鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)課件

第6章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)

概述鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)的特點第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.1概述第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.1概述第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.1概述第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.1概述第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.1概述SteelReinforcedConcrete型鋼混凝土勁性鋼筋混凝土EncasedConcrete內(nèi)部鋼骨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)的簡單疊加。第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.1概述與鋼結(jié)構(gòu)相比外包混凝土可以防止鋼構(gòu)件的局部屈曲提高鋼構(gòu)件的整體剛度，顯著改善鋼構(gòu)件出平面扭轉(zhuǎn)屈曲性能使鋼材的強度得以充分發(fā)揮比純鋼結(jié)構(gòu)具有更大的剛度和阻尼，有利于控制結(jié)構(gòu)的變形外包混凝土增加了結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性。最初，歐美國家發(fā)展鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)主要就是出于對鋼結(jié)構(gòu)的防火和耐久性方面的考慮一般可比純鋼結(jié)構(gòu)節(jié)約鋼材達50％以上第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.1概述與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比使構(gòu)件的承載力大為提高實腹式鋼骨的鋼骨混凝土構(gòu)件，受剪承載力有很大提高，大大改善了結(jié)構(gòu)的抗震性能。正是由于這一點，鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)在日本得到廣泛的應用。鋼骨架本身具有一定的承載力，可以利用它承受施工階段的荷載，并可將模板懸掛在鋼骨架上，省去支撐，這有利于加快施工速度，縮短施工周期，如在多高層結(jié)構(gòu)的施工中不必等待混凝土達到強度就可以繼續(xù)進行上層施工。第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.1概述截面形式第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.1概述應特別注意，SRC結(jié)構(gòu)的配筋構(gòu)造較為復雜，在工程設(shè)計階段必須給予細致的考慮，否則將使得工程施工十分困難。第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.1概述第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.1概述第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.1概述第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.1概述發(fā)展簡況前蘇聯(lián)，勁性鋼筋或承重鋼筋，其原意為能承受一定施工荷載的鋼筋。二戰(zhàn)后，為加快恢復重建，采用勁性鋼筋來承受懸掛模板和支撐等施工荷載，以加快施工速度。1949年，前蘇聯(lián)建筑科學技術(shù)研究所編制了《多層房屋勁性鋼筋混凝土暫行設(shè)計技術(shù)條件(BTY-03-49)》，50年代又進行了較全面的試驗研究，1978年制訂了《蘇聯(lián)勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計指南(СИ3-78)》。后來由于省鋼目的，主要采用焊接鋼桁架、鋼構(gòu)架和鋼筋骨架等作為勁性鋼筋（即空腹式鋼骨）。第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.1概述歐洲在20世紀20年代，西方國家的工程設(shè)計人員為滿足鋼結(jié)構(gòu)的防火要求，在鋼柱外面包上混凝土，稱為包鋼混凝土（EncasedConcrete）結(jié)構(gòu)。起初，包鋼混凝土柱仍按鋼柱設(shè)計。40年代后開始意識到外包混凝土對提高鋼柱剛度的有利作用，考慮折算剛度后仍繼續(xù)沿用鋼柱設(shè)計方法。該方法一直沿用，并編制到1985年歐洲統(tǒng)一規(guī)范EC4《組合結(jié)構(gòu)》。第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.1概述日本20世紀20年代，在一些工程中開始采用SRC結(jié)構(gòu)。1923年在東京建成的30m高全SRC結(jié)構(gòu)的興業(yè)銀行，在關(guān)東大地震中幾乎沒有受到什么損壞，引起日本工程界的重視。1951年開始對SRC結(jié)構(gòu)進行了全面系統(tǒng)的研究，1958年制訂了《鋼骨鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計標準》。到1987年又經(jīng)過三次修訂，基本形成較為完整的設(shè)計理論和方法——疊加方法。日本持續(xù)研究和發(fā)展SRC結(jié)構(gòu)，主要是由于日本是多地震國家。SRC結(jié)構(gòu)以其優(yōu)異的抗震性能，在日本得到廣泛的應用。