土木建筑混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用22

1、1 l第一篇第一篇 混凝土結(jié)構(gòu)原理混凝土結(jié)構(gòu)原理 1. 緒緒 論論 2.混凝土和鋼筋的材料性能混凝土和鋼筋的材料性能 3.混凝土結(jié)構(gòu)基本計(jì)算原則混凝土結(jié)構(gòu)基本計(jì)算原則 4.鋼筋混凝土基本構(gòu)件的承載力和變形鋼筋混凝土基本構(gòu)件的承載力和變形 5.預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件 l第二篇第二篇 混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 1. 混凝土結(jié)構(gòu)的鑒定與加固混凝土結(jié)構(gòu)的鑒定與加固 2.鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu) 2 l第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 l第二節(jié)第二節(jié) 鋼骨混凝土梁設(shè)計(jì)鋼骨混凝土梁設(shè)計(jì) 3 l一、鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)的范疇一、鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)的范疇 l 多高層鋼結(jié)構(gòu)體系中，梁可

2、采用鋼骨多高層鋼結(jié)構(gòu)體系中，梁可采用鋼骨 混凝土結(jié)構(gòu)或鋼與混凝土組合梁；柱可采混凝土結(jié)構(gòu)或鋼與混凝土組合梁；柱可采 用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)或鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)；樓用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)或鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)；樓 板可采用壓型鋼板與混凝土組合樓板等。板可采用壓型鋼板與混凝土組合樓板等。 l 由鋼與混凝土兩種材料組成整體而共由鋼與混凝土兩種材料組成整體而共 同工作的構(gòu)件稱為組合構(gòu)件。由組合構(gòu)件同工作的構(gòu)件稱為組合構(gòu)件。由組合構(gòu)件 可構(gòu)成組合結(jié)構(gòu)。可構(gòu)成組合結(jié)構(gòu)。 4 l1鋼與混凝土組合梁鋼與混凝土組合梁 鋼與混凝土組合梁由鋼梁和鋼筋混凝土板以及兩者之鋼與混凝土組合梁由鋼梁和鋼筋混凝土板以及兩者之 間的剪切連接件組成。工

3、程中常采用不對(duì)稱組合梁，鋼間的剪切連接件組成。工程中常采用不對(duì)稱組合梁，鋼 梁主要有以下幾種形式：梁主要有以下幾種形式： (如圖如圖1.1所示所示) (1)三塊不同厚度與寬度的鋼板焊接而成。三塊不同厚度與寬度的鋼板焊接而成。 (2)將大型工字鋼割去寬厚的上翼緣加焊寬度較小的鋼板。將大型工字鋼割去寬厚的上翼緣加焊寬度較小的鋼板。 (3)將工字鋼沿腹板縱向割開，然后將不同大小的半工字將工字鋼沿腹板縱向割開，然后將不同大小的半工字 鋼對(duì)焊而成。鋼對(duì)焊而成。 (4)蜂窩梁蜂窩梁 5 l1鋼與混凝土組合梁鋼與混凝土組合梁 組合梁中的剪切連接件的主要作用有：組合梁中的剪切連接件的主要作用有： (1)抵抗混

4、凝土板與鋼梁疊合面上的縱向剪抵抗混凝土板與鋼梁疊合面上的縱向剪 力，使兩者不能自由滑移。力，使兩者不能自由滑移。 (2)抵抗使混凝土板與鋼梁具有分離趨勢(shì)的抵抗使混凝土板與鋼梁具有分離趨勢(shì)的 “掀起力掀起力”。 剪切連接件的形式：分為柔性連接件剪切連接件的形式：分為柔性連接件(帶頭栓帶頭栓 釘、斜鋼筋、環(huán)形鋼筋、帶直角彎鉤的短鋼筋釘、斜鋼筋、環(huán)形鋼筋、帶直角彎鉤的短鋼筋) 和剛性連接件和剛性連接件(塊式連接件塊式連接件)。 6 l2鋼管混凝土結(jié)構(gòu)鋼管混凝土結(jié)構(gòu) 鋼管混凝土是指在鋼管中填充混凝土而構(gòu)鋼管混凝土是指在鋼管中填充混凝土而構(gòu) 成的構(gòu)件，按截面形式的不同，分為方鋼管混凝成的構(gòu)件，按截面形式

5、的不同，分為方鋼管混凝 土、圓鋼管混凝土和多邊形鋼管混凝土。土、圓鋼管混凝土和多邊形鋼管混凝土。 鋼管混凝土目前已被廣泛應(yīng)用于單層和多層鋼管混凝土目前已被廣泛應(yīng)用于單層和多層 工業(yè)廠房柱、設(shè)備構(gòu)架柱、地鐵站臺(tái)柱、各種支工業(yè)廠房柱、設(shè)備構(gòu)架柱、地鐵站臺(tái)柱、各種支 架柱、送變電塔桿、桁架主要壓桿、高層建筑和架柱、送變電塔桿、桁架主要壓桿、高層建筑和 拱架等結(jié)構(gòu)形式中。拱架等結(jié)構(gòu)形式中。 7 l 3勁性鋼筋混凝土勁性鋼筋混凝土(鋼骨混凝土鋼骨混凝土)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 勁性鋼筋混凝土構(gòu)件是在混凝土中主要配置勁性鋼筋混凝土構(gòu)件是在混凝土中主要配置 型鋼也配有構(gòu)造鋼筋及少量受力鋼筋的構(gòu)件。型鋼也配有構(gòu)造鋼筋及少量

6、受力鋼筋的構(gòu)件。 配鋼配鋼(鋼骨鋼骨)的形式可分為實(shí)腹式型鋼和空腹式配的形式可分為實(shí)腹式型鋼和空腹式配 鋼兩大類。鋼兩大類。 實(shí)腹式型鋼主要有工字鋼、槽鋼及實(shí)腹式型鋼主要有工字鋼、槽鋼及H型鋼；空腹型鋼；空腹 式配鋼是由角鋼構(gòu)成的空間桁架式的骨架。式配鋼是由角鋼構(gòu)成的空間桁架式的骨架。 鋼骨混凝土與鋼筋混凝土最顯著區(qū)別之一是型鋼鋼骨混凝土與鋼筋混凝土最顯著區(qū)別之一是型鋼 與混凝土的粘結(jié)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼筋與混凝土的粘結(jié)力。與混凝土的粘結(jié)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼筋與混凝土的粘結(jié)力。 8 l 4壓型鋼板與混凝土組合樓板壓型鋼板與混凝土組合樓板 壓型鋼板與混凝土組合樓板興起于壓型鋼板與混凝土組合樓板興起于20世紀(jì)世紀(jì)

7、90年代，年代， 開始僅作為樓板的永久性模板。開始僅作為樓板的永久性模板。 l 我國自我國自20世紀(jì)肋年代以來逐步推廣，主要在北京世紀(jì)肋年代以來逐步推廣，主要在北京 長富宮中心、京城大廈、香格里拉飯店，上海的長富宮中心、京城大廈、香格里拉飯店，上海的 錦江飯店、靜安飯店，深圳的發(fā)展中心大廈、深錦江飯店、靜安飯店，深圳的發(fā)展中心大廈、深 圳大學(xué)，沈陽沈海熱電廠的平臺(tái)等得到應(yīng)用。由圳大學(xué)，沈陽沈海熱電廠的平臺(tái)等得到應(yīng)用。由 于此種結(jié)構(gòu)的大量使用，帶動(dòng)了相關(guān)理論的研究。于此種結(jié)構(gòu)的大量使用，帶動(dòng)了相關(guān)理論的研究。 9 l 鋼材是性能優(yōu)良的抗拉材料，而混凝土則是良好的抗鋼材是性能優(yōu)良的抗拉材料，而混凝

