輕鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)(doc 9)

1、.精品資料網(wǎng)cnshu25萬(wàn)份精華管理資料，2萬(wàn)多集管理視頻講座：.；精品資料網(wǎng)cnshu 專(zhuān)業(yè)提供企管培訓(xùn)資料輕鋼-混凝土組合構(gòu)造的開(kāi)展趨勢(shì)提要：引見(jiàn)了輕鋼-混凝土組合構(gòu)造的概念，對(duì)其構(gòu)造體系、開(kāi)展現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題進(jìn)展了討論，并闡明了該構(gòu)造必將廣泛運(yùn)用于建筑構(gòu)造工程的開(kāi)展趨勢(shì)。 關(guān)鍵詞：輕鋼-混凝土組合構(gòu)造；構(gòu)造體系；開(kāi)展趨勢(shì) 一、引言 隨著我國(guó)鋼材產(chǎn)量的逐年添加和高強(qiáng)度、高性能建筑構(gòu)造用鋼的大量消費(fèi)，我國(guó)已進(jìn)入了大力開(kāi)展鋼構(gòu)造建筑的新時(shí)期。目前，普通鋼構(gòu)造建筑的受力性能分析和設(shè)計(jì)方法已比較成熟，輕型鋼構(gòu)造和普通鋼-混凝土組合構(gòu)造也處于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和完善階段，而輕鋼-混凝土組合構(gòu)造的研討還比較

2、少1,2,3。輕鋼-混凝土組合構(gòu)造是一種由冷彎薄壁型鋼和薄壁鋼管與混凝土組合而成的新型構(gòu)造體系。輕鋼混凝土組合構(gòu)造具有輕鋼構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于混凝土的存在而提高了構(gòu)造的剛度和穩(wěn)定性，并加強(qiáng)了構(gòu)造的防火性能。 二、輕鋼-混凝土組合構(gòu)造體系 一豎向承重構(gòu)造 構(gòu)造豎向承重主要以薄壁鋼管混凝土柱為主。由于冷成型薄壁鋼管的管壁較薄，管內(nèi)部混凝土可防止鋼管發(fā)生部分屈曲，還可根據(jù)其穩(wěn)定性要求在管內(nèi)縱向設(shè)肋4，從而提高鋼管的部分穩(wěn)定承載力。同時(shí)鋼管對(duì)混凝土有較強(qiáng)的約束作用，提高了混凝土的軸向抗壓強(qiáng)度，因此，薄壁鋼管混凝土柱的承載力高于鋼管和混凝土的承載力之和。由于在鋼管內(nèi)澆筑了熱容量較大的混凝土，發(fā)生火災(zāi)時(shí)可

3、以吸收熱量，從而延伸了鋼管的耐火極限5,6。圓鋼管軸向受力性能較好，其受彎性能及與其它構(gòu)件的銜接不如方鋼管，但方鋼管對(duì)混凝土的約束才干較差7。因此可思索采用六邊形及八邊形鋼管8,4，以便為梁柱銜接提供方便和保證如圖1所。 二 樓面構(gòu)造 輕鋼-混凝土組合建筑可選用多種樓面構(gòu)造方式。它要求樓板必需有足夠的剛度強(qiáng)度和整體穩(wěn)定性，同時(shí)應(yīng)使樓板自重輕厚度小，并提高施工速度。樓面構(gòu)造可選用如下方式： 1壓型鋼板和混凝土組合樓板； 2密肋輕鋼混凝土組合樓板； 3現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土樓板； 4混凝土預(yù)制疊合樓板。 其中優(yōu)先選用12類(lèi)型。其主要優(yōu)點(diǎn)是： 1省去樓面模板支撐，節(jié)省投資，施工速度快； 2壓型鋼板與輕

