型鋼混凝土設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、型鋼混凝土設(shè)計(jì)要點(diǎn)柱型銅知筋混凝土地基集。4。無(wú)收縮細(xì)石錨栓公葬直徑320混凝土或鐵屑砂漿錨周長(zhǎng)度L =25d型鋼混凝土 （Steel Reinforced Concrete ，間稱(chēng)SRC）結(jié)構(gòu)是以型鋼為骨架并在型鋼 周?chē)渲娩摻詈蜐仓炷恋穆袢胧浇M合結(jié)構(gòu)體系。由于型鋼混凝土的內(nèi)部型鋼與外包混凝土形成整體，共同受力，其受力性能優(yōu)于這兩種結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單疊加，因此型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)已得到日益廣泛的應(yīng)用。01SRC 組合結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型早年美國(guó)及日本為了解決鋼結(jié)構(gòu)建筑的耐火、耐久性及增加鋼結(jié)構(gòu)房屋的抗水平力作用的剛度和避免受壓屈曲，簡(jiǎn)單地在鋼結(jié)構(gòu)外部包圍以磚石砌體，在靜載作用時(shí)取得一定的效果，日本關(guān)東

2、大地震，建筑物震害嚴(yán)重，但是，鋼結(jié)構(gòu)外包鋼筋混凝土的建筑（日本興業(yè)銀行大樓）卻沒(méi)有震害，這才開(kāi)始確認(rèn)了 SRC結(jié)構(gòu)的抗震性，以后再經(jīng)過(guò)多次大地震害調(diào) 查，又進(jìn)一步證實(shí)實(shí)腹式型鋼的結(jié)構(gòu)（SRC結(jié)構(gòu)）的抗震性能是優(yōu)越的。SRC結(jié)構(gòu)兼有鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的各自優(yōu)點(diǎn)，而又克服了他們?cè)趩为?dú)使用時(shí)的一些缺點(diǎn)。型鋼混掇土柱目前SRC結(jié)構(gòu)構(gòu)件在各種結(jié)構(gòu)體系中的應(yīng)用一般有以下方式：SRC純框架或支撐框架結(jié)構(gòu)；SRC框架(框筒)SRC剪力墻(核心筒)或鋼筋混凝土剪力墻 (核心筒)結(jié)構(gòu)；(3)地下室或底部若干層采用SRC,上部采用鋼結(jié)構(gòu)；(4)地下室或底部若干層采用SRC,上部采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；(5)框架柱采

3、用 SRC,梁采用鋼或鋼筋混凝土 ；(6)在一般剪力墻和筒體剪力墻中采用SRC剪力墻。02SRC梁正截面承載力計(jì)算方法型鋼混凝土結(jié)構(gòu)可根據(jù)內(nèi)部配鋼形式的不同分為實(shí)腹式和空腹式兩大類(lèi)。實(shí)腹式型鋼通常采用由鋼板焊接拼制成或直接軋制而成的工字型、H型、字型、十字型截面等；空腹式型鋼一般由綴板或綴條連接角鋼或槽鋼構(gòu)成空間桁架式骨架。)實(shí)腹式型釧混凝土梁截面形式L(b)空腹式型鋼混凝i：梁截面形式目前對(duì)于實(shí)腹式型鋼混凝土梁抗彎承載力的計(jì)算方法，國(guó)內(nèi)外主要采用以下3種計(jì)算方法，即：(1)折算剛度法：考慮外包混凝土的折算剛度，按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法計(jì)算。這種方法適 用于用鋼量較大的情況。(2)極限平衡理論法：考慮

4、型鋼應(yīng)力分布的影響后，按鋼筋混凝土梁的設(shè)計(jì)方法計(jì)算， 我國(guó)的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范JGJ138-2016即采用這一方法。(3)疊加法：將型鋼部分和混凝土部分的承載力分別計(jì)算后疊加，鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程YB9082 -2006 即采用這一方法。根據(jù)組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，采用極限平衡理論法。假設(shè)：截面應(yīng)變一直保持平面，混凝土和型鋼之間的相對(duì)滑移不做考慮；混凝土受壓區(qū)的應(yīng)力圖形簡(jiǎn)化為等效矩形，混凝土的極限壓應(yīng)變?yōu)?0.003 ,對(duì)應(yīng)的最大壓應(yīng)力取混凝土軸心抗壓強(qiáng)度，對(duì)混凝土的抗拉作用不計(jì)；腹板的壓應(yīng)力圖形和拉應(yīng)力圖形全部簡(jiǎn)化為應(yīng)力矩形；鋼材的應(yīng)力遵守胡克定律，且不超過(guò)強(qiáng)度極限設(shè)計(jì)值.對(duì)于型鋼混凝土梁其截面形

