BS EN 1994-1-1:2004. 欧洲规范4:钢与混凝土组合结构设计—第1-1部分:一般规则和建筑规则 

Eurocode 4. Design of composite steel and concrete structures. General rules and rules for buildings


目录                                                                                                                                      

 

前言... 5

欧洲规范计划相关背景... 5

欧洲规范的地位和应用领域... 6

执行欧洲规范的国家标准... 6

欧洲规范和产品统一技术规范之间的联系(ENETA... 7

EN 1994-1-1的具体附加信息... 7

EN 1994-1-1的国家版附录... 7

1 概述... 9

1.1 适用范围... 9

1.1.1 欧洲规范4的适用范围... 9

1.1.2 欧洲规范41-1部分的适用范围... 9

1.2 规范性参考文献... 10

1.2.1 通用参考标准... 10

1.2.2      其他参考标准... 10

1.3 假设... 11

1.4 原则和适用规则之间的差别... 11

1.5 定义... 11

1.5.1 概述... 11

1.5.2 本标准中使用的其他术语和定义... 11

1.5.2.1 组合构件... 11

1.5.2.2 剪力连接... 11

1.5.2.3 组合性能... 12

1.5.2.4 组合梁... 12

1.5.2.5 复合柱... 12

1.5.2.6 复合板... 12

1.5.2.7 组合框架... 12

1.5.2.8 复合节点... 12

1.5.2.9 支承结构或构件... 12

1.5.2.10 无支承结构或构件... 12

1.5.2.11 无开裂抗弯刚度... 13

1.5.2.12 开裂抗弯刚度... 13

1.5.2.13 预应力... 13

1.6 符号... 13

2 设计基础... 24

2.1 要求... 24

2.2 极限状态设计原理... 24

2.3 基本变量... 24

2.3.1 作用和环境影响... 24

2.3.2 材料和产品特性... 24

2.3.3 作用分类... 24

2.4 采用分项系数法进行的验算... 25

2.4.1 设计值... 25

2.4.1.1 作用设计值... 25

2.4.1.2 材料或产品特性的设计值... 25

2.4.1.3 几何数据的设计值... 26

2.4.1.4 设计承载力... 26

2.4.2 作用组合... 26

2.4.3 静态平衡验证(EQU... 26

3 材料... 27

3.1 混凝土... 27

3.3 结构钢... 27

3.4 连接装置... 27

3.4.1 概述... 27

3.4.2 栓钉剪力连接件... 27

3.5 建筑复合板用压型钢板... 28

4 耐久性... 29

4.1 概述... 29

4.2 建筑复合板用压型钢板... 29

5 结构分析... 30

5.1 分析用结构建模... 30

5.1.1 结构建模和基本假设... 30

5.1.2 节点建模... 30

5.1.3 地面与结构的相互作用... 30

5.2 结构稳定性... 31

5.2.1 结构几何形状变形的影响... 31

5.2.2 建筑分析方法... 31

5.3 缺陷... 32

5.3.1 基础... 32

5.3.2 建筑缺陷... 32

5.3.2.1 概述... 32

5.3.2.2 整体缺陷... 33

5.3.2.3 构件缺陷... 33

5.4 作用效应的计算... 33

5.4.1 整体分析法... 33

5.4.1.1 概述... 33

5.4.1.2 用于剪力滞的翼缘有效宽度... 33

5.4.2 线弹性分析... 34

5.4.2.1 概述... 34

5.4.2.2 徐变和收缩... 35

5.4.2.3 混凝土开裂效应... 36

5.4.2.4 施工阶段和施工顺序... 37

5.4.2.5 温度效应... 37

5.4.2.6 通过受控外加变形进行的预应力作用... 37

5.4.3 非线性整体分析... 37

5.4.4 通过建筑的有限重分配进行的线弹性分析... 37