4、鋼密肋中可布置設(shè)備管線，減少吊頂高度； 3平面剛度大，房屋有較強(qiáng)的整體性，抗震性能好。主次梁可采用矩形鋼管雙槽鋼冷彎U型卷邊槽鋼或H型I字型焊接或熱軋型鋼。I字型鋼可以是實(shí)腹的也可是空腹的，也可選用卷邊槽鋼混凝土組合梁。梁板組合構(gòu)造經(jīng)過(guò)栓釘及剪力銜接件構(gòu)成整體，共同來(lái)承當(dāng)樓面荷載。目前壓型鋼板與混凝土組合樓面構(gòu)造在國(guó)內(nèi)開(kāi)展已比較成熟。 三支撐構(gòu)造 1 對(duì)于單層工業(yè)廠房輕鋼混凝土組合構(gòu)造，由于采用薄壁鋼管混凝土柱接受豎向荷載及吊車(chē)荷載，屋架及支撐均可采用輕型鋼構(gòu)件，因此其支撐布置方式與普通鋼構(gòu)造廠房類(lèi)似。即采用柱間支撐及屋蓋程度垂直支撐來(lái)保證廠房及屋蓋的整體穩(wěn)定性。 2對(duì)于多高層輕鋼混凝土組合構(gòu)

5、造體系，由于其側(cè)向剛度較弱，為抵抗程度地震作用，減小層間側(cè)移，宜在相應(yīng)位置采用垂直支撐。為滿足門(mén)窗開(kāi)洞及其它方面需求，支撐的方式可以靈敏多樣，如X型M型W型V型單斜桿型人字型支撐等。對(duì)位于地震區(qū)的通常的鋼混凝土組合梁樓蓋宜采用偏心支撐1，以便構(gòu)造在地震作用下具有良好的延性及耗能性能。此外，假設(shè)采用剛性梁柱節(jié)點(diǎn)，對(duì)于多層構(gòu)造可以不設(shè)置支撐構(gòu)件。 四維護(hù)構(gòu)造 輕鋼-混凝土組合構(gòu)造與其它鋼構(gòu)造一樣，應(yīng)采用輕質(zhì)維護(hù)資料。墻梁宜優(yōu)先選用冷彎薄壁槽鋼卷邊槽鋼卷邊Z型鋼?？刹捎幂p型組合墻體，如：壓型鋼板加輕型保溫隔層墻體壓型鋼板夾芯板玻纖加強(qiáng)水泥外墻板鋼網(wǎng)塑料墻板等。至于屋蓋構(gòu)造，普通采用有檁體系，亦可采用

6、拱形波紋屋頂或輕型網(wǎng)架輕型桁架加鋪輕質(zhì)保溫層和彩色壓型鋼板。其特點(diǎn)是消費(fèi)工廠化，制造機(jī)械化，施工方便速度快工期短。 三、輕鋼-混凝土組合構(gòu)造的開(kāi)展現(xiàn)狀 一 國(guó)外研討現(xiàn)狀 國(guó)外一些學(xué)者已進(jìn)展了薄壁型鋼混凝土組合梁及薄壁鋼管混凝土組合柱的實(shí)驗(yàn)研討。組合梁中的薄壁型鋼主要有冷彎U型型鋼百葉薄壁型鋼和裝配式薄壁型鋼等方式，如圖2所示。ch類(lèi)型均能與混凝土有效地結(jié)合9,10，11，12，來(lái)共同接受外界彎矩和剪力。其中h類(lèi)型為裝配式截面，布置較為靈敏，可適用于不同截面尺寸的輕鋼組合梁，并可作為規(guī)范型材批量消費(fèi)，但在澆混凝土之前必需用框架固定其外形。a、b類(lèi)型7為箱形薄壁型鋼截面，與混凝土的粘結(jié)性能較差，普