5、式為實(shí)腹式充滿型，其截面承載力簡(jiǎn)化圖形如圖所示，承載 力計(jì)算時(shí)按照非抗震和抗震分別計(jì)算：非抗震設(shè)計(jì) H AJ 八妨 th 12I “，. .1 J。一 nJ | J . i “I / , + M,抗第設(shè)計(jì)JUV Jy 11 #F -Xw兒MkJ、八 T一八人一人，、二訃當(dāng) tS h：t I. 4 r；FI a* vA.？.；$ ( ni + % j G Afi JM J 2曷 + 君) (晶 + 國(guó))+ 工忒一1.25f j1 ffto J .一 一 ift 0 j, jf k/ V - I f ,a = U.8/J1 + 2 xk ooiE.)型鋼混凝土梁的混凝土受壓區(qū)高度x還要足以下的前提

6、條：xWbhO ;xaa+t f.式中符號(hào)的相關(guān)含義見(jiàn)相關(guān)規(guī)范。鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程采用疊加原理，參考了日本的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。其抗彎承載力計(jì)算，對(duì)于雙軸對(duì)稱(chēng)的充滿型的實(shí)腹式型鋼混凝土梁，其正截面承載力的計(jì)算是將型鋼和混凝土部分的承載力分別計(jì)算后疊加：M = M 蒜 +鋼骨部分承受的抗彎承載力.不考慮地震作用時(shí)工M修=八 W用考慮地震作用時(shí)：A優(yōu)=/ 1%占 /卬1 加一式中：匕為塑性發(fā)展系數(shù)鋼骨為工字型的截面可以取為L(zhǎng) *.鋼筋混凝土部分的受彎承載力,不考慮地震作用時(shí)工M也=4，/沖,7考慮地震作用時(shí)：Mr 4 1 _/ 療滴 bo y m式中一為曼拉織筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值”，為受植紈筋重心到戳應(yīng)受

7、壓邊壕的距離：小“為受拉縱筋重 心到受壓區(qū)壓力合力點(diǎn)距離.計(jì)算中宜扣球鋼骨的面積. W I?一二1 也.L1對(duì)干鋼筋混捱土梁對(duì)稱(chēng)配筋情況取， ulelk卜二修, 2tA 為混凝土受壓區(qū)高 度叫我國(guó)兩部型鋼混凝土規(guī)范關(guān)于SRC梁計(jì)算區(qū)別鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程：采用強(qiáng)度疊加理論，將SRC分為鋼結(jié)構(gòu)部分和混凝土部分并分別計(jì)算，計(jì)算結(jié)果為實(shí)際承載能力下限值 ，偏于彳守，而且對(duì)不對(duì)稱(chēng)截面計(jì)算精度 不高。但計(jì)算方便簡(jiǎn)單，適合于截面估算和截面試設(shè)計(jì)。組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范：采用鋼筋混凝土計(jì)算理論，考慮到構(gòu)件受力后期粘結(jié)失效的客觀存在；鋼骨與混凝土變形協(xié)調(diào) ，通過(guò)構(gòu)件內(nèi)平衡方程求解構(gòu)件承載力。在承載力計(jì)算中，公式較

8、為復(fù)雜，適合于已知各配筋條件的承載力驗(yàn)算，而已知內(nèi)力求配筋則計(jì)算復(fù)雜。剛度計(jì)算采用鋼筋混凝土與型鋼鋼骨兩部分剛度疊加的方法，與鋼骨規(guī)程相近，計(jì)算公式稍有差異。兩部規(guī)范都主要針對(duì)比較規(guī)則、常見(jiàn)的實(shí)腹式截面形式。由于空腹式截面抗震性能較差， 在實(shí)際設(shè)計(jì)中較少采用，兩部規(guī)范也沒(méi)有給出空腹式截面的計(jì)算方法。03SRC 常見(jiàn)節(jié)點(diǎn)由于SRC組合結(jié)構(gòu)在施工時(shí)周邊框架鋼梁和樓面梁首先與柱內(nèi)的型鋼進(jìn)行連接，然后 綁扎鋼筋，再支設(shè)模板并澆筑混凝土，施工工序比較復(fù)雜，另外框架梁柱的節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜， 箍筋貫穿型鋼或焊接均很困難，在節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)需尤其注意。柱腳節(jié)點(diǎn)型鋼混凝土柱可以根據(jù)不同受力特點(diǎn)采用型鋼埋入基礎(chǔ)底板的埋入式

