鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)淺談

鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)淺談一、組合結(jié)構(gòu)概述（注：這是我前些年曾作的關(guān)于組合結(jié)構(gòu)的PPT的材料，因此圖片較多，請(qǐng)見(jiàn)諒）鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)依據(jù)鋼材形式與配鋼方式不同分為壓型鋼板與混凝土組合樓板、鋼與混凝土組合梁、勁性鋼筋混凝土、鋼管混凝土和外包鋼混凝土等多種形式。壓型鋼板與混凝土組合樓板是在壓成各種形式的凹凸肋與各種形式的槽紋的鋼板上澆注混凝土而制成的組合板。鋼與混凝土組合梁是將鋼梁與砼板組合在一起而形成的。勁性鋼筋混凝土是在混凝土中主要配置壓制或焊接型鋼而成。鋼管混凝土是在鋼管中填充混凝土而成的，混凝土與鋼管協(xié)同受。外包鋼混凝土是在混凝土四角配以角鋼形成的一種結(jié)構(gòu)。二、組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用應(yīng)用二應(yīng)用三應(yīng)用四三、壓型鋼板與混凝土組合樓板的研究與應(yīng)用壓型鋼板與混凝土組合樓板興起于20世紀(jì)九十年代，開(kāi)始僅作為樓板的永久性模板。我國(guó)自二十世紀(jì)八十年代以來(lái)逐步推廣，主要在北京長(zhǎng)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、深圳大學(xué)，沈陽(yáng)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。（一）壓型鋼板的形式（1）閉口形槽口的壓型鋼板；（2）開(kāi)口形槽口壓型鋼板，在其腹板翼緣上軋制凹凸槽紋（3）開(kāi)口形槽口壓型鋼板，在其翼緣上另焊附加鋼筋（4）支撐在鋼梁上的壓型鋼板（見(jiàn)圖一)目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的壓型鋼板形式見(jiàn)圖二常見(jiàn)國(guó)內(nèi)外壓型鋼板形式規(guī)格（二）壓型鋼板受壓翼緣的有效寬度壓型鋼板翼緣橫截面上的縱向應(yīng)力并非均勻分布，這對(duì)于薄鋼板來(lái)說(shuō)尤為突出。在于腹板交界處應(yīng)力最大，距腹板越遠(yuǎn)應(yīng)力越小，呈曲線(xiàn)遞減。在實(shí)際計(jì)算中常把翼緣的應(yīng)力分布簡(jiǎn)化成在有效寬度上的均布應(yīng)力。（三）壓型鋼板與砼組合板的破壞模式及計(jì)算原理組合板的破壞模式可分為：（1）彎曲破壞；（2）縱向水平剪切粘結(jié)破壞；（3）沿斜截面剪切破壞；（4）組合板局部沖切破壞（如圖）1、彎曲破壞如果壓型鋼板與混凝土之間連接可靠，即在完全剪切粘結(jié)情況下發(fā)生彎曲破壞。發(fā)生彎曲破壞的優(yōu)點(diǎn)（1）延性破壞，可加固；（2）避免局部破壞影響整體，充分發(fā)揮材性。與一般鋼筋混凝土板類(lèi)似，根據(jù)組合板中受拉鋼材包括壓型鋼板與受拉鋼筋的含鋼率多少可能發(fā)生少筋、超筋與適筋破壞的情況。（1）少筋破壞受拉壓型鋼板及鋼筋全截面屈服并發(fā)生撕裂破壞；（2）超筋破壞最大彎矩截面受壓區(qū)混凝土被壓碎；（3）適筋破壞始于受拉區(qū)壓型鋼板及受拉鋼筋，終于受壓區(qū)混凝土被壓碎（見(jiàn)上圖）。（2）縱向水平剪切粘結(jié)破壞1）產(chǎn)生原因：砼與壓型鋼板的界面抗剪切粘結(jié)滑移強(qiáng)度不足，使兩者界面成為組合板薄弱環(huán)節(jié)。在組合板尚未達(dá)到極限彎矩以前，界面喪失抗剪切粘結(jié)能力，產(chǎn)生過(guò)大的滑移，失去了組合作用。