第9章多高层房屋结构2

对处于较严重腐蚀环境下的建筑，不宜采用压型钢板 组合楼盖体系。
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设计时，压型钢板可以有三种形式： ①压型钢板只作为永久性模板使用； ②压型钢板既是模板又作为底面受拉配筋，即组合楼板； ③压型钢板承受全部静荷载和活荷载。 其中①、②两种是目前采用最多的。 当仅作为永久性模板使用时，压型钢板承受施工荷载和 混凝土的重量。混凝土达到设计强度后，单向密肋钢筋混 凝土板即承受全部荷载。这种形式的楼板在使用阶段属于 非组合板，可按一般钢筋混凝土楼板进行设计。 对同时兼作模板和受拉配筋的压型钢板组合楼板的设计， 应分施工阶段和使用阶段进行验算。
(4)当结构布置规则、质量及刚度沿高度分布均匀、不 计扭转效应时，可采用平面结构计算模型；
当结构平面或立面不规则、体型复杂、无法划分成平 面抗例力单元或为简体结构时，应采用空间结构计算模 型。
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9.2.2.2 内力与位移计算
高层建筑钢结构功能复杂、体型多样、受力复杂且杆件数 量众多。因此，在进行结构的静、动力分析时，一般都应借助 电子计算机来完成。
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9.2.2.3 承载力验算 高层建筑钢结构构件承载力应满足下式的要求：
非抗震设计时： 抗震设计时：
—结构构件承载力的抗震调整系数。按照下表采 用。
表9-3
构件名称 梁 柱 支撑 节点 节点螺栓 节点焊缝
0.80 0.85 0.90 0.90
0.90
1.0
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a. 当
时，塑性中和轴位于组合板的混凝土内，
如下图，组合板的横截面抗弯能力按下式计算：
B
fc
x hc h0
fcBx yp
Apf
图9.3.2
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式中
—组合板全部荷载产生的弯矩设计值；
—组合板有效高度；
—组合板受压区高度，
当
时，取
—压型钢板截面应力合力至棍凝土受压区都
在使用阶段，压型钢板与混凝土面层结合为整体形成组 台板，应验算组合板在全部荷载作用下的强度和刚度。
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(1)组合楼板的强度计算 抗弯强度计算
组合板承受正弯矩作用时，一般采用塑性设计法。 但考虑到压型钢板没有混凝土保护层，同时，中和轴 附近材料强度的发挥也不够充分，因而压型钢板和混 凝土的强度设计值均应乘以折减系数0.8。
对无支撑纯框架，采用二阶弹性分析时,各杆件杆端弯矩 用下式近似计算：
=+
式中 ——假定框架无侧移时按一阶弹性分析求得的 各杆杆端弯矩； ——框架各节点侧移时按一阶弹性分析求得的各杆 杆端弯矩； ——考虑二阶效应第i层杆件的侧移弯矩增大系数
框架柱采用二阶弹性分析方法设计时，计算长度系数取为 1.0。
9.2.2.4 位移限制 (1)不考虑地震作用时，结构在风荷载作用下，顶点质
心位置的侧移不宜超过建筑高度的1/500，质心层间侧移 不宜超过楼层高度的1/400。
对于以钢筋混凝土结构为主要抗侧力构件的高层钢结构 的位移，应符合现行国家标准《高层建筑混凝土结构技术 规程》的有关规定，但在保证主体结构不开裂和装修材料 不出现较大破坏的情况下，可适当放宽。
（Ap-Ap2）f
图9.3.3
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式中
——塑性中和轴以上的压型钢板单元宽度内截面面 积；
——分别为压型钢板受拉区截面拉应力合力至受压 区混凝土板截面和压型钢板截面压应力合力的 距离。
斜截面抗剪强度计算
组合板斜截面抗剪承载力应符合下式要求:
式中
——组合扳一个波距内斜截面最大剪力设计 值；
面应力合力的距离；
—压型钢板顶面以上混凝土计算厚度；
—压型钢板的单元宽度(波距)；
—压型钢板单元宽度内的截面面积
—压型钢板材料的抗拉强度设计值；
—混凝土抗压强度设计值。
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b. 当
时，塑性中和轴位于组合板的混凝土内，
如下图，组合板的抗弯承载力按下式计算：
B
fc
hc x h0
fcBh0 yp2 Ap2f yp1
—分别为压型钢板在单元宽度B范围内对1点和2 点的截面模量；当压型钢板受压部分的宽度bc 超过有效宽度be(be＝50t,t为压型钢板的厚度) 时，受压部分取有效宽度be计算截面模量。
—压型钢板的抗弯强度设计值。 对Q215钢， ＝190N／mm2；对Q235钢， ＝205N ／mm2。
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——分别为第i、j层重力荷载代表值； Hi、Hj——分别为第i、j层楼盖距底部固定端
的高度； Fi——第i层的水平地震作用标准值；
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——顶部附加地震作用系数； ——顶部附加水平地震作用； ——结构的基本自振周期； 结构的基本自振周期，可按下列经验公式估算：
或者，对于重量及刚度分布比较均匀的结构，可用下式 近似计算：
基本要求
1.了解压型钢板组合楼板的验算方法 2.了解组合梁的设计要求
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9.3.1 组合楼板的设计要求
