鋼骨混凝土結構課件

鋼骨混凝土結構

概述鋼骨混凝土結構的特點6.1概述6.1概述6.1概述6.1概述6.1概述SteelReinforcedConcrete型鋼混凝土勁性鋼筋混凝土EncasedConcrete內部鋼骨與外包混凝土形成整體、共同受力，其受力性能優(yōu)于這兩種結構的簡單疊加。6.1概述與鋼結構相比外包混凝土可以防止鋼構件的局部屈曲提高鋼構件的整體剛度，顯著改善鋼構件出平面扭轉屈曲性能使鋼材的強度得以充分發(fā)揮比純鋼結構具有更大的剛度和阻尼，有利于控制結構的變形外包混凝土增加了結構的耐久性和耐火性。最初，歐美國家發(fā)展鋼骨混凝土結構主要就是出于對鋼結構的防火和耐久性方面的考慮一般可比純鋼結構節(jié)約鋼材達50％以上6.1概述與鋼筋混凝土結構相比使構件的承載力大為提高實腹式鋼骨的鋼骨混凝土構件，受剪承載力有很大提高，大大改善了結構的抗震性能。正是由于這一點，鋼骨混凝土結構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，如在多高層結構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。6.1概述截面形式6.1概述應特別注意，SRC結構的配筋構造較為復雜，在工程設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。6.1概述6.1概述6.1概述6.1概述發(fā)展簡況前蘇聯，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，前蘇聯建筑科學技術研究所編制了《多層房屋勁性鋼筋混凝土暫行設計技術條件(BTY-03-49)》，50年代又進行了較全面的試驗研究，1978年制訂了《蘇聯勁性鋼筋混凝土結構設計指南(СИ3-78)》。后來由于省鋼目的，主要采用焊接鋼桁架、鋼構架和鋼筋骨架等作為勁性鋼筋（即空腹式鋼骨）。6.1概述歐洲在20世紀20年代，西方國家的工程設計人員為滿足鋼結構的防火要求，在鋼柱外面包上混凝土，稱為包鋼混凝土（EncasedConcrete）結構。起初，包鋼混凝土柱仍按鋼柱設計。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《組合結構》。6.1概述日本20世紀20年代，在一些工程中開始采用SRC結構。1923年在東京建成的30m高全SRC結構的興業(yè)銀行，在關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結構進行了全面系統(tǒng)的研究，1958年制訂了《鋼骨鋼筋混凝土結構設計標準》。到1987年又經過三次修訂，基本形成較為完整的設計理論和方法——疊加方法。日本持續(xù)研究和發(fā)展SRC結構，主要是由于日本是多地震國家。SRC結構以其優(yōu)異的抗震性能，在日本得到廣泛的應用。6.1概述我國我國因SRC結構的用鋼量較大，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結構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結構。經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《鋼骨混凝土結構設計規(guī)程YB9082-97》。主要包括內含實腹式鋼骨的鋼骨混凝土梁、柱、剪力墻及其連接的設計計算規(guī)定。6.1概述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構中，鋼骨與外包混凝土能否協(xié)調變形，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。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件6.2鋼骨與混凝土的共同工作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，易產生剪切粘結破壞，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破壞承載力。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。6.2鋼骨與混凝土的共同工作一般構造要求鋼骨混凝土結構的配筋構造有其特殊之處，應給予特別的重視。在配筋構造設計中，應考慮以下幾方面問題：鋼骨與其他鋼筋的相互關系及其配筋順序；混凝土的澆筑密實性；結構的耐久性和耐火性；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%。6.3鋼骨與混凝土結構的一般規(guī)定6.3鋼骨與混凝土結構的一般規(guī)定6.3鋼骨與混凝土結構的一般規(guī)定6.3鋼骨與混凝土結構的一般規(guī)定6.3鋼骨與混凝土結構的一般規(guī)定6.3鋼骨與混凝土結構的一般規(guī)定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無關6.4正截面承載力計算SRC構件正截面承載力軸心受壓短柱：N0（＝fcAc＋fssAss＋fyAs）長柱：6.4正截面承載力計算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無關6.4正截面承載力計算SRC構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-應變關系；⑶鋼材采用理想彈塑性應力-應變關系；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構件承擔的彎矩Mu。偏于安全6.4正截面承載力計算簡單疊加方法——《規(guī)程》方法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二6.4正截面承載力計算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，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。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6.4正截面承載力計算6.4正截面承載力計算6.4正截面承載力計算6.4正截面承載力計算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6.4正截面承載力計算6.4正截面承載力計算6.4正截面承載力計算