7、通只起到模板的作用。此外，還可根據(jù)實(shí)踐需求，在薄壁型鋼混凝土梁中配置一定數(shù)量的縱向鋼筋，以進(jìn)一步提高其抗彎剛度和極限承載力。 國(guó)外研討闡明9,13，薄壁型鋼混凝土組合梁的承載力大小，取決于薄壁型鋼與混凝土間的粘結(jié)力性能。粘結(jié)性能好才干使鋼和混凝土兩種資料共同任務(wù)，充分發(fā)揚(yáng)資料的強(qiáng)度。而薄壁型鋼的截面外形及外表有無(wú)刻痕是影響粘結(jié)力的主要要素。如圖2中ch類(lèi)型，在充分咬合情況下，鋼板與混凝土處于完全粘結(jié)形狀，其應(yīng)變一樣，幾乎沒(méi)有滑移發(fā)生。對(duì)于不同外形的薄壁鋼板，可取用不同的粘結(jié)系數(shù)，詳細(xì)數(shù)值需求由實(shí)驗(yàn)確定。目前，輕鋼-混凝土組合梁還正處于研討開(kāi)發(fā)階段。 薄壁鋼管混凝土柱的研討目前主要集中在短柱上8

8、,4,重點(diǎn)研討圓形和方形截面短柱在軸壓荷載作用下的力學(xué)性能，包括鋼壁板的部分屈曲性能，而對(duì)于長(zhǎng)柱構(gòu)件在軸壓和壓彎荷載作用下的性能研討還未見(jiàn)相關(guān)報(bào)導(dǎo) 二 國(guó)內(nèi)研討現(xiàn)狀 在國(guó)內(nèi)，清華大學(xué)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)正在進(jìn)展輕鋼-混凝土組合構(gòu)件的研討任務(wù)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)近期進(jìn)展了薄壁型鋼混凝土組合梁和短柱的實(shí)驗(yàn)研討。共對(duì)6根梁和22個(gè)短柱構(gòu)件進(jìn)展了靜載實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，獲得了較為理想的結(jié)果。下面對(duì)其組合梁、柱實(shí)驗(yàn)情況分別加以引見(jiàn)。 1.薄壁型鋼混凝土組合梁實(shí)驗(yàn) 薄壁型鋼組合梁采用了3種截面類(lèi)型，如圖3所示。實(shí)驗(yàn)中所采用的6根梁跨度均為3m,截面尺寸為 ，梯形截面混凝土翼緣寬為550mm,翼緣高為80mm。每一種截面類(lèi)型

9、做兩個(gè)試件，一個(gè)為素混凝土組合梁，另一個(gè)在下部配有 鋼筋。在實(shí)驗(yàn)中，采用三分點(diǎn)加載，使組合梁中部受純彎作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果闡明，其中b、c兩種類(lèi)型的粘結(jié)性能優(yōu)于a種，而c種最好。組合梁到達(dá)受彎極限承載力時(shí)，梁頂部混凝土根本上到達(dá)或接近極限壓應(yīng)變，同時(shí)梁下部鋼板也到達(dá)了極限拉應(yīng)變。這闡明該種梁截面類(lèi)型薄壁型鋼與混凝土的粘結(jié)性能可以滿足受彎承載力要求。構(gòu)件破壞時(shí)，粘結(jié)力的喪失與薄壁型鋼和混凝土的屈服幾乎同時(shí)發(fā)生，如圖4.a所示。在鋼與混凝土界面粘結(jié)破壞之前，構(gòu)件處于彈性階段。隨著粘結(jié)的破壞，構(gòu)件剛度逐漸下降，但并不顯著；當(dāng)粘結(jié)全部破壞時(shí)，外包薄壁型鋼與混凝土之間出現(xiàn)了滑移，剛度很快下降。隨著滑移的添加，

