課件-型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)

1、課件_型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)課件_型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是以型鋼為鋼骨并在型鋼周圍配置鋼筋和澆筑混凝土的埋入式組合結(jié)構(gòu)體系。日本：鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)(Steel Reinforced Concrete)。英、美等西方國(guó)家稱之為混凝土包鋼結(jié)構(gòu)(Steel Encased Concrete)前蘇聯(lián)稱之為勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。2簡(jiǎn)介型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是以型鋼為鋼骨并在型鋼周圍配置鋼筋和澆筑混日本起源于1910年代。當(dāng)時(shí)，從歐洲傳入日本的護(hù)墻結(jié)構(gòu)將型鋼作為骨架埋入石護(hù)墻，這就是日本型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的起源。3日本起源于1910年代。當(dāng)時(shí)，從歐洲傳入日本的護(hù)墻結(jié)構(gòu)將型鋼日本1918年，內(nèi)田祥三舊東京海上大樓

2、中(地上7層) 柱和內(nèi)部大梁用鋼筋混凝土外包型鋼代替型鋼周圍的磚石，現(xiàn)代意義上的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)就這樣在日本誕生了。1921年，內(nèi)藤多仲日本興業(yè)銀行，是一座總面積約14000m2、高約30m的型鋼混凝土建筑，經(jīng)受了1923 年的關(guān)東大地震而幾乎沒有破壞。4日本1918年，內(nèi)田祥三6日本5日本7日本1978年，宮城縣沖繩地震在調(diào)查的95棟型鋼混凝土建筑中，僅有17棟發(fā)生主體輕微破壞。20 世紀(jì)30 年代至60 年代日本的型鋼混凝土以空腹式配鋼為主，70 年代以來以實(shí)腹式配鋼為主要形式。6日本1978年，宮城縣沖繩地震8日本1981 年至1985 年多高層建筑中，六層以上占總數(shù)的45.2%，建筑面積

3、占總面積的62.8% , 1015 層的高層建筑中，90%16層以上的超高層建筑中，達(dá)到50 % 即使以鋼結(jié)構(gòu)為主體的高層建筑，其底部幾層也多采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。1995年1月，日本關(guān)西大地震倒塌和嚴(yán)重破壞的建筑物中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)占55%，鋼結(jié)構(gòu)占38%，而SRC結(jié)構(gòu)及其混合結(jié)構(gòu)僅占7%，進(jìn)一步驗(yàn)證了SRC結(jié)構(gòu)良好的抗震性能7日本1981 年至1985 年9歐美SRC結(jié)構(gòu)在歐美的研究應(yīng)用遠(yuǎn)不如日本廣泛，但是最早的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)卻是出現(xiàn)在歐洲。1904年，在英國(guó)，為了提高建筑物內(nèi)鋼柱的耐火性能而將其埋置于混凝土內(nèi)，從而產(chǎn)生了世界上最早的型鋼混凝土柱。隨后，歐美各國(guó)開始了對(duì)這種新型結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)

4、用。8歐美SRC結(jié)構(gòu)在歐美的研究應(yīng)用遠(yuǎn)不如日本廣泛，但是最早的型鋼歐美美國(guó)達(dá)拉斯第一國(guó)際大廈，72層，726m休斯頓第一城市大樓，共49層，高207m休斯頓得克斯商業(yè)中心大廈，79層，305m休斯頓海灣大樓，52層，221m澳大利亞悉尼堪特斯中心198m，采用鋼筋混凝土內(nèi)筒，型鋼混凝土外柱。新加坡財(cái)政大樓，55層，242m，采用型鋼混凝土核心筒。雅加達(dá)中心大廈，23層，84m，采用型鋼混凝土柱，鋼筋混凝土梁及鋼梁。9歐美美國(guó)達(dá)拉斯第一國(guó)際大廈，72層，726m11技術(shù)規(guī)程YB 908297（鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程）葉列平教授參考了日本和美國(guó)的規(guī)范日本建筑學(xué)會(huì)鐵骨鐵筋計(jì)算規(guī)準(zhǔn).同解說 若林實(shí)JG

5、J1382001（型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程）西安建筑科技大學(xué)（姜維山、趙鴻鐵、白國(guó)良）、西南交大趙世春等根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果，在蘇聯(lián)模式上進(jìn)行了修正10技術(shù)規(guī)程YB 908297（鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程）12技術(shù)規(guī)程YB 908297（鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程）忽略型鋼與混凝土之間的粘結(jié)作用，認(rèn)為二者獨(dú)立工作，并考慮混凝土主要承受軸壓力，型鋼主要抗彎，承載力疊加計(jì)算計(jì)算結(jié)果偏小,不適合我國(guó)國(guó)情JGJ1382001（型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程）假定是沿用鋼筋混凝土構(gòu)件計(jì)算中的鋼筋與混凝土變形協(xié)調(diào)假定剛度可以簡(jiǎn)單疊加法承載力計(jì)算復(fù)雜11技術(shù)規(guī)程YB 908297（鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程）13技術(shù)規(guī)程Y