8、土則是良好的抗 壓材料。我們欲改變材料的使用方法，其選擇可分兩類，壓材料。我們欲改變材料的使用方法，其選擇可分兩類， 一是選擇合適的材料形成具有所需特性的復(fù)合材料，如玻一是選擇合適的材料形成具有所需特性的復(fù)合材料，如玻 璃纖維、水泥、添加外加劑的混凝土以及合金鋼和耐火耐璃纖維、水泥、添加外加劑的混凝土以及合金鋼和耐火耐 侯鋼材等；二是將不同的材料按最佳的幾何構(gòu)造布置，使侯鋼材等；二是將不同的材料按最佳的幾何構(gòu)造布置，使 每種材料因所放置的特定位置而發(fā)揮各自的特點(diǎn)，鋼與混每種材料因所放置的特定位置而發(fā)揮各自的特點(diǎn)，鋼與混 凝土組合即是這種選擇的結(jié)果之一。凝土組合即是這種選擇的結(jié)果之一。 l 這種

9、結(jié)構(gòu)有效地利用了混凝土和鋼的最佳特點(diǎn)，梁的這種結(jié)構(gòu)有效地利用了混凝土和鋼的最佳特點(diǎn)，梁的 主要受力特點(diǎn)是承受彎矩和剪力，而為了抵抗力矩，兩種主要受力特點(diǎn)是承受彎矩和剪力，而為了抵抗力矩，兩種 材料被合理地布置在頂部和底部以得到最大的力臂，而豎材料被合理地布置在頂部和底部以得到最大的力臂，而豎 向腹板則承擔(dān)了大部分的剪力。向腹板則承擔(dān)了大部分的剪力。 10 l （一）鋼與混凝土組合梁的類型（一）鋼與混凝土組合梁的類型 鋼鋼混凝土組合梁可以分為外包混凝土的組合梁及混凝土組合梁可以分為外包混凝土的組合梁及 鋼梁外露的組合梁鋼梁外露的組合梁兩種。兩種。 外包混凝土的組合梁是對(duì)鋼梁圍上足夠的箍筋后再外包

10、混凝土的組合梁是對(duì)鋼梁圍上足夠的箍筋后再 用混凝土將鋼梁包上。這種形式早在用混凝土將鋼梁包上。這種形式早在19世紀(jì)初期就已經(jīng)世紀(jì)初期就已經(jīng) 出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)主要是出于對(duì)結(jié)構(gòu)防火要求考慮的，以后才出現(xiàn)，當(dāng)時(shí)主要是出于對(duì)結(jié)構(gòu)防火要求考慮的，以后才 按鋼與混凝土共同工作來計(jì)算梁的強(qiáng)度。它的計(jì)算原理按鋼與混凝土共同工作來計(jì)算梁的強(qiáng)度。它的計(jì)算原理 屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)范疇，在我國稱之為屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)范疇，在我國稱之為“勁性鋼筋混勁性鋼筋混 凝土或鋼骨混凝土梁凝土或鋼骨混凝土梁”。 本節(jié)只討論本節(jié)只討論鋼梁外露的組合梁鋼梁外露的組合梁。 11 l （一）鋼與混凝土組合梁的類型（一）鋼與混凝土組合梁的類型 圖

11、圖1.2 外包混凝土的組合梁外包混凝土的組合梁 12 l （一）鋼與混凝土組合梁的類型（一）鋼與混凝土組合梁的類型 圖圖1.3 鋼梁外露的鋼梁外露的 組合梁組合梁 13 l鋼梁外露的鋼鋼梁外露的鋼混凝土組合梁的混凝土組合梁的 截面由四部分組成：截面由四部分組成： l1鋼筋混凝土翼板鋼筋混凝土翼板 在平臺(tái)結(jié)構(gòu)或橋梁結(jié)構(gòu)中，在平臺(tái)結(jié)構(gòu)或橋梁結(jié)構(gòu)中， 它是樓板或橋面板的本身。對(duì)于獨(dú)立的組合梁，作為翼它是樓板或橋面板的本身。對(duì)于獨(dú)立的組合梁，作為翼 板的鋼筋混凝土板除可提高構(gòu)件的強(qiáng)度及變形性能外，板的鋼筋混凝土板除可提高構(gòu)件的強(qiáng)度及變形性能外， 還可防止梁的出平面失穩(wěn)。還可防止梁的出平面失穩(wěn)。 翼板的

12、形式除為圖所示常見的現(xiàn)澆混凝土樓板外，生翼板的形式除為圖所示常見的現(xiàn)澆混凝土樓板外，生 產(chǎn)實(shí)踐中還出現(xiàn)了多種結(jié)構(gòu)形式，如：壓型鋼板的組合產(chǎn)實(shí)踐中還出現(xiàn)了多種結(jié)構(gòu)形式，如：壓型鋼板的組合 樓板、預(yù)制裝配式鋼筋混凝土板等。樓板、預(yù)制裝配式鋼筋混凝土板等。 14 l1鋼筋混凝土翼板鋼筋混凝土翼板 (1)壓型鋼板的組合樓板：這種樓板利用成形的壓型鋼壓型鋼板的組合樓板：這種樓板利用成形的壓型鋼 板鋪設(shè)在鋼梁上，通過連接件和鋼梁的上翼緣焊牢，然板鋪設(shè)在鋼梁上，通過連接件和鋼梁的上翼緣焊牢，然 后在壓型鋼板上澆灌混凝土構(gòu)成。壓型鋼板可以當(dāng)作模后在壓型鋼板上澆灌混凝土構(gòu)成。壓型鋼板可以當(dāng)作模 板并承擔(dān)施工荷載

13、；混凝土硬化后鋼板還可兼作配筋。板并承擔(dān)施工荷載；混凝土硬化后鋼板還可兼作配筋。 這種樓板施工便捷，能加快施工進(jìn)度；缺點(diǎn)是用鋼量多這種樓板施工便捷，能加快施工進(jìn)度；缺點(diǎn)是用鋼量多 些；一般用于高層鋼結(jié)構(gòu)或某些工業(yè)廠房樓蓋中。從壓些；一般用于高層鋼結(jié)構(gòu)或某些工業(yè)廠房樓蓋中。從壓 型鋼板的鋪設(shè)方向來看，它又可分為壓型鋼板肋平行于型鋼板的鋪設(shè)方向來看，它又可分為壓型鋼板肋平行于 鋼梁和垂直于鋼梁的兩種。前者是采用主次梁樓板體系鋼梁和垂直于鋼梁的兩種。前者是采用主次梁樓板體系 中將壓型鋼板擱置在次梁上時(shí)的組合主梁中將壓型鋼板擱置在次梁上時(shí)的組合主梁；后者是壓型后者是壓型 鋼板直接擱置在鋼梁上的組合梁。

14、鋼板直接擱置在鋼梁上的組合梁。 15 l (1)壓型鋼板的組合樓板：壓型鋼板的組合樓板： (a)壓型鋼板樓板的組合梁；壓型鋼板樓板的組合梁； 肋平行于鋼梁；肋平行于鋼梁； (b)壓型鋼板樓板的組合梁；壓型鋼板樓板的組合梁； 肋垂直于鋼梁；肋垂直于鋼梁； 圖圖1.4 組合梁的翼板組合梁的翼板 16 l (1)壓型鋼板的組合樓板：壓型鋼板的組合樓板： (c) 預(yù)制鋼筋混凝土板，預(yù)制鋼筋混凝土板， 板跨平行于鋼梁；板跨平行于鋼梁； (d)預(yù)制鋼筋混凝土板，預(yù)制鋼筋混凝土板， 板跨垂直于鋼梁板跨垂直于鋼梁 圖圖1.4 組合梁的翼板組合梁的翼板 17 l 2板托板托 板托是在混凝土翼板與鋼梁上翼緣之間的

15、混凝土局部板托是在混凝土翼板與鋼梁上翼緣之間的混凝土局部 加肥部分加肥部分，見圖，見圖1.3。板托有時(shí)是專門設(shè)置的，有時(shí)是由。板托有時(shí)是專門設(shè)置的，有時(shí)是由 于客觀上存在著某個(gè)空間而必需設(shè)置的，有時(shí)也可以不于客觀上存在著某個(gè)空間而必需設(shè)置的，有時(shí)也可以不 設(shè)。設(shè)置板托雖然會(huì)給模板施工及配筋帶來一些麻煩，設(shè)。設(shè)置板托雖然會(huì)給模板施工及配筋帶來一些麻煩， 但也帶來不少好處。首先，由于設(shè)置板托增加了截面總但也帶來不少好處。首先，由于設(shè)置板托增加了截面總 高度，可以節(jié)省鋼材；其次，可以在不改變鋼筋混凝土高度，可以節(jié)省鋼材；其次，可以在不改變鋼筋混凝土 翼板厚度的情況下改變板托高度為結(jié)構(gòu)頂面找坡；當(dāng)翼翼

