钢梁的附加内力计算教程文件.ppt

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1、钢梁的附加内力计算1前言两个层面上“混合”的意义构件层面上的“组合”：由多种材料组合在一起共同承受外力的构件，通常称为“组合构件”，由这些“组合构件”作为结构主要的承受竖向和水平荷载而组合时形成“组合结构”。结构体系层面的“混合”：子结构体系（框架，剪力墙，筒体等）选用不同材料的构件，如钢构件、钢筋混凝土构件或如前说述的组合结构，就可以形成不同形式的“混合结构”。混合结构分类1.非双重抗侧力体系仅要求框架能够承担竖向荷载，核心筒应能承担全部水平地震力。适合于非抗震区或低烈度区。2.双重抗侧力体系（dualsystem）要求框架层剪力分担率符合《高规》的要求。可用于高烈度地区。混合结构组成1.

2、核心筒：通常为钢筋混凝土墙体组成2.外框架：钢框架—钢筋混凝土筒体SRC框架—钢筋混凝土筒体混合结构主要特点钢筋混凝土核心筒主要的抗侧力子结构，度相对有余，强度不足外框架第二道抗震防线，强度相对有余，刚度不足地震作用下刚度退化规律不一致，地震内力重分布子结构应力水平差别较大，竖向变形不一致高烈度区，以上特点更加明显。因此可选择刚度、强度、延性都相对较好的SRC框架。即采用：SRC框架—钢筋混凝土筒体SRC框架在高烈度区“混合结构”中的优势SRC框架刚度大，分担更多剪力，具有更好的“协同”作用而型钢混凝土框架—混凝土筒体结构体系由于刚度差别小、材料性能一致，变形一致性较好主体材料一致（均为混凝

3、土），徐变和温度引起的结构附加内力小，应力水平差减小，可减少竖向变形差外包混凝土增加了防火被覆厚度，提高了结构的整体防火性能节约钢材，经济性能好混合结构的应用经济优势明显，在我国高层中发展很快。90年代后期，上海、深圳、厦门等地兴建的一批的高楼，多数采用了混合结构。高烈度区也开始应用（如目前国内8度抗震设防烈度区最高超限高层——陕西信息大厦。..金茂大厦塔楼结构简图(芯筒－翼柱)(a)53～87层平面(b)52层以下平面(c)结构剖面两个典型的混合结构上海世界金融大厦的型钢混凝土框架—混凝土芯筒结构体系陕西信息大厦(筒中筒)2SRC框架-RC筒体混合结构Pushover分析由于Pushove

4、r方法本身已有很多研究，本文仅介绍其在混合结构分析中的一些问题对于剪力墙的模拟，研究过程中分别采用等效支撑框架和多垂直杆模型进行了分析。部分数据正在处理之中，本文仅对采用等效支撑框架分析的结果进行一些简单介绍2.1SRC框架Pushover分析的实现.SRC压弯构件N-M相关曲线的形成SRC柱轴力和弯矩的平衡方程式：由（1）式可得：代入（2）式，令，，可得归一化公式：说明：本节公式参考了《型钢混凝土组合结构技术规程》和张兴武著的《建筑结构设计新法和及应用》通过对具体的SRC截面配钢和应力或应变计算，或实验数据回归，均可得到式中的系数及相关公式。含工字型钢SRC柱含十字型钢SRC柱说明：由上述

5、公式，即可得到SRC柱N-M相关曲线。经由该计算模式得到的曲线与冶金建筑研究所总院和武汉工业大学试验数据（共23个）比较，吻合较好。SRC构件基于试验的弯矩-曲率关系将型钢混凝土柱的骨架曲线用以屈服点、极限荷载点为特征点的三折线表示。图6试验恢复力模型SRC压弯构件弯矩-曲率曲线转化成PMM铰弯矩-曲率曲线的方法分析时，需要将SRC构件弯矩-曲率关系（见上页）转化为PMM铰弯矩曲率关系PMM铰弯矩-曲率关系转化主要需要确定两点，即：塑性铰的屈服点B和极限状态点C。塑性铰屈服点B点可直接取构件的屈服点极限状态点C的确定，本文认为可按照下述原则进行确定：变形能力相等：塑性铰的极限状态点C的极限曲

6、率与构件的极限曲率相等耗能能力相等：在图中表现为O-B-M-N折线和O-B-C与坐标轴围成的面积相等（或三角形BKN和BNC面积相等）MmaxMuMyφyφmaxφu极限状态点转化示意图以上是SRC构件PMM铰主要参数：相关曲线和弯矩-曲率确定情况。采用上述参数，对三层SRC框架进行了Pushover分析。图中实验数据：参考了2000年西安建筑科技大学赵鸿铁教授的三层SRC框架振动台图中RC框架数据：按照“相等刚度”原则把SRC转化为RC构件，采用一般程序（SAP2000）提供的RC默认铰属性计算得到计算结果显示了按照本文参数对SRC构件进行Pushover分析的适用性。SRC框架基底剪力-

7、顶点位移曲线2.2剪力墙模拟——等效支撑框架模型等效模型的计算墙体等效转换模型的建立2.3对简化模型进行Pushover分析以深圳某五十九层的超过高层B级高度的钢混凝土混合超高层建筑为研究背景，采用限元分析软件SAP2000，分析三维计算模型。计算模型平面布置图SRC框架-RC筒体结构简化计算模型示意图分析方案方案一：通过改变外框架柱截面尺寸来调整其刚度，以变化框架与筒体的刚度比。模型编号角柱mm×mm边柱m