5.4.5 建筑的刚塑性整体分析... 38

5.5 横截面分类... 40

5.5.1 概述... 40

5.5.2 无外包混凝土的组合截面分类... 41

5.5.3 带外包混凝土的建筑组合截面分类... 41

6 承载能力极限状态... 43

6.1 ... 43

6.1.1 建筑用梁... 43

6.1.2 用于验算横截面的有效宽度... 44

6.2 梁的横截面承载力... 44

6.2.1 抗弯承载力... 44

6.2.1.1 概述... 44

6.2.1.2 组合横截面的塑性承载力矩Mpl,Rd 45

6.2.1.3 建筑中带部分剪力连接的截面的塑性承载力矩... 46

6.2.1.4 非线性抗弯承载力... 47

6.2.1.5 弹性抗弯承载力... 49

6.2.2 垂直剪切承载力... 49

6.2.2.1 适用范围... 49

6.2.2.2 垂直剪切塑性承载力... 49

6.2.2.3 剪切屈曲承载力... 49

6.2.2.4 弯曲和垂直剪切... 49

6.3 部分外包的建筑用梁的横截面承载力... 50

6.3.1 适用范围... 50

6.3.2 抗弯承载力... 51

6.3.3 垂直剪切承载力... 51

6.3.4 弯曲和垂直剪切... 52

6.4 复合梁的侧向扭转屈曲... 52

6.4.1 概述... 52

6.4.2 建筑用连续复合梁(横截面为1类、2类和3类)的侧扭屈曲验算... 53

6.4.3 无直接计算的建筑简化验算... 55

6.5 腹板上的横向力... 56

6.5.1 概述... 56

6.5.2 翼缘导致的腹板屈曲... 56

6.6 剪力连接... 56

6.6.1 概述... 56

6.6.1.1 设计基础... 56

6.6.1.2 建筑用梁中部分剪力连接的使用限制... 57

6.6.1.3 建筑用梁中剪力连接件的间距... 58

6.6.2 建筑用梁中的纵向剪力... 59

6.6.2.1 梁(运用非线性或弹性理论分析其中一个或多个横截面承载力)... 59

6.6.2.2 梁(运用塑性理论分析其中的横截面承载力)... 59

6.6.3 实心板和外包混凝土中的栓钉连接件... 59

6.6.3.1 设计承载力... 59

6.6.3.2 拉力对抗剪承载力的影响... 60

6.6.4 与建筑物中的压型钢板一起使用的栓钉的设计承载力... 60

6.6.4.1 带有平行于支承梁的肋的钢板... 60

6.6.4.2 带有横穿支承梁的肋的钢板... 61

6.6.4.3 剪力连接件的双轴荷载... 62

6.6.5 剪力连接的详细设计及施工影响... 63

6.6.5.1 抗分离性... 63

6.6.5.2 建筑用保护层和混凝土浇筑... 63

6.6.5.3 板中的局部钢筋... 63

6.6.5.4 并非由压型钢板形成的梁腋... 63

6.6.5.5 连接件的间距... 64

6.6.5.6 钢翼缘的尺寸... 64

6.6.5.7 栓钉连接件... 65

6.6.5.8 建筑中与压型钢板一起使用的栓钉... 65

6.6.6 混凝土板中的纵向剪力... 65

6.6.6.1 概述... 65

6.6.6.2 纵向剪切的设计承载力... 66

6.6.6.3 最小横向配筋量... 66

6.6.6.4 建筑用梁中的纵向剪力和横向钢筋... 67

6.7 复合柱和复合受压构件... 68

6.7.1 概述... 68

6.7.2 通用设计方法... 70

6.7.3 简化设计方法... 71

6.7.3.1 概述及适用范围... 71

6.7.3.2 横截面的抗力... 71

6.7.3.3 有效抗弯刚度、钢作用率和相对长细比... 74

6.7.3.4 分析方法和构件缺陷... 75

6.7.3.5 轴向受压的构件的承载力... 75

6.7.3.6 承受压缩和单轴向弯曲组合作用的构件的承载力... 76

6.7.3.7 压缩和双轴向弯曲组合... 78

6.7.4 剪力连接和荷载引入... 79

6.7.4.1 概述... 79

6.7.4.2 荷载引入... 79

6.7.4.3 荷载引入区外的纵向剪力... 82

6.7.5 详细设计规定... 83

6.7.5.1 型钢和钢筋的混凝土保护层... 83

6.7.5.2 纵向和横向配筋... 83

6.8 疲劳... 84

6.8.1 概述... 84