6、B 908297（鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程）正截面承載力計(jì)算某些情況計(jì)算結(jié)果小得離譜（相比試驗(yàn)值）。而且，正截面計(jì)算偏小，相對(duì)來說容易造成事實(shí)上的強(qiáng)梁弱柱，抗震不利。所以不是結(jié)果偏小就好JGJ1382001（型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程）正截面承載力基本上可以說不能用，漏洞百出，結(jié)果離譜（相比試驗(yàn)值）節(jié)點(diǎn)連接；柱腳計(jì)算不合理；抗彎計(jì)算12技術(shù)規(guī)程YB 908297（鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程）14技術(shù)規(guī)程歐美試驗(yàn)曲線模式（M-N經(jīng)驗(yàn)曲線）歐洲規(guī)范4建設(shè)部蔡益燕教授粘結(jié)滑移清華聶建國(guó)教授，郭彥林教授西安建大趙鴻鐵教授，郝際平教授，薛建陽、楊勇等13技術(shù)規(guī)程歐美試驗(yàn)曲線模式（M-N經(jīng)驗(yàn)曲線）15鋼與混凝土

7、兩種材料的組合體型鋼縱向鋼筋和箍筋混凝土從受力性能而言，其基本屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的范疇14鋼與混凝土兩種材料的組合體16優(yōu)點(diǎn)：1）含鋼率不受限制，承載力高，剛度大可以減小構(gòu)件截面，增加建筑物使用面積和樓層高度；與鋼結(jié)構(gòu)框架相比，節(jié)省鋼材502）結(jié)構(gòu)可以二次受力施工階段的第一階段荷載與硬化混凝土共同承擔(dān)使用荷載可以有效減小梁的變形和裂縫寬度。15優(yōu)點(diǎn)：17優(yōu)點(diǎn)：3）顯著加快施工速度4）結(jié)構(gòu)延性與耗能能力較好以實(shí)腹柱為最好5）與鋼結(jié)構(gòu)相比，其耐久性和抗火性能較好?？梢詥为?dú)使用，也可以與鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)組合使用16優(yōu)點(diǎn)：18關(guān)鍵技術(shù)：1）與不同結(jié)構(gòu)材料的連接節(jié)點(diǎn)2）避免沿高度因結(jié)構(gòu)類型改變引起的承

8、載力和剛度突變應(yīng)重視過渡層的設(shè)計(jì)17關(guān)鍵技術(shù)：191、型鋼配置形式：1）實(shí)腹式：良好的延性和耗能能力2）空腹式：181、型鋼配置形式：202、型鋼與混凝土共同作用型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)中，型鋼表面積與截面面積之比較小，且表面平整，粘結(jié)強(qiáng)度小，二者之間容易產(chǎn)生滑移，僅靠粘結(jié)強(qiáng)度是無法實(shí)現(xiàn)共同工作的。共同工作的標(biāo)志：忽略的相對(duì)滑移措施：配置充滿型實(shí)腹型鋼抗剪連接件，配置必要的縱筋和箍筋限制型鋼板材的寬厚比192、型鋼與混凝土共同作用213、型鋼與混凝土共同作用配置充滿型實(shí)腹型鋼當(dāng)梁上翼緣處于截面受壓區(qū)，且配置一定的構(gòu)造鋼筋時(shí)，型鋼與混凝土能保持較好的共同工作，截面應(yīng)變分布基本上符合平截面假定203、型

9、鋼與混凝土共同作用22第一節(jié) 一般要求和結(jié)構(gòu)的整體作用3、型鋼與混凝土共同作用抗剪連接件當(dāng)鋼梁全截面受拉且未在鋼梁上翼緣配置抗剪連接件，則當(dāng)截面拉應(yīng)力較大時(shí)，型鋼上翼緣與混凝土交界面處的較大剪力將使交界面發(fā)生粘結(jié)破壞，出現(xiàn)縱向裂縫。21第一節(jié) 一般要求和結(jié)構(gòu)的整體作用3、型鋼與混凝土共同作用2第一節(jié) 一般要求和結(jié)構(gòu)的整體作用3、型鋼與混凝土共同作用配置必要的縱筋和箍筋箍筋除了增強(qiáng)截面抗剪承載力外，約束核心混凝土的作用尤為突出，能夠增強(qiáng)構(gòu)件塑性鉸區(qū)的變形能力和耗能能力，是保證混凝土和型鋼、縱向鋼筋共同工作的重要因素（防止保護(hù)層在破壞階段時(shí)嚴(yán)重剝落）22第一節(jié) 一般要求和結(jié)構(gòu)的整體作用3、型鋼與混

