鋼骨砼梁結(jié)構(gòu)設(shè)計管理論文

1、鋼骨砼梁結(jié)構(gòu)設(shè)計管理論文 摘要：簡介鋼骨砼梁結(jié)構(gòu)設(shè)計，并通過工程實例，著重說明其設(shè)計思路，及節(jié)點構(gòu)造和有關(guān)施工技術(shù)要求，特別是在大跨度梁構(gòu)件中可與寬扁梁結(jié)合一起應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：鋼骨砼梁正截面承載力裂縫寬度節(jié)點構(gòu)造 一、前言 由砼包裹型鋼做成的結(jié)構(gòu)被稱為鋼骨砼結(jié)構(gòu)（也稱勁性砼結(jié)構(gòu)），在日本應(yīng)用最為廣泛，研究和試驗也最多。這種結(jié)構(gòu)被簡稱為src結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在已和鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)以及鋼筋砼結(jié)構(gòu)并列為五大結(jié)構(gòu)之一。其中實腹式鋼骨砼構(gòu)件具有較好的抗震性能、節(jié)約鋼材、提高砼利用系數(shù)、施工方便等優(yōu)點，在工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。本文將主要介紹鋼骨砼梁的設(shè)計方法及構(gòu)造要求，通過工程設(shè)計實例，具體說明其計算和

2、使用，供類似工程設(shè)計時參考。 二、結(jié)構(gòu)特點及計算方法 鋼骨砼梁是鋼梁和鋼筋砼梁二者的組合結(jié)構(gòu)，實腹式鋼骨通常采用工字形、口字形，截面材料的選用主要是依據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)“鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（gbj17-88）”和“高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（jgj99-98）”，保證構(gòu)件具有足夠的塑性變形能力，其屈服強(qiáng)度不宜過大，伸長率應(yīng)大于20%；鋼筋砼按照“砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（gbj10-89）”要求實施。 鋼骨砼梁的正截面強(qiáng)度各國的計算方法很不相同。前蘇聯(lián)“勁性鋼筋砼結(jié)構(gòu)設(shè)計指南cn378”假定型鋼和砼成為一個整體，能夠一致變形，幾乎完全套用鋼筋砼結(jié)構(gòu)的計算方法。日本“鋼筋砼結(jié)構(gòu)計算標(biāo)準(zhǔn)”把鋼筋砼梁的抗彎能力和型鋼

3、的抗彎能力疊加得到鋼骨砼梁的抗彎能力，兩種方法不同之處在于型鋼梁能否與鋼筋砼形成一個整體?，F(xiàn)行“鋼骨砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程yb908297”在實腹式鋼骨砼梁的計算方法上主要參考了日本計算標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合試驗研究成果，對稱配置鋼骨砼梁正截面受彎承載力，計算結(jié)果偏于保守。 mmssby+mrcbu m為彎矩設(shè)計值，mssby為梁中鋼骨部分的受彎承載力，mrcbu為梁中鋼筋砼部分的受彎承載力。 當(dāng)受拉翼緣大于受壓翼緣的非對稱鋼骨截面，則可將受拉翼緣大于受壓翼緣的面積作為受拉鋼筋考慮，考慮粘結(jié)滑移對截面承載力的影響，砼抗壓設(shè)計強(qiáng)度以fc代替fcm。由力矩平衡公式m=0，力平衡公式x=0可得： fcac=fyas+n

4、ss,mufcac(hos+hoc)-nss(hos-hoss)+mss ac：受壓區(qū)砼的面積，hoc、hoss、hos分別為受壓區(qū)砼的合力點、鋼骨中心以及受拉鋼筋合力點至截面受壓邊緣的距離。 對于鋼骨偏置在受拉區(qū)的非對稱截面，按鋼與砼組合梁的設(shè)計方法計算處理，為保證砼與鋼骨整體作用，在鋼骨上翼緣設(shè)置剪力連接件。在設(shè)計中值得注意的是，在鋼骨部分受彎承載力的計算中可不考慮局部壓屈，基于受力構(gòu)件達(dá)到受彎承載力極限狀態(tài)時，比彈性極限受彎承載力有所提高采用截面塑性發(fā)展系數(shù)s，實際應(yīng)用中，根據(jù)構(gòu)件重要性可偏于安全取s=1.0。 鋼骨砼梁受剪承載力按照承載力極限狀態(tài)理論 vvssy+vrcbu。 v為梁的

5、剪力設(shè)計值，vssy為梁中鋼骨部分的受剪承載力，vrcbu為梁中鋼筋砼部分受剪承載力，無地震作用組合時 v0.4fcbbhbo，vrcbu0.25fcbbhbo。 鋼骨砼梁裂縫寬度和抗彎剛度，鋼骨砼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程給出了計算公式，不對稱鋼骨砼截面抗彎剛度可按下式計算。 b=esashbo2/1.15+0.9+6e/(1+3.5f)+essiss 三、工程實例 華天貴賓樓工程，地下二層，地上二十八層，標(biāo)準(zhǔn)層層高3.3米，總高99.35米，總建筑面積48000平方米。南北向沿高度作內(nèi)外7.087.91傾斜，頂部最大外公傾平面尺寸達(dá)14米，外傾面積7700平方米，其傾斜部分采用斜向鋼骨砼柱與水平鋼骨砼梁

