輕鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(doc 9)

1、.精品資料網(wǎng)cnshu25萬份精華管理資料，2萬多集管理視頻講座：.；精品資料網(wǎng)cnshu 專業(yè)提供企管培訓(xùn)資料輕鋼-混凝土組合構(gòu)造的開展趨勢提要：引見了輕鋼-混凝土組合構(gòu)造的概念，對其構(gòu)造體系、開展現(xiàn)狀及存在的問題進(jìn)展了討論，并闡明了該構(gòu)造必將廣泛運用于建筑構(gòu)造工程的開展趨勢。 關(guān)鍵詞：輕鋼-混凝土組合構(gòu)造；構(gòu)造體系；開展趨勢 一、引言 隨著我國鋼材產(chǎn)量的逐年添加和高強度、高性能建筑構(gòu)造用鋼的大量消費，我國已進(jìn)入了大力開展鋼構(gòu)造建筑的新時期。目前，普通鋼構(gòu)造建筑的受力性能分析和設(shè)計方法已比較成熟，輕型鋼構(gòu)造和普通鋼-混凝土組合構(gòu)造也處于進(jìn)一步開發(fā)和完善階段，而輕鋼-混凝土組合構(gòu)造的研討還比較

2、少1,2,3。輕鋼-混凝土組合構(gòu)造是一種由冷彎薄壁型鋼和薄壁鋼管與混凝土組合而成的新型構(gòu)造體系。輕鋼混凝土組合構(gòu)造具有輕鋼構(gòu)造的優(yōu)點，同時由于混凝土的存在而提高了構(gòu)造的剛度和穩(wěn)定性，并加強了構(gòu)造的防火性能。 二、輕鋼-混凝土組合構(gòu)造體系 一豎向承重構(gòu)造 構(gòu)造豎向承重主要以薄壁鋼管混凝土柱為主。由于冷成型薄壁鋼管的管壁較薄，管內(nèi)部混凝土可防止鋼管發(fā)生部分屈曲，還可根據(jù)其穩(wěn)定性要求在管內(nèi)縱向設(shè)肋4，從而提高鋼管的部分穩(wěn)定承載力。同時鋼管對混凝土有較強的約束作用，提高了混凝土的軸向抗壓強度，因此，薄壁鋼管混凝土柱的承載力高于鋼管和混凝土的承載力之和。由于在鋼管內(nèi)澆筑了熱容量較大的混凝土，發(fā)生火災(zāi)時可

3、以吸收熱量，從而延伸了鋼管的耐火極限5,6。圓鋼管軸向受力性能較好，其受彎性能及與其它構(gòu)件的銜接不如方鋼管，但方鋼管對混凝土的約束才干較差7。因此可思索采用六邊形及八邊形鋼管8,4，以便為梁柱銜接提供方便和保證如圖1所。 二 樓面構(gòu)造 輕鋼-混凝土組合建筑可選用多種樓面構(gòu)造方式。它要求樓板必需有足夠的剛度強度和整體穩(wěn)定性，同時應(yīng)使樓板自重輕厚度小，并提高施工速度。樓面構(gòu)造可選用如下方式： 1壓型鋼板和混凝土組合樓板； 2密肋輕鋼混凝土組合樓板； 3現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樓板； 4混凝土預(yù)制疊合樓板。 其中優(yōu)先選用12類型。其主要優(yōu)點是： 1省去樓面模板支撐，節(jié)省投資，施工速度快； 2壓型鋼板與輕

4、鋼密肋中可布置設(shè)備管線，減少吊頂高度； 3平面剛度大，房屋有較強的整體性，抗震性能好。主次梁可采用矩形鋼管雙槽鋼冷彎U型卷邊槽鋼或H型I字型焊接或熱軋型鋼。I字型鋼可以是實腹的也可是空腹的，也可選用卷邊槽鋼混凝土組合梁。梁板組合構(gòu)造經(jīng)過栓釘及剪力銜接件構(gòu)成整體，共同來承當(dāng)樓面荷載。目前壓型鋼板與混凝土組合樓面構(gòu)造在國內(nèi)開展已比較成熟。 三支撐構(gòu)造 1 對于單層工業(yè)廠房輕鋼混凝土組合構(gòu)造，由于采用薄壁鋼管混凝土柱接受豎向荷載及吊車荷載，屋架及支撐均可采用輕型鋼構(gòu)件，因此其支撐布置方式與普通鋼構(gòu)造廠房類似。即采用柱間支撐及屋蓋程度垂直支撐來保證廠房及屋蓋的整體穩(wěn)定性。 2對于多高層輕鋼混凝土組合構(gòu)

