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巨型框架结构钢-混凝土大型组合节点的试验设计方法

巨型框架结构钢-混凝土大型组合节点的试验设计方法
巨型框架结构钢-混凝土大型组合节点的试验设计方法

巨型框架结构钢-混凝土大型组合节点的试验设计方法

摘要:巨型结构的节点构造和受力比一般钢管节点复杂,在地震作用下的受力性能通常需要通过试验来验证。本文结合某超高层结构中的巨型角柱—跨层斜撑—转换桁架连接节点介绍该类复杂

节点试验的设计方法。

关键词:巨型框架;组合节点;试验设计

中图分类号:tu37 文献标识码:a 文章编号:1671-3362(2013)05-0184-02

引言

巨型结构是由大型构件(巨型梁、巨型柱和巨型支撑)组成的主结构与常规构件组成的次结构共同工作的一种结构体系。随着超高层建筑高度的不断提升,抗侧力体系占据超高层结构设计中的主导地位。巨型结构体系因抗侧刚度大、整体工作性能好、传力路径明确等优点得到广泛的应用。

巨型结构中主结构的连接节点关系到结构安全的关键部位,尤其在罕遇地震作用下,主构件承受地震力并通过主节点传递,主节点的受力安全不容忽视。主节点处交汇构件多、空间关系复杂、内力大、构造特殊,缺乏相应的设计经验和方法,节点域的应力分布难以准确计算,常需通过有限元或试验验证其受力性能。笔者在此以某超高层结构的巨型角柱-跨层斜撑-转换桁架大型节点试验为例(如图1),对这类节点试验的设计作些介绍。

1 工程概况

混凝土梁钢筋与型钢柱组合连接技术

逆施混凝土梁钢筋与正施型钢柱组合连接技术 【摘 要】 xxxxx 广场工程逆施结构与正施型钢混凝土组合结构中采用了“逆施混凝土梁钢筋与正施型钢柱组合连接技术”,解决了窄间隙下逆施混凝土梁筋与正施型钢柱连接钢筋不同心、钢筋无伸缩的连接难题,为正逆施粗直径钢筋连接、特别是正施结构采用型钢混凝土组合结构钢筋连接技术作出了成功的探索。 【关键词】 可焊接套筒 熔槽帮条焊 型钢混凝土组合结构 钢筋连接 正逆施 前言:随着施工技术的发展,高层建筑越来越多,鉴于逆作法施工在工程周期方面的优势、型钢混凝土组合结构在抗震、防火及造价方面的优势,逆作法施工工艺及型钢混凝土组合结构在高层、超高层建筑中应用越来越多。而高层、超高层结构中混凝土梁配筋量大、钢筋排数多、钢筋间距较小,加之结构体系抗震等级高,钢结构体系不允许开洞,且正逆施连接部位空间较小,如何实现逆施混凝土梁钢筋与正施型钢柱的合理连接,成为此类工程施工的难点。 1 工程概况 xxxx 广场工程包含1栋办公楼,3栋公寓楼及商业裙楼,设有4层地下室。1栋办公楼及3栋公寓楼为超高层建 筑,办公楼共53层,总高度258m ;A 、 B 、 C 三栋公寓分别为57层、53层、 49层,总高度分别为191m 、179m 、 168m 。工程抗震设防烈度为7度,主 体结构抗震等级为特一级或一级。 本工程地下结构采用敞开式逆作法施工工艺,逆施结构与正施结构 型钢柱间距最小为600mm 如图1所 示。由于抗震等级高,与型钢柱连接 的逆施混凝土梁钢筋直径大(最大达ф32)、排数多(大部分为3排),为保证结构的整体性,设计禁止在型钢柱上开洞,要求梁钢筋与型钢柱连接采用机械连接方式直接连接。 图1 逆施混凝土与正施型钢柱对接平面图