鋼骨混凝土結構

概述鋼骨混凝土結構的特點6.1概述6.1概述6.1概述6.1概述6.1概述SteelReinforcedConcrete型鋼混凝土勁性鋼筋混凝土EncasedConcrete內部鋼骨與外包混凝土形成整體、共同受力，其受力性能優(yōu)于這兩種結構的簡單疊加。6.1概述與鋼結構相比外包混凝土可以防止鋼構件的局部屈曲提高鋼構件的整體剛度，顯著改善鋼構件出平面扭轉屈曲性能使鋼材的強度得以充分發(fā)揮比純鋼結構具有更大的剛度和阻尼，有利于控制結構的變形外包混凝土增加了結構的耐久性和耐火性。最初，歐美國家發(fā)展鋼骨混凝土結構主要就是出于對鋼結構的防火和耐久性方面的考慮一般可比純鋼結構節(jié)約鋼材達50％以上6.1概述與鋼筋混凝土結構相比使構件的承載力大為提高實腹式鋼骨的鋼骨混凝土構件，受剪承載力有很大提高，大大改善了結構的抗震性能。正是由于這一點，鋼骨混凝土結構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，如在多高層結構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。6.1概述截面形式6.1概述應特別注意，SRC結構的配筋構造較為復雜，在工程設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。6.1概述6.1概述6.1概述6.1概述發(fā)展簡況前蘇聯，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，前蘇聯建筑科學技術研究所編制了《多層房屋勁性鋼筋混凝土暫行設計技術條件(BTY-03-49)》，50年代又進行了較全面的試驗研究，1978年制訂了《蘇聯勁性鋼筋混凝土結構設計指南(СИ3-78)》。后來由于省鋼目的，主要采用焊接鋼桁架、鋼構架和鋼筋骨架等作為勁性鋼筋（即空腹式鋼骨）。6.1概述歐洲在20世紀20年代，西方國家的工程設計人員為滿足鋼結構的防火要求，在鋼柱外面包上混凝土，稱為包鋼混凝土（EncasedConcrete）結構。起初，包鋼混凝土柱仍按鋼柱設計。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《組合結構》。6.1概述日本20世紀20年代，在一些工程中開始采用SRC結構。1923年在東京建成的30m高全SRC結構的興業(yè)銀行，在關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結構進行了全面系統(tǒng)的研究，1958年制訂了《鋼骨鋼筋混凝土結構設計標準》。到1987年又經過三次修訂，基本形成較為完整的設計理論和方法——疊加方法。日本持續(xù)研究和發(fā)展SRC結構，主要是由于日本是多地震國家。SRC結構以其優(yōu)異的抗震性能，在日本得到廣泛的應用。6.1概述我國我國因SRC結構的用鋼量較大，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結構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結構。經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《鋼骨混凝土結構設計規(guī)程YB9082-97》。主要包括內含實腹式鋼骨的鋼骨混凝土梁、柱、剪力墻及其連接的設計計算規(guī)定。6.1概述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構中，鋼骨與外包混凝土能否協(xié)調變形，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。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件6.2鋼骨與混凝土的共同工作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，易產生剪切粘結破壞，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破壞承載力。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。6.2鋼骨與混凝土的共同工作一般構造要求鋼骨混凝土結構的配筋構造有其特殊之處，應給予特別的重視。在配筋構造設計中，應考慮以下幾方面問題：鋼骨與其他鋼筋的相互關系及其配筋順序；混凝土的澆筑密實性；結構的耐久性和耐火性；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%。6.3鋼骨與混凝土結構的一般規(guī)定6.3鋼骨與混凝土結構的一般規(guī)定6.3鋼骨與混凝土結構的一般規(guī)定6.3鋼骨與混凝土結構的一般規(guī)定6.3鋼骨與混凝土結構的一般規(guī)定6.3鋼骨與混凝土結構的一般規(guī)定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無關6.4正截面承載力計算SRC構件正截面承載力軸心受壓短柱：N0（＝fcAc＋fssAss＋fyAs）長柱：6.4正截面承載力計算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無關6.4正截面承載力計算SRC構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-應變關系；⑶鋼材采用理想彈塑性應力-應變關系；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構件承擔的彎矩Mu。偏于安全6.4正截面承載力計算簡單疊加方法——《規(guī)程》方法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二6.4正截面承載力計算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，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；