型钢混凝土结构(受力机理和工程抗震).ppt

《型钢混凝土结构(受力机理和工程抗震).ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《型钢混凝土结构(受力机理和工程抗震).ppt（93页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、v 型钢混凝土结构及抗震分析型钢混凝土结构及抗震分析Steel Reinforced Concrete Steel Reinforced Concrete Structures and Aseismic Analysis Structures and Aseismic Analysis 组合结构组合结构型钢混凝土结构及抗震分析型钢混凝土结构及抗震分析型钢混凝土结构概念型钢混凝土结构概念型钢混凝土柱型钢混凝土柱承载力分析承载力分析型钢混凝土梁承载力分析型钢混凝土梁承载力分析型钢混凝土梁柱节点构造型钢混凝土梁柱节点构造型钢混凝土结构在超高层建筑中的应用型钢混凝土结构在超高层建筑中的应用主要内容主要

2、内容组合结构组合结构型钢混凝土结构及抗震分析型钢混凝土结构及抗震分析 组合结构的种类繁多，从广义上讲，组合结构是指两种或多 种 不 同 材 料 组 成 一 个 结 构 或 构 件 而 共 同 工 作 的 结 构（Composite Structure）。组合结构分类：组合结构通常是指钢混凝土组合结构，其中钢又分为钢筋和型钢，混凝土可以是素混凝土也可以是钢筋混凝土。国内外常用的钢混 凝土组合结构主要包括以下五大类：（1）压型钢板混凝土组合板；（2）钢 混 凝 土 组 合 梁；（3）钢骨混凝土结构（也称为型钢混凝土结构或劲性混凝土 结 构）；（4）钢管混凝土结构；（5）外包钢混凝土结构。型钢混凝土

3、结构概念型钢混凝土结构概念 型钢混凝土结构是以型钢为钢骨并在型钢周围配置钢筋和浇筑混凝土的埋人式组合结构体系。日本：钢骨混凝土结构(Steel Reinforced Concrete)。英、美等西方国家称之为混凝土包钢结构(Steel Encased Concrete)前苏联称之为劲性钢筋混凝土结构。型钢混凝土结构概念型钢混凝土结构概念欧美欧美中国中国日本日本l981l981年至年至19851985年期年期间间10151015层的建筑层的建筑，型钢混凝土结构，型钢混凝土结构的数量占的数量占9090，1616层以上的建筑中型层以上的建筑中型钢混凝土结构所占钢混凝土结构所占比例也达到比例也达到50

4、50 美国达拉斯第一国美国达拉斯第一国际大厦际大厦72层，采用层，采用型钢混凝土框架结型钢混凝土框架结构。休斯顿第一城构。休斯顿第一城市大楼市大楼49层，高层，高207m，休斯顿得，休斯顿得克斯商业中心大厦克斯商业中心大厦79层，层，305m高，高，均采用型钢混凝土均采用型钢混凝土外框架、型钢混凝外框架、型钢混凝土内筒结构。土内筒结构。北京新世纪饭店较北京新世纪饭店较早采用了型钢混凝早采用了型钢混凝土柱土柱；北京的亮马；北京的亮马河大厦采用型钢混河大厦采用型钢混凝土梁凝土梁；上海环球；上海环球金融中心金融中心(492m)、金茂大厦金茂大厦(421m)、深圳地王大厦深圳地王大厦(384m)等超高

5、层建等超高层建筑也采用了型钢混筑也采用了型钢混凝土组合结构，但凝土组合结构，但全国采用全国采用SRC建筑建筑面积还不到建筑总面面积还不到建筑总面积的千分之一积的千分之一 型钢混凝土结构概念型钢混凝土结构概念 型钢混凝土组合结构 主要类型：钢骨混凝土柱；钢骨混凝土梁；组合楼板；钢骨混凝土剪力墙；型钢混凝土结构概念型钢混凝土结构概念(a)实腹式配钢型钢混凝土柱截面（b）空腹式配钢型钢混凝土柱截面(a)实腹式配钢型钢混凝土梁截面（b）空腹式配钢型钢混凝土梁截面型钢混凝土结构概念型钢混凝土结构概念组合楼板钢骨混凝土剪力墙型钢混凝土结构概念型钢混凝土结构概念 与钢筋混凝土结构（SRC）相比：（1）变形能

6、力强，抗震性能好。（2）在截面尺寸相同的条件下，可以合理的配置较多的钢材。（3）当基础采用钢筋混凝土结构，上部为钢结构时，采用型钢混凝土结构作为过渡层可以使结构的内力传递更为合理。（4）在施工中，型钢骨架有较大的承载力，可以作为脚手架使用，并可承载模板的重量。（5）由于在构件中同时存在型钢和钢筋，浇筑混凝土比较困难。（6）用钢量大，建设费用较高型钢混凝土结构的特点型钢混凝土结构概念型钢混凝土结构概念 与纯钢结构相比：（1）混凝土兼有构件受力和保护层的功能，经济性较好，可节省钢材。（2）结构刚度大，外力作用下变形小，在风荷载和地震作用下，结构的外移易满足要求（3）混凝土有助于提高型钢的整体稳定性

