第10章 高层混合结构设计【古柏高教】.ppt

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1、第10章 高层混合结构设计,10.1混合结构体系及布置 10.2 混合结构设计的有关规定 10.3 钢骨（型钢）混凝土框架 10.4 钢骨（型钢、钢板）混凝土剪力墙 10.5 圆钢管混凝土柱,1,教育材料,10.1 混合结构体系及布置 混合结构由钢框架(框筒)、型钢(钢骨)混凝土框架(框筒)、钢管混凝土框架(框筒)、钢筋混凝土核心筒体及钢-混凝土组合楼板所组成的共同承受水平和竖向作用的建筑结构。 一、混合结构构件类型 (一)型钢混凝土构件在型钢周围配置钢筋并浇筑混凝土的结构构件，又称钢骨混凝土构件，简称SRC . 型钢混凝土课用于梁(型钢混凝土梁)、柱(型钢混凝土柱)，剪力墙(型钢混凝土剪力墙

2、) （图10-1）,2,教育材料,（二）钢管混凝土构件钢管混凝土构件是在钢管内部充填浇筑混凝土的结构构件，钢管内部一般不再配置钢筋，简称CFST。 钢管截面有圆钢管、方管、矩形管等（图10-2） 圆钢管内的混凝土受到钢管的有效约束，可显著提高其抗压强度和极限压应变； 方管、矩形管对混凝土约束效果较小，一般不考虑混凝土抗压强度提高； 混凝土可增强钢管的稳定性，使钢材的强度得以充分发挥； 钢管混凝土柱是一种比较理想的受压构件形式，具有良好的抗震性能，主要用于高层建筑中的柱。,3,教育材料,（三）型钢混凝土剪力墙(钢板混凝土剪力墙）在混凝土剪力墙的边缘构件中布置型钢，中部可以布置钢板（图10-3）。

3、 剪力墙两端的暗柱和翼柱中设置型钢后，承载力和变形能力大幅度提高； 剪力墙端部设有型钢后，使钢梁与剪力墙的连接更方便； 剪力墙中设置钢板后可增强抗侧移能力，减小墙的厚度。 （四）钢-混凝土组合楼盖一般由钢梁+压型钢板+混凝土板组成（图10-4）。 利用钢材(钢梁和压型钢板)承受构件截面上的拉力、混凝土承受压力，使钢材的抗拉强度和混凝土的抗压强度均得到充分别用。 组合梁板中的钢梁可以承担施工荷载，而压型钢板则可直接作为楼板混凝土的横板，加快施工进度，减轻楼板自重。,4,教育材料,二、钢混凝土混合结构体系 我国现行高层建筑混凝土结构技术规程和高层民用建筑钢结构技术规程中钢混凝土混合结构体系有。 钢

4、框架钢筋混凝土核心筒(或剪力墙)； 钢框架型钢混凝土核心筒(或剪力墙)； 型钢混凝土框架钢筋混凝土核心筒(或剪力墙)； 型钢混凝土框架型钢混凝土核心筒(或剪力墙)； 钢框筒混凝土核心筒； 钢框筒型钢混凝土核心筒； ,5,教育材料,三、高层建筑混合结构的结构布置和概念设计 （一）结构总体布置 高层混合结构房屋的总体布置原则与高层建筑混凝土结构基本相同。 混合结构房屋平面的外形宜简单规则： 宜采用方形、矩形、多边形、圆形、椭圆形等规则对称的平面； 尽量使结构的抗侧力中心与水平合力中心重合； 建筑的开间、进深宜统一； 筒中筒结构体系中，当外围钢框架柱采用H形截面时，宜将柱截面强轴方向布置在外围筒体平

5、面内；角柱宜采用十字形、方形或圆形截面； 楼盖主梁不宜搁置在核心筒或内筒的连梁上。,6,教育材料,混合结构的侧向刚度和承载力沿竖向宜均匀变化，构件截面宜由下至上逐渐减少，无突变。 混合结构的外围框架柱沿高度宜采用同类结构构件；当采用不同类型和材料的构件时，应设置过渡层。 对于刚度突变的楼层，如转换层、加强层、空旷的顶层、顶部突出部分、型钢混凝土框架与钢框架的交接层及邻近楼层，应采取可靠的过渡加强措施。 钢框架部分设置支撑时，宜采用偏心支撑和耗能支撑，支撑宜连续布置，且在相互垂直的两个方向均宜布置，并相互交接；支撑框架在地下部分宜延伸至基础。 混合结构中，外围框架平面内梁与柱应采用刚性连接；楼面