16、板厚度的情況下改變板托高度為結(jié)構(gòu)頂面找坡；當(dāng)翼 板厚度有限而抗剪連接件高度較大時(shí)，板托可以為連接板厚度有限而抗剪連接件高度較大時(shí)，板托可以為連接 件提供一個(gè)設(shè)置空間；最后，板托還可以改善鋼筋混凝件提供一個(gè)設(shè)置空間；最后，板托還可以改善鋼筋混凝 土板的橫向受彎性能。土板的橫向受彎性能。 18 l 3抗剪連接件抗剪連接件 抗剪連接件是鋼筋混凝土翼板與鋼梁共同工作的基礎(chǔ)，抗剪連接件是鋼筋混凝土翼板與鋼梁共同工作的基礎(chǔ)， 它主要是用來承受鋼筋混凝土翼板與鋼梁接觸面之間的它主要是用來承受鋼筋混凝土翼板與鋼梁接觸面之間的 縱向剪力，抵抗兩者之間的相對(duì)滑移?？v向剪力，抵抗兩者之間的相對(duì)滑移。 l 4鋼梁鋼梁

17、 鋼梁在組合梁中主要是處于受拉狀態(tài)，故有時(shí)又稱為鋼梁在組合梁中主要是處于受拉狀態(tài)，故有時(shí)又稱為 “鋼部件鋼部件”。為了充分發(fā)揮鋼梁的效能，鋼梁一般作成。為了充分發(fā)揮鋼梁的效能，鋼梁一般作成 如下圖所示的形式如下圖所示的形式: 19 l4鋼梁鋼梁:鋼梁在組合梁中主要處于受拉狀態(tài)，故又是又稱鋼梁在組合梁中主要處于受拉狀態(tài)，故又是又稱 為為“鋼部件鋼部件”。（如（如圖圖1.5 鋼部件形式鋼部件形式） (1)工字形鋼梁如圖工字形鋼梁如圖(a)所示：工字形鋼梁加工簡便，但過所示：工字形鋼梁加工簡便，但過 大的工字形鋼供貨不多。一般用于樓蓋的次梁組合梁。大的工字形鋼供貨不多。一般用于樓蓋的次梁組合梁。 (

18、2)鋼板梁如圖鋼板梁如圖(b)、(c)、(d)所示：大型組合梁的鋼部件所示：大型組合梁的鋼部件 一般用鋼板拼焊而成，為了充分利用鋼材，一般可作成一般用鋼板拼焊而成，為了充分利用鋼材，一般可作成 對(duì)橫軸非對(duì)稱的，見圖對(duì)橫軸非對(duì)稱的，見圖(b)，或在下翼緣加焊蓋板見圖或在下翼緣加焊蓋板見圖(c)， 個(gè)別也有設(shè)計(jì)成倒個(gè)別也有設(shè)計(jì)成倒T形鋼部件的，見圖形鋼部件的，見圖(d)。樓蓋的組合樓蓋的組合 主梁、組合橋梁、組合吊車梁等大多用鋼板梁作鋼部件。主梁、組合橋梁、組合吊車梁等大多用鋼板梁作鋼部件。 20 l4鋼梁鋼梁 (2)鋼板梁如圖鋼板梁如圖(b)、(c)、(d)所示所示: 或在下翼緣加焊蓋板見圖或在

19、下翼緣加焊蓋板見圖(c)，個(gè)別也有設(shè)計(jì)成倒個(gè)別也有設(shè)計(jì)成倒T形鋼形鋼 部件的，見圖部件的，見圖(d)。 樓蓋的組合主梁、組合橋梁、組合吊車梁等大多用鋼板樓蓋的組合主梁、組合橋梁、組合吊車梁等大多用鋼板 梁作鋼部件。梁作鋼部件。 21 l4鋼梁鋼梁 (3)箱形鋼梁：大型組合梁中的鋼部件還可以設(shè)計(jì)成箱箱形鋼梁：大型組合梁中的鋼部件還可以設(shè)計(jì)成箱 形鋼梁，箱形截面鋼梁的整體穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)高度可做形鋼梁，箱形截面鋼梁的整體穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)高度可做 得小一些，承載能力亦高。見圖得小一些，承載能力亦高。見圖(e) (4)蜂窩梁如圖蜂窩梁如圖(f )：蜂窩梁是用工字形鋼經(jīng)過切割后再：蜂窩梁是用工字形鋼經(jīng)過切割

20、后再 錯(cuò)位拼焊而成，其截面高度可比原來的工字鋼增加不少，錯(cuò)位拼焊而成，其截面高度可比原來的工字鋼增加不少， 具有剛度大，省鋼和可穿行管線等優(yōu)點(diǎn)，但略為費(fèi)工。具有剛度大，省鋼和可穿行管線等優(yōu)點(diǎn)，但略為費(fèi)工。 圖圖(e) 圖圖(f ) 22 l（二）鋼（二）鋼混凝土組合梁的優(yōu)缺點(diǎn)混凝土組合梁的優(yōu)缺點(diǎn) 組合梁由于能按各組成部件所處的受力位置和特點(diǎn)，組合梁由于能按各組成部件所處的受力位置和特點(diǎn)， 較大限度地充分發(fā)揮出鋼與混凝土各自材料的特性，不較大限度地充分發(fā)揮出鋼與混凝土各自材料的特性，不 但滿足了結(jié)構(gòu)的功能要求，而且還有較好的經(jīng)濟(jì)效益。但滿足了結(jié)構(gòu)的功能要求，而且還有較好的經(jīng)濟(jì)效益。 實(shí)踐表明，組

21、合梁方案與鋼結(jié)構(gòu)方案相比，可節(jié)省鋼實(shí)踐表明，組合梁方案與鋼結(jié)構(gòu)方案相比，可節(jié)省鋼 材材2040，每平方米造價(jià)可降低，每平方米造價(jià)可降低10-30。 組合梁方案與鋼梁方案相比，截面剛度大，梁的撓度組合梁方案與鋼梁方案相比，截面剛度大，梁的撓度 可減少可減少1/31/2；此外，還可提高梁的自振頻率。；此外，還可提高梁的自振頻率。 23 l（二）鋼（二）鋼混凝土組合梁的優(yōu)缺點(diǎn)混凝土組合梁的優(yōu)缺點(diǎn) 組合梁方案與鋼梁或鋼筋混凝土梁方案相比，可減少組合梁方案與鋼梁或鋼筋混凝土梁方案相比，可減少 結(jié)構(gòu)高度。對(duì)于高層結(jié)構(gòu)，若每層減少十幾厘米，數(shù)十結(jié)構(gòu)高度。對(duì)于高層結(jié)構(gòu)，若每層減少十幾厘米，數(shù)十 層累計(jì)將是一個(gè)

22、可觀的數(shù)字。從而，即可降低整個(gè)房屋層累計(jì)將是一個(gè)可觀的數(shù)字。從而，即可降低整個(gè)房屋 的造價(jià)。的造價(jià)。 組合梁方案與鋼筋混凝土梁方案相比，除可省去梁身組合梁方案與鋼筋混凝土梁方案相比，除可省去梁身 混凝土外，還可自由地用焊接固定管線裝置。在電站廠混凝土外，還可自由地用焊接固定管線裝置。在電站廠 房結(jié)構(gòu)中，埋件用鋼量占全部用鋼量的房結(jié)構(gòu)中，埋件用鋼量占全部用鋼量的3.57，采，采 用組合梁方案時(shí)，它的優(yōu)點(diǎn)就更加突出。這時(shí)候，除可用組合梁方案時(shí)，它的優(yōu)點(diǎn)就更加突出。這時(shí)候，除可 節(jié)省大量埋件用鋼材外，還可有效地加快設(shè)計(jì)與施工的節(jié)省大量埋件用鋼材外，還可有效地加快設(shè)計(jì)與施工的 進(jìn)度。進(jìn)度。 24 l（