钢混凝土组合梁的构造要求

11.2.1组合梁截面高度不宜超过钢梁截面高度的2.5倍;混凝土板托高度`h_(c2)`不宜超过翼板厚度`h_(c1)`的1.倍;板托的顶面宽度不宜小于钢梁土翼缘宽度与`1.5h_(c2)`之和。11.5.2组合梁边梁混凝士翼板的构造应满足图11.5.2的要求。有板托时,伸出长度不宜小于`h_(c2)`;无板托时,应同时满足伸出钢梁中心线不小于I50mm、伸出钢梁翼缘边不小于50mm的要求。 图11.5.2边梁构造图 11.5.3连续组合梁在中间支座负弯矩区的上部纵向钢筋及分布钢筋,应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010的规定设置。 11.5.4抗剪连接件的设置应符合以下规定: 1栓钉连接件钉头下表面或槽钢连接件上翼缘下表面高出翼板底部钢筋顶面不宜小于30mm; 2连接件沿梁跨度方向的最大间距不应大于混凝土翼板(包括板托)厚度的4倍,且不大于40Omm; 3连接件的外侧边缘与钢梁翼缘边缘之间的距离不应小于20mm; 4连接件的外侧边缘至混凝土翼板边缘间的距离不应小于100mm; 5连接件顶面的混凝土保护层厚度不应小于15mm。 11.5.5栓钉连接件除应满足本规范第11.5.4条要求外,尚应符合下列规定: 1当栓钉位置不正对钢梁腹板时,如钢梁上翼缘承受拉,则栓钉杆直径不应大于钢梁上翼缘厚度的1.5倍;如钢梁上翼缘不承受拉力,则栓钉杆直径不应大于钢梁上翼缘厚度的2.5

倍。 2栓钉长度不应小于其杆径的4倍。 3栓钉沿梁轴线方向的间距不应小于杆径的6倍;垂直于梁轴线方向的间距不应小于杆径的4倍。 4用压型钢板做底模的组合梁,栓钉杆直径不宜大于19mm,混凝土凸肋宽度不应小于栓钉杆直径的2.5倍;栓钉高度`h_d`应符合`(h_e+30)≤h_d≤(h_e+75)`的要求(图11.3.2)。11.5.6弯筋连接件除应符合本章第11.5.4条要求外,尚应满足以下规定:弯筋连接件宜采用直径不小于12mm的钢筋成对布置,用两条长度不小于4倍(I级钢筋)或5倍(II级钢筋)钢筋直径的侧焊缝焊接于钢梁翼缘上,其弯起角度一般为45。,弯折方向应与混凝土翼板对钢梁的水平剪力方向相同。在梁跨中纵向水平剪力方向变化的区段,必须在两个方向均设置弯起钢筋。从弯起点算起的钢筋长度不宜小于其直径的25倍(I级钢筋另加弯钩),其中水平段长度不宜小于其直径的10倍。弯筋连接件沿梁长度方向的间距不宜小于混凝土翼板(包括板托)厚度的0.7倍。 11.5.7槽钢连接件一般采用Q235钢,截面不宜大于[12.6。 11.5.8钢梁顶面不得涂刷油漆,在浇灌(或安装)混凝士翼板以前应清除铁锈、焊渣、冰层、积雪、泥土和其他杂物。

钢与混凝土组合结构的多种结构形式及其性能特点

钢与混凝土组合结构的多种结构形式及其性能特点 要:组合结构的使用已经广泛,其中钢与混凝土的组合结构是最为常见的结构形式,而且相当成熟,已经自成独立的结构体系。在我国,组合结构仍属新的结构形式,随着大量建筑物的兴建,组合结构作为新兴结构得到越来越广泛的采用,应用前景越来越好。所以,对钢与混凝土组合结构的结构形式及性能特点有一定的了解是很有必要的。本文就这些方面对不同的组合结构形式展开介绍。 关键词:钢与混凝土组合结构,结构概念,特点 Abstract: The composite structure has been used widely, then steel and concrete composite structure is the most common type and quite mature, so it has become the independent structure system. In our country, the combination of structure is still a new structure form with the construction of large number of buildings,combination structure, as an emerging structure, will more and more widely used, and the application prospect will be better. Therefore, the combination of steel and concrete struction of different structure form will be introduced. Keywords: steel and concrete composite structure ,design concept ,characteristics 1 概述 组合结构是指由两种以上性质不同的材料组合成整体,并能共同工作的构件。组合结构体系也将成为继传统的四大结构体系(钢结构、钢筋混凝土结构、木结构和砌体结构)以后的第五大结构体系。因此,对组合结构有一个基本的了解是必不可少的。而钢与混凝土组合结构是目前建筑业应用最为广泛的组合结构,在此,我们对钢与混凝土组合结构做一