6、梁与钢筋混凝土筒体及外围框架柱的连接可采用刚接或铰接。 楼盖体系应具有良好的水平刚度和整体性。,7,教育材料,（二）概念设计 保证钢筋混凝土筒体的承载力及延性地震时高层建筑混合结构破坏主要集中于混凝土筒体，表现为混凝土筒体底部混凝土受压破坏以及暗柱和角柱的纵筋压屈。 增强外围框架的刚度及承载力混合结构高层建筑中，外围框架平面内梁与柱应采用刚性连接，以增强外围框架的侧向刚度及水平承载力。 设置外伸桁架加强层采用外伸桁架加强层可以将筒体剪力墙的部分弯曲变形转换成框架柱的轴向变形，以减小水平荷载作用下的侧移。,（三）混合结构高层建筑适用的最大高度(表10-1) CECS 230:2008高层建筑钢-

7、混凝土混合结构设计规程规定的最大高度见pp312表10-1。 （四）混合结构高层建筑的最大高宽比(表10-2) (五)丙类建筑混合结构的抗震等级(表10-3) (pp316表10-5),8,教育材料,10.2 混合结构设计的有关规定 一、结构计算 1、弹性分析时，宜考虑钢梁与现浇混凝土楼板的共同作用，梁的刚度可取钢梁刚度的1.52.0倍，但应保证钢梁与楼板有可靠连接。弹塑性分析时，可不考虑楼板与梁的共同作用。 2、结构弹性阶段的内力和位移计算时构件刚度取值 型钢混凝土构件、钢管混凝土柱的刚度：,9,教育材料,无端柱型钢混凝土剪力墙可近似按相同截面的混凝土剪力墙计算其轴向、抗弯和抗剪刚度不计端部

8、型钢对截面刚度的提高作用； 有端柱型钢混凝土剪力墙可按H形混凝土截面计算其轴向和抗弯刚度，端柱内型钢可折算为等效混凝土面积计入H形截面的翼缘面积，墙的抗剪刚度可不计入型钢作用； 钢板混凝土剪力墙可将钢板折算为等效混凝土面积计算其轴向、抗弯和抗剪刚度。 3、竖向荷载作用计算时，宜考虑钢柱、型钢混凝土(钢管混凝土)柱与钢筋混凝土核心筒竖向变形差异引起的结构附加内力，计算竖向变形差异时宜考虑混凝土收缩、徐变、沉降及施工调整等因素的影响. 4、混合结构在多遇地震作用下的阻尼比可取为0.04。风荷载作用下楼层位移验算和构件设计时，阻尼比可取为0.020.04 。,10,教育材料,二、内力及位移要求 1、

9、高层建筑混合结构框架部分的最小地震层剪力标准值应满足下式的要求，同时也不应小于按结构整体分析得到的框架部分的地震层剪力。 VfiVi Vfi第i楼层框架部分的地震层剪力； Vi第i楼层的总地震层剪力； 框架部分的地震层剪力分担率(表10-4)。 当框架部分的地震层剪力按上式调整时，由地震作用产生的该楼层各构件的剪力、弯矩和轴力标准值均应进行相应调整。 对于非双重抗侧力体系，剪力墙或核心筒应承担100的地震剪力。,11,教育材料,2、在风荷载和多遇地震作用下，其结构最大弹性层间位移角不宜大于(表10-5)的限值。 3、罕遇地震作用下高层建筑混合结构的弹塑性层间位移角，混合框架结构不应大于150，

10、其余结构不应大于1100。 4、地震设计状况下，型钢(钢管)混凝土构件的承载力抗震调整系数RE（表10-6）。 地震设计状况下，钢构件的承载力抗震调整系数RE（表10-7）。,12,教育材料,10.3 钢骨（型钢）混凝土框架 一、一般规定和构造要求 常用实腹式钢骨混凝土梁、柱的截面形式如（图10-5）。 当在外包混凝土中配置一定量的构造钢筋时，钢骨与外包混凝土能较好地协调变形，共同承受荷载作用. （一）截面构造及纵筋配置 钢骨混凝土梁、柱的构造要求见(图10-6)。 钢筋的混凝土保护层厚度按混凝土规范采用，梁、柱钢骨的保护层厚度不小于100mm和150mm。 钢骨混凝土梁受拉纵向钢筋配筋率不少

11、于0.2。,13,教育材料,梁的受压侧角部应各配置一根16以上的纵筋。 梁的受拉侧和受压侧纵筋均不宜超过两排，梁中纵向钢筋尽量避免穿过柱中钢骨翼缘。 当梁的腹板高度大于600mm时，在梁的两个侧面沿高度配置纵向构造钢筋(腰筋)。纵向构造钢筋的间距不大于300mm(图10-7)。 钢骨混凝土柱受压侧纵向钢筋的配筋率不应小于0.2，全部纵向钢筋的配筋率不应小于0.6，在四角各配置一根直径不小于16mm的纵向钢筋。,14,教育材料,（二）箍筋配置 (1)钢骨混凝土梁的箍筋 钢骨混凝土梁的最小面积配箍率不小于0.3(特一级)、0.25(一、二级)和.2(三、四级和非抗震)； 箍筋直径和间距应符合（表1