5、造體系，由于其側(cè)向剛度較弱，為抵抗程度地震作用，減小層間側(cè)移，宜在相應(yīng)位置采用垂直支撐。為滿足門窗開洞及其它方面需求，支撐的方式可以靈敏多樣，如X型M型W型V型單斜桿型人字型支撐等。對位于地震區(qū)的通常的鋼混凝土組合梁樓蓋宜采用偏心支撐1，以便構(gòu)造在地震作用下具有良好的延性及耗能性能。此外，假設(shè)采用剛性梁柱節(jié)點，對于多層構(gòu)造可以不設(shè)置支撐構(gòu)件。 四維護(hù)構(gòu)造 輕鋼-混凝土組合構(gòu)造與其它鋼構(gòu)造一樣，應(yīng)采用輕質(zhì)維護(hù)資料。墻梁宜優(yōu)先選用冷彎薄壁槽鋼卷邊槽鋼卷邊Z型鋼?？刹捎幂p型組合墻體，如：壓型鋼板加輕型保溫隔層墻體壓型鋼板夾芯板玻纖加強水泥外墻板鋼網(wǎng)塑料墻板等。至于屋蓋構(gòu)造，普通采用有檁體系，亦可采用

6、拱形波紋屋頂或輕型網(wǎng)架輕型桁架加鋪輕質(zhì)保溫層和彩色壓型鋼板。其特點是消費工廠化，制造機械化，施工方便速度快工期短。 三、輕鋼-混凝土組合構(gòu)造的開展現(xiàn)狀 一 國外研討現(xiàn)狀 國外一些學(xué)者已進(jìn)展了薄壁型鋼混凝土組合梁及薄壁鋼管混凝土組合柱的實驗研討。組合梁中的薄壁型鋼主要有冷彎U型型鋼百葉薄壁型鋼和裝配式薄壁型鋼等方式，如圖2所示。ch類型均能與混凝土有效地結(jié)合9,10，11，12，來共同接受外界彎矩和剪力。其中h類型為裝配式截面，布置較為靈敏，可適用于不同截面尺寸的輕鋼組合梁，并可作為規(guī)范型材批量消費，但在澆混凝土之前必需用框架固定其外形。a、b類型7為箱形薄壁型鋼截面，與混凝土的粘結(jié)性能較差，普

7、通只起到模板的作用。此外，還可根據(jù)實踐需求，在薄壁型鋼混凝土梁中配置一定數(shù)量的縱向鋼筋，以進(jìn)一步提高其抗彎剛度和極限承載力。 國外研討闡明9,13，薄壁型鋼混凝土組合梁的承載力大小，取決于薄壁型鋼與混凝土間的粘結(jié)力性能。粘結(jié)性能好才干使鋼和混凝土兩種資料共同任務(wù)，充分發(fā)揚資料的強度。而薄壁型鋼的截面外形及外表有無刻痕是影響粘結(jié)力的主要要素。如圖2中ch類型，在充分咬合情況下，鋼板與混凝土處于完全粘結(jié)形狀，其應(yīng)變一樣，幾乎沒有滑移發(fā)生。對于不同外形的薄壁鋼板，可取用不同的粘結(jié)系數(shù)，詳細(xì)數(shù)值需求由實驗確定。目前，輕鋼-混凝土組合梁還正處于研討開發(fā)階段。 薄壁鋼管混凝土柱的研討目前主要集中在短柱上8

8、,4,重點研討圓形和方形截面短柱在軸壓荷載作用下的力學(xué)性能，包括鋼壁板的部分屈曲性能，而對于長柱構(gòu)件在軸壓和壓彎荷載作用下的性能研討還未見相關(guān)報導(dǎo) 二 國內(nèi)研討現(xiàn)狀 在國內(nèi)，清華大學(xué)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)正在進(jìn)展輕鋼-混凝土組合構(gòu)件的研討任務(wù)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)近期進(jìn)展了薄壁型鋼混凝土組合梁和短柱的實驗研討。共對6根梁和22個短柱構(gòu)件進(jìn)展了靜載實驗觀測，獲得了較為理想的結(jié)果。下面對其組合梁、柱實驗情況分別加以引見。 1.薄壁型鋼混凝土組合梁實驗 薄壁型鋼組合梁采用了3種截面類型，如圖3所示。實驗中所采用的6根梁跨度均為3m,截面尺寸為 ，梯形截面混凝土翼緣寬為550mm,翼緣高為80mm。每一種截面類型