10、凝土共同作用2第三節(jié) 型鋼混凝土框架柱2、構(gòu)造要求2.1 箍筋截面的配箍率越高，柱的延性越好2.2 型鋼受力型鋼的含鋼率不宜小于4，且不宜大于10；一定數(shù)量的型鋼才能使其具有比鋼筋混凝土柱更高的承載力和更好的延性若按構(gòu)造要求配置型鋼，可不受這一規(guī)定23第三節(jié) 型鋼混凝土框架柱2、構(gòu)造要求25第三節(jié) 型鋼混凝土框架柱2、構(gòu)造要求2.3 縱向受力鋼筋全部縱向受力鋼筋的配筋率不宜小于0.8，以使型鋼能在混凝土、縱向鋼筋和箍筋的約束下發(fā)揮其強(qiáng)度和塑性性能；由于框架柱承受的彎矩和軸力較大，因此柱內(nèi)縱向受力鋼筋直徑不宜小于16mm，凈距不宜小于60mm，以便澆注混凝土縱向鋼筋截?cái)嗖粦?yīng)在中間各層節(jié)點(diǎn)處，其框

11、架節(jié)點(diǎn)區(qū)的錨固和搭接應(yīng)符合混凝土規(guī)范24第三節(jié) 型鋼混凝土框架柱2、構(gòu)造要求26第三節(jié) 型鋼混凝土框架柱3 柱的受力性能和破壞形態(tài)無論哪種破壞，過了最大荷載點(diǎn)后，由于受壓區(qū)保護(hù)層混凝土被壓碎而退出工作，截面彎矩有一較快的衰減過程；此后，型鋼以及受型鋼翼緣和箍筋約束的混凝土部分仍具有一定的承載力25與鋼筋混凝土構(gòu)件不同第三節(jié) 型鋼混凝土框架柱3 柱的受力性能和破壞形態(tài)27與鋼第三節(jié) 型鋼混凝土框架柱4框架柱的受剪破壞形態(tài)：注意：由于柱上作用較大的軸向力，其斜截面受剪性能與梁不同：軸壓力有利于抑制斜裂縫的出現(xiàn)和開展，并提高極限受剪承載力當(dāng)軸壓比小于0.5，柱的斜截面受剪承載力基本上隨軸壓力的增加呈

12、線性增加軸向壓力較大時(shí)，易出現(xiàn)剪切粘結(jié)破壞；軸向力很大時(shí)，柱的承載力將受壓破壞由于實(shí)腹式型鋼的作用，混凝土很難形成主斜裂縫，破壞過程比鋼筋混凝土較為緩慢26第三節(jié) 型鋼混凝土框架柱4框架柱的受剪破壞形態(tài)：28連接形式與構(gòu)造27連接形式與構(gòu)造29第四節(jié) 框架梁柱節(jié)點(diǎn)1、連接形式與構(gòu)造節(jié)點(diǎn)為梁柱的重疊區(qū)域，是保證結(jié)構(gòu)承載力和剛度的重要部位；連接形式：型鋼混凝土柱與型鋼混凝土梁型鋼混凝土柱與鋼筋混凝土梁型鋼混凝土柱與鋼梁連接要求：構(gòu)造簡(jiǎn)單傳力明確便于混凝土的澆搗和配筋28第四節(jié) 框架梁柱節(jié)點(diǎn)1、連接形式與構(gòu)造30第四節(jié) 框架梁柱節(jié)點(diǎn)1、連接形式與構(gòu)造三種連接形式中，柱內(nèi)型鋼宜貫通沿高度方向，在型鋼柱

13、對(duì)應(yīng)于型鋼梁的上下翼緣處或鋼筋混凝土梁的上下邊緣處設(shè)置水平加勁肋加勁肋形式宜便于混凝土澆筑，水平加勁肋應(yīng)與梁端型鋼翼緣等厚，且其厚度不宜小于12mm29第四節(jié) 框架梁柱節(jié)點(diǎn)1、連接形式與構(gòu)造31第四節(jié) 框架梁柱節(jié)點(diǎn)1、連接形式與構(gòu)造應(yīng)采用剛性連接構(gòu)造；梁的縱向鋼筋應(yīng)伸入柱節(jié)點(diǎn)，且應(yīng)滿足鋼筋錨固要求；各種連接中，應(yīng)便于梁縱向鋼筋貫穿節(jié)點(diǎn)，盡可能減少縱向鋼筋穿過柱型鋼的數(shù)量，且不宜穿過型鋼翼緣，因?yàn)樵谟辛杭s束的節(jié)點(diǎn)區(qū)，柱型鋼的承載能力較大。30第四節(jié) 框架梁柱節(jié)點(diǎn)1、連接形式與構(gòu)造32第四節(jié) 框架梁柱節(jié)點(diǎn)2、節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的受力性能開始受荷載后，節(jié)點(diǎn)區(qū)處于彈性階段，型鋼腹板、混凝土的剪切變形基本一致；當(dāng)主拉應(yīng)力達(dá)到混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，沿節(jié)點(diǎn)區(qū)對(duì)角線方向形成斜裂縫，但此時(shí)的剪切應(yīng)變很小，節(jié)點(diǎn)剪力主要由型鋼腹板和混凝土承擔(dān)隨著荷載增加，核心區(qū)斜裂縫不斷增多并加寬，剪切變形增大。主斜裂縫一旦形成，沿核心區(qū)對(duì)角線基本上貫通，型鋼腹板開始屈服。31第四節(jié) 框架梁柱節(jié)點(diǎn)2、節(jié)點(diǎn)核心區(qū)的受力性能33