12、0-8）(pp20表10-7)的要求，箍筋间距不应大于梁高的12。 抗震设计的框架钢骨混凝土梁端部箍筋应加密，在距梁端1.5倍梁高的范围内，箍筋直径和间距应符合（表10-8） (pp20表10-7)的要求； 当梁净跨小于梁截面高度的4倍时，全跨箍筋按加密要求配置。,15,教育材料,(2)钢骨混凝土柱的箍筋 抗震设防的钢骨混凝土柱两端1.5倍截面高度范围内箍筋应加密；当柱净高小于柱截面高度的4倍时，柱全高箍筋应加密。 柱箍筋加密区的最小体积配箍率应符合(式10-1)的要求；其最小体积配箍特征值v (表10-9)，非加密区的体积配箍率不应小于加密区体积配箍率的一半。 箍筋直径、间距应符合（表10-

13、10）要求(pp321表10-10) 箍筋的无支长度a(纵筋间距)(图10-8)不宜大于200mm(一级)，250mm(二、三级)，300mm(四级及非抗震)； (3)箍筋弯钩 抗震设防的结构，RC梁端、柱端箍筋加密区的箍筋末端应做成135 弯钩，弯钩平直段长度不小于10d(d为箍筋直径)或50mm，也可采用焊接封闭箍筋。,16,教育材料,（三）钢骨(型钢) (1)含钢率 钢骨混凝土梁、柱及钢骨混凝土剪力墙(筒体)边缘构件范围内的钢骨含钢率：非抗震和三、四级抗震结构不小于2；一、二级抗震结构不小于4；特一级抗震结构不小于6； 含钢率不宜大于15。 (2)板件厚度和宽厚比 钢骨板材的厚度不应小于

14、6mm； 宽厚比应满足（表10-11）的要求(pp321表10-10)。 钢骨制作时需预留纵筋和箍筋贯通孔的位置。,17,教育材料,二、钢骨混凝土构件正截面承载力计算 （一）计算方法 目前，世界各国对型钢混凝土构件正截面承载力计算可归纳为三种方法： 考虑外包混凝土对型钢刚度的提高作用，按钢结构稳定理论计算； 假定构件内的型钢与外包混凝土协同工作，采用钢筋混凝土构件正截面承载力计算方法计算； 叠加法，即型钢混凝土构件的正截面承载力等于型钢与外包混凝土的正截面承载力之和。,18,教育材料,（二）叠加法(教材介绍的方法) 以平截面假定为基础，受压区混凝土仍然可采用等效矩形应力图形； 钢骨截面的应力分

15、布与钢骨在截面中的位置有关； 对于钢骨基本对称配置的情况，可采用钢骨截面承载力与混凝土截面承载力叠加形式计算。 NNyss+Nurc MMyss+Murc Nyss、Myss分别为钢骨部分承担的轴力及相应的受弯承载力(塑性理论)； Nurc、Murc分别为钢筋混凝土部分承担的轴力及相应的受弯承载力(极限状态设计法)。,19,教育材料,（三）钢骨混凝土梁计算 （1）应力图形（图10-9）。 （2）基本公式： MMyss+Murc Myss钢骨部分的受弯承载力： 持久、短暂设计状况： Myss =s.Wss.fssy 地震设计状况： Myss =Wss.fssy/RE Wss钢骨截面的抵抗矩，当钢

16、骨截面有孔洞时应取净截面的抵抗矩； s 截面塑性发展系数，对工字形钢骨截面， s取1.05； fssy 钢骨的抗拉、压、弯强度设计值； RE抗震承载力调整系数，取0.8。 Murc钢筋混凝土部分的受弯承载力，按混凝土规范的方法计算，有地震作用组合时需考虑抗震承载力调整系数RE 。,20,教育材料,（四）钢骨混凝土柱计算 1、钢骨混凝土柱弯矩设计值调整强柱弱梁等 (1)除顶层和轴压比小于0.15者外，一、二、三级框架柱和中间层框支柱： MccMb c对框架结构，一、二、三级抗震等级分别取为1.7、1.5、 1.3；对其它结构中的框架，一、二、三、四级分别取1.4、1.2、1.1和1.1。 (2)