10、混凝土翼緣板開(kāi)裂未配筋試件或梁腹部的混凝土被剪壞配筋試件，最后導(dǎo)致構(gòu)件破壞。由此可見(jiàn)，相對(duì)于配筋試件，未配筋試件具有更好的延性，闡明薄壁型鋼與混凝土間的粘結(jié)力對(duì)組合梁的承載力起控制造用。 圖3.薄壁型鋼組合梁截面 2.薄壁鋼管混凝土組合柱實(shí)驗(yàn) 在薄壁鋼管混凝土短柱實(shí)驗(yàn)中，共選用圓柱圖4.b、方形柱圖4.c、和八邊形柱圖4.d三種截面類(lèi)型，同時(shí)改動(dòng)截面尺寸及鋼材和混凝土強(qiáng)度進(jìn)展構(gòu)件的正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。鋼管壁厚選用1mm和1.5mm，管徑圓形截面及邊長(zhǎng)方形、八邊形截面分別采用100mm、150mm和200mm,試件高度為400mm1000m；混凝土標(biāo)號(hào)采用C20C30。實(shí)驗(yàn)結(jié)果闡明，圓柱的受力性能最好

11、，八邊形柱次之，方形柱的受力性能最差。這主要是由于圓形鋼管對(duì)混凝土的約束才干強(qiáng)于其它兩種類(lèi)型的緣故。圓形薄壁鋼管混凝土短柱隨著荷載的逐漸增大，柱中部首先突起，鋼管到達(dá)屈服強(qiáng)度，進(jìn)而出現(xiàn)褶皺，發(fā)生較大塑性變形，此時(shí)鋼管與混凝土均到達(dá)極限強(qiáng)度，最后破壞景象為斜向剪切破壞。由于管壁較薄，方形鋼管對(duì)混凝土的約束作用較小，強(qiáng)度較低。八邊形鋼管混凝土柱的承載力介于圓形和方形構(gòu)件之間。比較之下，薄壁鋼管混凝土組合柱宜優(yōu)先選用圓形及八邊形截面。3. 節(jié)點(diǎn)構(gòu)造 在輕鋼-混凝土組合構(gòu)造體系中，最關(guān)鍵的部位就是節(jié)點(diǎn)。只需節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造措施和受力性能得到理處理，才有能夠進(jìn)展構(gòu)造體系的研討。原哈爾濱建筑工程學(xué)院做過(guò)大量厚壁

12、鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)研討，并在實(shí)際中得到了運(yùn)用，且編入了規(guī)范，獲得了很好的成果。但是由于薄壁鋼管的管壁較薄，易于變形，因此節(jié)點(diǎn)構(gòu)造較難處置。暫時(shí)可以將薄壁鋼管混凝土梁、柱節(jié)點(diǎn)分為剛接和鉸接兩種方式，對(duì)其進(jìn)展嘗試性的實(shí)際分析及實(shí)驗(yàn)研討，以確定節(jié)點(diǎn)的合理方式和部分構(gòu)造。對(duì)薄壁鋼管混凝土柱與鋼梁相銜接的情況，可在節(jié)點(diǎn)處的柱子部分部分采用厚壁鋼管，上、下分別與薄壁鋼管相焊接，這樣鋼梁與厚壁鋼管的銜接便可以采用規(guī)范中的傳統(tǒng)方式進(jìn)展設(shè)計(jì)。薄壁型鋼混凝土組合梁與其它構(gòu)件的銜接那么比較難以處置，可以思索在混凝土中采用預(yù)埋型鋼或鋼筋來(lái)實(shí)現(xiàn)銜接，但是該種銜接方式的抗彎、抗剪等力學(xué)性能還有待于研討。根據(jù)以上想象，