2）破壞特征在靠近支座附近的集中荷載作用處砼出現(xiàn)斜裂紋；壓型鋼板與砼產(chǎn)生較大的縱向滑移；組合板的砼和混凝土將被各個(gè)擊破。（3）其他破壞形式當(dāng)組合板的高跨比很大，荷載較大，尤其在集中荷載作用時(shí)，在支座最大剪力處易發(fā)生沿斜截面剪切破壞；當(dāng)板較薄，在局部面積上作用有較大集中荷載時(shí)，膛四、鋼與混凝柿土組合梁的研狂究與應(yīng)用涂戶(hù)涉解鋼與混凝土組黑合梁由鋼梁鋼竊筋混凝土板以栗及兩者之間的廣剪切聯(lián)接件組貼成。斧閱工程中常采用關(guān)不對(duì)稱(chēng)組合梁倚，主要有以下鹽幾種形式：惕（初1盒）三塊不同厚韻度與寬度的鋼察板焊接而成；篩（侵2糾）將大型工字悅鋼割去寬厚的慕上翼緣加焊寬象度較小的鋼板店（赤3香）將工字鋼沿思腹板縱向割開(kāi)懸然后將不同大征小的半工字鋼席對(duì)焊而成；映（夕4任）蜂窩梁（見(jiàn)趙下圖）。乏（一）組合梁伴中的剪切聯(lián)接巖件贊具蘇剪切聯(lián)接件的砍作用恩（你1滋）抵抗砼板與原鋼梁疊合面上娛的縱向剪力，福使二者不能自殃由滑移；拋（耀2覆）抵抗使砼板快與鋼梁具有分享離趨勢(shì)夏的萍“距掀起駁力波”俘蔥創(chuàng)剪切聯(lián)接件的霞形式：分為柔獲性聯(lián)接件（帶況頭栓釘、斜鋼恐筋、環(huán)形鋼筋鉆、帶直角彎鉤傻的短鋼筋）和辭剛性聯(lián)接件（吵塊式聯(lián)接要件洞)上圖對(duì)應(yīng)名稱(chēng)己組合梁根據(jù)砼剪板與鋼梁部分弓的組合聯(lián)接程批度可分為完全辯剪切聯(lián)接組合椅梁（完全組合旱梁）和部分剪渾切聯(lián)接組合梁嘴（部分組合梁兆）。蜂玉完全組合梁中凱配有足夠的剪撒切聯(lián)接件，極桂限彎矩作用下飾的縱向剪力完仍全由所配剪力稍聯(lián)接件承擔(dān)。裙皇部分組合梁中幅剪力聯(lián)接件所制能承擔(dān)的剪力鈴小于在極限彎久矩作用下所產(chǎn)掀生的縱向剪力碗。裝（二）組合梁家的破壞機(jī)理兇勿分為：彈性階美段承蜜彈塑性階段帝磨塑性階段裂縫圖粱五辯、勁性鋼筋混魯凝土的研究與齒應(yīng)用碗瓣豎勁性鋼筋混凝躲土構(gòu)件是在砼徹中主要配置型天鋼也配有構(gòu)造饞鋼筋及少量受土力鋼筋的構(gòu)件汗。腎鄭殲配鋼的形式可拔分為實(shí)腹式型針?shù)摵涂崭故絻杉榇箢?lèi)。實(shí)腹式貍型鋼主要有工叢字鋼、槽鋼徐及偷H迅型鋼，空腹式般配鋼是由角鋼堆構(gòu)成的空間桁貪架式的骨架?？p（如下圖）爬（一）勁性鋼齊筋混凝土構(gòu)件像土寫(xiě)正面承載力分信析勁性鋼筋混哪凝土與鋼筋混流凝土最顯著區(qū)盛別之一是型鋼蓬與混凝土的粘曠結(jié)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于輛鋼筋與混凝土切的粘結(jié)力袋（攤4奶5累％）銜粗佳受彎島：牌1周5型％演～店2云0塊％純彎段出現(xiàn)施裂縫殲；逗5吉0蓋％裂縫出齊戚；鑰8牌0桂％水平粘結(jié)裂簡(jiǎn)縫伏聞?dòng)陻剌S心受壓：較骨好協(xié)同工作；科裂縫貫通，成喬小柱劈裂破壞恢弟洲偏心破壞：受碼拉破壞，受壓瘋破壞；界限破肢壞歉（二）勁性鋼沒(méi)筋混凝土構(gòu)件養(yǎng)斜截面承載力粒分析雷恨一般為剪切破獵壞跪毛剪跨比（小袖于搜1.5稿)省很小沖時(shí)玻,椒發(fā)生剪切斜壓薄破壞龍剝當(dāng)剪跨比寧（偶1.5~2晃)騰較小時(shí)，往往貿(mào)會(huì)由于型鋼翼動(dòng)緣處粘結(jié)破壞嚼，而導(dǎo)致梁的吊剪切破壞環(huán)幕當(dāng)剪跨比較大兄時(shí)，易發(fā)生彎海剪破壞彎剪破壞培（三）勁性鋼榮筋混凝土梁柱村節(jié)點(diǎn)研究糧兆扇勁性鋼筋混凝恩土梁柱節(jié)點(diǎn)的贏形式：彼（過(guò)1鈴）配角鋼骨架格的梁柱節(jié)點(diǎn)；繳（兇2辮）梁柱中均為鉛配實(shí)腹工字鋼均（襯或就H懇型鋼）的梁柱悠節(jié)點(diǎn)；怨（獲3友）連接鋼筋砼禍柱與勁性鋼筋前砼梁的節(jié)點(diǎn)，主且梁中配置的塵為實(shí)腹工字鋼馳（商或孕H駱型沿鋼錘);(4沙)健連接勁性鋼筋型砼柱與鋼筋砼扶梁的節(jié)點(diǎn)（如晝下圖）。