23、二）鋼（二）鋼混凝土組合梁的優(yōu)缺點(diǎn)混凝土組合梁的優(yōu)缺點(diǎn) 組合梁方案由于它的整體性強(qiáng)，抗剪性能好，表現(xiàn)出組合梁方案由于它的整體性強(qiáng)，抗剪性能好，表現(xiàn)出 良好的耐震性能。組合梁一開始出現(xiàn)就廣泛地在橋梁結(jié)良好的耐震性能。組合梁一開始出現(xiàn)就廣泛地在橋梁結(jié) 構(gòu)中應(yīng)用，我國在構(gòu)中應(yīng)用，我國在20世紀(jì)世紀(jì)60年代采用組合梁方案設(shè)計(jì)建年代采用組合梁方案設(shè)計(jì)建 造的某煤礦井塔結(jié)構(gòu)，使用中常年受振動(dòng)作用，但至今造的某煤礦井塔結(jié)構(gòu)，使用中常年受振動(dòng)作用，但至今 仍完好無恙；又如某電廠采用組合梁方案的平臺(tái)結(jié)構(gòu)還仍完好無恙；又如某電廠采用組合梁方案的平臺(tái)結(jié)構(gòu)還 經(jīng)受了地震的考驗(yàn)等，這都說明組合梁具有相當(dāng)好的耐經(jīng)受了地震

24、的考驗(yàn)等，這都說明組合梁具有相當(dāng)好的耐 震性能。震性能。 可以利用鋼梁作混凝土樓板的模板支承，以節(jié)約費(fèi)可以利用鋼梁作混凝土樓板的模板支承，以節(jié)約費(fèi) 用。對(duì)于高度較高的大跨度結(jié)構(gòu)，如棧橋等，這一優(yōu)點(diǎn)用。對(duì)于高度較高的大跨度結(jié)構(gòu)，如棧橋等，這一優(yōu)點(diǎn) 將更為突出。將更為突出。 25 l（二）鋼（二）鋼混凝土組合梁的優(yōu)缺點(diǎn)混凝土組合梁的優(yōu)缺點(diǎn) 組合梁不足之處主要表現(xiàn)為：組合梁不足之處主要表現(xiàn)為： 耐火等級(jí)差，對(duì)耐火要求高的結(jié)構(gòu)，需對(duì)鋼梁涂耐耐火等級(jí)差，對(duì)耐火要求高的結(jié)構(gòu)，需對(duì)鋼梁涂耐 火涂料，或做其他防護(hù)措施?；鹜苛希蜃銎渌雷o(hù)措施。 在鋼梁制作過程中需要增加一道焊接連接件的工序，在鋼梁制作過程中需

25、要增加一道焊接連接件的工序， 有的連接件需用專門的焊接工藝；有的連接件在鋼梁吊有的連接件需用專門的焊接工藝；有的連接件在鋼梁吊 裝就位后還需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校正。此外，在鋼梁上焊上連接裝就位后還需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校正。此外，在鋼梁上焊上連接 件后，吊裝時(shí)就不便于在其上行走。件后，吊裝時(shí)就不便于在其上行走。 26 l （三）鋼（三）鋼混凝土組合梁發(fā)展概況混凝土組合梁發(fā)展概況 鋼鋼混凝土組合梁大致可以分為三個(gè)發(fā)展階段：混凝土組合梁大致可以分為三個(gè)發(fā)展階段： 組合梁大約出現(xiàn)于組合梁大約出現(xiàn)于19世紀(jì)末和世紀(jì)末和20世紀(jì)初。當(dāng)時(shí)主要世紀(jì)初。當(dāng)時(shí)主要 考慮防火的要求在鋼梁外面包混凝土，而未考慮兩者的考慮防火的要求在鋼梁

26、外面包混凝土，而未考慮兩者的 組合工作效應(yīng)。隨后在組合工作效應(yīng)。隨后在20世紀(jì)世紀(jì)20年代至年代至30年代期間，即年代期間，即 出現(xiàn)了在鋼梁與覆蓋的混凝土之間加入各式各樣連接件出現(xiàn)了在鋼梁與覆蓋的混凝土之間加入各式各樣連接件 的構(gòu)造方法。的構(gòu)造方法。 從從20世紀(jì)世紀(jì)d0年代到年代到60年代可以認(rèn)為是組合梁發(fā)展的年代可以認(rèn)為是組合梁發(fā)展的 第二階段。這時(shí)，對(duì)組合梁有了深入、細(xì)致、全面的研第二階段。這時(shí)，對(duì)組合梁有了深入、細(xì)致、全面的研 究和應(yīng)用；幾乎所有技術(shù)先進(jìn)的國家，如美國、英國、究和應(yīng)用；幾乎所有技術(shù)先進(jìn)的國家，如美國、英國、 德國、加拿大及前蘇聯(lián)等國都制定了有關(guān)組合梁的設(shè)計(jì)德國、加拿大及

27、前蘇聯(lián)等國都制定了有關(guān)組合梁的設(shè)計(jì) 規(guī)范或規(guī)程。規(guī)范或規(guī)程。 27 l （三）鋼（三）鋼混凝土組合梁發(fā)展概況混凝土組合梁發(fā)展概況 在這期間組合梁的設(shè)計(jì)理論也逐漸完善了。大致在在這期間組合梁的設(shè)計(jì)理論也逐漸完善了。大致在20 世紀(jì)世紀(jì)60年代以前，基本上按彈性理論進(jìn)行分析，年代以前，基本上按彈性理論進(jìn)行分析，20世紀(jì)世紀(jì) 60年代開始則逐步轉(zhuǎn)為按塑性理論分析。年代開始則逐步轉(zhuǎn)為按塑性理論分析。 從從20世紀(jì)世紀(jì)70年代開始，可以認(rèn)為是組合梁發(fā)展的第年代開始，可以認(rèn)為是組合梁發(fā)展的第 三階段，一些主要產(chǎn)鋼國家，三階段，一些主要產(chǎn)鋼國家，20世紀(jì)世紀(jì)70年代曾促進(jìn)了建年代曾促進(jìn)了建 筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展并

28、使鋼結(jié)構(gòu)一直處于各類結(jié)構(gòu)的領(lǐng)先地筑鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展并使鋼結(jié)構(gòu)一直處于各類結(jié)構(gòu)的領(lǐng)先地 位。然而，當(dāng)組合結(jié)構(gòu)興起之后，從上世紀(jì)位。然而，當(dāng)組合結(jié)構(gòu)興起之后，從上世紀(jì)70年代開始，年代開始， 它的發(fā)展幾乎日趨趕上鋼結(jié)構(gòu)，且在一定的領(lǐng)域內(nèi)能夠它的發(fā)展幾乎日趨趕上鋼結(jié)構(gòu)，且在一定的領(lǐng)域內(nèi)能夠 代替鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。代替鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 28 l （三）鋼（三）鋼混凝土組合梁發(fā)展概況混凝土組合梁發(fā)展概況 在我國，組合梁應(yīng)用的起步也不算太晚，在交通、在我國，組合梁應(yīng)用的起步也不算太晚，在交通、 冶金、電力、煤礦等系統(tǒng)中都有應(yīng)用。冶金、電力、煤礦等系統(tǒng)中都有應(yīng)用。 在在20世紀(jì)世紀(jì)50年代建成的長

29、江大橋，其上層公路橋的縱梁年代建成的長江大橋，其上層公路橋的縱梁 (跨度跨度18m，梁距梁距1.8m)就采用了組合梁；鐵道部還編制就采用了組合梁；鐵道部還編制 了鋼筋混凝土板與鋼梁聯(lián)合梁通用圖，梁的跨度達(dá)到了鋼筋混凝土板與鋼梁聯(lián)合梁通用圖，梁的跨度達(dá)到 44m；交通部交通部1974年頒行的公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范中亦有組年頒行的公路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范中亦有組 合梁的專門條款；北京鋼鐵設(shè)計(jì)研究總院設(shè)計(jì)并建成了合梁的專門條款；北京鋼鐵設(shè)計(jì)研究總院設(shè)計(jì)并建成了 18m跨的吊車梁；近年來電力系統(tǒng)及冶金系統(tǒng)廠房中的跨的吊車梁；近年來電力系統(tǒng)及冶金系統(tǒng)廠房中的 平臺(tái)結(jié)構(gòu)，采用組合梁的方案的亦極為廣泛；組合梁除平臺(tái)結(jié)構(gòu)，