9、做兩個試件，一個為素混凝土組合梁，另一個在下部配有 鋼筋。在實驗中，采用三分點加載，使組合梁中部受純彎作用。實驗結(jié)果闡明，其中b、c兩種類型的粘結(jié)性能優(yōu)于a種，而c種最好。組合梁到達(dá)受彎極限承載力時，梁頂部混凝土根本上到達(dá)或接近極限壓應(yīng)變，同時梁下部鋼板也到達(dá)了極限拉應(yīng)變。這闡明該種梁截面類型薄壁型鋼與混凝土的粘結(jié)性能可以滿足受彎承載力要求。構(gòu)件破壞時，粘結(jié)力的喪失與薄壁型鋼和混凝土的屈服幾乎同時發(fā)生，如圖4.a所示。在鋼與混凝土界面粘結(jié)破壞之前，構(gòu)件處于彈性階段。隨著粘結(jié)的破壞，構(gòu)件剛度逐漸下降，但并不顯著；當(dāng)粘結(jié)全部破壞時，外包薄壁型鋼與混凝土之間出現(xiàn)了滑移，剛度很快下降。隨著滑移的添加，

10、混凝土翼緣板開裂未配筋試件或梁腹部的混凝土被剪壞配筋試件，最后導(dǎo)致構(gòu)件破壞。由此可見，相對于配筋試件，未配筋試件具有更好的延性，闡明薄壁型鋼與混凝土間的粘結(jié)力對組合梁的承載力起控制造用。 圖3.薄壁型鋼組合梁截面 2.薄壁鋼管混凝土組合柱實驗 在薄壁鋼管混凝土短柱實驗中，共選用圓柱圖4.b、方形柱圖4.c、和八邊形柱圖4.d三種截面類型，同時改動截面尺寸及鋼材和混凝土強度進(jìn)展構(gòu)件的正交實驗設(shè)計。鋼管壁厚選用1mm和1.5mm，管徑圓形截面及邊長方形、八邊形截面分別采用100mm、150mm和200mm,試件高度為400mm1000m；混凝土標(biāo)號采用C20C30。實驗結(jié)果闡明，圓柱的受力性能最好

11、，八邊形柱次之，方形柱的受力性能最差。這主要是由于圓形鋼管對混凝土的約束才干強于其它兩種類型的緣故。圓形薄壁鋼管混凝土短柱隨著荷載的逐漸增大，柱中部首先突起，鋼管到達(dá)屈服強度，進(jìn)而出現(xiàn)褶皺，發(fā)生較大塑性變形，此時鋼管與混凝土均到達(dá)極限強度，最后破壞景象為斜向剪切破壞。由于管壁較薄，方形鋼管對混凝土的約束作用較小，強度較低。八邊形鋼管混凝土柱的承載力介于圓形和方形構(gòu)件之間。比較之下，薄壁鋼管混凝土組合柱宜優(yōu)先選用圓形及八邊形截面。3. 節(jié)點構(gòu)造 在輕鋼-混凝土組合構(gòu)造體系中，最關(guān)鍵的部位就是節(jié)點。只需節(jié)點的構(gòu)造措施和受力性能得到理處理，才有能夠進(jìn)展構(gòu)造體系的研討。原哈爾濱建筑工程學(xué)院做過大量厚壁

12、鋼管混凝土柱節(jié)點的實驗研討，并在實際中得到了運用，且編入了規(guī)范，獲得了很好的成果。但是由于薄壁鋼管的管壁較薄，易于變形，因此節(jié)點構(gòu)造較難處置。暫時可以將薄壁鋼管混凝土梁、柱節(jié)點分為剛接和鉸接兩種方式，對其進(jìn)展嘗試性的實際分析及實驗研討，以確定節(jié)點的合理方式和部分構(gòu)造。對薄壁鋼管混凝土柱與鋼梁相銜接的情況，可在節(jié)點處的柱子部分部分采用厚壁鋼管，上、下分別與薄壁鋼管相焊接，這樣鋼梁與厚壁鋼管的銜接便可以采用規(guī)范中的傳統(tǒng)方式進(jìn)展設(shè)計。薄壁型鋼混凝土組合梁與其它構(gòu)件的銜接那么比較難以處置，可以思索在混凝土中采用預(yù)埋型鋼或鋼筋來實現(xiàn)銜接，但是該種銜接方式的抗彎、抗剪等力學(xué)性能還有待于研討。根據(jù)以上想象，

