型鋼混凝土設(shè)計(jì)效果的可靠性探究

1、<p>　　型鋼混凝土設(shè)計(jì)效果的可靠性探究</p><p>　　【內(nèi)容摘要】近年來，隨著型鋼混凝土構(gòu)件研究的深入及計(jì)算倫理的逐步成熟，型鋼混凝土的研究逐步有構(gòu)件轉(zhuǎn)向體系，普通混凝土轉(zhuǎn)向高性能混凝土，由單一型鋼混凝土體系轉(zhuǎn)向型鋼混凝土、混凝土、鋼筋預(yù)應(yīng)力技術(shù)相結(jié)合所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)體系研究。本文首先介紹了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，其次比較了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，最后探究了型鋼混凝土設(shè)計(jì)效果優(yōu)化并提出了建議。 &l

2、t;/p><p>　　【關(guān)鍵字】型鋼混凝土，設(shè)計(jì)，SRC，結(jié)構(gòu) </p><p>　　1.型鋼混凝土結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)分析 </p><p>　　型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)（SRC）是指在混凝土中主要配置型鋼，并且配有一定的受力鋼筋的結(jié)構(gòu)，是鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)的一種主要形式。鋼型分為實(shí)腹式和空腹式。實(shí)腹式SRC構(gòu)件具有良好的抗震性能，而空腹式SRC的抗震性恩能與普通混凝土（RC）基本相

3、同。在日本稱之為鋼骨筋混凝土結(jié)構(gòu)，在歐美國家稱之為混凝土包鋼結(jié)構(gòu)，在前蘇聯(lián)則被稱為勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。鋼型混凝土結(jié)構(gòu)承載力高、剛性大，并具有良好的延展性和耗能性，因而特別適用于地震區(qū)。 </p><p>　　鋼型混凝土結(jié)構(gòu)是把型鋼埋入鋼筋混凝土中，型鋼、鋼筋、混凝土三位一體整體工作的一種獨(dú)立結(jié)構(gòu)形式。其受力性能優(yōu)于這三種結(jié)構(gòu)的簡單疊加。與鋼相比，SRC構(gòu)件的外包混凝土可以防止鋼構(gòu)件的局部屈曲，并能提高鋼構(gòu)件的整體

4、剛度。該結(jié)構(gòu)形式比傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有承載力大、剛度大、抗震性能好的優(yōu)點(diǎn)；與純鋼結(jié)構(gòu)相比，具有防火性能好，結(jié)構(gòu)局部和整體穩(wěn)定性能好，節(jié)省鋼材的優(yōu)點(diǎn)。 </p><p>　　2.型鋼混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法比較 </p><p>　　2.1 SRC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 </p><p>　　美國的SRC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范均采用極限強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法。對(duì)SRC構(gòu)件道德設(shè)計(jì)方法主要依據(jù)換算截面

5、法，對(duì)構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算時(shí)需要考慮型鋼與混凝土之間的剪力傳遞。日本AU-SRC設(shè)計(jì)規(guī)范采用二次設(shè)計(jì)法。一次設(shè)計(jì)按照正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)，二次設(shè)計(jì)以極限強(qiáng)度驗(yàn)算保證有水平承載能力。這種方法主要以強(qiáng)度疊加為理論基礎(chǔ)，忽略型鋼與混凝土之間的握裹力。 </p><p>　　2.2 SRC結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì) </p><p>　　SRC的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度包括受彎構(gòu)件強(qiáng)度、受壓構(gòu)件強(qiáng)度、受彎構(gòu)件抗剪強(qiáng)度、受壓構(gòu)件抗剪強(qiáng)度

6、。美國的NEHRP，對(duì)受彎構(gòu)件強(qiáng)度與受壓構(gòu)造強(qiáng)度均依據(jù)AISC-LRFD的規(guī)定采用換算截面法，并規(guī)定軸向的截面鋼材面積不得低于SRC全截面面積的4%。對(duì)于受彎構(gòu)件抗剪強(qiáng)度，只計(jì)算型鋼抗剪強(qiáng)度，忽略箍筋和混凝土的抗剪強(qiáng)度貢獻(xiàn)。對(duì)于受壓構(gòu)件抗剪強(qiáng)度，同時(shí)考慮型鋼和箍筋混凝土的抗剪強(qiáng)度，忽略混凝土剪力強(qiáng)度貢獻(xiàn)。日本的AIJ-SRC對(duì)受彎構(gòu)件強(qiáng)度與受壓構(gòu)造強(qiáng)度均依據(jù)強(qiáng)度疊加原理進(jìn)行計(jì)算，并規(guī)定軸向的截面鋼材面積不得低于SRC全截面面積的0.8%

