4_2多层及高层房屋结构-楼盖的布置方案和设计.ppt

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1、4.2 楼盖的布置方案和设计 4.2.1 4.2.1 楼盖布置原则和方案楼盖布置原则和方案 4.2.2 4.2.2 压型钢板组合楼盖的设计压型钢板组合楼盖的设计 4.2.3 4.2.3 组合梁和组合板的构造要求组合梁和组合板的构造要求 本节内容2021/9/181楼盖结构的作用直接承受竖向荷载的作用，直接承受竖向荷载的作用，并将其传递给竖向构件；并将其传递给竖向构件；起横隔作用。起横隔作用。影响到整个结构的性能；影响到整个结构的性能；影响到施工进程；影响到施工进程；影响到建筑的经济效益。影响到建筑的经济效益。楼盖布置方案和设计的影响2021/9/182u满足建筑设计要求满足建筑设计要求u较小自

2、重较小自重u便于施工便于施工u有足够的整体刚度有足够的整体刚度v 楼板楼板v 梁系梁系多、高层建筑的楼盖结构组成 一般性的原则一般性的原则固定作用、传递水平剪力作用固定作用、传递水平剪力作用楼盖结构的方案选择原则2021/9/183用于多、高层建筑的楼板 现浇钢筋混凝土现浇钢筋混凝土楼板楼板预制楼板预制楼板压型钢板组合压型钢板组合楼板楼板卫生间卫生间开洞较多处开洞较多处高度不大高度不大且无地震设防的建筑且无地震设防的建筑（较少采用）（较少采用）v应与钢梁可靠连接，且在板上浇注刚性面层v预制楼板通过其底面四角的预埋件与钢梁焊接 1）焊脚高度不应小于6mm 2）焊缝长度不应小于80mmv板缝的灌缝

3、构造宜一律按抗震设防要求进行。必要时可在板缝间的梁 上设抗剪件(如抗剪栓等)多用于工多用于工业建筑业建筑2021/9/184常见的次梁布置：常见的次梁布置：等跨等间距次梁等跨等间距次梁 等跨不等间距次梁等跨不等间距次梁(中间设走廊或不等跨框架中间设走廊或不等跨框架)用于矩形平面用于正方形平面梁系梁系的构成2021/9/185梁系布置时考虑的因素 n钢梁的间距钢梁的间距要与上覆楼板类型相协调，尽量取楼要与上覆楼板类型相协调，尽量取楼板经济跨度以内；板经济跨度以内；（压型钢板组合楼板取（压型钢板组合楼板取2 23m3m）n主梁主梁应与竖向抗侧力构件直接相连；应与竖向抗侧力构件直接相连；（充分发挥（

4、充分发挥整体空间作用）整体空间作用）n竖向构件竖向构件纵横两个方向均应有主梁与之相连，以纵横两个方向均应有主梁与之相连，以保证两个方向的长细比不致相差悬殊；保证两个方向的长细比不致相差悬殊；n梁系布置梁系布置应能使尽量多的楼面重力荷载份额传递应能使尽量多的楼面重力荷载份额传递到竖向构件；到竖向构件；（如，设置斜向主梁）（如，设置斜向主梁）n为减小楼盖结构的高度，为减小楼盖结构的高度，主次梁主次梁通常不采取叠接通常不采取叠接方式。方式。2021/9/186斜向主梁的作用v 在框筒体系中，在框筒体系中，角柱往往产生，可通角柱往往产生，可通过过斜高额轴向拉力斜高额轴向拉力向向布置主梁得到布置主梁得到

5、向角柱向角柱传递较大的竖向荷载传递较大的竖向荷载的目的。的目的。2021/9/187n主梁和次梁的连接宜采用简支连接；主梁和次梁的连接宜采用简支连接；（其传递荷载为次梁的梁端（其传递荷载为次梁的梁端剪力，并考虑连接的偏心引起的附加弯矩，可不考虑主梁扭转）剪力，并考虑连接的偏心引起的附加弯矩，可不考虑主梁扭转）n必要时也可采用刚性连接必要时也可采用刚性连接 。主次梁连接（一）简支连接简支连接2021/9/188实例主梁与次梁的铰接连接2021/9/189主次梁连（二）刚性连接刚性连接2021/9/18104.2.2 压型钢板组合楼盖的设计(b)通常的布置方案通常的布置方案(a)不设次梁时的布置方