钢与混凝土组合结构

钢与混凝土组合结构 随着我国经济得快速发展,各种新得结构型式不断涌现。其中刚与混凝土组合结构越来越受到大家得重视,由于组合结构具有许多突出得优点,高层建筑与大型桥梁等建构筑物在我国各地大量兴建,各种型式组合结构逐渐被广泛应用。组合结构已经与钢结构、木结构、钢筋混凝土结构、砌体结构并称五大结构。组合结构主要包括压型钢板与混凝土组合板、组合梁、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构等。一、压型钢板与混凝土组合板。压型钢板与混凝土组合板就是在压成各种形式得凹凸肋与中形式槽纹得钢板上浇注混凝土而制成得组合板,依靠凹凸肋及不同得槽纹使钢板与混凝土组合在一起。 压型钢板安琪在组合楼板中得作用可分为三类、第一类,以压型钢板作为楼板得主要承重构件,混凝土只就是作为楼板得面层以形成平整得表面及起到分布荷载得作用。第二类,压型钢板只作为混凝土得永久性模板,并作为施工时得操作平台。第三类,就是考虑组合作用得压型钢板混凝土组合结构。 其优点在于:1、节省大量木模板及其支撑。2、压型钢板非常轻便,因此堆放、运输及安装都非常方便。3、压型钢板在使用阶段,因其与混凝土得组合作用,还可代替受拉钢筋、4、组合楼板具有较大得刚度,省却许多受拉区混凝土,使组合楼板得自重减轻。5、便于铺设通信、电力、采暖等管线。6、压型钢板作为浇注混凝土得模板直接支撑于钢梁上,而且为各种作业提供了宽广得工作平台,大大加快了施工得进度,缩短了工期。7、压型钢板可直接作顶棚、8。与木模相比,压

型钢板组合楼板施工时,减小了发生火灾得可能性。 二、组合梁。将钢梁与混凝土板组合在一起形成组合梁。组合梁根据混凝土板与钢梁组合连接程度可分为完全剪切连接组合梁与部分剪切连接组合梁;两大类。 组合梁充分发挥了混凝土与钢材得有利性能,因此具有以下优点:1、混凝土板成为组合梁得一部分,比按非组合梁考虑,承载力显著提高。 2、比非组合梁得竖线刚度侧香刚度都明显提高。 3、混凝土与钢梁两种材料都能充分发挥各自得产出,受力合理,节约材料、4、明显得提高了钢梁得整体与局部得稳定性。5、降低梁高与房屋高度。6、大量节约钢材及降低整个工程造价。 三、型钢混凝土结构。型钢混凝土结构就是在混凝土中主要配置型钢,也有构造钢筋及少量受力钢筋。配钢得形式可分为实腹式型钢与空腹式型型钢两大类、实腹式配钢主要工字钢、槽钢、H型钢等。空腹式配钢就是由角钢构成得空间桁架式得骨架。 其优点在于:1、由于截面中配置了型钢,使构件承载力、刚度大大提高,因而大大减小了构件得断面尺寸,明显增加了房间得使用面积,也使房间中得设备、家具更好布置、2、由于梁截面高度得减小,增加房间净空,或降低了房屋得层高与总高。强度、刚度得显著提高,使其可以运用于大跨、重荷、高层、超高层建筑中。3、型钢混凝土结构不仅强度、刚度明显增加,而且延性获得很大得提高,从而成为一种抗震性能很好得结构,所以尤其适用于地震区。4、比起钢结构建筑,采用型钢混凝土不仅节省了大量得钢材,降低了造价,而且避免了钢结