17、特一级和9度时的框架柱、框支柱，以及一级框架结构的框架柱：Mc 1.2Mbua (3)特一、一、二、三级框架，以及框支柱的底层柱下端截面、和转换层相连的框支柱上端截面，其弯矩设计值应分别乘以2.0、1.7、1.5、1.3的增大系数 。,21,教育材料,(4)对于角柱，其弯矩设计值应按以上各计算值再乘以不小于1.1的增大系数。 (5)非抗震结构、不需进行抗震验算的结构和四级抗震结构中框架柱上、下端截面的弯矩设计值取组合的弯矩值（不调整）。 2、钢骨混凝土柱正截面承载力计算 近似考虑轴力弯矩相关作用，钢骨部分承担的轴力Ncss可按下式确定：,Nssc0钢骨部分的轴心受压承载力， Nssc0=fss

18、Ass； N0钢骨混凝土短柱轴心受压承载力，N0=fcA+fyAs+fssAss； Nb界限破坏时的轴力，对矩形截面，取Nb=0.5fcbh。,22,教育材料,按式确定钢骨部分的轴力设计值Ncss 后，截面钢筋混凝土部分承担的轴力为： Ncrc=N-Ncss 确定钢筋混凝土部分和钢骨部分分别承担的轴力后，则可分别按钢筋混凝土截面和钢骨截面计算各自的受弯承载力(已知轴力求弯矩)，然后叠加得到钢骨混凝土截面的受弯承载力。 对于钢骨和钢筋为对称配置的矩形截面钢骨混凝土柱(图10-10)，可先设定钢骨截面确定钢骨部分承担的轴力和弯矩再确定钢筋混凝土部分承担的轴力和弯矩的设计值然后按混凝土规范计算钢筋混

19、凝土部分截面的配筋。 当有地震作用组合时，尚应考虑抗震承载力调整系数RE。,23,教育材料,24,教育材料,mNcyss-Mcyss相关曲线形状系数，查表10-12（pp326表 10-11）。,25,教育材料,三、钢骨混凝土构件斜截面承载力计算 （一）最小截面尺寸 1、钢骨混凝土梁柱的总受剪承载力上限值： 持久、短暂设计状况：V0.40cfcbh0 地震设计状况： V(0.32cfcbh0)/RE 2、混凝土部分的受剪承载力上限值： 持久、短暂设计状况： V0.25cfcbh0 地震设计状况： V(0.20cfcbh0)/RE,26,教育材料,（二）剪力设计值的调整强剪弱弯等要求 1 钢骨混

20、凝土框架梁： 一、二、三级框架梁梁端箍筋加密区：,9度和一级抗震时尚应符合以下要求：,vb 梁剪力增大系数。一、二、三级抗震时，vb分别为 1.3、1.2、1.1。,27,教育材料,2 钢骨混凝土框架柱： 一、二、三级框架柱和框支柱柱端箍筋加密区：,9度和一级抗震时尚应符合以下要求：,vc 柱剪力增大系数。一、二、三级抗震时，vc分别为 1.5、1.3、1.2。,对于角柱，其剪力设计值应按以上计算值再乘以不小于1.1的增大系数。 非抗震结构、不需进行抗震验算的结构、四级抗震结构，以及一、二、三级结构中框架柱的非箍筋加密区，取组合的最大剪力设计值。,28,教育材料,（三）梁、柱受剪承载力计算 配

21、置实腹式钢骨的钢骨混凝土梁、柱，可按叠加法计算其斜截面受剪承载力： VVyss+Vurc Vyss =fssvtwhw V剪力设计值（调整后）； Vurc钢筋混凝土部分的受剪承载力，按混凝土规范算； Vyss钢骨部分的受剪承载力； fssv为钢骨的受剪强度设计值.,（四）节点受剪承载力计算 由于钢骨作用钢骨混凝土梁柱节点斜截面受剪承载力显著增加; 钢骨混凝土梁柱节点核心区受剪承载力的计算也同样采用叠加法，即由钢筋混凝土的受剪承载力和钢骨腹板的受剪承载力叠加。,29,教育材料,四、钢骨混凝土柱的轴压比限值 1、轴压比的定义：,Ac扣除型钢后的混凝土截面面积。 2、钢骨混凝土柱的轴压比限值 见表1

22、0-13。,30,教育材料,五、连接和构造 （一）钢骨混凝土柱脚 钢骨混凝土柱脚分为非埋入式和埋入式两种(图10-11)。 非埋入式柱脚的钢骨在基础顶面终止，其内力依靠地脚螺栓和底板传递至基础。 计算时可将柱脚处钢骨视为铰接。 构造较为简单，施工方便，但抗震性能较差； 一般用于地下室顶板为上部结构的嵌固位置、钢骨柱延伸至基础的情况。 埋入式柱脚的钢骨一直深入到基础混凝土内，固定于底部支墩或桩基上。 埋入式柱脚施工较为复杂，但地震时柱脚不易滑动，因此，抗震结构宜采用埋入式柱脚。,31,教育材料,（二）梁柱连接 1、钢骨混凝土梁柱连接 连接要求： 一般应使梁的钢骨承担的弯矩传递给柱的钢骨，梁的钢筋