6、案不设次梁时的布置方案保证楼板和钢梁之间可靠地传递水平剪力 2021/9/1811抗剪栓钉的布置抗剪栓钉的布置 抗剪栓钉的布置抗剪栓钉2021/9/1812压型钢板与抗剪栓钉的连接压型钢板与抗剪栓钉的连接2021/9/1813 Ast 栓钉钉杆截面面积栓钉钉杆截面面积 Ec 混凝土弹性模量混凝土弹性模量 fc 混凝土轴心抗压强度设计值混凝土轴心抗压强度设计值 f 栓钉钢材的抗拉强度设计值栓钉钢材的抗拉强度设计值 栓钉材料抗拉强度最小值与屈服强度之比栓钉材料抗拉强度最小值与屈服强度之比 当栓钉材料性能等级为当栓钉材料性能等级为4.64.6时，时，取取 f=215Nmm2。栓钉连接件的受剪承载力设

7、计值-(4-4)2021/9/1814栓钉受剪承载力设计值的折减n位于位于梁负弯矩区梁负弯矩区的栓钉，周围混凝土对其约束的的栓钉，周围混凝土对其约束的程度不如受压区，按式程度不如受压区，按式(4-4)(4-4)算得的栓钉受剪承载算得的栓钉受剪承载力设计值应予力设计值应予折减折减：(a)(a)位于连续梁中间支座上负弯矩段时：位于连续梁中间支座上负弯矩段时：取折减系数取折减系数0.90.9 (b)(b)位于悬臂梁负弯矩段时：位于悬臂梁负弯矩段时：取折减系数取折减系数0.80.82021/9/1815混凝土板和梁翼缘间有压型钢板时（Nvc应折减）2021/9/1816压型钢板和与混凝土之间水平剪力的

8、传递形式v依靠压型钢板的依靠压型钢板的纵向波槽纵向波槽传递传递 v依靠压型钢板上的依靠压型钢板上的压痕、压痕、小洞小洞或冲成的不闭合的或冲成的不闭合的孔孔眼眼传递传递v依靠压型钢板上焊接的依靠压型钢板上焊接的横横向钢筋向钢筋传递传递v依靠设置于端部的依靠设置于端部的锚固件锚固件传递传递(任何情形下都应当任何情形下都应当设置端部锚固件设置端部锚固件)2021/9/1817组合楼板和组合梁组组合合楼楼板板组合板组合板非组合板非组合板考虑压型钢板对组合考虑压型钢板对组合楼板承载力的贡献楼板承载力的贡献一般形式组合梁一般形式组合梁压型钢板组合梁压型钢板组合梁组组合合梁梁预制钢筋混凝土板组合梁预制钢筋混

9、凝土板组合梁压压型型钢钢板板组组合合楼楼板板2021/9/1818组合楼板设计时的基本原则组合楼板的设计考虑两个受力阶段：组合楼板的设计考虑两个受力阶段：v 1)1)施工阶段施工阶段:对作为浇注混凝土底模的压型钢板进对作为浇注混凝土底模的压型钢板进 行强度和变形验算行强度和变形验算.v 2)2)使用阶段使用阶段:对于非组合板，压型钢板仅作为模板对于非组合板，压型钢板仅作为模板 使用；验算组合板在永久荷载和使用段的可变荷使用；验算组合板在永久荷载和使用段的可变荷载作用下的强度和变形载作用下的强度和变形.压型钢板的跨中变形时：压型钢板的跨中变形时：挠度挠度w0大于大于20mm时，确定混凝土自重应考

10、虑挠曲效时，确定混凝土自重应考虑挠曲效应，在全跨增加混凝土厚度应，在全跨增加混凝土厚度0.7 w0,或增设临时支撑或增设临时支撑.2021/9/1819组合楼板施工阶段的设计 永久荷载永久荷载:压型钢板、钢筋和混凝土的自重压型钢板、钢筋和混凝土的自重.可变荷载可变荷载:施工荷载和附加荷载施工荷载和附加荷载.附加荷载附加荷载:当有过量冲击、混凝土堆放、管线和泵当有过量冲击、混凝土堆放、管线和泵 的荷载时考虑的荷载时考虑.n验算验算:采用弹性方法采用弹性方法.n力学模型：力学模型：图图4-16.4-16.n压型钢板的截面力学特性压型钢板的截面力学特性:参见第参见第1 1章章.n如果承载能力和变形能

