鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主講老師：韓韓小雷高層建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)第八章鋼鋼與混凝土組組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)8.18.28.3概述組合結(jié)構(gòu)的基基本構(gòu)件和結(jié)結(jié)構(gòu)布置組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件件設(shè)計(jì)第8章鋼與混混凝土組合結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.4上海金茂大廈廈概況第8章鋼與混混凝土組合結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.1概述第8章鋼與混混凝土組合結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.原理（1）混凝土材料的抗壓性性能好，但抗抗拉抗裂性能能差。（2）鋼材具備良好的抗抗拉壓性能。。把它們合理、、可靠地連接接在一起。就就能夠得到性性能良好的組組合構(gòu)件。2.形式型鋼混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)、鋼管混混凝土結(jié)構(gòu)、、鋼梁部件和和支承于其上上的混凝土翼翼板所構(gòu)成的的組合樓面梁梁。8.1概述第8章鋼與混混凝土組合結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.1概述第8章鋼與混混凝土組合結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.1概述3.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)鋼與混凝土組組合結(jié)構(gòu)主要要有以下特點(diǎn)點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)：(1)受力合理，材材料利用充分分。(2)穩(wěn)定性好，抗抗風(fēng)抗震性能能也好。(3)綜合經(jīng)濟(jì)效益益好。(4)鋼筋混凝土的的外殼可作為為保護(hù)層，大大大增強(qiáng)型鋼鋼的防火防銹銹能力，提高高結(jié)構(gòu)的耐久久性。(5)施工方便，建建造速度快。由于上述優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，鋼與混凝凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)的應(yīng)用前景景十分廣闊，，在我國(guó)高層層及超高層建建筑中有較多多的應(yīng)用。第8章鋼與混混凝土組合結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.2組合結(jié)構(gòu)的基基本構(gòu)件和結(jié)結(jié)構(gòu)布置第8章鋼與混混凝土組合結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.2.1組合結(jié)構(gòu)的基基本單元1.柱單元組合結(jié)構(gòu)柱主主要有型鋼混混凝土柱、鋼鋼管混凝土柱柱等。型鋼混混凝土柱截面面形式較為豐豐富，可為矩矩形、圓形、、多邊形等，，型鋼多為鋼鋼板焊接而成成，有工字形形、十字形、、箱形等截面面（如下圖））。第8章鋼與混混凝土組合結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.2.1組合結(jié)構(gòu)的基基本單元鋼管混凝土柱柱截面第8章鋼與混混凝土組合結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.2.1組合結(jié)構(gòu)的基基本單元2.梁?jiǎn)卧M合結(jié)構(gòu)的梁梁一般由鋼梁梁部件和支承承于其上的翼翼板所組成。。（1）翼板包括鋼筋混凝凝土翼板和混混凝土板托、、后澆混凝土土板與壓型鋼鋼板、抗剪連連接件、鋼梁梁4個(gè)部分。（2）梁的形式按翼板的不同同形式，梁可可分為3種：型鋼與普通鋼鋼筋混凝土樓樓板組合梁;型鋼與壓型鋼鋼板樓板組合合梁;型鋼與預(yù)制裝裝配式鋼筋混混凝土樓板組組合梁。第8章鋼與混混凝土組合結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.2.1組合結(jié)構(gòu)的基基本單元第8章鋼與混混凝土組合結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.2.1組合結(jié)構(gòu)的基基本單元第8章鋼與混混凝土組合結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.2.1組合結(jié)構(gòu)的基基本單元第8章鋼與混混凝土組合結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.2.1組合結(jié)構(gòu)的基基本單元3.墻單元在鋼筋混凝土土剪力墻或鋼鋼筋混凝土核核芯筒壁中加加入H型鋼形成型鋼鋼混凝土墻體體結(jié)構(gòu)。第8章鋼與混混凝土組合結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.2.2高層建筑組合合結(jié)構(gòu)布置實(shí)實(shí)例1.