30、采用組合梁的方案的亦極為廣泛；組合梁除 在一般的民用及公共建筑中已有應(yīng)用外，在一般的民用及公共建筑中已有應(yīng)用外，1985年開始，年開始， 組合樓蓋在高層鋼結(jié)構(gòu)中又得到應(yīng)用。組合樓蓋在高層鋼結(jié)構(gòu)中又得到應(yīng)用。 29 l 鋼管混凝土由于具有承載力高，抗震性能好，鋼管混凝土由于具有承載力高，抗震性能好， 節(jié)約鋼材和施工簡捷等突出的優(yōu)點(diǎn)，因而近十年節(jié)約鋼材和施工簡捷等突出的優(yōu)點(diǎn)，因而近十年 來，在高層建筑和其他結(jié)構(gòu)體系中得到推廣應(yīng)用，來，在高層建筑和其他結(jié)構(gòu)體系中得到推廣應(yīng)用， 發(fā)展十分迅速。鋼管有圓形和方形之分。此兩種發(fā)展十分迅速。鋼管有圓形和方形之分。此兩種 形式的鋼管混凝土在工程中都已應(yīng)用，而圓

31、鋼管形式的鋼管混凝土在工程中都已應(yīng)用，而圓鋼管 混凝土和方鋼管混凝土的力學(xué)行為有著重大差別，混凝土和方鋼管混凝土的力學(xué)行為有著重大差別， 圓鋼管因能有效地約束核心混凝土，從而使其混圓鋼管因能有效地約束核心混凝土，從而使其混 凝土的抗壓強(qiáng)度和變形能力都有顯著提高。本節(jié)凝土的抗壓強(qiáng)度和變形能力都有顯著提高。本節(jié) 僅對(duì)圓鋼管混凝土柱作簡要介紹。僅對(duì)圓鋼管混凝土柱作簡要介紹。 30 l（一）鋼管混凝土的基本原理（一）鋼管混凝土的基本原理 鋼管混凝土是由普通混凝土填入薄壁鋼管內(nèi)而形成的鋼管混凝土是由普通混凝土填入薄壁鋼管內(nèi)而形成的 組合材料，如所示。其工作的基本原理是：組合材料，如所示。其工作的基本原理

32、是： (1)借助內(nèi)填混凝土增強(qiáng)鋼管壁的穩(wěn)定性。借助內(nèi)填混凝土增強(qiáng)鋼管壁的穩(wěn)定性。 (2)借助鋼管對(duì)核心混凝土的套箍作用，使核心混凝土借助鋼管對(duì)核心混凝土的套箍作用，使核心混凝土 處于三向受壓狀態(tài)，從而使核心混凝土具有更高的抗壓處于三向受壓狀態(tài)，從而使核心混凝土具有更高的抗壓 強(qiáng)度和變形能力。強(qiáng)度和變形能力。 圖圖1.6 鋼管混凝土鋼管混凝土 31 l（二）鋼管混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)材料的要求（二）鋼管混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)材料的要求 (1)鋼管可采用直縫焊接管、螺旋形縫焊接管和無縫鋼管可采用直縫焊接管、螺旋形縫焊接管和無縫 鋼管。焊接必須采用對(duì)接焊縫，并達(dá)到與母材等強(qiáng)的鋼管。焊接必須采用對(duì)接焊縫，并達(dá)到與母材等強(qiáng)

33、的 要求。要求。 (2)混凝土采用普通混凝土，其強(qiáng)度等級(jí)不宜低于混凝土采用普通混凝土，其強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C30。 鋼材的彈性模量和強(qiáng)度設(shè)計(jì)值及混凝土的彈性模量和鋼材的彈性模量和強(qiáng)度設(shè)計(jì)值及混凝土的彈性模量和 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按有關(guān)規(guī)范采用。強(qiáng)度設(shè)計(jì)值按有關(guān)規(guī)范采用。 32 l（二）鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)（二）鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) (1)受壓構(gòu)件的承載力大幅度提高受壓構(gòu)件的承載力大幅度提高 如前所述，一方面由于受壓鋼管混凝土構(gòu)件中的核如前所述，一方面由于受壓鋼管混凝土構(gòu)件中的核 芯混凝土處于三向受壓應(yīng)力狀態(tài)，混凝土的抗壓強(qiáng)度芯混凝土處于三向受壓應(yīng)力狀態(tài)，混凝土的抗壓強(qiáng)度 和變形能力顯著增強(qiáng)，因而受壓構(gòu)件

34、的承載力得到大和變形能力顯著增強(qiáng)，因而受壓構(gòu)件的承載力得到大 大提高。另外，當(dāng)薄壁鋼管構(gòu)件本身單獨(dú)受壓時(shí)，由大提高。另外，當(dāng)薄壁鋼管構(gòu)件本身單獨(dú)受壓時(shí)，由 于易發(fā)生局部失穩(wěn)，其承載力較低，實(shí)際承載力往往于易發(fā)生局部失穩(wěn)，其承載力較低，實(shí)際承載力往往 只有理論計(jì)算值的只有理論計(jì)算值的l4l50但當(dāng)管中灌有混凝土形但當(dāng)管中灌有混凝土形 成軸心受壓鋼管混凝土構(gòu)件后，薄壁鋼管的局部穩(wěn)定成軸心受壓鋼管混凝土構(gòu)件后，薄壁鋼管的局部穩(wěn)定 便得到了便得到了 保證，從而大大提高了結(jié)構(gòu)的承載能力。保證，從而大大提高了結(jié)構(gòu)的承載能力。 33 (2)具有良好的塑性和韌性具有良好的塑性和韌性 混凝土破壞時(shí)通常表現(xiàn)為脆性

35、特征。但大量試驗(yàn)證混凝土破壞時(shí)通常表現(xiàn)為脆性特征。但大量試驗(yàn)證 明：受壓鋼管混凝土構(gòu)件中的核芯混凝土因處于三向明：受壓鋼管混凝土構(gòu)件中的核芯混凝土因處于三向 受壓狀態(tài)時(shí)，材料呈現(xiàn)塑性性狀，試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼受壓狀態(tài)時(shí)，材料呈現(xiàn)塑性性狀，試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼 管混凝土柱破壞時(shí)形成顯著的鼓曲狀態(tài)，試件可以壓管混凝土柱破壞時(shí)形成顯著的鼓曲狀態(tài)，試件可以壓 縮到原長的縮到原長的23，完全沒有脆性破壞的特征。至于鋼，完全沒有脆性破壞的特征。至于鋼 管混凝土的韌性，哈爾濱建筑大學(xué)于管混凝土的韌性，哈爾濱建筑大學(xué)于1998年曾進(jìn)行一年曾進(jìn)行一 系列鋼管混凝土構(gòu)件在設(shè)計(jì)軸壓比等于系列鋼管混凝土構(gòu)件在設(shè)計(jì)軸壓比等于l

36、情況下滯回情況下滯回 性能的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，鋼管混凝土構(gòu)件在大軸性能的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，鋼管混凝土構(gòu)件在大軸 壓比情況下仍然具有較好的耗能能力和延性，特別適壓比情況下仍然具有較好的耗能能力和延性，特別適 合于抗震結(jié)構(gòu)和直接承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)。合于抗震結(jié)構(gòu)和直接承受動(dòng)荷載的結(jié)構(gòu)。 34 （3）施工簡便，縮短工期）施工簡便，縮短工期 從施工角度講，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)：從施工角度講，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)： 柱可以直接插入混凝土基礎(chǔ)的預(yù)留杯口中，免去了復(fù)雜柱可以直接插入混凝土基礎(chǔ)的預(yù)留杯口中，免去了復(fù)雜 的柱腳構(gòu)造。的柱腳構(gòu)造。 和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼管本身就是耐側(cè)壓的模板，和鋼筋

