工程建设强制性标准组合结构通用规范解读.pdf

1、清华大学 丁 然工程建设强制性（全文）国家标准组合结构通用规范结构通用规范学习与应用高级研修班一、关于抗拔不抗剪连接技术内容提纲三、关于组合结构的楼板空间作用二、关于外包钢板混凝土组合剪力墙结构通用规范学习与应用高级研修班第一章：关于抗拔不抗剪连接技术5.2.4 钢-混凝土组合梁负弯矩区段的混凝土板应采取局部释放组合作用的抗拔不抗剪连接等措施缓解混凝土开裂，且在正常使用极限状态下，按荷载准永久组合验算长期作用的最大裂缝宽度。结构通用规范学习与应用高级研修班4组合结构负弯矩区抗裂组合结构体系发展的关键难题之一栓钉负弯矩区负弯矩区负弯矩区负弯矩区负弯矩区截面负弯矩区截面钢主梁混凝土板混凝土板钢横梁

2、钢纵梁吊杆斜拉索混凝土板钢横梁钢纵梁栓钉负弯矩区负弯矩区负弯矩区负弯矩区负弯矩区截面负弯矩区截面钢主梁混凝土板墩柱连续组合梁负弯矩区组合刚构梁负弯矩区悬索桥桥面系吊杆附近斜拉桥桥面系斜拉索附近结构通用规范学习与应用高级研修班5传统预应力技术导入度低，增加钢梁上翼缘压应力，施工困难AAA-A预应力锚固位置预应力筋预埋管盖梁预应力锚块结构通用规范学习与应用高级研修班6负弯矩区抗裂新技术：抗拔不抗剪连接低弹模低弹模材料材料适用：框架梁负弯矩区、连续梁桥、刚构桥、斜拉桥吊点、悬索桥吊点、过渡区、桥面抗倾覆传统新型负弯矩区抗拔抗剪连接负弯矩区抗拔不抗剪连接结构通用规范学习与应用高级研修班7负弯矩区抗裂新

3、技术：抗拔不抗剪连接特征荷载T型连接件/栓钉连接件消压荷载1.503开裂荷载1.871屈服荷载0.995极限荷载1.0020400800120016000.10.00.20.30.40.5栓钉连接件最大裂缝宽度(mm)荷载(kN)新型连接件低弹模低弹模材料材料抗拔不抗剪最大裂缝宽度-荷载曲线抗拔抗剪结构通用规范学习与应用高级研修班8负弯矩区抗裂新技术：抗拔不抗剪连接-20-1001020-800-4000400800剪力(kN)滑移(mm)-20-1001020-800-4000400800剪力(kN)滑移(mm)-20-1001020-1000-50005001000 剪力(kN)滑移(mm

4、)工作机理参数优化自然粘结面防腐漆脱粘塑料膜脱粘揭示新型连接件界面有限滑移的工作机理，优化了技术参数，建立了理论模型结构通用规范学习与应用高级研修班9负弯矩区抗裂新技术：抗拔不抗剪连接工程应用：天津海河吉兆桥结构通用规范学习与应用高级研修班10负弯矩区抗裂新技术：抗拔不抗剪连接工程应用：深圳国道107兴围黄田立交桥结构通用规范学习与应用高级研修班11工程应用：清华大学北体育馆清华大学北体育馆组合楼盖区域优化区为二层网球场，采用单向组合梁板体系，考虑整体结构抗震及舒适度要求，横向主梁与柱固接ZLCL（铰接）圈梁CL(固结)横次梁8400420009 2400=216008400840084008

5、400主梁-柱固接节点1508507550组合梁方案主梁ZL方案对比梁高(m)梁高比值跨长(m)跨高比梁自重(t/根)自重比值平均用钢量（kg/m2）原混凝土方案1.40121.615.445.41组合结构方案1.000.7121.621.69.50.2191.4结构通用规范学习与应用高级研修班12工程应用：清华大学北体育馆清华大学北体育馆组合楼盖区域优化区为二层网球场，采用单向组合梁板体系，考虑整体结构抗震及舒适度要求，横向主梁与柱固接低弹模低弹模材料材料结构通用规范学习与应用高级研修班13工程应用：清华大学北体育馆清华大学北体育馆组合楼盖区域优化区为二层网球场，采用单向组合梁板体系，考虑整