钢一混凝土组合梁

钢-混凝土组合梁 钢-混凝土组合梁(以下简称组合梁)是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型梁,通常其肋部采用钢梁,翼板采用混凝土板,两者间用抗剪连接件或开孔钢板连成整体。抗剪连接件是钢梁与混凝土板共同工作的基础,它沿钢梁与混凝土板的交界面设置。两种材料按组合梁的形式结合在一起,可以避免各自的缺点,充分发挥两种材料的优势,形成强度高、刚度大、延性好的结构形式。近几年,钢-混凝土组合梁在我国的应用实践表明,它不仅可以很好地满足结构的功能要求,而且还具有良好的技术经济效益。 钢-混凝土组合梁的特点 钢-混凝土组合梁可以广泛的用于建筑结构和桥梁结构等领域。对比钢梁和钢筋混凝土梁,钢-混凝土组合梁具有以下主要特点: (1)由于混凝土板与钢梁共同工作,可以充分发挥钢材与混凝土材料各自材料特性;另外,钢-混凝土组合梁与钢板梁相比节省钢材约20%-40%,可以降低造价。 (2)增大梁的截面刚度,降低梁的截面高度和建筑高度。 (3)组合梁的混凝土受压翼板增加了梁的侧向刚度,防止了主梁在使用荷载下的扭曲失稳。 (4)降低冲击系数,抗冲击、抗疲劳和抗震性能好。 (5)可以节省施工支模工序和模板,有利于现场施工。 钢-混凝土组合梁发展 钢-混凝土组合梁结构是在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构,其与木结构、砌体结构、钢筋混凝土结构和钢结构并列,已经扩展成为第五大结构(组合结构),它是通过连接件把钢梁和混凝土板连接成整体而共同工作的受弯构件。在荷载作用下,混凝土板受压而钢梁受拉,充分发挥钢材与混凝土的材料特性,实践表明,它兼顾钢结构和混凝土结构的优点,具有显著的技术经济效益和社会效益,将成为结构体系的重要发展方向之一,作为组合结构体系中重要的横向承重构件的钢-混凝土组合梁在建筑及桥梁结构等领域必将具有广阔的应用前景。其发展过程大致经历以下四个阶段: 1、20世纪20年代--30年代。萌芽阶段。 钢一混凝土组合梁的研究始于1922年,MackayMH在加拿大Domion桥梁公司进行了两根外包混凝土钢梁试验,同时英国国家物理实验室也进行了外包混凝土钢梁的试验,随后在30 年代中期出现了钢梁和混凝土翼板之间的多种抗剪连接构造方法,可以看到处于萌芽阶段的研究主要集中于考虑防火需要的外包混凝土钢梁及实用连接件的研究,而未考虑两者的组合工作效应,这一阶段探索性的研究为后续钢-混凝土组合梁的蓬勃发展奠定了一定的基础。 2、20世纪40年代~60年代。发展阶段 这一阶段是组合梁发展的第二阶段,在这一阶段,许多技术先进的国家对组合梁开展了比较深入的试验研究,对组合梁的分析基本上按照弹性理论进行分析,并制定了相关的设计规范和规程,使得组合梁的应用在科学指导下逐渐普及。 3、20世纪60年代~80年代,全面研究,实用阶段 由于钢-混凝土组合梁具有广泛的应用前景,组合梁的研究工作进一步得到深化,在总结以往研究和应用成果的基础上,进一步改进和完善了组合梁的有关设计规范或规程,组合结构的应用和发展逐步成熟,几乎日趋赶上钢结构的发展,并广泛重视,研究工作重点也由简支梁研究转而开始了连续梁的研究,由完全剪力连接转为部分剪力连接;由考虑允许应力设计方法转为考虑极限状态设计方法;由弹性理论分析转为塑性理论分析。

钢与混凝土组合结构期末复习指导.