13、組合梁和八邊形柱節(jié)點的剛接方式如圖5所示，其它截面柱可采取類似構(gòu)造。其中，組合梁外的薄壁鋼板與柱上外套厚壁鋼管焊接，內(nèi)穿雙角鋼，并且上部縱向鋼筋穿過柱子，梁外鋼板與厚壁鋼管焊接，薄壁鋼管混凝土柱內(nèi)不配鋼筋或少量配筋。組合梁截面可以采用圖2及圖3所示的各種截面類型。鉸接節(jié)點為柱子中只需角鋼穿過，組合梁支承于角鋼之上，梁柱間既不焊接，也沒有鋼筋經(jīng)過，但需設(shè)置柱間支撐以接受程度荷載。除輕鋼混凝土組合梁、柱體系外，還可以采用薄壁鋼管混凝土柱與I字形鋼梁體系及鋼筋混凝土柱與薄壁型鋼組合梁體系，后兩者節(jié)點銜接那么更為容易。 四、輕鋼-混凝土組合構(gòu)造開展的幾個問題 一 輕鋼-混凝土組合構(gòu)件的研討。 除壓型鋼

14、板與混凝土組合板技術(shù)比較成熟外，其它輕鋼混凝土組合構(gòu)件的研討目前仍較少。需對薄壁鋼管混凝土柱的極限承載力及薄壁鋼管的部分屈曲和不同類型冷彎薄壁型鋼混凝土組合梁的受彎受剪情況及整體部分穩(wěn)定性能進(jìn)展實際分析和實驗研討。 二 輕鋼-混凝土組合構(gòu)造體系及構(gòu)造措施的研討。 普通的鋼混凝土組合構(gòu)造及輕鋼構(gòu)造都已進(jìn)展了大量的科學(xué)研討，獲得了豐盛的成果及豐富的實際閱歷，并制定了相應(yīng)的規(guī)范和規(guī)程，我們可以自創(chuàng)以上兩者的成果及閱歷進(jìn)一步進(jìn)展研討。其中梁柱節(jié)點的研討是關(guān)鍵?？蛇M(jìn)展薄壁鋼管混凝土柱與冷彎薄壁型鋼混凝土組合梁節(jié)點及薄壁鋼管混凝土柱與熱軋型鋼冷彎型鋼梁節(jié)點的實際分析及實驗研討。由于輕鋼壁厚較小，普通只需幾

15、毫米，可思索部分構(gòu)件工廠焊接，部分構(gòu)件采用現(xiàn)場螺栓銜接。 三 輕鋼-混凝土住宅建筑的開發(fā)。 在大多數(shù)多高層鋼構(gòu)造建筑中，均采用壓型鋼板混凝土組合樓蓋。假好像時采用薄壁鋼管混凝土柱及輕鋼混凝土組合梁作為主框架，那么必將使構(gòu)造的受力性能及防火性能得到改善，因此可思索在鋼構(gòu)造及輕鋼構(gòu)造建筑中盡量多采用組合構(gòu)件?？芍攸c研討給排水管線及供電供熱管線與構(gòu)造相協(xié)調(diào)問題，同時研討防火保溫隔聲及室內(nèi)外裝修等問題。 四 輕鋼-混凝土組合構(gòu)造計算實際的研討。 在輕鋼混凝土組合構(gòu)件實驗研討的根底上，可思索進(jìn)展輕鋼混凝土組合構(gòu)造體系的受力性能與穩(wěn)定性分析并同時對構(gòu)造的抗震防火性能進(jìn)展研討。計算方法上，可由實驗及實際分析所得各構(gòu)件的力學(xué)目的及截面模量參數(shù)，運用現(xiàn)有的通用計算軟件對構(gòu)造進(jìn)展計算分析及設(shè)計。 五 施工荷載及圍護(hù)構(gòu)造蒙皮效應(yīng)的研討。 混凝土澆注前，施工荷載對薄壁鋼構(gòu)件變形的影響較大?？伤妓髟诒M能夠少設(shè)或不設(shè)腳手架