使用压型钢板组合楼板，有利于各种复杂管线系统 的铺设，在施工过程中，无传统模板支模拆模的繁琐作 业。
组合楼盖常用的压型钢板一般由厚0.8～1.0mm的热 镀锌薄板成型，长度为8～12m。各块压型钢板之间应用 紧固件将其连成整体。安装时，压型钢板表面的油污应 清除，避免长期显露而生锈。
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时程分析法 竖向特别不规则的建筑及高度较大的建筑，宜采用
时程分析法进行补充验算。 采用时程分析法计算结构的地震反应时，应输入典
型的地震波进行计算。场地特征的地震加速度波不能 少于4条，其中宜包括一条本地区历史上发生地震时 的实测记录波。地震波的持续时间不宜过短，宜取 10～20s或更长。
—— 结构顶层假想侧移（m)，即假想将结构各层的 重力荷载作为楼层的集中水平力，按弹性静力方法计算 得到的顶层侧移值。
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——计算周期修正系数，可取
。。增大影响宜向下考虑1～2层，但不
再往下传递。
振型分解反应谱法 不符合底部剪力法适用条件的其他高层钢结构，宜采
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(3)进行弹性分析时，宜考虑现浇钢筋混凝土楼板与钢 梁的共同工作。当进行弹塑性分析时，由于楼板可能严 重开裂，因此，不宜考虑楼板与钢梁的共同工作。
在进行框架弹性分析时，压型钢板组合楼盖中梁的惯 性矩可取为：当两侧有楼板时，取1.5 ；当仅一侧有楼 板时，取1.2 。 为钢梁的惯性矩。
计算水平地震作用效应(弯矩、剪力、轴力和变形):
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式中 —水平地震作用效应； —j 振型水平地震作用产生的效应，可只取前 2～3个振型。当基本自振周期＞1.5s时或房 屋高宽比＞5时，振型个数可适当增加。
在复杂体型或不能按平面结构假定进行计算时，应按 空间协同工作或空间结构计算空间振型。
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但是，此剪切变形对结构水平位移的影响较大，一般可 达10％～20％。因此，分析时应计入梁柱节点域剪切变形 对高层建筑钢结构位移的影响。由于用精确方法计算比较 困难，在工程设计中，可采用近似方法考虑其影响。即可 将梁柱节点域当作一个单独的单元进行结构分析，也可按 下列规定作近似计算：
若是在初设阶段进行截面的预估，也可参考有关资料和手 册采用一些近似计算方法，如分层法、D值法、空间协同工作 分析、等效角柱法、等效截面法以及展开平面框架法等。
当进行高层钢结构的内力与位移分析时，尚应注意以下几 个问题；
(1)高层建筑钢结构的梁、柱杆件一般采用H形和箱形，梁柱 连接节点城的剪切变形对内力的影响较小，计算时可以不考虑。
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式中： ——所计算楼层各柱轴心压力设计值之和； ——产生层间侧移的所计算楼层及以上各层的水平
力之和； Δu——按一阶弹性分析求得的所计算楼层的层间侧移。 当用来确定是否采用二阶分析时，可近似取层间相对 位移的容许值[Δu]（等于h/400）代替；
h——所计算楼层的高度。
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用振型分解反应谱法。 对体型比较规则、简单，可不计扭转影响的结构，振
型分解反应谱法仅考虑平移作用下的地震效应组合，沿主 轴方向，结构第j振型第i质点的水平地震作用标准值，按 下列公式计算：
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式中： ——相应于j振型计算周期 的地震影响系数； ——j振型的参与系数； ——j振型Z质点的水平相对位移。 根据各振型的水平地震作用标准值Fji，即可按下式
①对于箱形截面柱框架，可将梁柱节点域当作刚域，刚 域的尺寸取节点域尺寸的一半。
②对工字形截面柱框架，可先按结构轴线尺寸进行分析， 然后进行修正。
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(2)高层建筑钢结构的P-△效应较强，一般应验算结构的 整体稳定性。但根据理论分折和实例计算，若将结构的层 间位移限制在一定范围内，就能控制二阶效应对结构极限 承载能力的影响。故《钢结构设计规范》规定，框架结构 可采用一阶弹性分析，当满足下面的规定时，宜采用二阶 弹性分析。
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Gn
△F0
Fn
H Hi
Gi
Fi
FEk
图9.2.3 底部剪力法计算简图
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总水平地震作用： 各层水平地震作用标准值按下式比例分配：
顶部附加水平地震作用标准值为：
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式中：
——相应于结构基本自振周期 (按s计) 的水平地震影响系数；
——结构的等效总重力荷载,取总重力荷 载代表值的80％；
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2020/11/27
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