6.8.2 用于建筑物疲劳评估的分项系数... 84

6.8.3 疲劳强度... 85

6.8.4 内力和疲劳荷载... 85

6.8.5 应力... 86

6.8.5.1 概述... 86

6.8.5.2 混凝土... 86

6.8.5.3 结构钢... 86

6.8.5.4 钢筋... 86

6.8.5.5 剪力连接... 87

6.8.6 应力范围... 87

6.8.6.1 结构钢和钢筋... 87

6.8.6.2 剪力连接... 88

6.8.7 基于公称应力范围的疲劳评估... 88

6.8.7.1 结构钢、钢筋和混凝土... 88

6.8.7.2 剪力连接... 89

7 正常使用极限状态... 90

7.1 概述... 90

7.2 应力... 90

7.2.1 概述... 90

7.2.2 建筑的应力限制... 91

7.3 建筑中的变形... 91

7.3.1 挠度... 91

7.3.2 振动... 92

7.4 混凝土开裂... 92

7.4.1 概述... 92

7.4.2 最小配筋要求... 93

7.4.3 对直接荷载引起的开裂的控制... 94

8 建筑用框架中的复合节点... 96

8.1 适用范围... 96

8.2 分析、建模和分类... 97

8.2.1 概述... 97

8.2.2 弹性整体分析... 97

8.2.3 节点分类... 97

8.3 设计方法... 97

8.3.1 设计基础及适用范围... 97

8.3.2 抗力... 97

8.3.3 转动刚度... 98

8.3.4 转动能力... 98

8.4 部件的抗力... 98

8.4.1 适用范围... 98

8.4.2 基本节点部件... 98

8.4.2.1 纵向受拉钢筋... 98

8.4.2.2 受压钢接触板... 99

8.4.3 横向受压柱腹板... 99

8.4.4 加筋部件... 99

8.4.4.1 受剪柱腹板节间... 99

8.4.4.2 横向受压柱腹板... 100

9 带建筑物用压型钢板的复合板... 101

9.1 概述... 101

9.1.1 适用范围... 101

9.1.2 定义... 101

9.1.2.1 剪力连接类型... 101

9.1.2.2 完全剪力连接和部分剪力连接... 102

9.2 详细设计规定... 102

9.2.1 板厚和钢筋... 102

9.2.2 集料... 103

9.2.3 支承要求... 103

9.3 作用和作用效应... 104

9.3.1 设计情形... 104

9.3.2 作为模板的压型钢板的作用... 104

9.3.3 复合板的作用... 105

9.4 内力和力矩分析... 105

9.4.1 作为模板的压型钢板... 105

9.4.2 复合板分析... 105

9.4.3 用于承受集中点线荷载的复合板的有效宽度... 105

9.5 对作为模板的压型钢板的承载能力极限状态的验算... 107

9.6 对作为模板的压型钢板的正常使用极限状态的验算... 107

9.7 复合板的承载能力极限状态验算... 107

9.7.1 设计标准... 107

9.7.2 挠曲... 107

9.7.3 无端部锚固的板的纵向剪切... 109

9.7.4 带端部锚固的板的纵向剪切... 110

9.7.5 垂直剪切... 111

9.7.6 冲剪... 111

9.8 复合板的正常使用极限状态验算... 111

9.8.1 对混凝土开裂的控制... 111

9.8.2 挠度... 112

附录A(提示性附录) 建筑中节点部件的刚度... 114

A.1 适用范围... 114

A.2 刚度系数... 114

A.2.1 基本节点部件... 114

A.2.1.1 纵向受拉钢筋... 114

A.2.1.2 受压钢接触板... 114

A.2.2 复合节点中的其他部件... 116

A.2.2.1 受剪柱腹板节间... 116

A.2.2.2 横向受压柱腹板... 116

A.2.3 加筋部件... 116

A.2.3.1 受剪柱腹板节间... 116

A.2.3.2 横向受压柱腹板... 117

A.3 剪力连接的变形... 117

附录B(提示性附录) 标准试验... 119

B.1 概述... 119

B.2 剪力连接件试验... 119

B.2.1 概述... 119

B.2.2 试验布置... 119

B.2.3 试样制备... 120