6、体结构抗震及舒适度要求，横向主梁与柱固接结构通用规范学习与应用高级研修班第二章：关于外包钢板混凝土组合剪力墙5.6.1 外包钢板组合剪力墙的墙体外包钢板和内填混凝土之间应设置可靠的连接构造，连接件承载力除应满足钢板与混凝土之间剪力传递要求外，连接件的间距尚应保证钢板局部屈曲不削弱剪力墙的极限承载力。当采用栓钉或对拉螺栓的连接构造时，应验算单个栓钉或对拉螺栓的抗拉承载力。结构通用规范学习与应用高级研修班15外包钢板混凝土组合剪力墙（栓钉+分布钢筋，面内压弯剪受力）钢管钢板抗剪件栓钉分布钢筋 位移角1/120 位移角1/75 位移角1/50 位移角1/40位移角1/40压剪破坏 柱侧鼓曲 钢板EN

7、角部局部屈曲 钢板第二次局部屈曲发生 底部150mm高度范围压屈 第三次局部屈曲贯穿整个截面 有限元模型加载端板加载梁矩形钢管墙体钢板xyz基础梁滞回曲线-50-40-30-20-1001020304050-750-600-450-300-1500150300450600750 P/kND /mm-0.03-0.02-0.0100.010.020.03q -25-20-15-10-50510152025-1200-900-600-30003006009001200P/kND /mmq -0.03-0.02-0.010.000.010.020.03结构通用规范学习与应用高级研修班16外包钢板混凝

8、土组合剪力墙（新型外包多腔组合剪力墙，面内压弯剪受力）钢板缀板加劲肋混凝土栓钉端柱15001500150015001500150015009000t=35mmBatten plate200400t=35mm-60-40-200204060-3000-2000-10000100020003000水平力/kN顶点位移/mm-20-1001020-1800-1200-600060012001800水平力/kN顶点位移/mm结构通用规范学习与应用高级研修班17外包钢板混凝土组合剪力墙（面外受力性能研究）试件编号底面钢板顶面钢板d(mm)t(mm)(mm)(mm)(mm)(mm)D180100100%8

9、0100100%63D28080100%1608050%64D315015050%20015025%63 2400100sa800sb100sasbBB(b)试件SRCP-D1SRCP-D3B-Bf6 140f6140f6160f6160底钢板顶钢板 02040600-50-100-150-200-250-300-350-400 力(kN)挠度(mm)D1 D2 D3yPcrPD1-弯剪破坏D2-钢板屈曲、弯曲破坏D3-界面破坏、弯剪破坏结构通用规范学习与应用高级研修班18外包钢板混凝土组合剪力墙（面外受力性能研究）设计参数B-6-2.5B-6-5B-6-7.5B-4-5墙厚(mm)33033

10、0330330钢板厚度(mm)6664距厚比B/t11.711.711.717.5拉筋直径间距(mm)6140614061406140混凝土标号C55C55C55C55钢材标号Q345Q345Q345Q345剪跨比2.557.551650375B-6-5、B-4-5试件试件1 1-1 1165065080090020mm钢板钢板80020mm钢板钢板7002000150033035511P栓钉栓钉对拉钢筋对拉钢筋栓钉栓钉6mm或或4mm钢板钢板加载梁加载梁6 4570 614010 80706mm钢板钢板加载梁加载梁6 4570 6140栓钉栓钉对拉钢筋对拉钢筋1401403553556508

11、25800825栓钉栓钉对拉钢筋对拉钢筋栓钉栓钉9001406mm钢板钢板20mm钢板钢板20mm钢板钢板6mm钢板钢板加载梁加载梁加载梁加载梁2 2-2 2B-6-2.5试件试件700200015006 4570 614010 80703306 4570 6140栓钉栓钉对拉钢筋对拉钢筋22140140800P穿过裂缝的对拉钢筋发生了屈服或拉断现象，说明其对于提高试件的面外抗剪能力起到了类似箍筋的作用，能够抑制斜裂缝的产生及开展。B-6-5(弯剪破坏)40200-20-40-300-1500150300水平力(kN)B-6-5 顶点位移(mm)B-6-2.5(剪切破坏)40200-20-40

12、-600-450-300-1500150300450600水平力(kN)B-6-2.5 顶点位移(mm)B-4-5(弯曲破坏)B-4-5 100 80 60 40 200-20-40-60-80-100-300-1500150300水平力(kN)顶点位移(mm)B-6-7.5(弯曲破坏)12080400-40-80-120水平力(kN)-300-1500150300 B-6-7.5 顶点位移(mm)结构通用规范学习与应用高级研修班19外包钢板混凝土组合剪力墙（连接件研究）栓钉连接件拉拔性能研究试件设计试验现象加载装置荷载-位移曲线结构通用规范学习与应用高级研修班20外包钢板混凝土组合剪力墙（连