37、混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼管本身就是耐側(cè)壓的模板， 免除了支模、綁扎鋼筋和拆模等復(fù)雜工序。免除了支模、綁扎鋼筋和拆模等復(fù)雜工序。 因管內(nèi)無鋼筋，核芯混凝土澆灌容易，且可適應(yīng)泵送和因管內(nèi)無鋼筋，核芯混凝土澆灌容易，且可適應(yīng)泵送和 免振自密實(shí)混凝土等施工工藝，加速鋼管混凝土構(gòu)件的施免振自密實(shí)混凝土等施工工藝，加速鋼管混凝土構(gòu)件的施 工進(jìn)度。工進(jìn)度。 鋼管混凝土構(gòu)件截面形狀通常比鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件簡單，焊鋼管混凝土構(gòu)件截面形狀通常比鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件簡單，焊 縫少，易于制作。特別是組成鋼管混凝土構(gòu)件的鋼管壁厚縫少，易于制作。特別是組成鋼管混凝土構(gòu)件的鋼管壁厚 一般均較小，現(xiàn)場(chǎng)拼接對(duì)焊簡便快捷。一般均較小，現(xiàn)場(chǎng)拼接對(duì)焊簡便快

38、捷。 35 （3）施工簡便，縮短工期施工簡便，縮短工期 鋼管本身兼有縱向鋼筋和橫向箍筋的作用，制作鋼鋼管本身兼有縱向鋼筋和橫向箍筋的作用，制作鋼 管遠(yuǎn)比制作鋼筋骨架省工。鋼管本身又是勁性承重骨管遠(yuǎn)比制作鋼筋骨架省工。鋼管本身又是勁性承重骨 架，在施工階段可起勁性鋼骨架的作用，從而可簡化架，在施工階段可起勁性鋼骨架的作用，從而可簡化 施工安裝工藝、節(jié)省腳手架、縮短工期、減少施工用施工安裝工藝、節(jié)省腳手架、縮短工期、減少施工用 地。地。 在寒冷地區(qū)，可以安裝空鋼管骨架，開春后再澆在寒冷地區(qū)，可以安裝空鋼管骨架，開春后再澆 灌混凝土，施工不受季節(jié)的限制。灌混凝土，施工不受季節(jié)的限制。 缺點(diǎn)：與鋼筋混

39、凝土結(jié)構(gòu)相比，耐火性能較差，易缺點(diǎn)：與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，耐火性能較差，易 銹蝕。另外，圓鋼管混凝土的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造難度較大。銹蝕。另外，圓鋼管混凝土的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造難度較大。 36 (4)經(jīng)濟(jì)效果顯著經(jīng)濟(jì)效果顯著 l如前所述，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)可充分發(fā)揮兩種材料各如前所述，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)可充分發(fā)揮兩種材料各 自的優(yōu)勢(shì)，不僅承載力高，而且與全鋼結(jié)構(gòu)相比，自的優(yōu)勢(shì)，不僅承載力高，而且與全鋼結(jié)構(gòu)相比， 采用鋼管混凝土柱可節(jié)約鋼材采用鋼管混凝土柱可節(jié)約鋼材50左右，其工程造左右，其工程造 價(jià)也可降低價(jià)也可降低45。和鋼筋混凝土柱相比，可節(jié)約混。和鋼筋混凝土柱相比，可節(jié)約混 凝土凝土6070，減輕結(jié)構(gòu)自重，減輕結(jié)構(gòu)自

40、重50以上，其耗鋼量以上，其耗鋼量 和造價(jià)略為偏高或基本持平。和造價(jià)略為偏高或基本持平。 37 l（三）（三） 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)早在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)早在19世紀(jì)世紀(jì)80年代就出現(xiàn)了。到目年代就出現(xiàn)了。到目 前為止，這種結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用已有百年歷史。前為止，這種結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用已有百年歷史。 由于鋼管混凝土具有優(yōu)越的力學(xué)性能和良好的經(jīng)濟(jì)效由于鋼管混凝土具有優(yōu)越的力學(xué)性能和良好的經(jīng)濟(jì)效 益，一開始便受到美歐各國土木工程界的重視，并先益，一開始便受到美歐各國土木工程界的重視，并先 后競(jìng)相開發(fā)利用。后競(jìng)相開發(fā)利用。 我國從我國從1959年開

41、始研究鋼管混凝土的基本性能和應(yīng)用，年開始研究鋼管混凝土的基本性能和應(yīng)用， 1963年成功地將鋼管混凝土柱用于北京地鐵車站工程。年成功地將鋼管混凝土柱用于北京地鐵車站工程。 20世紀(jì)世紀(jì)70年代以后，鋼管混凝土柱又在我國冶金、造年代以后，鋼管混凝土柱又在我國冶金、造 船、電力等部門的單層廠房和重型構(gòu)架中得到成功的船、電力等部門的單層廠房和重型構(gòu)架中得到成功的 應(yīng)用，總數(shù)又上百個(gè)工程。應(yīng)用，總數(shù)又上百個(gè)工程。 38 l（三）（三） 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用 我國絕大部分高層建筑采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系。我國絕大部分高層建筑采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)體系。 但隨著高度超過但

42、隨著高度超過100m的超高層建筑大量興建，在高強(qiáng)的超高層建筑大量興建，在高強(qiáng) 混凝土還部普及的混凝土還部普及的 20世紀(jì)世紀(jì)80年代后期，人們開始應(yīng)用年代后期，人們開始應(yīng)用 鋼管混凝土柱以解決鋼管混凝土柱以解決“胖柱胖柱”問題。問題。 例如：例如： 北京國際貿(mào)易中心塔樓的原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由美國北京國際貿(mào)易中心塔樓的原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由美國 提供，采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土柱的截提供，采用的是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋混凝土柱的截 面設(shè)計(jì)尺寸為面設(shè)計(jì)尺寸為2200mm2200mm，十分笨重。后改用十分笨重。后改用 了國內(nèi)的鋼管混凝土設(shè)計(jì)方案后了國內(nèi)的鋼管混凝土設(shè)計(jì)方案后#，鋼管砼柱的截面，鋼管砼柱的截面 僅

43、為僅為1400mm30mm，截面面積減少了截面面積減少了2/3。 39 l（三）（三） 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及應(yīng)用 全國聞名的深圳賽格廣場(chǎng)大廈，采用了鋼管砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，全國聞名的深圳賽格廣場(chǎng)大廈，采用了鋼管砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 其鋼管砼柱最大截面僅為其鋼管砼柱最大截面僅為1600mm28mm，若用鋼筋若用鋼筋 混凝土柱，截面則應(yīng)為混凝土柱，截面則應(yīng)為2400mm2200mm，柱截面面柱截面面 積減少了積減少了63， 粗略估算，整個(gè)大廈增加了使用面積粗略估算，整個(gè)大廈增加了使用面積 80000多平方米。顯然，采用鋼管砼結(jié)構(gòu)的高層建筑其多平方米。顯然，采用鋼管砼結(jié)構(gòu)的高層建筑其 經(jīng)

44、濟(jì)效益非常顯著。經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。 90年代，我國的鋼管混凝土工程應(yīng)用也進(jìn)入成熟階段并年代，我國的鋼管混凝土工程應(yīng)用也進(jìn)入成熟階段并 居世界前列，將其拓展為公路與城市拱橋和高層與超高居世界前列，將其拓展為公路與城市拱橋和高層與超高 層建筑的兩大工程應(yīng)用領(lǐng)域。近層建筑的兩大工程應(yīng)用領(lǐng)域。近10年來，我國達(dá)百米和年來，我國達(dá)百米和 超過百米的鋼管砼結(jié)構(gòu)的高層建筑已有超過百米的鋼管砼結(jié)構(gòu)的高層建筑已有47多座。其中最多座。其中最 高就是深圳高就是深圳72層的賽格廣場(chǎng)大廈，結(jié)構(gòu)高度層的賽格廣場(chǎng)大廈，結(jié)構(gòu)高度291.6m，堪堪 稱世界之最。稱世界之最。 40 l 壓型鋼板與混凝土組合樓板是一種新型的樓壓