9、柱腳或非埋入式 柱腳。根據(jù)組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 規(guī)定，考慮地震作用組合的偏心受壓柱宜采用埋入式柱腳； 不考慮地震作用組合的偏心受壓柱可采用埋入式柱腳，也可采用非埋入式柱腳；偏心受拉柱應(yīng)采用埋入式柱腳。二次灌注C4。尢收縮細(xì)石砂基礎(chǔ)頂固鎖固長(zhǎng)度I曰二25dhs柱縱篇控釘柱箍筋雙蛛母擰緊AI錨檢公稱(chēng)直役3 3()3根通篇20020：TTA囪n C 0P基礎(chǔ)非埋入式柱腳W30N1Ql田u區(qū)國(guó)、鋌檢展機(jī)1 -1出侏粒C4Q無(wú)收縮細(xì)石謖凝;或鐵屑砂漿鋼筋謾凝土地基集d、錨拴公稱(chēng)直徑20幅固長(zhǎng)度L =25 d埋入式柱腳2-2梁柱節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)在型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)中；梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域型鋼和鋼筋交錯(cuò)縱橫，柱子箍筋遇鋼 柱牛

10、腿時(shí)常采用牛腿上穿孔。為了保證型鋼強(qiáng)度，穿孔應(yīng)盡量??；而孔太小又不便于施工， 甚至由于制作或施工誤差，箍筋很難從預(yù)留孔中穿過(guò)。另外當(dāng)柱內(nèi)箍筋數(shù)量較多時(shí)，一側(cè)牛腿上可能預(yù)留三列以上的孔，如此對(duì)牛腿截面的削弱很大。并導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)區(qū)域混凝土澆灌困難， 難以振搗，不能保證節(jié)點(diǎn)區(qū)及下部混凝土的密實(shí)。拴筋I(lǐng)混凝土柱邊預(yù)留班筋孔鋼柱牛腿梁柱區(qū)域鋼筋遇柱牛腿穿孔示意為了有效解決該問(wèn)題，在超高層鋼-混組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)當(dāng)梁柱節(jié)點(diǎn)鋼筋較多，型鋼與鋼筋交錯(cuò)給施工造成較大困難時(shí)，常將用于結(jié)構(gòu)加固以防止裂縫擴(kuò)大和提高結(jié)構(gòu)剛度及承載力的鋼板箍取代梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域的箍筋，在與鋼柱相連最高的型鋼梁高度內(nèi)均使用鋼板箍。鋼板箍設(shè)置示意節(jié)點(diǎn)區(qū)

11、域采用鋼板箍來(lái)代替箍筋時(shí)， 需要保證節(jié)點(diǎn)區(qū)域混凝土抗剪強(qiáng)度在代換后不小于 代換前使用箍筋時(shí)混凝土抗剪強(qiáng)度。 對(duì)于此類(lèi)構(gòu)件，混凝土柱部分可等效為偏心受壓柱， 其斜截面受剪承載力應(yīng)符合下列規(guī)定：V W 9斗也+0.07N(1)人十1S其中 A = M/(L九)2 2對(duì)于同一構(gòu)件同一節(jié)點(diǎn)的代換，式中/ ,人 鼠、,V在代換前后相同，故代換前后鋼筋混凝土的 抗剪強(qiáng)度值取決于下式的值：(2)代換前箍筋各項(xiàng)數(shù)據(jù)均為已知，假設(shè):fys = fl ；月融二 4 =修那么代換前式（2）的值為：1采用鋼板箍代換時(shí)，鋼板箍的抗拉強(qiáng)度已知為 6,且根據(jù)施工情況確定單塊鋼板箍尺寸為 （鋼板 掩厚度）、（單肢鋼板播寬度）

12、，設(shè)在計(jì)算截面高度 （晨）內(nèi)鋼板箍肢數(shù)為，且為自然數(shù)，有：=力=4 = tbn ;那么代換后式（2）的值為：(4)f,r =八/S2根據(jù)代換原則，采用鋼板箍代換后的混凝土抗剪強(qiáng)度不小于代換前，即:廣二產(chǎn)-、廣-(5)一 6 n可得出鋼板箍肢數(shù)也在自然數(shù)范圍內(nèi)的最小值 加實(shí)際代換時(shí)，鋼板掖配置應(yīng)滿足n m n()的 要求口b由一箍筋與柱牛腿連接為一鋼板箍與柱牛腿連接.梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域箍筋、鋼板箍與柱牛腿連接對(duì)比示意以一采用箍筋；匕- -采用鋼板箍口現(xiàn)場(chǎng)效果對(duì)比示意3.3梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)梁縱筋與型鋼柱連接節(jié)點(diǎn)當(dāng)有條件滿足錨固長(zhǎng)度要求時(shí)，優(yōu)先直接錨固;角筋直接錨入柱內(nèi)當(dāng)錨固長(zhǎng)度不滿足要求時(shí)，如有條件繞過(guò)鋼柱，

