[发明专利]一种非对称翼缘H型钢组合梁截面设计方法

说明书

本发明涉及一种非对称翼缘H型钢组合梁截面设计方法，该方法包括以下步骤：首先根据当前所处的设计阶段，确定非对称翼缘H型钢组合梁的设计方式；之后根据确定的设计方式，结合相应的外部设计参数进行求解计算，以得到非对称翼缘H型钢组合梁截面的控制点，其中，控制点的横坐标为上下翼缘厚度分布比例，控制点的纵坐标为非对称翼缘H型钢组合梁的抗弯承载力；最后基于控制点的横纵坐标数据，完成非对称翼缘H型钢组合梁截面的设计。与现有技术相比，本发明能够根据外部设计条件的不同选择判断方法，实现对非对称翼缘H型钢组合梁截面的精准量化设计，具有经济性优越、灵活性强、适应性好的优点。

技术领域

本发明涉及钢结构设计技术领域，尤其是涉及一种非对称翼缘H型钢组合梁截面设计方法。

背景技术

传统热轧H型钢截面是双轴对称截面，与钢材拉压强度相同的特性相适应。钢与混凝土组合梁是由混凝土翼板与钢梁通过抗剪连接件组合而成的可整体受力的梁，充分利用了钢材抗拉强度大和混凝土抗压强度高的特点，上部混凝土楼板(或者共同与钢梁上翼缘)作为受压翼缘，下部钢梁作为受拉翼缘，大大提高了钢梁构件的抗弯承载力。

为了进一步提高组合梁的截面抗弯效率，H型钢可以做成非对称翼缘的形式，具有技术经济优越性。对于两端铰接的楼面普通钢梁，尤其对于超高层结构，楼层数多且平面基本布置对称，连接外框架和核心筒的径向钢次梁是普通采用的重力传递系统，排布具有规则性和重复性，且在总体工程量中占有较大的比重，径向钢次梁采用非对称翼缘H型钢组合梁将产生显著的经济效益。但目前国内对非对称翼缘H型钢组合梁的研究和应用较少，缺少精准量化的截面设计方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种非对称翼缘H型钢组合梁截面设计方法，以实现对非对称翼缘H型钢组合梁截面的精准量化设计。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种非对称翼缘H型钢组合梁截面设计方法，包括以下步骤：

S1、根据当前所处的设计阶段，确定非对称翼缘H型钢组合梁的设计方式；

S2、根据步骤S1确定的设计方式，结合相应的外部设计参数进行求解计算，以得到非对称翼缘H型钢组合梁截面的控制点，其中，控制点的横坐标为上下翼缘厚度分布比例，控制点的纵坐标为非对称翼缘H型钢组合梁的抗弯承载力；

S3、基于控制点的横纵坐标数据，完成非对称翼缘H型钢组合梁截面的设计。

进一步地，所述步骤S1中设计阶段包括方案阶段和施工图阶段。

进一步地，所述步骤S1的具体过程为：若当前处于方案阶段，则确定设计方式为根据钢梁跨度进行设计；

若当前处于施工图阶段，则确定设计方式为根据钢梁高进行设计。

进一步地，所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21、若根据钢梁跨度进行设计，则获取包括钢梁跨度、钢梁间距、钢材等级、混凝土强度、附加恒载、活荷载和楼板厚度的外部设计参数；

若根据钢梁高进行设计，则获取包括钢梁高、目标抗弯承载力、钢材等级、混凝土强度、附加恒载、活荷载和楼板厚度的外部设计参数；

S22、若根据钢梁跨度进行设计，则结合钢梁跨度以及预设的跨高比，计算得到初始梁高；结合对应的外部设计参数，分别计算得到施工阶段的组合梁弯矩和剪力、使用阶段的组合梁弯矩和剪力；

若根据钢梁高进行设计，则以钢梁高作为初始梁高，结合对应的外部设计参数，分别计算得到施工阶段的组合梁弯矩和剪力、使用阶段的组合梁弯矩和剪力；

S23、根据初始梁高、施工阶段的组合梁弯矩和剪力、使用阶段的组合梁弯矩和剪力，结合构造要求，确定初始截面尺寸以及控制参数；