45、型鋼板與混凝土組合樓板是一種新型的樓 板結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)已在國外被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)板結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)已在國外被廣泛地應(yīng)用于工業(yè) 與民用建筑中。隨著壓型鋼板在我國建筑工程中與民用建筑中。隨著壓型鋼板在我國建筑工程中 的推廣應(yīng)用，自的推廣應(yīng)用，自1984年以來我國興建的高層鋼結(jié)年以來我國興建的高層鋼結(jié) 構(gòu)建筑中大部分采用組合樓蓋；例如：構(gòu)建筑中大部分采用組合樓蓋；例如： 上海瑞金大廈，上海瑞金大廈，27層，高層，高107m，10層以上為壓型鋼層以上為壓型鋼 板一混凝土板，梁上焊有一排或兩排板一混凝土板，梁上焊有一排或兩排16栓釘抗剪連栓釘抗剪連 接件，間距接件，間距230mm。 北京香格里拉飯店，北京

46、香格里拉飯店，26層，高層，高8275m，采用預(yù)制采用預(yù)制 鋼筋混凝土板與鋼梁的組合，用鋼筋混凝土板與鋼梁的組合，用22107兩排栓釘及兩排栓釘及 兩個(gè)鋼筋卡子作為剪力連接件。兩個(gè)鋼筋卡子作為剪力連接件。 41 北京京城大廈，北京京城大廈，52層，高層，高1835m，為了提高梁的為了提高梁的 承載力及剛度，樓層主次梁全部采用承載力及剛度，樓層主次梁全部采用19或或16栓釘剪栓釘剪 力連接件，使鋼梁與樓蓋連成整體，形成力連接件，使鋼梁與樓蓋連成整體，形成“壓型鋼板壓型鋼板 一混凝土板一混凝土板”組合樓蓋。組合樓蓋。 l 還有：還有：26層的北京長富宮中心、層的北京長富宮中心、53層的京廣中心、層

47、的京廣中心、39 層的中國國際貿(mào)易中心、層的中國國際貿(mào)易中心、41層的深圳發(fā)展中心大廈、層的深圳發(fā)展中心大廈、37 層的上海國際貿(mào)易中心大樓、層的上海國際貿(mào)易中心大樓、43層的上海靜安層的上海靜安希爾頓希爾頓 酒店等工程，均采用了栓釘作剪力連接件的酒店等工程，均采用了栓釘作剪力連接件的“壓型鋼板壓型鋼板 一混凝土板一混凝土板”組合樓蓋，不僅提高了結(jié)構(gòu)承載力和剛度，組合樓蓋，不僅提高了結(jié)構(gòu)承載力和剛度， 還節(jié)約了用鋼量。還節(jié)約了用鋼量。 42 l（一）組合樓板的分類（一）組合樓板的分類 按壓型鋼板在組合樓板中的作用，它可分為三類。按壓型鋼板在組合樓板中的作用，它可分為三類。 第一類，以壓型鋼板作

48、為主要承載構(gòu)件的組合樓板。第一類，以壓型鋼板作為主要承載構(gòu)件的組合樓板。 混凝土在組合樓板中僅起分布荷載和面層的作用；壓混凝土在組合樓板中僅起分布荷載和面層的作用；壓 型鋼板則承受自重、混凝土重和外加使用荷載等全部型鋼板則承受自重、混凝土重和外加使用荷載等全部 荷載。荷載。 第二類，以壓型鋼板作為永久性模板的組合樓板。第二類，以壓型鋼板作為永久性模板的組合樓板。 壓型鋼板在樓層施工階段承受自重及濕混凝土和施工壓型鋼板在樓層施工階段承受自重及濕混凝土和施工 荷載；待混凝土硬結(jié)后，組合樓板的主要承載構(gòu)件為荷載；待混凝土硬結(jié)后，組合樓板的主要承載構(gòu)件為 鋼筋混凝土板，鋼筋混凝土板， 而壓型鋼板僅作為

49、永久性模板留在組而壓型鋼板僅作為永久性模板留在組 合樓板中。合樓板中。 43 l（一）組合樓板的分類（一）組合樓板的分類 上述一、二類組合樓板，在設(shè)計(jì)中均未涉及兩種不上述一、二類組合樓板，在設(shè)計(jì)中均未涉及兩種不 同材料的組合效應(yīng)，僅根據(jù)它們承同材料的組合效應(yīng)，僅根據(jù)它們承 受外載條件，參照受外載條件，參照 一般鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，分別進(jìn)行設(shè)一般鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，分別進(jìn)行設(shè) 計(jì)，也稱計(jì)，也稱 第三類，考慮了壓型鋼板與混凝土組合效應(yīng)的組合樓第三類，考慮了壓型鋼板與混凝土組合效應(yīng)的組合樓 板。在樓層施工階段，壓型鋼板起著模板作用；待混板。在樓層施工階段，壓型鋼板起著模板作用

50、；待混 凝土硬結(jié)后，壓型鋼板又起著受拉鋼筋的作用，因此凝土硬結(jié)后，壓型鋼板又起著受拉鋼筋的作用，因此 又稱又稱 44 l（二）壓型鋼板與混凝土的連接形式（二）壓型鋼板與混凝土的連接形式 壓型鋼板與混凝土之間的組合效應(yīng)，是通過接觸面壓型鋼板與混凝土之間的組合效應(yīng)，是通過接觸面 之間采用適當(dāng)連接方式形成的。要求接觸面上的連接之間采用適當(dāng)連接方式形成的。要求接觸面上的連接 件具有足夠的抗剪切粘結(jié)強(qiáng)度，以抵抗樓板在外載作件具有足夠的抗剪切粘結(jié)強(qiáng)度，以抵抗樓板在外載作 用下產(chǎn)生的縱向水平剪力，同時(shí)還要確保壓型鋼板與用下產(chǎn)生的縱向水平剪力，同時(shí)還要確保壓型鋼板與 混凝土能在垂直方向結(jié)合成不可分開的整體。常

51、見的混凝土能在垂直方向結(jié)合成不可分開的整體。常見的 連接形式可歸納為以下三種，如圖連接形式可歸納為以下三種，如圖1.7： (1)采用閉口型槽口的壓型鋼板：為增加抗剪切效應(yīng)，采用閉口型槽口的壓型鋼板：為增加抗剪切效應(yīng)， 有時(shí)還在壓型鋼板腹板開設(shè)有時(shí)還在壓型鋼板腹板開設(shè)20mm的孔洞。的孔洞。 圖圖1.7 壓型鋼板板型壓型鋼板板型 45 l（二）壓型鋼板與混凝土的連接形式（二）壓型鋼板與混凝土的連接形式 (2)在壓型鋼板的腹板和翼緣土軋制凹凸槽紋作為粘結(jié)在壓型鋼板的腹板和翼緣土軋制凹凸槽紋作為粘結(jié) 剪力件。槽紋剪力件一般等距分布，它的數(shù)量、尺寸剪力件。槽紋剪力件一般等距分布，它的數(shù)量、尺寸 對(duì)抗剪

52、切強(qiáng)度影響很大。這類壓型鋼板的規(guī)格和槽紋對(duì)抗剪切強(qiáng)度影響很大。這類壓型鋼板的規(guī)格和槽紋 剪力件的形式很多，應(yīng)用也最廣。剪力件的形式很多，應(yīng)用也最廣。 (3)采用開口型槽口的壓型鋼板，同時(shí)它的翼緣上另焊采用開口型槽口的壓型鋼板，同時(shí)它的翼緣上另焊 附加抗剪鋼筋。附加抗剪鋼筋。 圖圖1.7 壓型鋼板板型壓型鋼板板型 46 l（二）壓型鋼板與混凝土的連接形式（二）壓型鋼板與混凝土的連接形式 此外，在采用鋼梁作為支承結(jié)構(gòu)的樓層中，通常在支此外，在采用鋼梁作為支承結(jié)構(gòu)的樓層中，通常在支 承梁和樓板連接處，焊上帶頭的抗剪栓釘，如下圖所承梁和樓板連接處，焊上帶頭的抗剪栓釘，如下圖所 示。帶頭的抗剪栓釘不僅是