第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.1概述我國我國因SRC結(jié)構(gòu)的用鋼量較大，20世紀80年代以前未進行廣泛的應用和研究。20世紀80年代后期，隨著我國超高層建筑的發(fā)展，SRC結(jié)構(gòu)也越來越受到我國工程界的重視，開始進行較為系統(tǒng)的研究，取得一系列研究成果，并在一些高層建筑工程采用了SRC結(jié)構(gòu)。經(jīng)過幾年的研究和工程應用實踐，參考日本標準，1998年我國冶金工業(yè)部頒布了我國第一部《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程YB9082-97》。主要包括內(nèi)含實腹式鋼骨的鋼骨混凝土梁、柱、剪力墻及其連接的設(shè)計計算規(guī)定。第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.1概述第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土的應用有哪些問題需要解決？共同工作受力性能與混凝土構(gòu)件的異同軸壓承載力計算正截面承載力計算斜截面承載力計算變形、裂縫計算節(jié)點、柱腳連接形式鋼骨與混凝土的共同工作在鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼骨與外包混凝土能否協(xié)調(diào)變形，是兩者共同工作的條件。對于鋼骨混凝土梁，試驗表明，當鋼骨上翼緣處于截面受壓區(qū)，且配置一定構(gòu)造鋼筋時，鋼骨與混凝土能保持較好的共同工作，截面應變分布基本上符合平截面假定。第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.2鋼骨與混凝土的共同工作鋼骨混凝土梁鋼骨混凝土偏心受壓構(gòu)件第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.2鋼骨與混凝土的共同工作第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.2鋼骨與混凝土的共同工作對于剪跨比較小的框架柱，當受剪較大時，易產(chǎn)生剪切粘結(jié)破壞，使鋼骨與外包混凝土不能很好地共同工作，導致混凝土較大范圍剝落，承載力下降，影響破壞后的變形能力。增加配箍可以提高粘結(jié)破壞承載力。第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.2鋼骨與混凝土的共同工作在配置一定縱筋和箍筋的情況下，鋼骨與外包混凝土可較好地共同工作，在破壞階段外包混凝土也不會不產(chǎn)生嚴重剝落，鋼骨的塑性變形能力可以得到充分發(fā)揮，承載力不會顯著下降。因此，為保證外包混凝土與鋼骨的共同工作，必須在外包混凝土中配筋必要的鋼筋。第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.2鋼骨與混凝土的共同工作一般構(gòu)造要求鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)的配筋構(gòu)造有其特殊之處，應給予特別的重視。在配筋構(gòu)造設(shè)計中，應考慮以下幾方面問題：鋼骨與其他鋼筋的相互關(guān)系及其配筋順序；混凝土的澆筑密實性；結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性；預期受力性能——塑性區(qū)和非塑性區(qū)。鋼骨混凝土梁、柱構(gòu)件中，鋼骨的含鋼率不小于2%，也不宜大于15%，合理含鋼率為5~8%。第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.3鋼骨與混凝土結(jié)構(gòu)的一般規(guī)定第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.3鋼骨與混凝土結(jié)構(gòu)的一般規(guī)定第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.3鋼骨與混凝土結(jié)構(gòu)的一般規(guī)定第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.3鋼骨與混凝土結(jié)構(gòu)的一般規(guī)定第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.3鋼骨與混凝土結(jié)構(gòu)的一般規(guī)定第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.3鋼骨與混凝土結(jié)構(gòu)的一般規(guī)定第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土的應用有哪些問題需要解決？共同工作受力性能與混凝土構(gòu)件的異同軸壓承載力計算正截面承載力計算斜截面承載力計算變形、裂縫計算節(jié)點、柱腳連接形式SRC構(gòu)件正截面承載力短柱：N0（＝fcAc＋fssAss＋fyAs）長柱：臨界長度歐拉荷載等于理想軸壓短柱承載力N0時柱子的長度軸心受壓第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算l=l/lcr—相對長細比與柱子截面的性質(zhì)無關(guān)第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算SRC構(gòu)件正截面承載力軸心受壓短柱：N0（＝fcAc＋fssAss＋fyAs）長柱：第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算l=l/lcr—相對長細比與柱子截面的性質(zhì)無關(guān)第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算SRC構(gòu)件正截面承載力軸心受壓短期Ec＝500fcu長期Ec＝250fcu短柱：N0（＝fcAc＋fssAss＋fyAs）長柱：