13、應(yīng)優(yōu)先按 1:6的角度彎折繞過(guò);I:6彎折后繞過(guò)翼緣板梁縱筋繞開(kāi)柱鋼骨無(wú)條件繞過(guò)時(shí)，如果在型鋼柱翼緣或腹板上設(shè)置鋼筋穿孔，一方面難以保證型鋼柱不受削弱，尤其在超高層建筑中梁主筋較粗，穿型鋼時(shí)，截面缺損率可能將超過(guò)規(guī)范所允許面積的要求；另一方面對(duì)施工質(zhì)量、施工精度要求較高；所以在設(shè)計(jì)時(shí)可考慮如下兩種處理方式： 在翼緣板上焊接套筒或連接板。當(dāng)采用套筒連接時(shí)，詳圖設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，放樣出鋼筋位置，在加工制作鋼柱時(shí)套筒便可以焊到翼緣板上。另外在現(xiàn)場(chǎng)安裝鋼筋時(shí)，中部還需增加一個(gè)套筒，否則一根鋼筋無(wú)法在兩根鋼柱之間擰到套筒里面。梁縱筋與柱鋼骨套筒連接3.4型鋼混凝土梁內(nèi)鋼筋與梁鋼骨連接處理超高層中勁性梁一般截

14、面較大，為提高鋼筋骨架的整體性，在梁內(nèi)均設(shè)置有縱向構(gòu)造鋼筋和拉筋。拉筋遇鋼骨梁時(shí)，一般采用在鋼骨梁上穿孔或焊接套筒的方式。但在鋼骨梁上設(shè)置鋼筋貫穿孔口時(shí)， 對(duì)鋼骨梁造成截面缺損；在鋼骨梁上焊接套筒時(shí)，若鋼筋直徑太小，鋼筋的車(chē)絲質(zhì)量及與套筒的連接質(zhì)量難以保證。因此，施工中拉筋遇鋼骨梁腹板時(shí)，拉筋在腹板位置折彎并焊接于鋼骨梁上，焊接長(zhǎng)度滿足單面焊。同樣，該處理方法也可用于墻內(nèi)有鋼板墻時(shí)鋼筋的處理。型鋼梁內(nèi)鋼筋遇鋼骨處理措施04SRC 工程常見(jiàn)問(wèn)題高層型鋼混凝土地下過(guò)渡層問(wèn)題對(duì)于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，地下室結(jié)構(gòu)往往采用普通鋼筋混凝土，而上部結(jié)構(gòu)采用型鋼混凝 土結(jié)構(gòu)，這時(shí)型鋼混凝土柱應(yīng)設(shè)置過(guò)渡層過(guò)渡為鋼筋混

15、凝土柱。地上部分地下部分為兩種結(jié)構(gòu)體系，為盡量避免這兩種結(jié)構(gòu)剛度和承載力的突變，形成 薄弱層，在這兩種結(jié)構(gòu)體系中設(shè)置過(guò)渡層。1）從設(shè)計(jì)計(jì)算上確定地下室某層型鋼混凝土柱可由鋼筋混凝土框架柱代替時(shí)，上層型鋼混凝土柱可向下延伸1層或2層作為過(guò)渡層。2）過(guò)渡層框架柱應(yīng)按鋼筋混凝土柱設(shè)計(jì)計(jì)算。1）當(dāng)?shù)叵率翼攲涌勺鳛樯喜拷Y(jié)構(gòu)的嵌固部位。高規(guī)3.9.5條規(guī)定：地下一層的抗震等級(jí)應(yīng)按上部結(jié)構(gòu)采用，地下一層以下抗震構(gòu)造措施的抗震等級(jí)可逐層降低一級(jí)。依據(jù)此規(guī)定，地下二層抗震等級(jí)可降一級(jí)，軸壓比限值可加大，此時(shí)用鋼筋混凝土柱代替型鋼混凝 土柱時(shí)截面加大不多，鋼筋混凝土柱容易滿足規(guī)范軸壓比限值的要求，可將地下二層作為