組合結(jié)構(gòu)形式式(1)鋼筋混凝土核核芯筒，鋼框框架(含支撐)，鋼梁組合樓樓面；(2)鋼筋混凝土核核芯筒，鋼外外框筒，鋼梁梁組合樓面；；(3)鋼筋混凝土核核芯簡(jiǎn)，鋼外外桁架筒，鋼鋼梁組合樓面面；(4)鋼筋混凝土外外框簡(jiǎn)，鋼內(nèi)內(nèi)柱，鋼梁組組合樓面；(5)鋼筋混凝土豎豎向抗側(cè)力結(jié)結(jié)構(gòu)，鋼梁組組合樓面。第8章鋼與混混凝土組合結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.2.2高層建筑組合合結(jié)構(gòu)布置實(shí)實(shí)例2.方案實(shí)例(1)框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)的主主要形式有型型鋼混凝土柱柱與組合梁或或型鋼混凝土土柱與鋼梁形形成的框架結(jié)結(jié)構(gòu)等?？蚣芗芙Y(jié)構(gòu)梁柱全全部剛接，整整體剛度均勻勻，但抗側(cè)剛剛度較小，一一般僅適用于于20~30層的高層建筑筑。實(shí)例：北京長(zhǎng)長(zhǎng)富宮飯店，，地上25層，地下3層，高88m，地下部分至至2層為型鋼混凝凝土結(jié)構(gòu)，上上部為鋼框架架結(jié)構(gòu)。第8章鋼鋼與混凝凝土組合合結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)8.2.2高層建筑筑組合結(jié)結(jié)構(gòu)布置置實(shí)例北京長(zhǎng)富富宮飯店店平面簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖第8章鋼鋼與混凝凝土組合合結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)8.2.2高層建筑筑組合結(jié)結(jié)構(gòu)布置置實(shí)例(2)框架-剪力墻結(jié)結(jié)構(gòu)由鋼筋混混凝土剪剪力墻和和勁性鋼鋼筋混凝凝土框架架組成。。實(shí)例：北北京京廣廣中心結(jié)結(jié)構(gòu)平面面，總高高208m，按8度抗震設(shè)防。。第8章鋼鋼與混凝凝土組合合結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)8.2.2高層建筑筑組合結(jié)結(jié)構(gòu)布置置實(shí)例(3)外框架-核芯筒結(jié)結(jié)構(gòu)外框架-核芯筒結(jié)結(jié)構(gòu)以鋼鋼筋混凝凝土核芯芯筒為主主承受側(cè)側(cè)向荷載載，再配配合布置置各種形形式的外外框架，，建筑造造型豐富富、平面面布置靈靈活。實(shí)例:上海瑞金金大廈平平面，27層，由型型鋼混凝凝土及普普通鋼筋筋混凝土土內(nèi)筒、、型鋼混混凝土框框架組成成。第8章鋼鋼與混凝凝土組合合結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)8.2.2高層建筑筑組合結(jié)結(jié)構(gòu)布置置實(shí)例上海瑞金金大廈平平面第8章鋼鋼與混凝凝土組合合結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)8.2.2高層建筑筑組合結(jié)結(jié)構(gòu)布置置實(shí)例(4)巨型框架(或桁架)結(jié)構(gòu)外部為鋼筋筋混凝土土巨型框框架，巨巨型框架架內(nèi)用鋼鋼或鋼筋筋混凝土土次框架架承受豎豎向荷載載，內(nèi)部部再配以以鋼框架架結(jié)構(gòu)。實(shí)例：香香港中國(guó)國(guó)銀行，，73層，總高高368m，采用巨巨型桁架架結(jié)構(gòu)。。它的豎豎桿為型型鋼混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)，斜桿桿為鋼結(jié)結(jié)構(gòu)，組組成4個(gè)三角形形空間桁桁架。第8章鋼鋼與混凝凝土組合合結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)第8章鋼鋼與混凝凝土組合合結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)8.2.3結(jié)構(gòu)的總總體布置置原則1.結(jié)構(gòu)的平面面布置（1）外形簡(jiǎn)簡(jiǎn)單、規(guī)規(guī)整，宜宜采用風(fēng)風(fēng)壓系數(shù)數(shù)小的形形狀。（2）建筑平平面宜簡(jiǎn)簡(jiǎn)單規(guī)則則，并使使結(jié)構(gòu)各各層的抗抗側(cè)力剛剛度中心心與水平平作用合合力中心心接近重重合，同同時(shí)各層層接近在在同一豎豎直線上上。建筑筑的開(kāi)間間、進(jìn)深深宜統(tǒng)一一；柱截截面的鋼鋼板厚度度不宜大大于100ｍｍ。（3）不宜設(shè)設(shè)置防震震縫。薄薄弱部位位應(yīng)采取取措施提提高抗震震能力。。高層層建筑鋼鋼結(jié)構(gòu)不不宜設(shè)置置伸縮縫縫。當(dāng)必必須設(shè)置置時(shí)，抗抗震設(shè)防防的結(jié)構(gòu)構(gòu)伸縮縫縫應(yīng)滿足足防震縫縫要求。。2.結(jié)構(gòu)的立面面布置（1）高度較較之于普普通混凝凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)可適當(dāng)當(dāng)提高；（2）沿高度度方向宜宜逐漸內(nèi)內(nèi)收，不不宜有突突變、外外挑等。。第8章鋼鋼與混凝凝土組合合結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)8.3組合結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件設(shè)設(shè)計(jì)第8章鋼鋼與混凝凝土組合合結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)8.3.1截面形式式和構(gòu)造造要求1.