正截面壓彎承載力第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算基于平截面假定的理論計算方法基本假定⑴截面應變分布符合平截面假定；⑵選擇合理混凝土受壓應力-應變關(guān)系；⑶鋼材采用理想彈塑性應力-應變關(guān)系；⑷不考慮砼的抗拉強度；⑸鋼骨不發(fā)生局部屈曲。

正截面壓彎承載力第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算一般疊加方法對于給定軸力Nu，由第一式，任意分配S部分和RC部分所承擔的軸力，并分別求得相應各部分承擔的彎矩根據(jù)塑性理論下限定理，在任意軸力分配情況下得到的受彎承載力總是小于其真實解兩部分受彎承載力之和的最大值，即為在軸力Nu下SRC構(gòu)件承擔的彎矩Mu。偏于安全第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算簡單疊加方法——《規(guī)程》方法第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算1.當，且時2.當時3.當時1.當，且時2.當時3.當時簡單疊加方法一簡單疊加方法二第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算為壓力時：為拉力時：鋼骨部分的壓彎承載力Ass為鋼骨截面面積，當有孔洞時應扣除孔洞的面積；

gs

為截面塑性發(fā)展系數(shù)，繞強軸彎曲工字形鋼骨截面，gs＝1.05；

繞弱軸彎曲工字形鋼骨截面，gs＝1.1；

十字形及箱形鋼骨截面，gs＝1.05。第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算軸心受壓時：中和軸通過截面形心時：改進簡單疊加方法——《規(guī)程》修訂方法第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算軸心受壓時：中和軸通過截面形心時：改進簡單疊加方法——《規(guī)程》修訂方法第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算鋼骨軸力近似值鋼骨部分的壓彎承載力第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算受彎承載力計算1.0≥ζ≥0.7偏心距增大系數(shù)第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.4正截面承載力計算第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)通知6月3日、10日的混凝土結(jié)構(gòu)課與5月31日和6月7日的課程設(shè)計輔導課對調(diào)（時間和地點）地點：三教3100時間：第二大節(jié)第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土的應用有哪些問題需要解決？共同工作受力性能與混凝土構(gòu)件的異同軸壓承載力計算正截面承載力計算斜截面承載力計算變形、裂縫計算節(jié)點、柱腳連接形式SRC構(gòu)件與RC構(gòu)件的受剪性能的差異：在斜裂縫出現(xiàn)時，荷載－撓度曲線沒有明顯轉(zhuǎn)折。斜裂縫出現(xiàn)以后，由于鋼骨腹板的受剪作用，受剪承載力可以增加很多。鋼骨腹板受混凝土的約束不會發(fā)生局部屈曲，腹板的強度得以充分發(fā)揮。雖然最終是由于混凝土破壞而達到最大承載力，但從鋼骨腹板屈服到最大承載力之前有一個較長的過程，特別是剪壓破壞的梁。而且最大承載力之后，承載力的衰減要比鋼筋混凝土構(gòu)件緩慢得多，表現(xiàn)出較好的延性。這是與一般RC構(gòu)件受剪的脆性破壞特征的最大差別。由于鋼骨與混凝土界面粘結(jié)強度較低，破壞時受壓側(cè)保護層混凝土剝離范圍較大，有時產(chǎn)生剪切粘結(jié)破壞，這在設(shè)計中應予以防止。通過配置必要的構(gòu)造箍筋，增加鋼骨外圍混凝土厚度等來提高剪切粘結(jié)破壞承載力。第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.5受剪承載力計算梁受剪性能第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.5受剪承載力計算梁受剪性能第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.5受剪承載力計算第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.5受剪承載力計算第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.5受剪承載力計算SRC構(gòu)件與RC構(gòu)件的受剪性能的差異：在斜裂縫出現(xiàn)時，荷載－撓度曲線沒有明顯轉(zhuǎn)折。斜裂縫出現(xiàn)以后，由于鋼骨腹板的受剪作用，受剪承載力可以增加很多。鋼骨腹板受混凝土的約束不會發(fā)生局部屈曲，腹板的強度得以充分發(fā)揮。雖然最終是由于混凝土破壞而達到最大承載力，但從鋼骨腹板屈服到最大承載力之前有一個較長的過程，特別是剪壓破壞的梁。而且最大承載力之后，承載力的衰減要比鋼筋混凝土構(gòu)件緩慢得多，表現(xiàn)出較好的延性。這是與一般RC構(gòu)件受剪的脆性破壞特征的最大差別。由于鋼骨與混凝土界面粘結(jié)強度較低，破壞時受壓側(cè)保護層混凝土剝離范圍較大，有時產(chǎn)生剪切粘結(jié)破壞，這在設(shè)計中應予以防止。通過配置必要的構(gòu)造箍筋，增加鋼骨外圍混凝土厚度等來提高剪切粘結(jié)破壞承載力。第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.5受剪承載力計算SRC構(gòu)件受剪承載力計算方法主要有三種方法：第一種是將鋼骨腹板作為連續(xù)分布的箍筋，采用鋼筋混凝土的計算方法。這類方法只有在鋼骨含量較少時才符合實際。前蘇聯(lián)規(guī)范采用這一方法；第二種是剪力分配計算方法：即不考慮鋼骨與混凝土之間的粘結(jié)，認為在剪力作用下各自獨立工作，分別計算各自所承擔的剪力后，再按鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的抗剪計算方法計算其承載力。該方法剪力分配的確定也不易準確，計算也較為復雜。日本規(guī)范采用該方法；第三種是簡單疊加方法：即采用鋼骨部分與鋼筋混凝土部分受剪承載力之和作為鋼骨混凝土構(gòu)件承載力。該方法計算較為簡便，且偏于安全，《規(guī)程YB9082-97》即采用該方法。第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.5受剪承載力計算受剪承載力計算第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.5受剪承載力計算截面限制條件第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土的應用有哪些問題需要解決？共同工作受力性能與混凝土構(gòu)件的異同軸壓承載力計算正截面承載力計算斜截面承載力計算變形、裂縫計算節(jié)點、柱腳連接形式第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土梁的變形和裂縫正常使用荷載下的工作性能帶裂縫工作對于鋼骨與混凝土粘結(jié)可靠的梁，在整個受力過程中，截面平均應變分布符合平截面假定鋼骨部分與鋼筋混凝土部分保持共同變形φ＝φss＝φrc