7、，钢板的局部屈曲，杆件弯曲失稳，及梁的侧向失稳不易发生。如果结构构件设计合理，就能保证合理的延性。（4）使用的型钢规格较小，钢板厚度较薄，比较符合我国钢材扎制的实际情况。（5）结构自重较大，施工复杂程度较高。型钢混凝土结构的特点型钢混凝土结构概念型钢混凝土结构概念 随建筑物高度加大，重力荷载迅速增大 建筑物高度的增加，使地震作用效应加大 P-效应成为不可忽视的问题 倾覆力矩增大，整体稳定性要求提高 竖向构件产生的缩短变形差对结构内力的影响增大（超）高层建筑面临的问题型钢混凝土结构在超高层建筑中的应用型钢混凝土结构在超高层建筑中的应用型钢砼承载力大、延性好、刚度大型钢砼承载力大、延性好、刚度大型

8、钢砼型钢砼剪力墙剪力墙型钢砼柱型钢砼柱型钢砼梁型钢砼梁转换梁转换梁保证刚度，保证刚度，降低梁高降低梁高 风荷载和风荷载和水平地震水平地震 减小截面，灵减小截面，灵活布置空间活布置空间 降低梁高，可降低梁高，可用于大跨度用于大跨度 型钢混凝土结构在超高层建筑中的应用型钢混凝土结构在超高层建筑中的应用金茂大厦核心筒体-钢巨型桁架-钢 骨混凝土巨型组合柱体系型钢混凝土结构在超高层建筑中的应用型钢混凝土结构在超高层建筑中的应用金茂大厦核心筒体-钢巨型桁架-钢 骨混凝土巨型组合柱体系型钢混凝土结构在超高层建筑中的应用型钢混凝土结构在超高层建筑中的应用深圳地王大厦钢骨混凝土核心筒结构 外钢框架结构，26根

9、箱型钢柱通过钢梁、钢斜 撑与核心墙连接 楼面铺设压型钢板后浇筑砼。结构平面尺寸68.25m35.5m(图2.1)，结构高度303.75m。型钢混凝土结构在超高层建筑中的应用型钢混凝土结构在超高层建筑中的应用大连远洋大厦内筒为钢筋混凝土 外框自下而上为RC-SRC-S结构型钢混凝土结构在超高层建筑中的应用型钢混凝土结构在超高层建筑中的应用大连远洋大厦内筒为钢筋混凝土 地上51层，地下4层 外框自下而上为RC(6层)-SRC-S结构SRC核心筒型钢混凝土结构在超高层建筑中的应用型钢混凝土结构在超高层建筑中的应用 在试验及理论研究的基础上，对于SRC结构的设计方法，反映在规范规程上，有冶金部的YB

10、9082-2006钢骨混凝土结构设计规程（以下简称钢骨规程）和建设部的JGJ13822001型钢混凝土组合结构技术规程（以下简称型钢规程）。钢骨混凝土规程及设计方法型钢混凝土结构设计方法型钢混凝土结构设计方法 型钢混凝土组合结构技术规程 JGJ138-2001钢骨混凝土结构技术规程 YB 9082-2006型钢混凝土结构设计方法型钢混凝土结构设计方法 钢骨规程中，无论是构件的承载力计算还是刚度、裂缝验算，均采用叠加原理，原理清晰，计算简单。在型钢规程中，构件的承载力计算采用平截面假定，钢骨与混凝土变形协调，通过构件内里平衡方程求解构件承载力。在承载力计算中，公式复杂，适合于已知各配筋条件的承载

11、力验算，而已知内力求配筋则计算复杂。钢骨混凝土规程及设计方法型钢混凝土结构设计方法型钢混凝土结构设计方法 钢骨规程中采用叠加原理，通过弯矩分配，计算混凝土部分承担的弯矩，在考虑型钢受拉翼缘影响的基础上，计算裂缝宽度。综上所述，两者在计算原理上存在差别钢骨规程采用的是叠加原理，而型钢规程中除刚度计算、抗剪计算也采用叠加原理外，压弯承载力计算和裂缝计算是将型钢受拉翼缘等效为钢筋，按平截面假定计算。钢骨混凝土规程及设计方法型钢混凝土结构设计方法型钢混凝土结构设计方法 刚度计算采用钢筋混凝土与型钢钢骨两部分刚度叠加的方法，与钢骨规程相近，计算公式有差异，在长期刚度的计算中，混凝土收缩、徐变的影响仅考虑