53、樓板和支承梁組合效應(yīng)的示。帶頭的抗剪栓釘不僅是樓板和支承梁組合效應(yīng)的 抗剪連接件，同時(shí)也起著防止壓型鋼板與混凝土之間抗剪連接件，同時(shí)也起著防止壓型鋼板與混凝土之間 的滑移作用。的滑移作用。 圖圖1.8 支承處抗剪栓釘支承處抗剪栓釘 A.壓型鋼板；壓型鋼板； B.支承梁；支承梁； C.抗剪栓釘抗剪栓釘 47 l （三）組合樓板與非組合樓板的應(yīng)用特點(diǎn)（三）組合樓板與非組合樓板的應(yīng)用特點(diǎn) 組合樓板與非組合樓板在使用中各有其特點(diǎn)，但也組合樓板與非組合樓板在使用中各有其特點(diǎn)，但也 有如下的共同點(diǎn)：有如下的共同點(diǎn)： (1)適應(yīng)主體鋼結(jié)構(gòu)快速施工的要求，可不再采用施適應(yīng)主體鋼結(jié)構(gòu)快速施工的要求，可不再采用施

54、 工速度較慢的木?；蜾撃ＶＪ┕?。壓型鋼板可快速工速度較慢的木模或鋼模支模施工。壓型鋼板可快速 就位，還可采用多個(gè)樓層鋪設(shè)壓型鋼板、分層澆筑混就位，還可采用多個(gè)樓層鋪設(shè)壓型鋼板、分層澆筑混 凝土板的流水施工法。凝土板的流水施工法。 (2)便于鋪設(shè)板內(nèi)管線，并可在壓型鋼板凹槽內(nèi)埋置便于鋪設(shè)板內(nèi)管線，并可在壓型鋼板凹槽內(nèi)埋置 建筑裝修用的吊頂掛鉤。建筑裝修用的吊頂掛鉤。 48 l （三）組合樓板與非組合樓板的應(yīng)用特點(diǎn)（三）組合樓板與非組合樓板的應(yīng)用特點(diǎn) (3)用圓柱頭焊釘穿透壓型鋼板焊接在鋼梁上翼緣用圓柱頭焊釘穿透壓型鋼板焊接在鋼梁上翼緣 后，使施工階段中壓型鋼板也可對(duì)鋼梁起側(cè)向支承后，使施工階段

55、中壓型鋼板也可對(duì)鋼梁起側(cè)向支承 作用。作用。 (4)采用壓型鋼板后，將增加材料費(fèi)用，尤其是組采用壓型鋼板后，將增加材料費(fèi)用，尤其是組 合樓板中的壓型鋼板，需采用防火涂料并增加相應(yīng)合樓板中的壓型鋼板，需采用防火涂料并增加相應(yīng) 的費(fèi)用。但是，這一缺陷可由其他方面的優(yōu)點(diǎn)予以的費(fèi)用。但是，這一缺陷可由其他方面的優(yōu)點(diǎn)予以 彌補(bǔ)。彌補(bǔ)。 49 l 1非組合樓板非組合樓板 (1)在使用階段，壓型鋼板不作為混凝土板的受拉鋼在使用階段，壓型鋼板不作為混凝土板的受拉鋼 筋，屬于非受力鋼板，因此按無壓型鋼板的鋼筋混凝筋，屬于非受力鋼板，因此按無壓型鋼板的鋼筋混凝 土樓板計(jì)算其承載力。土樓板計(jì)算其承載力。 (2)在施

56、工階段，壓型鋼板作為澆筑混凝土板的模板，在施工階段，壓型鋼板作為澆筑混凝土板的模板， 即不拆卸的永久性模板。而且壓型鋼板下常不再設(shè)置即不拆卸的永久性模板。而且壓型鋼板下常不再設(shè)置 臨時(shí)豎向支柱，以使樓層混凝土板的澆筑能交叉進(jìn)行。臨時(shí)豎向支柱，以使樓層混凝土板的澆筑能交叉進(jìn)行。 因此，在施工階段，要由壓型鋼板承擔(dān)未結(jié)硬的濕混因此，在施工階段，要由壓型鋼板承擔(dān)未結(jié)硬的濕混 凝土板的重量和施工活荷載。凝土板的重量和施工活荷載。 (3)由于壓型鋼板不替代混凝土板內(nèi)的受拉鋼筋作用，由于壓型鋼板不替代混凝土板內(nèi)的受拉鋼筋作用， 可不采用防火涂料，但仍宜采用鍍鋅板使其能起防銹可不采用防火涂料，但仍宜采用鍍鋅

57、板使其能起防銹 作用。作用。 50 l 1非組合樓板非組合樓板 (4)壓型鋼板與混凝土之間的疊合面可放松要求，壓型鋼板與混凝土之間的疊合面可放松要求， 不要求采用帶有特殊波槽、壓痕的壓型鋼板或采取不要求采用帶有特殊波槽、壓痕的壓型鋼板或采取 其他措施。其他措施。 (5)仍需采用圓柱頭焊釘，以使壓型鋼板與鋼梁焊仍需采用圓柱頭焊釘，以使壓型鋼板與鋼梁焊 接固定，保證施工人員在壓型鋼板上行走及操作安接固定，保證施工人員在壓型鋼板上行走及操作安 全。全。 l 目前國內(nèi)的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)，主要采用上述的非組合目前國內(nèi)的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)，主要采用上述的非組合 樓板。其主要原因有兩方面，一是國內(nèi)生產(chǎn)的板型多數(shù)樓

58、板。其主要原因有兩方面，一是國內(nèi)生產(chǎn)的板型多數(shù) 是無壓痕及波槽的，不能傳遞疊合面之間的縱向剪力；是無壓痕及波槽的，不能傳遞疊合面之間的縱向剪力； 二是為了節(jié)省防火涂料的費(fèi)用。二是為了節(jié)省防火涂料的費(fèi)用。 51 l 2組合樓板組合樓板 (1)在使用階段壓型鋼板作為混凝土樓板的受拉鋼筋，在使用階段壓型鋼板作為混凝土樓板的受拉鋼筋， 也提高了樓板的剛度。也提高了樓板的剛度。 (2)在施工階段壓型鋼板作為澆筑混凝土?xí)r的模板，在施工階段壓型鋼板作為澆筑混凝土?xí)r的模板， 其下?？刹辉僦гO(shè)臨時(shí)豎向支柱，直接由壓型鋼板承其下?？刹辉僦гO(shè)臨時(shí)豎向支柱，直接由壓型鋼板承 擔(dān)未結(jié)硬的濕混凝土重量和施工荷載。擔(dān)未結(jié)硬

59、的濕混凝土重量和施工荷載。 (3)宜采用鍍鋅量不多的壓型鋼板，并在其板底采用宜采用鍍鋅量不多的壓型鋼板，并在其板底采用 防火涂料。防火涂料。 (4)需采用圓柱頭焊釘以傳遞壓型鋼板與混凝土疊合需采用圓柱頭焊釘以傳遞壓型鋼板與混凝土疊合 面之間的剪力，并將壓型鋼板與鋼梁焊接固定，保證面之間的剪力，并將壓型鋼板與鋼梁焊接固定，保證 施工人員在壓型鋼板上行走及操作安全。施工人員在壓型鋼板上行走及操作安全。 52 l 2組合樓板組合樓板 (5)由于在使用階段壓型鋼板作為受拉鋼筋使用，由于在使用階段壓型鋼板作為受拉鋼筋使用， 為使其能傳遞壓型鋼板與混凝土疊合面之間的縱向?yàn)槭蛊淠軅鬟f壓型鋼板與混凝土疊合面之

60、間的縱向 剪力，需采用如下的壓型鋼板板型：剪力，需采用如下的壓型鋼板板型： 圖圖1.7（a）：）：帶有縱向波槽的壓型鋼板。帶有縱向波槽的壓型鋼板。 圖圖1.7（b）：）：板上有壓痕的壓型鋼板。板上有壓痕的壓型鋼板。 圖圖1.7（c）：）：無波槽和無壓痕的壓型鋼板上要焊無波槽和無壓痕的壓型鋼板上要焊 接橫向鋼筋。接橫向鋼筋。 53 l 2組合樓板組合樓板 對(duì)于上述三種板型，其端部仍需焊接圓柱頭焊釘?shù)瓤箤?duì)于上述三種板型，其端部仍需焊接圓柱頭焊釘?shù)瓤?剪連接件，如下圖剪連接件，如下圖1.9所示。所示。 54 l（一）（一） 概述概述 l 近年來，我國高層建筑迅速發(fā)展，需要多種結(jié)構(gòu)類型近年來，我國高層