型鋼混凝凝土梁內(nèi)內(nèi)一般放放置工字字形型鋼鋼，當(dāng)截截面尺寸寸較大時(shí)時(shí)，型鋼鋼多為鋼鋼板焊接接而成。。第8章鋼鋼與混凝凝土組合合結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)8.3.1截面形式式和構(gòu)造造要求第8章鋼鋼與混凝凝土組合合結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)8.3.1截面形式式和構(gòu)造造要求2.材料要求求（1）型鋼混混凝土組組合結(jié)構(gòu)構(gòu)的混凝凝土強(qiáng)度度等級(jí)不宜小于于C30?；炷镣磷畲蠊枪橇现睆綇揭诵∮谟谛弯撏馔鈧?cè)混凝凝土保護(hù)護(hù)層厚度度的1／3，且不宜宜大于25mm。（2）型鋼混混凝土組組合結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件中中，縱向受力力鋼筋直直徑不宜宜小于16mm，縱筋宜宜沿截面面四周布布置，縱縱筋與型型鋼的凈凈距不宜宜小于30mm。（3）箍筋直徑徑不宜小小于8mm?？紤]地震震作用組組合的型型鋼混凝凝土組合合結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件，宜宜采用封封閉箍筋筋，其末末端應(yīng)有有135度彎鉤。。（4）配箍率率的要求求可比普普通鋼筋筋混凝土土構(gòu)件有有所降低低，一般最小小配箍率率為0．4％左右。。第8章鋼鋼與混凝凝土組合合結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)8.3.1截面形式式和構(gòu)造造要求（5）型鋼混混凝土組組合結(jié)構(gòu)構(gòu)構(gòu)件中中的型鋼鋼鋼板厚厚度不宜宜小于6mm，其鋼板板寬厚比比應(yīng)符合合表8.1的規(guī)定。。表8.1型鋼鋼板板寬厚比比限值第8章鋼鋼與混凝凝土組合合結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)8.3.1截面形式式和構(gòu)造造要求第8章鋼鋼與混凝凝土組合合結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)8.3.2型鋼混凝凝土梁的的計(jì)算1.抗彎承載力力型鋼混凝土土框架梁梁正截面面受彎承承載力計(jì)計(jì)算可采采用下列列基本假假定：（1）截面應(yīng)應(yīng)變保持持平面。。（2）不考慮慮混凝土土的抗拉拉強(qiáng)度。。（3）受壓邊邊緣混凝凝土極限限壓應(yīng)變變?nèi)?.003，相應(yīng)的的最大壓壓應(yīng)力取取混凝土土軸心抗抗壓強(qiáng)度度設(shè)計(jì)值值fc，受壓區(qū)區(qū)應(yīng)力圖圖形簡(jiǎn)化化為等效效的矩形形應(yīng)力圖圖，其高高度取按按平截面面假定所所確定的的中和軸軸高度乘乘以系數(shù)數(shù)0.8，矩形應(yīng)應(yīng)力圖的的應(yīng)力取取為混凝凝土軸心心抗壓強(qiáng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)值。（4）型鋼腹腹板的應(yīng)應(yīng)力圖形形為拉、、壓梯形形應(yīng)力圖圖形。設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算算時(shí)，簡(jiǎn)簡(jiǎn)化為等等效矩形形應(yīng)力圖圖形。第8章鋼鋼與混凝凝土組合合結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)8.3.2型鋼混凝凝土梁的的計(jì)算（5）鋼筋應(yīng)力取取等于鋼鋼筋應(yīng)變變與其彈彈性模量量的乘積積，但不不大于其其強(qiáng)度設(shè)設(shè)計(jì)值。。受拉鋼鋼筋和型型鋼受拉拉翼緣的的極限拉拉應(yīng)變bb取0．01。框架梁正正截面受受彎承載載力計(jì)算算第8章鋼鋼與混凝凝土組合合結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)8.3.2型鋼混凝凝土梁的的計(jì)算2.抗剪承裁裁力非抗震設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)：：抗震設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)：第8章鋼鋼與混凝凝土組合合結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)8.3.2型鋼混凝凝土梁的的計(jì)算3.構(gòu)造要求求（1）為保證證框架梁梁對(duì)框架架節(jié)點(diǎn)的的約束作作用，以以及便于于型鋼混混凝土梁梁的澆筑筑，型鋼鋼混凝土土框架梁梁的截面面寬度不不宜小于于300mm。（2）考慮到到截面高高度與寬寬度比值值過(guò)大，，對(duì)梁抗抗扭和側(cè)側(cè)向穩(wěn)定定不利，，梁截面面的高度度和寬度度的比值值不宜大大于4。（3）為保證證梁底部部混凝土土澆筑密密實(shí)，梁梁中縱向向受力鋼鋼筋不宜宜超過(guò)兩兩排。如如超過(guò)兩兩排，施施工上應(yīng)應(yīng)采取措措施。（4）梁縱向向受拉鋼鋼筋混凝凝土的配配筋率宜宜大于0.3％，直徑徑宜取16~25mm，凈距不不宜小于于30mm和1.5d(d為鋼筋的的最大直直徑)，以保證證混凝土土與鋼筋筋和型鋼鋼有良好好的粘結(jié)結(jié)力。第8章鋼鋼與混凝凝土組合合結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)