钢与混凝土组合结构期末复习指导 考核方式:本次考试为闭卷考试,考试时间120分钟,期末考试成绩占总成绩的80%。考试题型分填空、选择、简答、计算等。考试内容不超出大纲及教材内容。 考核内容及要求 第一章概述 1.了解组合结构的形式和分类,掌握组合结构的特点,组合板,组合梁,组合楼盖及组合柱的优点和制约因素; 2.了解组合结构的发展历史及应用情况。 重点:组合结构的类型、特点、制约因素; 难点:各种组合结构的特点; 复习题:思考题1.1、1.3、1.4、1.5 第二章组合结构材料与基本设计原则 1.掌握钢材的常用钢号,压型钢板钢材应符合的性能要求,常用钢材的物理性能,了解组合结构中的混凝土构件采用的钢筋级别和强度指标。 2.掌握混凝土的强度等级和强度设计值,了解普通混凝土和高强混凝土的应力-应变曲线的特点。 3.理解结构连接的常用三种方法,焊接连接、螺栓连接和抗剪连接件。 4.理解极限状态设计法的设计表达式,承载力极限状态和正常使用极限状态的设计表达式。组合结构应该满足要求。 重点:组合结构对材料的要求,极限状态的设计表达式; 复习题:思考题2.1、2.2、2.3、2.6 第三章钢-混凝土组合板 1.了解常用的钢-混凝土组合板的概念和种类;理解各自的优缺点,应用范围及现状; 2.了解压型钢板组合板的材料规格和组合方法,理解受力特点,熟练掌握压型钢板与混凝土组合板的设计原则;组合板两个阶段的荷载,内力分析,组合板极限状态验算的公式和截面。熟练掌握组合板正截面受弯承载力的计算,掌握组合板的斜截面受剪承载力,受冲切承载力,叠合面的受剪承载力验算。掌握组合板的挠度验算。了解压型钢板组合板的构造要求。 3.理解组合板的构造要求及施工要点。 掌握组合梁的工作原理,掌握组合梁的内力计算方法,了解组合梁的截面尺寸的一般要求和规定。重点:组合板与非组合板的区别,压型钢板与混凝土组合板的设计原则和方法; 难点:压型钢板与混凝土组合板的设计方法; 复习题:例3.1、3.2;思考题3.1、3.3、3.4、3.8;习题3.9 第四章抗剪连接件设计 1.了解抗剪连接件的形式和分类; 2.掌握抗剪连接件的承载力,掌握确定承载力的试验方法,掌握影响承载力的因素; 3.掌握抗剪连接件的承载力计算; 4.理解抗剪连接件的设计方法,分弹性和塑性分析方法。 5.了解抗剪连接件的构造要求。 重点:影响承载力的因素、抗剪连接件设计的弹性方法和塑性方法。 复习题:思考题4.1、4.2、4.6、4.7、4.8、4.11; 第五章钢与混凝土组合梁设计 1.了解组合梁的基本概念和分类,理解组合梁的受弯特点, 2.了解组合梁的稳定性分析,整体稳定和局部稳定。 3.掌握简支组合梁的弹性设计方法:了解组合梁的截面尺寸的一般要求和规定,掌握内力计算的基