13、接件研究）栓钉12mm厚顶4mm或6mm厚面板12mm厚侧板DSC4-150/300300150DSC4-300/150150300DSC4-300X300300DSC-150/300DSC-300/150DSC-300XBABBAB屈曲后屈曲前钢板屈曲研究表面钢板水平屈曲带栓钉拉断、栓钉拔出Akiyama et al.(1991)110Choi et al.(2013)-SM4901K 0.7K Choi et al.(2013)-SM400Kanchi et al.(1996)-SM490Kanchi et al.(1996)-SS400Usami et al.(1995)cr(Mpa)2

14、scr2212/(/)EKB t01020304050607080901000100200300400/B t本文-方形布置试件对于Q235钢，最大距厚比为对于Q345钢，最大距厚比为1K cryf2ssyy/0.9112EEB tffy235Mpaf/26.9B t y345Mpaf/22.2B t 2scr2212/(/)EKB t结构通用规范学习与应用高级研修班第三章：关于组合结构的楼板空间作用4.2.1 建筑组合结构体系分析计算模型应模拟不同材料、构件或体系进行组合时协同受力的特征。对于采用组合楼盖体系的结构，应将混凝土楼板和钢梁视为共同受力的组合梁板体系，其中组合框架主梁应同时考虑竖

15、向荷载、水平地震作用和水平风荷载等作用下楼板与钢梁之间的组合效应。结构通用规范学习与应用高级研修班22钢-混凝土组合框架体系：最基本的组合结构体系结构通用规范学习与应用高级研修班23组合框架结构体系 楼板组合作用构件体系放大地震作用改变破坏机制提高刚度提高强度结构通用规范学习与应用高级研修班24楼板组合作用对 体系抗侧力性能 影响显著1.降低 一阶周期 10%2.改变 主振型方向3.减小 最大层间位移角 18%4.改变 设计控制工况考虑楼板组合作用后计算效果唐山某组合结构住宅结构通用规范学习与应用高级研修班25 对楼板组合作用考虑不足高估自振周期、低估地震作用低估外框剪力分担率、错判强柱弱梁错

16、判薄弱层位置、错判结构损伤机制强柱弱梁？汶川地震震害日本某足尺多层钢框架振动台试验结构通用规范学习与应用高级研修班26现有方法对楼板组合作用的考虑结构通用规范学习与应用高级研修班27刚度是结构内力计算的基础，放大系数法是普遍做法结构通用规范学习与应用高级研修班28组合框架梁刚度放大系数公式结构通用规范学习与应用高级研修班29非对称钢梁截面组合框架梁刚度放大系数公式结构通用规范学习与应用高级研修班30组合框架梁刚度放大系数验证对比结构通用规范学习与应用高级研修班31 组合框架梁强度：准确计算梁端极限抗弯承载力，确保 强柱弱梁现状：弹性最大压应力等效bcbecxyreyrdbfx cecdxbf+

17、cemaxc,dxb be+be-Mu+Mu-新定义：极限弯矩等效结构通用规范学习与应用高级研修班32 组合框架梁强度：极限状态梁端塑性有效宽度公式结构通用规范学习与应用高级研修班 组合框架梁强度：极限状态梁端塑性有效宽度公式050010001500200025003000050010001500200025003000be-(公式结果)(mm)be-(数值结果)(mm)建议公式欧洲规范8欧洲规范4-10%+10%be-=0 无钢筋锚固的边节点be-=minL/4,bc 欧洲规范8欧洲规范4be-=min0.1L,bc 中节点和钢筋完全锚固的边节点 负弯矩有效宽度公式负弯矩有效宽度公式负弯矩有

18、效宽度040080012001600040080012001600be+(公式结果)(mm)be+(数值结果)(mm)建议公式duPlessis&DanielsLee&LuTagawa et al.欧洲规范4欧洲规范8-10%+10%be+=min1.3bco,bcbe+=min1.4bco,bcbe+=min1.8bco,bcbe+=min0.075L,bc 中节点和有横梁边节点be+=minbco/2+0.7hco/2,bc 无横梁边节点be+=minL/4,bc 欧洲规范8欧洲规范4duPlessis和DanielsLee和LuTagawa等人正弯矩有效宽度公式正弯矩有效宽度公式正弯矩有

19、效宽度和已有规范和文献公式精度的对比33结构通用规范学习与应用高级研修班 组合框架梁地震作用全过程分析：弹塑性全过程楼板作用始终非常显著钢管混凝土柱-钢梁框架-150-100-50050 100 150-600-400-2000200400600水平荷载/kN顶点位移/mm 组合框架 钢框架钢管混凝土柱-组合梁框架P=400kN最终破坏34结构通用规范学习与应用高级研修班 组合框架梁地震作用全过程分析：弹塑性全过程组合作用始终非常显著考虑楼板组合作用的杆系模型精细模型杆系模型P,D忽略滑移效应(n=)刚性杆8钢筋纤维混凝土纤维钢纤维钢筋纤维混凝土纤维钢纤维 精确模拟楼板组合作用 计算效率低 计