23、混凝土部分的弯矩传递给柱的钢筋混凝土。 梁的主筋不应穿过柱钢骨翼缘，也不得与柱钢骨直接焊接。 柱的钢骨和主筋的布置应为梁的主筋通过留出通道。 钢骨腹板部分设置钢筋贯穿孔时，截面缺损率不应超过腹板面积的20。 梁柱钢骨的连接形式柱翼缘贯通型和梁翼缘贯通型(图10-12) 。 采用柱翼缘贯通型，应在梁翼缘位置设置加劲肋。,32,教育材料,2 、钢筋混凝土梁-钢骨混凝土柱连接(搭接式、贯通式) 搭接式：在与钢骨混凝土柱连接的梁端，设置一段钢梁与梁主筋搭接(图10-13(a) 。 钢梁长度应满足梁的主筋搭接长度要求，并在钢梁的上下翼缘上设置剪力连接件。 梁内应有不少于13面积的主筋连续配置。 梁端至钢

24、梁端部以外2倍梁高范围内，应加密箍筋。 贯通式：梁的大部分主筋穿过钢骨混凝土柱连续配置，部分主筋可在柱两侧截断，与柱钢骨伸出的钢牛腿可靠焊接(图10-13(b) 。 钢牛腿的长度应满足焊接强度要求。 从梁端至钢牛腿端部以外2倍梁高范围内，应加密箍筋.,33,教育材料,（三）梁墙连接（铰接和刚接） 1 、铰接连接 连接构造：钢骨或钢梁的腹板通过螺栓与剪力墙中的预埋件或预埋钢骨上的连接板连接(图10-14) 。 梁的钢骨或钢梁的梁端按铰接计算，但剪力墙中的预埋件或预埋钢骨的设计计算应考虑梁端剪力和梁端部分嵌固弯矩的作用。 预埋件容易损坏，预埋钢骨连接性能较好。 2、 刚接连接 梁端按固结考虑。 剪

25、力墙中必须设置钢骨。 连接构造形式与钢梁-钢骨混凝土柱连接类似。 梁端固端弯矩使剪力墙产生平面外弯矩，剪力墙设计时应予以考虑。,34,教育材料,10.4 钢骨（型钢、钢板）混凝土剪力墙 一、一般规定和构造要求 钢骨混凝土剪力墙分为无端柱剪力墙和有端柱剪力墙（图10-15）。 参与受力的竖向钢骨应沿高度连续贯通。 （一）钢骨剪力墙最小厚度要求 无端柱剪力墙最小厚度和有端柱剪力墙腹板最小厚度(表10-14) (pp334表10-13)。,35,教育材料,（二）无端柱剪力墙或有端柱剪力墙腹板部分 的分布钢筋 (1)非抗震设防及四级抗震结构，面积配筋率不小于0.2，直径不小于8mm，间距不大于300m

26、m。 (2)一、二、三级时，面积配筋率不小于0.25，直径不小于8mm，间距不大于200mm。 (3)特一级时，面积配筋率不小于0.35%，直径不小于10mm，间距不大于200mm。 (4)与室外直接接触的剪力墙，或由于其他原因导致剪力墙混凝土产生较高温度应力的部位，靠近墙表面的两层钢筋面积配筋率不小于0.25，直径不小于8mm，间距不大于200mm。,36,教育材料,(5)对于抗震结构，钢骨混凝土剪力墙底部加强区水平分布筋应加密。 加强区高度可取结构总高的110，且不小于1层楼高(10层及10层以下结构)或2层楼高(10层以上结构)。 加强区范围内水平分布筋的间距不大于150mm(三、四级)

27、、100mm(特一、一、二级)。 特一级剪力墙加密区面积配筋率尚不宜小于0.4。,（三）钢板剪力墙构造要求 钢板混凝土剪力墙体中的钢板厚度不宜小于10mm，也不宜大于墙厚的115； 钢板混凝土剪力墙的墙身分布钢筋配筋率不宜小于0.4，分布钢筋间距不宜大于200mm，且应与钢板可靠连接； 钢板与周围型钢构件宜采用焊接；,37,教育材料,（四）型钢剪力墙、钢板剪力墙的轴压比限值 1、轴压比的定义：,N重力荷载代表值作用下墙肢的轴向压力设计值。 Ac扣除型钢、钢板后的混凝土截面面积。 Asp剪力墙腹板内所配钢板的横截面面积。 2、剪力墙的轴压比限值 见表10-15。,38,教育材料,（五）边缘构件和

