减系数为：数为：一个板肋中布置的栓钉数 11.8 挠度计算n n组合梁的挠度计算与钢筋混凝土梁类似，可按结构组合梁的挠度计算与钢筋混凝土梁类似，可按结构力学公式进行，计算时应分别考虑在荷载标准组合力学公式进行，计算时应分别考虑在荷载标准组合及荷载准永久组合下的截面折减刚度，并以其中的及荷载准永久组合下的截面折减刚度，并以其中的较小值作为挠度计算的依据。较小值作为挠度计算的依据。n n由于组合梁在荷载的标准组合作用下产生的截面弯由于组合梁在荷载的标准组合作用下产生的截面弯矩小于组合梁在弹性阶段的极限弯矩，即组合梁在矩小于组合梁在弹

105、性阶段的极限弯矩，即组合梁在正常使用阶段仍处于弹性工作状态，因此组合梁的正常使用阶段仍处于弹性工作状态，因此组合梁的变形计算可按弹性理论进行。变形计算可按弹性理论进行。 组合梁采用的柔性连接件在传递钢梁与混凝土组合梁采用的柔性连接件在传递钢梁与混凝土翼板交界面的剪力时本身会发生变形，周围的混凝翼板交界面的剪力时本身会发生变形，周围的混凝土也会产生压缩，导致钢梁与混凝土翼板的交界面土也会产生压缩，导致钢梁与混凝土翼板的交界面产生滑移应变，从而引起附加挠度，因此，组合梁产生滑移应变，从而引起附加挠度，因此，组合梁的挠度计算，其截面刚度应采用考虑滑移效应的折的挠度计算，其截面刚度应采用考虑滑移效应的

106、折减刚度。折减刚度按下式确定：减刚度。折减刚度按下式确定： 影响折减刚度的主要因素有截面几何特征、抗影响折减刚度的主要因素有截面几何特征、抗剪连接件的刚度及布置方式。剪连接件的刚度及布置方式。组合梁的换算截面惯性矩刚度折减系数 当当按按连连续续梁梁设设计计时时，组组合合梁梁挠挠度度一一般般不不会会超超过过容容许许值值，但但按按塑塑性性铰铰理理论论进进行行承承载载力力极极限限状状态态设设计计时时，仍仍需需对对挠挠度度进进行行验验算算。由由于于连连续续梁梁负负弯弯矩矩区区混混凝凝土土开开裂裂退退出出工工作作，造造成成组组合合梁梁沿沿长长度度方方向向刚刚度度不不均均匀匀。一一种种简简化化方方法法是是，在在中中支支座座两两侧侧各各0.150.15倍倍跨跨度度范范围围内内只只考考虑虑钢钢梁梁和和纵纵向向钢钢筋筋对对刚刚度度的的贡贡献献，在在其其余余区区段段取取相相应应的的折折减减刚刚度度，按按变变刚刚度度连连续续梁梁来来进进行行挠挠度度计算。计算。