11、力不满足要求，如果承载能力和变形能力不满足要求，可加在板下设可加在板下设置临时支护置临时支护,以减小板跨加以验算以减小板跨加以验算.2021/9/1820施工阶段力学模型的说明强边方向(顺肋)弱边方向v实质上是压型钢板的计算实质上是压型钢板的计算v只考虑荷载沿强边方向传递只考虑荷载沿强边方向传递(单向板单向板)(因强边方向的截面刚度远大于弱边方向因强边方向的截面刚度远大于弱边方向)2021/9/1821组合楼板使用阶段的设计u非组合板非组合板:按常规钢筋混凝土楼板设计按常规钢筋混凝土楼板设计,应在压型钢板应在压型钢板波槽内设置钢筋，并进行相应计算波槽内设置钢筋，并进行相应计算.u组合板组合板:

12、永久荷载永久荷载+使用阶段可变荷载使用阶段可变荷载变形验算变形验算承载力验算承载力验算单向弯曲简支板单向弯曲简支板双向弯曲板或单向弯曲板双向弯曲板或单向弯曲板正截面抗弯承载力、抗冲剪承载力、斜截面抗剪承载力正截面抗弯承载力、抗冲剪承载力、斜截面抗剪承载力内容内容2021/9/1822组合板的力学模型（一）承载力验算的力学模型（一）承载力验算的力学模型板厚不超过板厚不超过100mm100mm时时 1)1)正弯矩计算的力学模型正弯矩计算的力学模型:单向弯曲简支板：单向弯曲简支板：2)2)负弯矩计算的力学模型负弯矩计算的力学模型:单向弯曲固支板单向弯曲固支板.板厚超过板厚超过100mm100mm时时

13、 1 1）0.5e 055h0时，取时，取x=0.55h0h0:组合板有效高度组合板有效高度yp:压型钢板截面应力合力至混凝土压型钢板截面应力合力至混凝土 受压区截面应力合力的距离受压区截面应力合力的距离b:压型钢板的波距压型钢板的波距AP:压型钢板波距内的截面面积压型钢板波距内的截面面积h hc c:压型钢板顶面以上混凝土厚度压型钢板顶面以上混凝土厚度f:压型钢板钢材的抗拉强度设计值压型钢板钢材的抗拉强度设计值验算公式验算公式0.8:考虑到起受拉钢筋作用的压型钢板没有混凝土保护层，以及中考虑到起受拉钢筋作用的压型钢板没有混凝土保护层，以及中 和轴附近材料强度发挥不充分等因素和轴附近材料强度发

14、挥不充分等因素 。2021/9/1825组合板正截面抗弯承载力验算（2）B-压型钢板的波距压型钢板的波距hc-压型钢板顶面以上混凝土厚度压型钢板顶面以上混凝土厚度AP2 -塑性中和轴以上的压型钢板波距内截面面积塑性中和轴以上的压型钢板波距内截面面积yP1,yP2 压型钢板受拉区截面应力合力分别至受压区混凝压型钢板受拉区截面应力合力分别至受压区混凝 土板截面和压型钢板截面应力合力的距离土板截面和压型钢板截面应力合力的距离 验算公式2021/9/1826组合板抗冲剪承载力验算 n组合板在集中荷载下的冲切力组合板在集中荷载下的冲切力V1，应满足，应满足:临界周界长度临界周界长度2021/9/1827

15、组合板斜截面抗剪承载力验算承受局部荷载时，取有效工作宽度bef进行计算。n组合板一个波距内斜截面最大剪力设计值组合板一个波距内斜截面最大剪力设计值Vin 应满足应满足:Vin 0.07ftbh02021/9/1828有效工作宽度bef的最大值n1.1.抗弯计算时抗弯计算时 简支板简支板 ：bef=bf1+2 lP(1-lP/l)连续板连续板 ：bef=bf1+4 lP(1-lP/l)/3n2.2.抗剪计算时抗剪计算时 bef=bf1+lP(1-lP/l),bf1=bf+2(hc+hd)l ：组合板跨度组合板跨度lP ：荷载作用点到组合板较近支座的距离荷载作用点到组合板较近支座的距离bf1：集中