第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土梁的變形和裂縫φ＝φss＝φrc

組合彎矩第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土梁的變形和裂縫第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土梁的變形和裂縫第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土梁的變形和裂縫鋼骨對稱配置時第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土梁的變形和裂縫Mc＝0.235bh2ftk

第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土梁的變形和裂縫鋼骨對稱配置時長期剛度第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土梁的變形和裂縫受拉鋼筋水平處的裂縫寬度第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)鋼骨混凝土的應用有哪些問題需要解決？共同工作受力性能與混凝土構(gòu)件的異同軸壓承載力計算正截面承載力計算斜截面承載力計算變形、裂縫計算節(jié)點、柱腳連接形式埋入式柱腳主要依靠鋼骨與混凝土間的側(cè)壓力來傳遞鋼骨中的內(nèi)力。但柱腳部位柱筋、基礎(chǔ)梁筋、箍筋以及鋼骨等交錯布置，施工較為復雜。優(yōu)先采用第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.6柱腳及節(jié)點連接SRC柱腳SRC柱腳非埋入式柱腳鋼骨的內(nèi)力依靠地腳螺栓和底板傳遞至基礎(chǔ)。也可以將柱腳處鋼骨作成鉸接，這樣柱腳的內(nèi)力全部由鋼筋混凝土截面承擔。第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.6柱腳及節(jié)點連接埋入式柱腳的混凝土保護層厚度第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.6柱腳及節(jié)點連接柱腳鋼骨底板及錨固螺栓設(shè)置第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.6柱腳及節(jié)點連接柱腳栓釘布置第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.6柱腳及節(jié)點連接埋入式柱腳的計算基礎(chǔ)頂面位置（柱底截面）的承載力，可按鋼骨混凝土柱進行計算，并由此確定該截面位置處鋼骨承受的彎矩、軸力和剪力。第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.6柱腳及節(jié)點連接鋼骨在基礎(chǔ)梁內(nèi)埋深較大時（hB>hs）鋼骨在基礎(chǔ)梁內(nèi)埋深較小時（hB<hs）第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.6柱腳及節(jié)點連接第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.6柱腳及節(jié)點連接鋼骨在基礎(chǔ)梁內(nèi)埋深較大時（hB>hs）確定柱腳鋼骨底板截面位置的彎矩MB和軸力NB后，底板下混凝土的承載力可將底板的錨固螺栓作為受拉鋼筋，與底板下混凝土部分組成的截面，按鋼筋混凝土壓彎構(gòu)件計算。計算時需注意錨固螺栓不能作為受壓鋼筋。第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.6柱腳及節(jié)點連接鋼骨在基礎(chǔ)梁內(nèi)埋深較大時（hB>hs）第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.6柱腳及節(jié)點連接τa錨栓在有拉應力時的容許剪應力當鋼骨在基礎(chǔ)梁內(nèi)埋深大于hB,max柱腳與柱具有相同的承載力，柱腳的設(shè)計可不必進行特別的驗算，此時柱腳底板和地腳螺栓則可根據(jù)構(gòu)造和施工要求設(shè)置。

第六章鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)6.6柱腳