20、算效率高 无法准确模拟楼板作用35结构通用规范学习与应用高级研修班 组合框架梁地震作用全过程分析：体系应用364000X10=40000XZ640064009600640064003520064006400640064006400640038400XY组合框架体系05101520253035-400-2000200400X方向顶点位移(mm)时间(s)建议纤维模型 (梁单元数 4550,壳单元数 0000,机时 0875s)梁壳精细模型 (梁单元数 4550,壳单元数 7500,机时 8877s)051015202530350100200300400总顶点位移(mm)时间(s)X方向输入地震方

21、向输入地震45度方向输入地震度方向输入地震梁壳精细改进纤维 在平面和空间地震输入下，建议的杆系模型和精细模型计算精度相当，但计算效率提高10倍结构通用规范学习与应用高级研修班 组合框架梁地震作用全过程分析：体系应用37组合框架体系123456789100.00.40.81.21.6自振周期(s)周期阶数梁-壳混合模型组合梁框架全杆系模型纯钢梁框架全杆系模型规则框架A123456789100.00.61.21.82.4规则框架B自振周期(s)周期阶数梁-壳混合模型组合梁框架全杆系模型纯钢梁框架全杆系模型123456789100.00.40.81.21.6自振周期(s)周期阶数梁-壳混合模型组合梁

22、框架全杆系模型纯钢梁框架全杆系模型非规则框架A123456789100.00.61.21.82.4自振周期(s)周期阶数梁-壳混合模型组合梁框架全杆系模型纯钢梁框架全杆系模型非规则框架B05101520253035-1.0-0.50.00.51.0a/|amax|时间(s)KOBE SHIN-OSAKA0123456012345Sa/|amax|周期 T(s)1阶周期-Y平动(组合)1阶周期-Y平动(纯钢)阻尼比3.5%0123456012345阻尼比3.5%2阶周期-X平动(组合)2阶周期-X平动(纯钢)Sa/|amax|周期 T(s)楼板组合作用缩短自振周期16.6%楼板组合作用放大地震作

23、用近1 倍结构通用规范学习与应用高级研修班 组合框架梁地震作用全过程分析：体系应用38组合框架体系考虑组合作用忽略组合作用X方向大震作用下的塑性铰分布(中间榀框架)楼板组合作用改变破坏机制-1.6-0.80.00.81.60246810层间位移角(10-2rad)楼层号大震X0246810-1.6-0.80.00.81.6层间位移角(10-2rad)楼层号大震Y纯钢梁框架模型组合梁框架模型-3.0-1.50.01.53.00246810楼层号层间位移角(10-3rad)小震X 0246810小震Y-3.0-1.50.01.53.0层间位移角(10-3rad)楼层号纯钢梁框架模型组合梁框架模型显

24、著放大层间位移角响应，使薄弱层下移，对结构体系抗震性能不利结构通用规范学习与应用高级研修班 组合框架梁地震作用全过程分析：体系应用39有利和不利作用相互交织，准确模拟才是解决之道构件体系放大地震作用改变破坏机制提高刚度提高强度结构通用规范学习与应用高级研修班 组合框架梁地震作用全过程分析：体系应用4060005000X546003500X263550 3750107001570010700392541025 133900F2F5F6F8F9F27F28F32F33F36结构通用规范学习与应用高级研修班 组合框架梁地震作用全过程分析：体系应用41-0.010-0.0050.0000.0050.0

25、1005101520253035楼层号最大层间位移角-0.000010.000000.0000105101520253035楼层号层间扭转率(度/mm)-0.010-0.0050.0000.0050.01005101520253035平均层间位移角楼层号13.4%39.8%12.7%平 动考虑组合作用忽略组合作用-0.010-0.0050.0000.0050.01005101520253035最大/平均层间位移角楼层号12.6%X 方向大震Y 方向大震扭 转结构通用规范学习与应用高级研修班 组合框架梁地震作用全过程分析：体系应用42梁端塑性有效宽度框架梁刚度放大系数可考虑楼板空间组合效应的纤维模型强柱弱梁内力计算时程分析解决方案关键环节基本问题刚 度强 度全过程计算模型尽可能真实揭示结构实际受力特征结构通用规范学习与应用高级研修班谢谢观看结构通用规范学习与应用高级研修班