16、荷载在组合板中的分布宽度集中荷载在组合板中的分布宽度bf ：荷载宽度荷载宽度hc：压型钢板顶面以上的混凝土计算厚度压型钢板顶面以上的混凝土计算厚度 hd：地板饰面层厚度地板饰面层厚度2021/9/1829组合梁的设计v对于中间梁，对于中间梁，bc1=bc2.vbc1尚不应超过混凝土翼板实际外伸长度尚不应超过混凝土翼板实际外伸长度s1;1;vbc2不应超过净距不应超过净距s0的的1/2;v混凝土翼板计算厚度：普通钢筋混凝土翼板：取原厚度ho 带压型钢板的混凝土翼板：取hcv混凝土翼板有效宽度bce：bce=bo+bc1+bc2 bo：钢梁上翼缘宽度 bc1,bc2：各取梁跨度l的1/6和翼缘板

17、厚度hc的6倍中的较小值 2021/9/1830换算宽度的折算受压混凝土翼板的有效宽度受压混凝土翼板的有效宽度bce与钢材等效的换算宽度与钢材等效的换算宽度beq弹性分析时弹性分析时bcebeq换算公式：换算公式：荷载标准组合荷载标准组合：beq=bce/E 荷载准永久组合荷载准永久组合：beq=bce/（2E）E：钢材弹性模量与混凝钢材弹性模量与混凝 土弹性模量的比值土弹性模量的比值2021/9/1831组合梁的正截面受弯承载力验算 满足以下条件满足以下条件n在混凝土翼板的有效宽度内，纵向钢筋和钢梁在混凝土翼板的有效宽度内，纵向钢筋和钢梁受拉及受拉及受压应力均达到强度设计值受压应力均达到强度

18、设计值；n塑性中和轴塑性中和轴受拉侧受拉侧的混凝土强度设计值可的混凝土强度设计值可忽略不计忽略不计；n塑性中和轴塑性中和轴受压侧受压侧的混凝土截面的混凝土截面均匀受压均匀受压，并达到弯，并达到弯曲抗压强度设计值。曲抗压强度设计值。2021/9/1832验算公式（一）正弯矩作用正弯矩作用 A :钢梁截面面积钢梁截面面积 Ac:钢梁受压区截钢梁受压区截 面面积面面积 2021/9/1833u负弯矩作用负弯矩作用 验算公式（二）纵向钢筋截面形心线As:翼板有效宽度范围内钢筋截面面积翼板有效宽度范围内钢筋截面面积Mp:钢梁截面的全塑性弯曲承载力钢梁截面的全塑性弯曲承载力2021/9/1834 视全部剪

19、力由钢梁腹板承受：视全部剪力由钢梁腹板承受：组合梁的受剪承载力验算hw、tw:分别为钢梁腹板的高度和厚度；分别为钢梁腹板的高度和厚度；fv：塑性设计时钢梁钢材的抗剪强度设计值塑性设计时钢梁钢材的抗剪强度设计值.2021/9/1835组合梁栓钉连接件验算 n正弯矩区剪跨段正弯矩区剪跨段 V=A f (塑性中和轴位于混凝土翼板内塑性中和轴位于混凝土翼板内)V=bce hc fcm (塑性中和轴位于钢梁截面内塑性中和轴位于钢梁截面内)n负弯矩区剪跨段负弯矩区剪跨段 V=As fsy每个剪跨区内所应配置的栓钉连接件总数每个剪跨区内所应配置的栓钉连接件总数V:剪跨区内混凝土与钢梁叠合面上的纵向剪力剪跨区内混凝土与钢梁叠合面上的纵向剪力n个栓钉连接件均匀分个栓钉连接件均匀分布于其剪跨区段内布于其剪跨区段内2021/9/1836集中力作用时栓钉连接件的布置v剪跨区内有较大集中力作用时，可将剪跨区内有较大集中力作用时，可将n n个栓钉连接件按各分剪力区段的剪力图个栓钉连接件按各分剪力区段的剪力图面积分配，然后各自均匀分布于分剪力区段面积分配，然后各自均匀分布于分剪力区段v 当抗剪连接键的设置受构造等原因的影响不能满足要求当抗剪连接键的设置受构造等原因的影响不能满足要求 时，可采用部分抗剪连接设计法，按时，可采用部分抗剪连接设计法，按钢结构设计规范钢结构设计规范计算。计算。2021/9/1837