钢_混凝土组合结构桥梁研究新进展_聂建国

第45卷第6期2012年6月 土木工程学报 CHINA CIVIL ENGINEERING JOURNAL Vol.45Jun.No.62012 基金项目:国家自然科学基金重点项目(51138007),清华大学自主科 研计划(20101081766) 作者简介:聂建国,博士,教授收稿日期:2010- 12-09钢-混凝土组合结构桥梁研究新进展 聂建国 1 陶慕轩 1 吴丽丽 2 聂鑫 1 李法雄 1 雷飞龙 1 (1.清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室,北京100084; 2.中国矿业大学(北京),北京100083) 摘要:钢-混凝土组合结构桥梁近年来在我国得到了迅速的发展。在传统桥梁结构形式的基础上,发展多种新型组合结构桥梁形式,拓宽组合结构桥梁的应用领域。介绍近年来在钢-混凝土组合结构桥梁方面的最新研究进展,内容包括波形钢腹板组合梁桥、槽型钢-混凝土组合梁桥、钢-混凝土组合刚构桥、双重组合作用连续组合梁桥和大跨斜拉桥组合桥面系。通过对传统结构形式的改进和发展,可充分发挥组合结构桥梁的综合优势,研究结果表明,钢-混凝土组合结构桥梁具有广阔的推广应用前景。 关键词:钢-混凝土组合结构;桥梁;波形钢腹板;槽型组合梁;组合刚构桥;双重组合;组合桥面系中图分类号:U448.38 文献标识码:A 文章编号:1000- 131X (2012)06-0110-13Advances of research on steel-concrete composite bridges Nie Jianguo 1 Tao Muxuan 1 Wu Lili 2 Nie Xin 1 Li Faxiong 1 Lei Feilong 1 (1.Key Laboratory of Civil Engineering Safety and Durability of the Ministry of Education ,Tsinghua University ,Beijing 100084,China ; 2.China University of Mining &Technology ,Beijing ,Beijing 100083,China ) Abstract :Steel-concrete composite bridges have been developed rapidly in recent years in China.Several new types of composite bridges have been developed on the basis of traditional structures to broaden the application area of composite bridges.In this paper ,some recent advances in research of steel-concrete composite bridges are summarized.The main research work involves composite girder bridges with corrugated steel webs ,channel-shaped steel-concrete composite girder bridges ,steel-concrete composite rigid frame bridges ,continuous composite bridges with double composite action and composite deck systems for large-span cable-stayed bridges.Through improvement and development of the traditional structural forms ,the comprehensive advantages of composite bridges can be fully displayed ,which demonstrates a good prospect of application and extension for steel-concrete composite bridges. Keywords :steel-concrete composite structure ;bridge ;corrugated steel web ;channel-shaped composite girder ;composite rigid frame bridge ;double composite ;composite deck system E-mail :dmh03@mails.tsinghua.edu.cn 引言 钢-混凝土组合结构桥梁(简称组合桥)是指将钢 梁与混凝土桥面板通过抗剪连接件连接成整体并考 虑共同受力的桥梁结构形式。相对于不按组合结构设计的纯钢桥,组合桥可以有效减小结构高度、提高结构刚度、减小结构在活荷载下的挠度。通过抗剪连接件的连接作用,混凝土桥面板对钢梁受压翼缘起到约束作用,从而增强了钢梁的稳定性,有利于材料强度的充分发挥。截面高度的降低,使结构外形更加纤 巧,改善桥梁的景观效果,有利于增加桥下净空或降 低桥面高程。组合桥相对于混凝土桥, 上部结构高度降低、自重减轻、地震作用减小、结构延性提高、基础造价降低。同时,组合桥便于工厂化生产、现场安装质量高、施工费用低、施工速度快,并可以适用于传统砖石及混凝土结构难以应用的情况 [1] 。 组合桥自20世纪50年代之后得到了迅速的发展, 从20 25m 跨径的中小跨径梁桥到跨径近千米的斜拉桥,都有组合结构的应用 [2] 。近年来,除常用的 组合板梁桥和组合箱梁桥之外,相继研发了波形钢腹板组合梁桥、组合桁梁桥、组合刚构桥等一系列新的结构形式,拓宽了组合桥的应用领域。而在国内,随着道路等级的不断提高和建设规模的扩大,桥梁呈现出跨径不断增大、桥型不断丰富、结构不断轻型化的发展趋势,同时对桥梁建设的经济性和综合效益也越

钢与混凝土组合结构.

