混凝土柱带钢梁设计.pdf

TEL/FAX：[phone] PHONE：[phone] 武汉朗筑建筑设计咨询有限公司武汉朗筑建筑设计咨询有限公司 咨 询咨 询QQ：315656817 1098226564、350388275 朗筑钢结构设计培训免费专题讲座朗筑钢结构设计培训免费专题讲座 混凝土柱带钢梁混凝土柱带钢梁 朗筑最新朗筑最新QQ交流群号见网站首页公告 朗筑讲座 交流群号见网站首页公告 朗筑讲座YY群号：群号：73450430 朗筑混凝土朗筑混凝土QQ交流群交流群10：8382114 朗筑钢结构朗筑钢结构QQ交流群交流群4：132935283 朗筑注册考试朗筑注册考试QQ交流群：交流群：226350368 讲座时间：讲座时间：2012年年8月月19日晚日晚8：30 朗筑钢结构基础班2012年12月3日开课 朗筑钢结构实战班2012年12月31日开课 SAP2000钢结构有限元班2013年1月26日开课 柱采用混凝土柱，屋面为轻型屋面体系，屋面梁采用实腹 钢梁，这类结构体系在近几年国内的实际应用中较为常见。 由于混凝土柱与钢梁的连接处理难以达到刚接连接，因此 梁柱的连接一般采用铰接连接形式，而一般门式刚架结构 边刚架柱与梁的连接均采用刚接连接形式，由于连接形式 的不同，致使这种体系单榀刚架的受力截然不同于一般的 门式刚架，设计时不能简单的把门式刚架的钢柱替换为混 凝土柱，应根据这类结构体系的特殊性有针对的进行设 计，本专题中给出针对这类结构体系设计的一些建议、常 见问题与程序的处理。 1) 建议的连接形式：混凝土柱与钢梁采用铰接连接，混凝 土柱底采用刚接，多跨情况下的中间混凝土柱与钢梁的连 接采用钢梁连续，混凝土柱铰撑于钢梁底面； 2) 这类结构已经超出门规的使用范围，结构类型应选择 “单层钢结构厂房”，如果为抗震地区且选择了地震作用计 算，程序会自动按照抗震规范第九章关于单层钢结构厂房 的规定进行控制：混凝土柱应按混凝土结构设计规范进行 设计，满足混凝土结构设计规范相应要求，钢梁应满足钢 结构设计规范相关要求， 当采用工形变截面梁时，建议梁构件承载力的校 核采用按门式刚架规程进行校核，以考虑轴力的 影响与变截面梁的稳定计算，但局部稳定应满足 钢结构设计规范、抗震规范的要求。挠度控制， 考虑到所采用的轻型屋面体系对钢梁挠度不是非 常敏感，在有经验的情况下可较钢结构设计规范 的挠度控制指标( L/400)适当放宽； 3) 单榀的设计时，应采用混凝土柱与钢梁整体建模分析。 钢梁对混凝土柱的约束反力与混凝土柱本身的刚度是直接 相关的，为反映真实的内力情况，应该进行整体分析，并 以整体分析的结果来设计基础、混凝土柱的配筋与钢梁。 把它们割裂开来分别进行设计，往往使设计结果带来不安 全的隐患： a、如果在柱与基础设计时，没有考虑屋面斜钢梁对柱的 推力，会导致柱配筋与基础的设计严重偏小，按这种方式 设计的结构在安装过程中就有可能出现基础被翘起、混凝 土柱顶位移过大、柱身出现裂缝、钢梁挠度过大等问题。 b、而在分析钢梁时，把钢梁两端视为固定铰支座或建两根 很短的下端刚接柱作为支座都会夸大混凝土柱对钢梁的约 束作用，导致钢梁轴力增大、跨中弯矩减小、挠度减小等 不真实情况，这时往往会出现安装后的钢梁的挠度要大于 计算挠度、钢梁有可能整体屈服失稳、局部压屈等不安全 问题。 4) 整体分析时，分析模型要与连接构造处理相对应。