型鋼混凝土設(shè)計效果的可靠性探究

1、<p>　　型鋼混凝土設(shè)計效果的可靠性探究</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，其次比較了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，最后探究了型鋼混凝土設(shè)計效果優(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，SRC，結(jié)構(gòu) </p><p>　　1.型鋼混凝土結(jié)構(gòu)及特點分析 </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。鋼型分為實腹式和空腹式。實腹式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；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。 </p><p>　　2.型鋼混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計方法比較 </p><p>　　2.1 SRC結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 </p><p>　　美國的SRC結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范均采用極限強度設(shè)計方法。對SRC構(gòu)件道德設(shè)計方法主要依據(jù)換算截面

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

6、。美國的NEHRP，對受彎構(gòu)件強度與受壓構(gòu)造強度均依據(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%。對于受彎構(gòu)件抗剪強度，只計算型鋼抗剪強度，忽略箍筋和混凝土的抗剪強度貢獻。對于受壓構(gòu)件抗剪強度，同時考慮型鋼和箍筋混凝土的抗剪強度，忽略混凝土剪力強度貢獻。日本的AIJ-SRC對受彎構(gòu)件強度與受壓構(gòu)造強度均依據(jù)強度疊加原理進行計算，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、。對于受彎構(gòu)件抗剪強度，分別計算型鋼和鋼筋混凝土的抗剪強度，然后疊加計算。對于受壓構(gòu)件抗剪強度，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算型鋼和鋼筋混凝土的抗剪強度然后疊加計算。 </p><p>　　3.型鋼混凝土設(shè)計效果優(yōu)化及建議 </p><p>　　3.1設(shè)計效果優(yōu)化 </p><p>　　①在型鋼混凝土設(shè)計

8、過程中，保證梁節(jié)點性能，節(jié)點區(qū)縱向鋼筋應(yīng)具有可靠的錨固，縱向鋼筋宜貫通節(jié)點區(qū)。②構(gòu)造設(shè)計應(yīng)充分考慮現(xiàn)場施工可操作性，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、利于施工等特點不能充分發(fā)揮，柱-梁節(jié)點構(gòu)造設(shè)計復(fù)雜，在確定結(jié)構(gòu)方案和體系時建議慎用。全型鋼混凝土框架結(jié)構(gòu)體系構(gòu)造設(shè)計簡單、可靠，結(jié)構(gòu)整體性能高。該結(jié)構(gòu)體系在國內(nèi)外均有較完善的實驗研究，其結(jié)構(gòu)性能得到廣泛的驗證認(rèn)可，可以充分利用成熟的設(shè)計方法及經(jīng)驗，是一種很多發(fā)展前景的結(jié)構(gòu)形式。 </p>

10、<p>　　其實，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)強度而協(xié)同工作。實驗表明，當(dāng)型鋼含鋼率較大時，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)計時，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于柱宜為0.8%～1.0%，對梁宜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)點構(gòu)造簡單，并且充分考慮了施工可行性，值得在工程實踐中推廣應(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，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)濟建設(shè)的發(fā)展，鋼產(chǎn)量不斷上升，勞動力費用不斷增長，采用型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢將更加明顯。目前，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在我國的應(yīng)用時間較短，理論與試驗研究相對滯后，工程實踐中的應(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。同時，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用也會促使鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)不斷得到發(fā)展和提高，從而推動相關(guān)學(xué)科的快速發(fā)展。 </p><p><b

13、>　　【參考文獻】 </b></p><p>　　[1]束天明.型鋼混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計優(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)計方法比較[J].2006（1）. </p><p>　　[3]呂會文，曲延增.淺談型鋼混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展及設(shè)計方法的比較[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，200

14、9 . </p><p>　　[4]練健飛.型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的設(shè)計及優(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)的特點及應(yīng)用.四川建筑科學(xué)研究[J]，2004，30（4）.