16、過(guò)渡層。地下三層及以下各層可采用鋼筋混凝土柱。當(dāng)?shù)叵率覂H有一層時(shí)型鋼筋柱在基礎(chǔ)部位采用埋入式柱腳或非埋入式柱腳時(shí)應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)?shù)叵率覟槎訒r(shí)型鋼混凝土柱在基礎(chǔ)部位，當(dāng)?shù)叵露硬捎没炷林?jì)算滿足規(guī)范要求，型鋼混凝土柱在基礎(chǔ)部位設(shè)計(jì)安裝錨栓即可， 當(dāng)?shù)叵率覟槿龑踊蛞陨蠈樱?過(guò)渡層設(shè)于地下二層，型鋼混凝土柱在地下二層底設(shè)計(jì)安裝錨栓， 地下三層及以下采用鋼筋混凝土柱。2）當(dāng)?shù)叵率翼攲舆_(dá)不到上部結(jié)構(gòu)的嵌固部位的要求。當(dāng)?shù)叵?層不能滿足上部結(jié)構(gòu)嵌固要求，而地下2層能達(dá)到嵌固部位的要求時(shí)， 地下2層，地下1層抗震等級(jí)同上部結(jié) 構(gòu)，地下3層抗震等級(jí)可降一級(jí)，此時(shí)可將地下 3層作為過(guò)渡層。SRC -S豎向混合

17、結(jié)構(gòu)過(guò)渡層的問(wèn)題SRC -S豎向混合結(jié)構(gòu)過(guò)渡層的關(guān)鍵問(wèn)題是過(guò)渡層的構(gòu)造設(shè)計(jì)和過(guò)渡層結(jié)構(gòu)與上、下結(jié)構(gòu)之間剛度差的控制問(wèn)題 .在SRC -S豎向混合結(jié)構(gòu)過(guò)渡層設(shè)計(jì)中，目前較常用的有 3 種方式：1）過(guò)渡層按鋼柱設(shè)計(jì)，并于過(guò)渡層上一層鋼柱截面相同，但要求按構(gòu)造設(shè)置外包鋼筋混凝土，即形成型鋼混凝土柱.過(guò)渡層鋼柱向下伸入下部型鋼混凝土柱內(nèi)，伸入長(zhǎng)度由梁下皮至2倍鋼柱截面高度處，與型鋼混凝土柱內(nèi)的型鋼相連，在此范圍內(nèi)的型鋼翼緣上應(yīng)設(shè) 置栓釘；2）下部型鋼在過(guò)渡層下層節(jié)點(diǎn)頂面處截?cái)?，上部鋼柱采用不同于下部 SRC柱中的型 鋼截面形式.在過(guò)渡層節(jié)點(diǎn)頂面處采用鋼柱柱腳的設(shè)置方式 （埋入式或非埋入式），對(duì)上部

18、鋼柱和下部SRC柱中型鋼進(jìn)行連接；3）下部為RC結(jié)構(gòu)，上部為鋼結(jié)構(gòu)，中間采用SRC結(jié)構(gòu)過(guò)渡層.此時(shí)，SRC過(guò)渡層 柱中型鋼一般采用上部鋼柱截面形式，并外包鋼筋混凝土，形成SRC結(jié)構(gòu)過(guò)渡層，柱腳采用較小錨板的埋入式柱腳連接形式.鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程和組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì) SRC柱和鋼柱連接均采用上 述第一種設(shè)計(jì)方法，并均提出了相應(yīng)的栓釘設(shè)置構(gòu)造要求和配筋要求。 組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 未給出過(guò)渡層的具體設(shè)計(jì)方法（栓釘布置計(jì)算、 型鋼變截面形式），鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)規(guī)程給出了過(guò)渡層柱剛度的控制值 ，并建議了栓釘設(shè)置數(shù)量的簡(jiǎn)單計(jì)算方法。05超高層中鋼管?！凝土柱（CFT ）與型鋼混凝土柱（SRC）選擇問(wèn)題在超高層建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，選擇合理高效的抗側(cè)力體系不但可以節(jié)約材料用量、縮短工期，還可以增加樓層的有效使用面積。型鋼混凝土柱（SRC柱）和鋼管混凝土柱（CFT柱）是超高層建筑中兩種常用的框架柱截面類(lèi)型，兩者的力學(xué)性能、施工性能和經(jīng)濟(jì)性能 等各有優(yōu)劣。般而言兩者綜合性能比較如下:1容SRC柱CFT柱軸向剛度較大