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多,高层房屋钢框架结构设计
本文针对钢框架结构体系的多、高层房屋钢框架结构,在基于设计标准下的
建筑结构设计进行了讨论并提出实践中应对的具体方法,以供参考。
标签:结构;布置;设计;方案;计算
1结构的布置
结构平面布置应简单、规则、对称,减少偏心,同时要尽可能的采用中心对
称或双轴对称的平面形式,以减小或避免在风荷载作用下的扭转振动。抗震设防
时,平面尺寸关系应符合表1的要求。
2楼盖的布置方案和设计
2.1楼盖的布置原则和方案
在多、高层建筑中,楼盖结构除了直接承受竖向荷载的作用并将其传递给竖
向构件外,还要有足够的刚度,传递水平剪力。用于多高层的建筑楼板有:现浇
钢筋混凝土楼板,压型钢板组合楼板(经济板跨在2~3m),梁腹板开孔对梁的
刚度造成消弱。消弱程度大时,除应考虑弯曲刚度消弱对挠度的影响外,还必须
考虑剪切刚度消弱的影响。
2.2压型钢板组合楼盖的设计
压型钢板组合楼盖不仅结构性能较好,施工方便,而且经济效益好,在高层
钢结构中得到广泛应用。抗剪连接件栓钉保证楼板和钢梁之间可靠地传递水平剪
力,栓钉连接件的受剪承载力设计值为:
。通常依据是否考虑压型钢板对组合楼板承载力的贡献,而将其分为组合板
和非组合板。对于组合楼板设计,不仅要考虑使用荷载,亦要考虑施工阶段荷载
作用。组合板正截面受弯承载力验算:。组合板受冲切承载力验算:组合板在集
中荷载下的冲切力V1应满足:v1≤0.6ftucrhc。组合板斜截面受剪承载力验算:
组合板一个波距内斜截面最大剪力设计值Vin应当满足:vin≤0.07ftbh0。对于非
组合楼板,压型钢板仅作为模板使用,不考虑其承载作用,可按常规钢筋混凝土
楼板设计。
2.3组合梁和组合板的构造要求
组合板中的压型钢板在钢梁上的支承长度不应小于50mm;在砌体上的支承
长度不应小于75mm。
组合板的总厚度不应小于90mm,压型钢板顶面以上的混凝土厚度不应小于
50mm。此外,尚应符合楼板防火保护层厚度的规定。组合楼板用的压型钢板应
采用镀锌钢板,其镀锌层厚度应满足在使用期间不致锈损的要求。用于组合板的
压型板的净厚度不小于0.75mm,仅作为模板的压型板厚度不小于0.5mm,现浇
混凝土的波槽平均宽度不应小于50mm。当在槽内设置栓钉连接件时,压型钢板
总高度不应大于80mm。
3柱和支撑的设计
3.1钢框架柱设计
多、高层建筑中常用的柱截面形式有:箱型、焊接工字型、H型钢、圆管、
方钢管、矩形管等。框架柱一般是压(拉)弯构件,拟定柱截面尺寸要参考同类
已建工程,如果在初步设计阶段,已粗略得到柱的设计轴力值N,则可以承受
1.2N的轴心受压构件来初拟柱截面尺寸。一般采用变化截面的形式,大致可分
为每3~4层作一次截面变化。尽量使用较薄的钢板,其厚度不宜超过100mm。
3.2梁柱连接节点
3.2.1梁柱连接节点可采用栓焊混合连接、螺栓连接、焊接连接、端板连接、
顶底角钢连接等构造。
3.2.2梁柱采用刚性或半刚性节点时,节点应进行在弯矩和剪力作用下的强
度验算。
3.2.3当梁柱采用刚性连接,对应于梁翼缘的柱腹板部位设置横向加劲肋时,
节点域应符合下列规定:当横向加劲肋厚度不小于梁的翼缘板厚度时,节点域的
受剪正则化宽厚比λn,s不应大于0.8;对单层和低层轻型建筑,λn,s不得大于
1.2。节点域的受剪正则化宽厚比λn,s应按下式计算:
(hc、hb分别为节点节点域腹板的宽度和高度)。节点域的承载力应满足:
(Mb1+Mb2)/vp≤fps。H型截面柱:VP=hb1·hc1·tw;箱型截面柱:
VP=1.8·hb1·hc1·tw;圆管截面柱:VP=(π/2)hb1··dc·tc。节点域的受剪承载力
fps应据节点域受剪正则化宽厚比λn,s按下列规定取值:;;;当轴压比时,受剪
承载力fps应乘以修正系数,当λn,s≤0.8时,修正系数可取为。当节点域厚度
不满足上式的要求时,对H形截面柱节点域可采用下列补强措施:加厚节点域
的柱腹板,腹板加厚的范围应伸出梁的上下翼缘外不
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