6、拉結(jié)，受層高和各專業(yè)安管道安裝空間的限制，為滿足建筑凈空使用要求，軸線跨度為11.955米，橫向次梁梁高只能做成600毫米，高跨比接近1/20，且位于外挑部位，梁身剛度很難保證，經(jīng)方案比較，確定采用鋼骨砼寬扁梁。 此建筑主樓結(jié)構(gòu)整體采用“satwe”進(jìn)行分析計算。其頂層內(nèi)力最大，最大正彎矩設(shè)計值m=829.0knm，最大剪力設(shè)計值v=331.6kn，軸向力設(shè)計值n17.2kn，短期效用組合下彎矩標(biāo)準(zhǔn)值mk=637.7knm。結(jié)合框架柱梁分析結(jié)果，假定梁截面尺寸700600（h），鋼骨采用q235等級c的熱扎h型鋼hm450300（4403001118mm），截面特征見表1 表1 ess iss

7、 wss fss fssy fssv 2.06105mpa 56100104mm4 2550103mm3 215mpa 235mpa 125mpa 混凝土強(qiáng)度等級c30，fc=15mpa，縱向鋼筋fy=310mpa，fsv=210mpa。 （1）正截面抗彎、斜截面抗剪承載力計算 表2 名稱 公式 計算結(jié)果 鋼骨受彎承載力 mssby=rswssfss 575.7knm 鋼筋砼受彎承載力 mrcb=m-mssby 253.3knm 鋼筋砼受彎配筋 as=mrcb/fsyhco 1504mm2 鋼骨受剪承載力 vssy=twhwfssv 555.5kn 鋼筋砼剪彎承載力 vrcb=v-vssy m

8、inbh 選1318，as=3315mm， 箍筋按構(gòu)造，vmin=0.02fc/fyv=0.14%，選8150（四肢箍） 0.4fcbbhbo=2373knv=331.6kn 0.25fcbbhbo=1483knvrcb=0滿足要求 （3）裂縫寬度驗算 表3 名稱 公式 計算結(jié)果 受拉鋼筋配筋率 =as/bhbo 0.004066 0.008382 受壓翼緣增強(qiáng)系數(shù) f=(bf-b)hf/bhbo 0.8 0.8 砼截面開裂彎矩 mc=0.235bh2ftk 118.4knm 118.4knm 短期荷載效應(yīng)組合下鋼筋砼部分所承擔(dān)的彎矩 mrck=esashbo/esashbo+essiss/h

9、os0.2+6e/(1+3.5f)mk 421knm 492knm 鋼筋應(yīng)變不均勻系數(shù) =1.1(1-mc/mrck) 0.79 0.8352 折算直徑 dc=4(as+asf)/s 29.9mm 25.43 受拉鋼筋和鋼骨受拉翼緣配筋率 te=（as+asf）/0.5bh 0.03337 0.0415 短期荷載效應(yīng)組合下受拉鋼筋的應(yīng)力 sk=mrck/0.87ashbo 532.6mpa 310mpa 301.9mpa 310mp （表中es=2.0105mpaec=3.0104mpaxe=es/ec=6.67hf=0.2hbo=113mm） 梁最大裂縫寬度 wmax=2.1(sk)/(es

10、)(2.70+0.1de/te) =2.10.8352301.87/(2.0105)(2.725+0.125.43/0.0415)0.7 =0.24mm0.3mm 平均裂縫寬度wm=wmax（1.661.5）=0.096mm （4）撓度變形計算 近似取鋼骨砼梁荷載為均勻分布。 表4 名稱 公式 計算結(jié)果 短期荷載效應(yīng)組合下截面抗彎剛度 b=esashbo2/1.15+0.2+6e/(1+3.5f)+essiss 2.8511014nmm2 長期荷載效應(yīng)組合下鋼筋砼部分所承擔(dān)的彎矩 mrclk=(mlk/mk)mrck 446.0knm 長期荷載效應(yīng)組合下梁的抗彎剛度 bl=mrck/(mrck

11、+0.6mrclk)esashbo2/1.15+0.2+6e/(1+3.5f)+essiss 2.2541014nmm2 （表中砼保護(hù)層厚度c=25mm,鋼筋表面形狀系數(shù)=0.7） s=5/48mlkl2/bl=5/48(578.2106)/(2.2541014)119552=38.2mm s/l=38.2/11955=0.0032=3.2，理論上滿足要求。 設(shè)計中，分析外挑結(jié)構(gòu)在荷載及地震作用下推力或拉力對梁不利影響，計算過程中梁端假定為簡支，為平衡鋼骨產(chǎn)生的拉力，需加配鋼骨梁受力負(fù)筋；另受梁高限制，鋼骨砼保護(hù)層厚度小于臨界厚度ccr=0.25bft1/2=0.25x300x2.01/2=106.1mm，設(shè)置錨固連接件（通常采用圓柱頭焊釘，按鋼砼組合梁要求驗算，以增強(qiáng)型鋼與砼連接面上的粘接強(qiáng)度，限篇幅，從略）。 梁端節(jié)點因按“鋼骨規(guī)程”對鋼骨梁與鋼骨梁暫無明確規(guī)定，遵循鋼骨腹板部分設(shè)置鋼筋貫穿孔時，截面缺損率不應(yīng)超過腹板面積的20%，主筋不得與鋼骨直接焊接的要求。 此工程于二ooo年十月開工，二oo一年八月封頂、并主體驗收，二oo二年五月投入使用，建筑從建設(shè)至今，經(jīng)觀測，鋼骨梁柱無裂縫，撓度也不大，效果良好。 四、結(jié)束語 通過