訊勁性鋼筋混凝倒土構(gòu)件節(jié)點(diǎn)的鍋破壞過(guò)程與破芬壞形式泛狹分以下幾步：默微小裂縫到漫斜裂縫差班雙向裂縫扭昆型鋼屈服笑區(qū)核心混凝土被粱壓碎頂六、鋼管混凝鑼土的研究與應(yīng)嬌用岡紀(jì)塵鋼管砼是在勁搞性鋼筋混凝土批螺旋配筋混凝佛土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)再上演變和發(fā)展?fàn)斊饋?lái)的逼壤本鋼管砼目前已煌被廣泛應(yīng)用于籃單層和多層工翼業(yè)廠房柱、設(shè)閘備構(gòu)架柱、地延鐵站臺(tái)柱、各銀種支架柱、送圣變電桿塔、桁覆架主要壓桿、鬼高層建筑和拱鞠架等結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)中。碰委窄鋼管混凝土是紀(jì)指在鋼管中填寸充混凝土而構(gòu)擠成的構(gòu)件，按懲截面形式的不炎同，分為方鋼福管混凝土、圓內(nèi)鋼管混凝土和賀多邊形鋼管混霜凝土。閉肉（一）鋼管混謝凝土的工作機(jī)處理及計(jì)算理論造槳鋼管混凝土的訊工作機(jī)理與破面壞過(guò)程與長(zhǎng)徑僅比、含鋼率、爆徑厚比等諸多雙因數(shù)有關(guān)。壞競(jìng)鋼管與混凝土牌均為單向受壓童，共同分擔(dān)外亞加縱向壓力。景蓄鋼管處于縱向昂受壓環(huán)向受拉珍的雙向受力狀舉態(tài)，混凝土處抓于三相受壓狀明態(tài)。霞題鋼管主要受環(huán)腔向受力，混凝漠土處于三相受來(lái)壓狀態(tài)。槳普構(gòu)件宣告破壞鞭在。恩（二）鋼管混令凝土構(gòu)件軸壓汁破壞理論震訪(fǎng)1竊、確定極限承奴載力環(huán)刻前蘇聯(lián)伏滋捷辭夫教覽授形193博5板年公式；刪矛蘇州混凝土與掌水泥制品研究稿院逆198化2哥年；紋覽建筑科學(xué)研究尸痕2港、確定進(jìn)入塑撲性工作階段的枝承載力餐穗考慮鋼管約束勻受不考慮鋼管約背束面漁3墊、鋼管混凝土布統(tǒng)一理論正（悅199惹4乏年）昌抖（三）鋼管混祝凝土構(gòu)件的耐謠火性能故欄豎鋼筋混凝土偶：躬10閥0萌度強(qiáng)度下降仙，碗30往0頃～恨40莊0刃度粘結(jié)力喪失摸，造成永久性坦破壞件，剝60倦0參度彈性模量為紐零窄蒼鋼鋤60蹦0蓋度屈服極限也責(zé)趨于零。遞傾靜火災(zāi)荷載密度顏312KG悅/M川2農(nóng)以上是一般火寄災(zāi)荷載密度掀的肢6復(fù)～部1鈴2咽倍，燃燒時(shí)梳間機(jī)8.菊4費(fèi)小時(shí)。毒策下圖為論壇曾斧討論的玻璃熔驅(qū)窯泄漏事件后變鋼管混凝土柱踏變性情況理七、外包鋼混段凝土的研究與啟應(yīng)用讓襖缸外包鋼混凝土銹結(jié)構(gòu)是一種新站型結(jié)構(gòu)，構(gòu)造鑰特點(diǎn)是外包角至鋼代替構(gòu)件內(nèi)辣配鋼筋，布設(shè)遙在構(gòu)件截面的鴉四角，即沿構(gòu)私件通長(zhǎng)方向設(shè)頂置角鋼，角鋼循之間由箍筋焊旁接形成骨架。陶唱構(gòu)造簡(jiǎn)單、聯(lián)佩接方便、使用誓靈活、抗震性棋能較好等優(yōu)點(diǎn)疾。養(yǎng)護(hù)我國(guó)已在石油害、電力、冶金逗、輕工、軍工殺等部門(mén)采用。蔽作（一）外包鋼梳混凝土構(gòu)件的泡抗震性能危蝴卵形成約束混凝爽土。外包角鋼串骨架剛度大對(duì)萬(wàn)混凝土約束較揭均勻，擴(kuò)大了摧約束范圍。北