28、暗梁 边缘构件 无端柱钢骨混凝土剪力墙端部应设置边缘构件。 边缘构件范围内应配置钢骨、纵向钢筋和钢箍，共同组成暗柱。 暗柱尺寸及面积、纵筋及箍筋的最小要求宜符合第七章有关剪力墙边缘构件的构造规定。 暗梁 无端柱钢骨混凝土剪力墙在楼板标高处设置暗梁。 暗梁可由钢骨、箍筋与纵向钢筋组成，或仅采用钢箍与纵向钢筋组成，暗梁不参加剪力墙受力计算。 特一级和一级时，暗梁内应设置钢骨；二级时，暗梁内宜配置钢骨。 暗梁钢骨应与暗柱内钢骨组成框架。 其他情况可以按构造或施工要求设置暗梁。,39,教育材料,二、正截面受弯承载力计算 钢骨混凝土剪力墙在已知轴力设计值时，正截面受弯承载力应满足下式要求： MMwu 钢

29、骨混凝土剪力墙正截面受弯承载力Mwu的计算方法与普通钢筋混凝土矩形和工形截面剪力墙相同； 端部钢骨面积计入剪力墙端部钢筋面积，用Asfy+Assfssy代替Asfy； 当有地震作用组合时，尚应考虑抗震承载力调整系数RE。,40,教育材料,三、斜截面受剪承载力计算 （一）剪力设计值的调整强剪弱弯等 一、二、三级剪力墙墙肢底部加强部位： VwvwVmax 9度和抗震特一级的剪力墙：,非抗震结构、四级抗震剪力墙，以及其他抗震等级剪力墙的非加强区： VwVmax 抗震等级为一、二、三级的剪力墙，剪力增大系数vw分别取l.6、1.4、1.2；,41,教育材料,（二）斜截面受剪承载力验算 无端柱钢骨混凝土

30、剪力墙：VwVwurc+Vwuss 有端柱钢骨混凝土剪力墙：VwVwurc+Vcu/2 Vw钢骨混凝土剪力墙的剪力设计值（调整后）； Vwurc剪力墙中钢筋混凝土腹板部分的受剪承载力。 Vwuss无端柱剪力墙中钢骨部分的受剪承载力； Vcu有端柱剪力墙中每根钢骨混凝土端柱的受剪承载力。 钢骨混凝土剪力墙中钢筋混凝土腹板部分受剪承载力,42,教育材料,无端柱钢骨混凝土剪力墙中钢骨部分的受剪承载力,有端柱剪力墙中钢骨混凝土端柱的受剪承载力,43,教育材料,（三）最小截面尺寸 1 钢筋混凝土腹板部分的受剪承载力上限值： 持久、短暂设计状况： Vwurc 0.25cfcbh0 地震设计状况： Vwur

31、c (0.20cfcbh0)/RE 2 无端柱钢骨混凝土剪力墙中钢骨部分的受剪承载力上限值： Vwuss 0.25 Vwurc,44,教育材料,四、连梁计算 连梁的类型 钢筋混凝土连梁； 钢筋混凝土交叉暗撑连梁 钢骨混凝土连梁 钢板混凝土连梁 钢连梁 （一）钢板混凝土连梁 1、受弯承载力计算 钢板混凝土连梁的受弯承载力计算：,45,教育材料,2、受剪承载力计算 1 剪力设计值的调整强剪弱弯等要求 一、二、三级时：,9度和特一级抗震时：,无地震组合和四级时，取组合的剪力设计值(不调整)。 vb 梁剪力增大系数。一、二、三级抗震时，vb分别为 1.3、1.2、1.1。,46,教育材料,2 钢板混凝

32、土连梁受剪承载力计算：,3 最小截面尺寸限值 钢板混凝土连梁的截面尺寸应符合以下要求：,47,教育材料,3、构造规定 钢板混凝土连梁内钢板的厚度不应小于6mm，高度不宜超过梁高的0.7倍，钢板宜采用Q235B级钢材； 钢板的表面应设置焊接栓钉(图10-16a)，也可在钢板每侧焊接两根直径不小于12mm的通长钢筋(图10-16b)； 钢板在墙肢内应可靠锚固： 如果在墙肢内设置钢骨暗柱，连梁钢板的两端与钢骨暗柱可采用焊接或螺栓连接。 如果墙肢内无钢骨暗柱，钢板在墙肢中的埋置长度不应小于500mm与钢板高度二者中的较大值，在距离墙肢表面75mm处以及钢板端部焊接加劲钢板，其厚度不小于16mm，宽度不

33、小于100mm(图10-17)。,48,教育材料,（二）钢连梁 1、破坏形态 当连梁的有效跨度leff2.6Mp/Vp，为弯曲屈服。 应确保连梁首先弯曲屈服，连梁应在墙肢中有足够的锚固长度，确保钢连梁锚固段不发生滑移； 连梁上应设置足够的加劲肋，确保连梁弯曲屈服后的延性。 当连梁的有效跨度leff2.6Mp/Vp，连梁可能首先发生剪切屈服。 连梁在墙肢中应有足够的锚固长度，以确保连梁抗剪承载力的充分发挥； 连梁上应设置足够的加劲肋，以确保其剪切屈服后的延性。,49,教育材料,2、受剪承载力计算 1 剪力设计值的调整 钢连梁的剪力设计值按下列规定计算： 持久、短暂设计状况，取组合的剪力设计值；