混凝 土柱与钢梁的铰接连接处理一般存在三种连接构造处理： 完全抗剪连接构造，这种连接构造能够把梁端的推力以剪 力的方式完全传递给混凝土柱； 完全滑移连接构造，这种连接构造允许梁端相对混凝土柱 顶自由滑移，梁端的推力由于相对滑移的释放，作用力不 传递给混凝土柱； 介于以上二者之间的部分滑移连接构造，这种连接构造允 许梁端相对混凝土柱顶有一定的滑移量，梁端的推力由于 相对的滑移而部分释放，剩余作用力以剪力的方式传递给 混凝土柱顶。 这三种构造应分别对应于不同的计算模型，对于这三种不 同的连接计算模型，对内力分析结果带来非常大的差异， 下表为某一单跨结构不同的连接计算模型的分析结果比较： 从上表的比较结果可以看出，不同的计算模型，对内力分析 结果、设计结果影响非常大： A、如果一个完全抗剪的连接构造，分析时采用完全滑移的 分析模型（砼柱单独作为悬壁柱计算，不考虑钢梁的推 力，也属于这种情况），会导致柱的配筋、基础尺寸严重 的偏小，带来的后果如同上面柱与基础设计不考虑钢梁推 力的情况一样。 B、如果分析时采用的是铰接完全抗剪模式，实际处理时处 理成了长圆孔等滑动支座形式，这会导致钢梁的强度应力 比、挠度等计算结果严重偏小，同样给钢梁的设计带来不 安全隐患。 5) 对于风载较大的地区，当风的作用能够克服屋面自重作 用（组合：1.0恒+1.4风），出现屋面作用力向上的情 况，这时通过在柱顶设置单拉杆来抵抗梁对柱顶的推力作 用，会由于出现压力致使该单拉杆失效而退出工作，这时 剪力还是能够传递到混凝土柱与基础，对于这种情况下， 这种处理是不能起到作用的，不建议采用这种处理； 6) 程序的处理： 可以考虑混凝土柱与钢梁整体建模、整体分析，程序自动 根据整体分析得结果按照混凝土结构设计规范进行混凝上 柱的配筋计算，按选定的钢梁构件验算规范进行钢梁的校 核，在布置基础的情况下，同时根据整体分析柱底力完成 基础的计算； 考虑混凝土柱与钢梁的不同构造连接，可以通过设置混凝土 柱的柱顶不同约束情况来实现： 完全抗剪连接构造完全抗剪连接构造：普通的铰接连接； 完全约束 完全滑移连接构造完全滑移连接构造：采用铰接+混凝土柱顶定义约束为“水 平方向自由滑动”； 完全滑移 部分滑移连接构造部分滑移连接构造：采用铰接+混凝土柱顶定义约束为“约 束水平方向相对位移差”； 部分滑移 对于定义完全滑移与部分滑移的分析模型，必须保留一 个梁端为完全约束的普通铰接节点，否则会出现分析上的 可变体系，使分析无法进行。在定义完全滑移或部分滑移 约束的情况下，程序分析结果中，在查看该混凝土柱的构 件信息时，能够发现程序实际分析出来的滑移量计算结 果，根据分析结果可以用来处理设置滑移的节点构造。 门式刚架施工图程序中，能够根据整体分析的结果，处理这类节点及 钢梁的施工图： 在容许滑移的连接节点施工图中，底板设置长圆孔，长圆孔标注的长 度尺寸为支座底板相对于支承面的容许滑移距离，为保证滑移的顺利 进行，垫板与底板之间不应施焊，底板于混凝土柱顶接触面处理应保 证支座底板与支承面间在容许距离内自由滑动。对于限制滑移量的连 接节点中，当滑移量达到容许距离时支承面应设置可靠抗剪措施，限 制继续滑移，使剩余剪力能够完全传递给柱。 混凝土柱身配筋图，可以在STS二维整体分析的基础上，接力PK进行 绘图，有吊车作用的混凝土排架柱，直接接PK模块中的排架柱绘 图，普通无吊车混凝土柱，接PK模块中的框架绘图。 朗筑教学实景朗筑教学实景 网址： 电话：[phone] 18971123050 咨询QQ：315656817、1098226564、350388275 土木在线朗筑交流论坛：http:/ 网址： 电话：[phone] 18971123050 咨询QQ：315656817、1098226564、350388275 土木在线朗筑交流论坛：http:/