型鋼混凝土結(jié)構(gòu)

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)

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1、第五章型鋼混凝土結(jié)構(gòu)—SteelReinforcedConcreteStructures型鋼混凝土結(jié)構(gòu)又稱鋼骨混凝土、勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),是指柱、梁等構(gòu)件,用型鋼做骨架,外包鋼筋混凝土所形成的結(jié)構(gòu)。5.1概述1.型鋼混凝土構(gòu)件是在混凝土中主要配置型鋼,也配有構(gòu)造鋼或少量受力鋼筋。配置構(gòu)造鋼筋、少量受力鋼筋及鋼箍主要目的是約束周圍混凝土以及補足所配型鋼的不足。2.按配鋼型式,可分為配實腹型鋼和配空腹式型鋼兩大類。配實腹鋼:可配軋鋼或焊接工字鋼、H型鋼、槽鋼等,配鋼方式如圖4.1所示。此時必須還配有構(gòu)造鋼筋與鋼箍。配空腹鋼:是由角鋼構(gòu)成的空間桁架式

2、骨架,可以不配構(gòu)造鋼筋與鋼箍,因其本身就能約束混凝土,直腹桿與斜腹桿也為角骨鋼構(gòu)成,可抗剪。3.型鋼混凝土可以作為柱、梁、剪力墻和筒體等。4.型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點:①強度大、剛度大,可減小構(gòu)件斷面,減少結(jié)構(gòu)面積;②延性好、耗能性能好,因而抗震性能好;圖型鋼混凝土構(gòu)件5.1③工廠化制作程度高加快施工安裝速度,改善勞動條件;④可利用鋼骨架掛模、滑模,節(jié)省模板、方便施工;⑤比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省大量鋼材,與全鋼結(jié)構(gòu)相比,可節(jié)約鋼材1/3左右。且剛度大,減少側(cè)移、防火防銹性能好。5.適用范圍:①高層、超高層建筑②地震區(qū)建筑③大跨度梁④荷載特別重的梁、柱等。5.2

3、型鋼混凝土梁正截面承載能力分析5.2.1試驗研究配實腹鋼梁圖5.2M-f試驗曲線根據(jù)型鋼混凝土梁的試驗,在加載初期,型鋼與混凝土之間滑移較小,基本能保持共同工作,平截面假定成立。當荷載加大較大,約極限荷載的80%以后,滑移明顯,直至破壞。其應變?nèi)鐖D4.4所示。平截面假定不成立。但是為了便于計算可以將其折算成一個修正平截面(見圖4.10)。由于鋼筋混凝土有所降低,約為0.00277~0.0031,建議可取=0.003,由于滑移影響,促使受壓區(qū)保護層較容易剝落。因此影響到承載能力有所降低。圖5.3應變突變圖5.4平均應變圖5.5空腹式配鋼構(gòu)件5.2

4、.2配實腹鋼的型鋼混凝土梁正截面承載能力計算1.基本假定1)梁受力后截面應變?nèi)苑掀浇孛婕俣ǎㄐ拚浇孛妫?)破壞時,梁受壓區(qū)邊緣的混凝土極限壓應變?yōu)?)達到極限狀態(tài)時,混凝土受壓區(qū)的應力圖形可取矩形分布,其中應力可取,受壓區(qū)折算高度,x0為受壓區(qū)實際高度。4)達到極限狀態(tài)時,不考慮混凝土受拉區(qū)參加工作。2.矩形截面梁的計算型鋼混凝土梁正截面計算時,根據(jù)中和軸位置不同分:①在型鋼腹板中通過;②不通過型鋼;③中和軸恰好在型鋼受壓翼緣中通過。1)情況③可以作為判別其他兩種情況的界限,其應力如圖(4.12)所示。圖5.6中和軸在型鋼受壓翼緣中通過時的

5、應力圖形由于中和軸在型鋼上翼緣通過,可認為其應力為零,不考慮上翼緣作用由力的平衡可得此時受壓區(qū)高度:如果求得的之間,即按此種情況考慮其極限彎矩為(對型鋼上翼緣邊緣取矩)其中因為翼緣板厚比型鋼高度小得多,因此取力臂時忽略翼緣板厚的影響如果上下翼緣面積相等,即型鋼對稱,則承載能力計算公式(5.1)(5.2a)(5.2b)其中為型鋼全截面面積;符號:—梁全高;—型鋼截面高;—梁寬;-分別表示受拉鋼筋重心至受拉區(qū)邊緣和受壓鋼筋重心至受壓區(qū)邊緣的距離;-分別為型鋼下翼緣至受拉邊緣和型鋼上翼緣至受壓區(qū)邊緣的距離;-分別為受拉鋼筋和受壓鋼筋的截面積;-分別為

6、型鋼下翼緣與上翼緣的截面積;-型鋼腹板厚度;-分別為受拉鋼筋、受壓鋼筋型鋼的設(shè)計強度。同時必須保證(受拉翼緣屈服)(5.3)為型鋼彈性模量2)如果按4.1式計算得的,屬于第一種情況,即中和軸在型鋼腹板中通過(①),按下列應力圖形(圖5.7)計算。圖5.7中和軸在型鋼腹板中通過時的應力圖形此時應根據(jù)力的平衡重新計算受壓區(qū)高度,一般地如果一般地當型鋼對稱,即(5.4a)(5.4b)(5.5)(5.4),則,則對中和軸取矩,可得極限彎矩同樣承載能力計算應有且保證否則,仍按第三種情況即(5.2)式計算為了保證型鋼受拉翼緣屈服,還必須滿足(5.3)式,在

7、第一種情況中,如果,此條件一般都能滿足,不必驗算,如果上下翼緣不等的配鋼,(5.3)式不能滿足時,應加大受壓翼緣的面積。3)如果按(5.1)式求得的,則屬于第二種情況,即中和軸不通過型鋼(②),此時按下壓力圖形(圖5.8)計算根據(jù)力的平衡,可得受壓區(qū)高度必須滿足,(且必須滿足5.3式以保證型鋼下翼緣屈服,如不滿足5.3式要求,則應調(diào)整配鋼)(4.6)圖5.8中和軸不通過型鋼的應力圖形如果尚有則能保證型鋼全截面屈服,此時極限承載能力按下式計算若則說明中和軸距上翼緣很近,不考慮上翼緣作用可按情況三計算(5.2),然后對型鋼上翼緣取矩,可得極限承載能

8、力(5.7)(5.8)(5.9)(5.10)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計不同,往往不是根據(jù)內(nèi)力計算出鋼筋面積或型鋼面積,然后選擇配筋或型

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