7、。對(duì)于受彎構(gòu)件抗剪強(qiáng)度，分別計(jì)算型鋼和鋼筋混凝土的抗剪強(qiáng)度，然后疊加計(jì)算。對(duì)于受壓構(gòu)件抗剪強(qiáng)度，分別考慮長期與短期荷載效應(yīng)，即在長期荷載作用下，采用等值換算截面法；在短期荷載作用下分別計(jì)算型鋼和鋼筋混凝土的抗剪強(qiáng)度然后疊加計(jì)算。 </p><p>　　3.型鋼混凝土設(shè)計(jì)效果優(yōu)化及建議 </p><p>　　3.1設(shè)計(jì)效果優(yōu)化 </p><p>　?、僭谛弯摶炷猎O(shè)計(jì)

8、過程中，保證梁節(jié)點(diǎn)性能，節(jié)點(diǎn)區(qū)縱向鋼筋應(yīng)具有可靠的錨固，縱向鋼筋宜貫通節(jié)點(diǎn)區(qū)。②構(gòu)造設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮現(xiàn)場(chǎng)施工可操作性，以保證施工質(zhì)量。例如為減少柱、梁縱向鋼筋根數(shù)，盡可能選用直徑大的鋼筋；柱箍筋布置及直徑的選擇應(yīng)考慮現(xiàn)場(chǎng)施工的可能性；柱、梁縱向鋼筋的排列應(yīng)預(yù)留施工操作空間等。③構(gòu)件尺寸、型鋼大小、鋼筋排布規(guī)則應(yīng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一。 </p><p><b>　　3.2設(shè)計(jì)建議 </b></p>

9、;<p>　　型鋼混凝土柱的結(jié)構(gòu)形式歸屬于混凝土結(jié)構(gòu)體系。這種結(jié)構(gòu)形式中，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)剛度發(fā)、承載力高、結(jié)構(gòu)整體延性性能好、利于施工等特點(diǎn)不能充分發(fā)揮，柱-梁節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)復(fù)雜，在確定結(jié)構(gòu)方案和體系時(shí)建議慎用。全型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)體系構(gòu)造設(shè)計(jì)簡單、可靠，結(jié)構(gòu)整體性能高。該結(jié)構(gòu)體系在國內(nèi)外均有較完善的實(shí)驗(yàn)研究，其結(jié)構(gòu)性能得到廣泛的驗(yàn)證認(rèn)可，可以充分利用成熟的設(shè)計(jì)方法及經(jīng)驗(yàn)，是一種很多發(fā)展前景的結(jié)構(gòu)形式。 </p>

10、<p>　　其實(shí)，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，型鋼和混凝土通過相互粘結(jié)強(qiáng)度而協(xié)同工作。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)型鋼含鋼率較大時(shí)，型鋼與混凝土之間粘性破壞特性更為顯著，構(gòu)件的極限承載力反而下降。型鋼和混凝土的粘結(jié)破壞特性完全可以通過增加型鋼與混凝土接觸面抗剪能力來解決，例如型鋼表面設(shè)置抗剪性栓釘。因此，建議設(shè)計(jì)中通過控制型鋼截面與鋼筋混凝土截面軸心抗壓承載能力比值0.5～1.2為宜。型鋼混凝土構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分發(fā)揮型鋼作用，盡量減少普通鋼筋量

11、，普通縱向鋼筋含鋼率對(duì)于柱宜為0.8%～1.0%，對(duì)梁宜0.4%～0.6% 。 </p><p><b>　　4.結(jié)論 </b></p><p>　　優(yōu)化后的型鋼混凝土柱梁節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單，并且充分考慮了施工可行性，值得在工程實(shí)踐中推廣應(yīng)用。全鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)體系能充分發(fā)揮型鋼混凝土優(yōu)勢(shì)，是一種很有發(fā)展前景的結(jié)構(gòu)形式。型鋼含鋼率控制建議型鋼截面與鋼筋混凝土截面軸心抗壓承載

12、力比值0.5～1.2為宜。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，鋼產(chǎn)量不斷上升，勞動(dòng)力費(fèi)用不斷增長，采用型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)將更加明顯。目前，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在我國的應(yīng)用時(shí)間較短，理論與試驗(yàn)研究相對(duì)滯后，工程實(shí)踐中的應(yīng)用又十分迫切。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用使土木工程研究煥發(fā)出新的生機(jī)。同時(shí)，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用也會(huì)促使鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)不斷得到發(fā)展和提高，從而推動(dòng)相關(guān)學(xué)科的快速發(fā)展。 </p><p><b

13、>　　【參考文獻(xiàn)】 </b></p><p>　　[1]束天明.型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)優(yōu)化與建議[J].山西建筑，2012，6（16）. </p><p>　　[2]鄭之俊，王杰光.國內(nèi)外型鋼混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法比較[J].2006（1）. </p><p>　　[3]呂會(huì)文，曲延增.淺談型鋼混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及設(shè)計(jì)方法的比較[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，200

14、9 . </p><p>　　[4]練健飛.型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及優(yōu)化研究現(xiàn)狀[J].廣東建材，2008（7） </p><p>　　[5] 于慶榮，姜維山，高永孚，徐天祿.型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展[J].天津建設(shè)科技，2003，（5）：8～13. </p><p>　　[6]范濤.淺談型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及應(yīng)用.四川建筑科學(xué)研究[J]，2004，30（4）.