13、組合梁和八邊形柱節(jié)點(diǎn)的剛接方式如圖5所示，其它截面柱可采取類(lèi)似構(gòu)造。其中，組合梁外的薄壁鋼板與柱上外套厚壁鋼管焊接，內(nèi)穿雙角鋼，并且上部縱向鋼筋穿過(guò)柱子，梁外鋼板與厚壁鋼管焊接，薄壁鋼管混凝土柱內(nèi)不配鋼筋或少量配筋。組合梁截面可以采用圖2及圖3所示的各種截面類(lèi)型。鉸接節(jié)點(diǎn)為柱子中只需角鋼穿過(guò)，組合梁支承于角鋼之上，梁柱間既不焊接，也沒(méi)有鋼筋經(jīng)過(guò)，但需設(shè)置柱間支撐以接受程度荷載。除輕鋼混凝土組合梁、柱體系外，還可以采用薄壁鋼管混凝土柱與I字形鋼梁體系及鋼筋混凝土柱與薄壁型鋼組合梁體系，后兩者節(jié)點(diǎn)銜接那么更為容易。 四、輕鋼-混凝土組合構(gòu)造開(kāi)展的幾個(gè)問(wèn)題 一 輕鋼-混凝土組合構(gòu)件的研討。 除壓型鋼

14、板與混凝土組合板技術(shù)比較成熟外，其它輕鋼混凝土組合構(gòu)件的研討目前仍較少。需對(duì)薄壁鋼管混凝土柱的極限承載力及薄壁鋼管的部分屈曲和不同類(lèi)型冷彎薄壁型鋼混凝土組合梁的受彎受剪情況及整體部分穩(wěn)定性能進(jìn)展實(shí)際分析和實(shí)驗(yàn)研討。 二 輕鋼-混凝土組合構(gòu)造體系及構(gòu)造措施的研討。 普通的鋼混凝土組合構(gòu)造及輕鋼構(gòu)造都已進(jìn)展了大量的科學(xué)研討，獲得了豐盛的成果及豐富的實(shí)際閱歷，并制定了相應(yīng)的規(guī)范和規(guī)程，我們可以自創(chuàng)以上兩者的成果及閱歷進(jìn)一步進(jìn)展研討。其中梁柱節(jié)點(diǎn)的研討是關(guān)鍵。可進(jìn)展薄壁鋼管混凝土柱與冷彎薄壁型鋼混凝土組合梁節(jié)點(diǎn)及薄壁鋼管混凝土柱與熱軋型鋼冷彎型鋼梁節(jié)點(diǎn)的實(shí)際分析及實(shí)驗(yàn)研討。由于輕鋼壁厚較小，普通只需幾

15、毫米，可思索部分構(gòu)件工廠焊接，部分構(gòu)件采用現(xiàn)場(chǎng)螺栓銜接。 三 輕鋼-混凝土住宅建筑的開(kāi)發(fā)。 在大多數(shù)多高層鋼構(gòu)造建筑中，均采用壓型鋼板混凝土組合樓蓋。假好像時(shí)采用薄壁鋼管混凝土柱及輕鋼混凝土組合梁作為主框架，那么必將使構(gòu)造的受力性能及防火性能得到改善，因此可思索在鋼構(gòu)造及輕鋼構(gòu)造建筑中盡量多采用組合構(gòu)件。可重點(diǎn)研討給排水管線及供電供熱管線與構(gòu)造相協(xié)調(diào)問(wèn)題，同時(shí)研討防火保溫隔聲及室內(nèi)外裝修等問(wèn)題。 四 輕鋼-混凝土組合構(gòu)造計(jì)算實(shí)際的研討。 在輕鋼混凝土組合構(gòu)件實(shí)驗(yàn)研討的根底上，可思索進(jìn)展輕鋼混凝土組合構(gòu)造體系的受力性能與穩(wěn)定性分析并同時(shí)對(duì)構(gòu)造的抗震防火性能進(jìn)展研討。計(jì)算方法上，可由實(shí)驗(yàn)及實(shí)際分析所得各構(gòu)件的力學(xué)目的及截面模量參數(shù)，運(yùn)用現(xiàn)有的通用計(jì)算軟件對(duì)構(gòu)造進(jìn)展計(jì)算分析及設(shè)計(jì)。 五 施工荷載及圍護(hù)構(gòu)造蒙皮效應(yīng)的研討。 混凝土澆注前，施工荷載對(duì)薄壁鋼構(gòu)件變形的影響較大。可思索在盡能夠少設(shè)或不設(shè)腳手架