B.2.4 试验步骤... 121

B.2.5 试验评估... 121

B.3 复合楼板试验... 122

B.3.1 概述... 122

B.3.2 试验布置... 122

B.3.3 试样制备... 123

B.3.4 试验加载程序... 124

B.3.5 确定mk的设计值... 124

B.3.6 确定τu,Rd的设计值... 125

附录C(提示性附录) 建筑用组合结构中混凝土的收缩... 127

参考文献... 128


1 概述

1.1 适用范围

1.1.1 欧洲规范4的适用范围

(1)   欧洲规范4适用于建筑和土木工程中的组合结构和构件的设计。欧洲规范4符合结构安全和正常使用性的原则和要求,并遵照了EN 1990-结构设计基础中给出的结构设计和验证基础。

(2)   欧洲规范4只涉及组合结构的承载力、使用性能、耐久性和耐火性要求,而并未考虑其他有关绝热和隔音等的要求。

(3)   欧洲规范4旨在与如下规范一起使用:

EN 1990 欧洲规范:结构设计基础

EN 1991 欧洲规范1:结构上的作用

适用于组合结构相关建筑产品的ENhENETAGETA

EN 1090 钢结构和铝结构施工 

EN 13670 混凝土结构施工

EN 1992 欧洲规范2:混凝土结构设计

EN 1993 欧洲规范3:钢结构设计

EN 1997 欧洲规范7:土工技术设计

EN 1998 欧洲规范8:在地震区建造组合结构时的抗震性结构设计

(4)   欧洲规范4分为多个部分:

1-1部分:一般规则和建筑规则 

1-2部分:结构防火设计

2部分:桥梁

1.1.2 欧洲规范41-1部分的适用范围

(1)   欧洲规范41-1部分给出了组合结构的通用设计基础及适用于建筑物的具体规则。

(2)   1-1部分涉及如下内容:

1章:概述

2章:设计基础

3章:材料

4章:耐久性

5章:结构分析

6章:承载能力极限状态

7章:正常使用极限状态

8章:建筑框架中的复合节点

9章:建筑用压型钢板制复合板

1.2 规范性参考文献

下列规范性文件包含的条款为(通过在本文中的参考引用)构成本欧洲标准的条款。对于注明了日期的参考文件,对这些出版物所做的任何后续修改或修订都不适用。但鼓励本欧洲标准的协议各方对采用下列规范性文件的最新版本进行适用性调查。对于未注明日期的参考文件,适用所涉及的规范性文件的最新版本。

1.2.1 通用参考标准

EN 1090-2 1          钢结构和铝结构施工-钢结构施工技术规则

EN 1990: 2002      结构设计基础

1.2.2  其他参考标准

EN 1992-1-1 1               欧洲规范2:混凝土结构设计:一般规则和建筑规则

EN 1993-1-1 1               欧洲规范3:钢结构设计:一般规则和建筑规则

EN 1993-1-3 1               欧洲规范3:钢结构设计:冷成型薄壁型钢构件和钢板

EN 1993-1-5 1               欧洲规范3:钢结构设计:板式结构构件

EN 1993-1-8 1               欧洲规范3:钢结构设计:节点设计

EN 1993-1-9 1               欧洲规范3:钢结构设计:钢结构的疲劳强度

EN 10025-1: 2002         热轧结构钢制品:一般交货条件

EN 10025-2: 2002         热轧结构钢制品:非合金结构钢交货技术条件

EN 10025-3: 2002         热轧结构钢制品:正火/正火轧制可焊接细晶粒结构钢交货技术条件

EN 10025-4: 2002         热轧结构钢制品:热机轧制可焊接细晶粒结构钢交货技术条件

EN 10025-5: 2002         热轧结构钢制品:改进耐候结构钢交货技术条件

EN 10025-6: 2002         热轧结构钢制品:淬火和回火条件下高屈服强度结构钢扁平产品交付技术条件

EN 10147: 2000            连续热浸镀锌结构钢带和钢板:交付技术条件

EN 10149-2: 1995         冷成型用高屈服强度钢制热轧扁平产品:热工机械轧制钢交付条件

EN 10149-3: 1995         冷成型用高屈服强度钢制热轧扁平产品:正火或正火轧制钢交付条件



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