12、混凝土部分的影响，但型钢规程中没有区分钢骨部分和型钢部分，公式中用的是整体刚度。受弯构件裂缝计算两者也不一致型钢规程中将型钢受拉翼缘简化为等效钢筋，并考虑型钢腹板的部分影响；钢骨混凝土规程及设计方法型钢混凝土结构设计方法型钢混凝土结构设计方法钢骨混凝土柱破坏形态：轴心受压钢骨和钢筋首先屈服，混凝土纵向开裂直 至混凝土压溃，混凝土与钢骨协同工作，对于短柱，其承载力是混凝土、钢筋和钢骨三部分之和。偏心受压以受压区混凝土的破坏为特征，根据柱达 到极限承载力时钢骨受拉翼缘是否屈服分大、小偏 心。混凝土保护层劈裂。总体而言，钢骨混凝土柱具有较好的变形能力，力学性能改善，对于变形能力要求较高的高层建筑、短

13、柱 及受力较大的构件适合采用。型钢混凝土柱型钢混凝土柱承载力分析承载力分析钢骨混凝土柱 钢骨混凝土柱正截面承载力计算N?(f)轴心受压:AA+f+fAc csy sss ss型钢混凝土柱型钢混凝土柱承载力分析承载力分析钢骨混凝土柱钢骨混凝土柱正截面承载力计算 偏心受压（强度叠加法）N ssN rcN+cycusscyrccuM M+M上式没有给出钢骨部分和钢筋混凝土部分各自承担轴力的比例，通过调节钢骨和钢筋混凝土分担轴力的 比例可以使构件的承载力达到最大值。（一般叠加法简化叠加法）型钢混凝土柱型钢混凝土柱承载力分析承载力分析钢骨混凝土柱钢骨混凝土柱正截面承载力计算（简化叠加法）1.先设定钢骨（

14、或钢筋）的面积，按下列两种情况计 算钢筋混凝土部分（或钢骨部分）所承受的轴力、弯 矩设计值。2.用两种情况得到的轴力、弯矩设计值，分别计算钢 筋（或钢骨）面积及截面承载力验算，取截面较小值 为设计结果。型钢混凝土柱型钢混凝土柱承载力分析承载力分析钢骨混凝土柱 钢骨混凝土柱正截面承载力计算（简化叠加法）第一种情况：ssN rcN rc，且 N M M y 0a)当时，钢骨部分仅承担弯t 0c 0矩，钢筋混凝土部分轴力、弯矩设计值为N rc=N=M McM rcssy 0cN rcNc 0b)当时，钢筋混凝土仅承受轴向压力，钢骨部分的轴力和弯矩设计值为N ssN rc=N=Mcc 0sscM型钢混

15、凝土柱型钢混凝土柱承载力分析承载力分析钢骨混凝土柱 钢骨混凝土柱正截面承载力计算（简化叠加法）第一种情况：N rcc)当 N时，钢筋混凝土仅承受轴向拉力，钢骨部y 0ssNc 0b)当时，钢骨部分仅承受轴向压力，钢筋混凝土部分的轴力和弯矩设计值为N rcN ss=N=Mcc 0rccM型钢混凝土柱型钢混凝土柱承载力分析承载力分析 钢骨混凝土柱 钢骨混凝土柱正截面承载力计算（简化叠加法）第二种情况：N ssc)当 N时，钢筋混凝土仅承受轴向拉力，钢骨部t 0分的轴力和弯矩设计值为N rcN ss=N=Mct 0rccM型钢混凝土柱型钢混凝土柱承载力分析承载力分析钢骨混凝土柱钢骨混凝土柱正截面承载

16、力计算（简化叠加法）型钢混凝土柱型钢混凝土柱承载力分析承载力分析钢骨混凝土柱钢骨混凝土柱正截面承载力计算（简化叠加法）钢骨部分承载力：（不考虑受压时的稳定性问题）ssssNc 0=f ss Ass=Nt 0N sssscMc+fss sWssAss钢筋混凝土部分承载力：按混凝土结构设计规范的钢筋混凝土矩形截面计算。型钢混凝土柱型钢混凝土柱承载力分析承载力分析钢骨混凝土柱钢骨混凝土柱斜截面承载力计算（简化叠加法）影响因素：混凝土强度；钢骨；箍筋；剪跨比；轴压比。型钢混凝土柱型钢混凝土柱承载力分析承载力分析钢骨混凝土柱钢骨混凝土柱斜截面承载力计算（简化叠加法）ssrcV Vy+VcuV钢骨混凝土柱的剪力设计值（符合抗震、非抗震要求）ti hi f ssvssVy=ti hi式中积。与受剪方向一致的所有钢骨板材的面0.2AsvrcrcVcu=fcbc hc 0+1.25 f yvhc 0+0.07 Nc+1.5s截面面积限值要求同钢骨混凝土梁。型钢混凝土柱型钢混凝土柱承载力分析承载力分析钢骨混凝土柱轴压比限值N n(fc Ac+f ss Ass)当柱承受的轴向压力超过轴向受压极限承载力的50