34、地震设计状况： 当leff2.6Mp/Vp时： Vb=2Wpssfssy/leff +VGb 当leff2.6Mp/Vp时： Vb=0.58fssyhwtw Wpss钢连梁的塑性截面模量； fssy钢材的屈服强度； Mp钢连梁的全塑性受弯承载力； Vp钢连梁的塑性受剪承载力； leff连梁的有效跨度， leff = ln+3a，a可取30mm。,50,教育材料,2 钢连梁受剪承载力 钢连梁的受剪承载力应满足下式要求：,51,教育材料,3、构造规定 当钢连梁高度大于650mm时，钢腹板两侧均应设置加劲肋；高度不大于650mm时可仅在腹板一侧设置。加劲肋的厚度不应小于10mm，也不应小于腹板厚度t

35、w的0.75倍。第一块加劲肋至墙表面的距离和加劲肋间距的要求见 (表10-16) pp343表10-15。 当墙肢中有钢骨暗柱，且钢骨暗柱表面距墙边缘的距离不大于1.5倍连梁截面高度时，钢连梁端部应与钢骨暗柱刚性连接。在暗柱内钢连梁上、下翼缘位置应设置水平加劲肋(图10-18) 。 当墙肢中无钢骨暗柱或钢骨暗柱表面距墙边缘的距离大于1.5倍连梁截面高度时，钢连梁在墙肢中应具有足够的埋置长度。,52,教育材料,钢连梁在墙肢中的埋置方法：在钢连梁的端部及梁墙交界面应设置加劲板(图10-19a)，其厚度不应小于16mm，也不应小于腹板厚度tw的1.5倍。在锚固段内宜在上、下翼缘焊接栓钉(图10-19

36、b)。 钢连梁翼缘两侧的混凝土内应配置钢筋，钢筋面积Asc1.8Vb/fssy，钢筋的布置见（图10-20） ，其中2/3的Asc钢筋需布置在墙体边缘部分，可与剪力墙边缘构件中的钢筋结合共用。,53,教育材料,10.5 圆钢管混凝土柱 一、概述 （一）钢管混凝土柱的截面形状 主要有圆形、方形和矩形(图10-2)； 方形和矩形截面钢管对改变管内混凝土的力学性能的作用较小。 (二)钢管混凝土柱的优越性。 1、与钢柱相比焊接量少；刚度大；耐火性能好；不存在钢柱受压翼缘屈曲失稳的问题；在承载力相同的条件下，用钢量减少约50。 2、与钢筋混凝土柱比在用钢量相近、承载力相同的条件下，截面面积减少一半，减轻

37、了结构的重量，同时降低了基础造价。,54,教育材料,（三）钢管混凝土柱的设计方法（两种） 极限平衡理论也称极限分析法，其基本假定为： (1)钢管混凝土由钢管和管内混凝土两种元件组成； (2)钢管混凝土柱达到其轴心受压承载力时，对于直径与壁厚之比不小于20的钢管，其径向应力远小于环向应力，可忽略不计，钢管的应力状态简化为纵向受压、环向受拉，且沿管壁均匀分布； (3)钢管采用Von Mises屈服准则。 钢管混凝土统一理论是将钢管和管内混凝土视为一种组合材料。 钢管混凝土短柱的轴心受压承载力为钢管混凝土组合材料的轴压组合强度与钢管混凝土截面面积的乘积； 组合强度是以试验研究为基础，通过数值计算确定

38、的。,55,教育材料,（四）圆钢管混凝土柱的工作特性和破坏形态 短柱长径比Le/D4的钢管混凝土柱。 1、轴心受压钢管混凝土短柱的工作性能 (1)在加载初始阶段，由于混凝土的泊松比小于钢的泊松比，钢管内混凝土的侧向膨胀小于钢管的侧向膨胀，钢管与混凝土之间没有挤压力，两者共同承担轴向压力。 (2)随着轴压力加大，混凝土内水泥与骨料结合面原有的微细裂缝发展，并出现新的微裂缝，使混凝土体积膨胀，其侧向变形超过钢管的侧向变形后，在混凝土与钢管之间产生径向压力，钢管壁受到环向拉力，钢管主要处于纵向受压、环向受拉的双向应力状态。 (3)核心混凝土受到钢管径向紧箍力的作用，处于三向受压应力状态(图10-21

39、)。,56,教育材料,钢管处于弹性阶段时，钢管混凝土短柱的外观变化不大;钢管屈服而开始塑性流动后，钢管表面可以观察到滑移斜线，外观体积也因混凝土微裂缝发展而增大。 随着轴压力的增大，钢管的环向拉应力不断增大；根据Von Mises屈服条件，钢管承受的纵向压应力相应减小，轴向压力在钢管与管内混凝土之间重分布，钢管承受的压力减小，由主要承受轴向压应力转变为主要承受环向拉应力，而三向受压的混凝土因受到较大的约束紧箍力而具有更高的抗压强度和更大的塑性变形能力。 钢管和管内混凝土所能承担的轴向压力之和达到最大时，即为钢管混凝土短柱的最大轴心受压承载力。 超过最大承载力后，钢管混凝土柱的纵向变形继续增大，

40、钢管表面局部凸曲皱折，不过，即使纵向变形很大，也不会出现管内混凝土压碎现象。,57,教育材料,2、轴心受压钢管混凝土短柱的破坏形态 (1)长径比Le/D4的钢管混凝土短柱基本没有侧向弯曲，其破坏为材料强度受压破坏； (2) 420的柱，达到最大轴压力时，钢管表面平均纵向应变在弹性范围内，为弹性失稳破坏。 钢管混凝土柱的长径比不宜大于20。,58,教育材料,二、钢管混凝土柱设计基本规定 钢管可采用Q235、Q345、Q390和Q420钢材，对于房屋建筑，一般可选用B级钢。 钢管采用直缝焊接管、螺旋焊接管和无缝钢管，高层建筑一般采用直缝焊接管和螺旋焊接管。 钢管直径不小于300mm，壁厚不小于6m

41、m。 为了防止钢管壁局部失稳，钢管的外径与壁厚的比值D/t不大于100(235/fay)，fay为钢管钢材的屈服强度。 钢管内的混凝土强度等级不低于C50。 为保证钢管混凝土柱有足够大的轴向承载力和延性，应保证钢管对管内混凝土的约束作用。抗震设计时，套箍指标不小于0.5，也不大于2.5。 钢管混凝土柱一般用于小偏心受压构件，柱的长径比Le/D不大于20，或长细比=l/ri不大于80；轴压力的偏心距e0与钢管内混凝土半径rc之比e0/rc不大于1.0。 Le为柱的无支长度或等效计算长度，D为钢管外直径，l和ri分别为钢管混凝土构件的净长和回转半径。,59,教育材料,三、钢管混凝土柱的轴心受压承载

42、力验算 在高层建筑中，钢管混凝土柱承受轴压力及弯矩，其承载力验算主要为轴向受压承载力验算。 钢管混凝土柱的轴向受压承载力应满足下式要求： 持久、短暂设计状况：0NNu 地震设计状况： NENu/RE 钢管混凝土柱的轴向受压承载力Nu，要计及其长细比的影响，对于同时承受轴力和弯矩作用的钢管混凝土柱，还要考虑弯矩的影响。 Nu=leN00N0 N0钢管混凝土短柱的轴向受压承载力； l考虑长细比影响的承载力折减系数； e考虑弯矩作用下偏心影响的承载力折减系数。 0按轴心受压柱考虑的l。,60,教育材料,(一)钢管混凝土轴心受压短柱的承载力N0,、按（表10-17）取值(pp348表10-16)。,6

43、1,教育材料,(二) 偏心影响的承载力折减系数e,62,教育材料,(三) 长细比影响的承载力折减系数l,63,教育材料,(四)考虑沿柱高弯矩分布影响的等效长度系数k 不同边界条件（如图10-22）,64,教育材料,65,教育材料,四、局部受压（略）（pp350351） 五、连接（略）（pp351358） 10.6 钢-混凝土组合梁板设计 （略）（pp358362）,课程结束，谢谢听讲！,66,教育材料,图10-22,67,教育材料,表10-17,68,教育材料,图10-21,69,教育材料,图10-19,图10-20,70,教育材料,图10-17,图10-16,图10-18,71,教育材料,表

44、10-15,表10-16,72,教育材料,表10-14,73,教育材料,图10-14,图10-15,74,教育材料,图10-13,75,教育材料,图10-12(a),76,教育材料,图10-12(b),77,教育材料,表10-13,表10-12,78,教育材料,图10-10,图10-11,79,教育材料,表10-11,80,教育材料,表10-9,式10-1,81,教育材料,表10-8,表10-10,82,教育材料,图10-7,图10-8,图10-9,83,教育材料,图10-6,84,教育材料,图10-5,85,教育材料,表10-5,表10-6,表10-7,86,教育材料,表10-3,87,教育材料,表10-2,表10-4,88,教育材料,表10-1,89,教育材料,图10-4,90,教育材料,图10-2,图10-3,91,教育材料,图10-1,92,教育材料,