钢与混凝土组合结构 随着我国经济的快速发展,各种新的结构型式不断涌现。其中刚与混凝土组合结构越来越受到大家的重视,由于组合结构具有许多突出的优点,高层建筑与大型桥梁等建构筑物在我国各地大量兴建,各种型式组合结构逐渐被广泛应用。组合结构已经和钢结构、木结构、钢筋混凝土结构、砌体结构并称五大结构。组合结构主要包括压型钢板与混凝土组合板、组合梁、型钢混凝土结构、钢管混凝土结构等。一、压型钢板与混凝土组合板。压型钢板与混凝土组合板是在压成各种形式的凹凸肋与中形式槽纹的钢板上浇注混凝土而制成的组合板,依靠凹凸肋及不同的槽纹使钢板与混凝土组合在一起。 压型钢板安琪在组合楼板中的作用可分为三类。第一类,以压型钢板作为楼板的主要承重构件,混凝土只是作为楼板的面层以形成平整的表面及起到分布荷载的作用。第二类,压型钢板只作为混凝土的永久性模板,并作为施工时的操作平台。第三类,是考虑组合作用的压型钢板混凝土组合结构。 其优点在于:1、节省大量木模板及其支撑。2、压型钢板非常轻便,因此堆放、运输及安装都非常方便。3、压型钢板在使用阶段,因其和混凝土的组合作用,还可代替受拉钢筋。4、组合楼板具有较大的刚度,省却许多受拉区混凝土,使组合楼板的自重减轻。5、便于铺设通信、电力、采暖等管线。6、压型钢板作为浇注混凝土的模板直接支撑于钢梁上,而且为各种作业提供了宽广的工作平台,大大加快 了施工的进度,缩短了工期。7.压型钢板可直接作顶棚。8.与木模相比,压型钢板组合楼板施工时,减小了发生火灾的可能性。 二、组合梁。将钢梁与混凝土板组合在一起形成组合梁。组合梁根据混凝土板与钢梁组合连接程度可分为完全剪切连接组合梁和部分剪切连接组合梁;两大类。 组合梁充分发挥了混凝土和钢材的有利性能,因此具有以下优点: 1、混凝土板成为组合梁的一部分,比按非组合梁考虑,承载力显著提高。2、比非组合梁的竖线刚度侧香刚度都明显提高。3、混凝土与钢梁两种材料都能充分发挥各自的产出,受力

型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱组合节点施工工法

型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱组合节点施工工法 广西建工集团第一建筑工程有限责任公司 唐光暹郑毅成翠艳葛智超黄扬 1.前言 型钢混凝土结构是一种内配型钢的组合结构,它综合了钢筋混凝土结构及钢结构的特点,能充分发挥钢结构和钢筋混凝土结构各自材料的优点,具有承载力高,延性好,抗震性能优越等优点,成为结构工程领域重要的研究方向并在工程建设中广泛应用。 型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱组合节点是一种新型组合节点形式,国内外均未见相关文献报道。该类节点复杂,型钢的吊装定位、节点核心区钢筋绑扎、混凝土的浇筑工艺均不同于普通的钢筋混凝土节点,也与常规型钢混凝土梁柱节点有所区别。我们知道,节点是有效连接梁、柱构件并使二者共同工作的重要部分,其施工质量直接影响到整个结构的安全性,该节点的施工工艺将是施工控制的重点。 我公司在施工四川省南充市泰合·青年城项目过程中,通过优化创新、方案改革,总结了型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱组合节点施工方法。采用本工法,该工程节点施工质量满足设计要求,缩短工期,节约成本。表明本工法可推广性强,在跨度大的转换层结构及类似工程领域具有广泛的应用前景。 2.工法特点 2.1 应用CAD三维建模技术,优化型钢梁开孔位置及节点区内钢筋精确定位排布,提高型钢梁加工制作的准确性。 2.2型钢梁构件实行工厂化制作,避免了现场纠偏、补开孔的工作量,保证构件尺寸、精度及开孔位置的准确,保证了柱纵向受力钢筋能准确、顺利的穿过型钢梁。 2.3 对节点区自密实混凝土进行试配,并根据试验最终确定自密实混凝土工作性控制参数范围,保证了节点区混凝土的质量。 2.4充分利用梁内型钢的结构刚度进行梁支撑系统的设计计算,梁侧模板需设对拉螺栓时,可在型钢梁腹板上设耳板,将其固定于耳板上,耳板应在钢结构深化设计时考虑并在工厂加工时完成。 2.5本工法具有施工简单、快捷、易于掌握,施工综合费用低等特点,保证了质量和施工进度,有较高的应用推广价值。 3.适用范围 型钢混凝土梁-钢筋混凝土柱组合节点是型钢混凝土结构中的一种新型节点形式。本工法适用于型钢混凝土梁柱节点的施工,也适用于型钢混凝土梁与钢筋混凝土梁、柱相交的结构体系。

钢-混凝土组合梁计算原理及截面设计

钢-混凝土组合梁计算原理及截面设计 钢-混凝土组合梁计算原理及截面设计 钢-混凝土组合梁是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构型式。它主要通过在钢梁和混凝土翼缘板之间设置剪力连接件(栓钉、槽钢、弯筋等),抵抗两者在交界面处的掀起及相对滑移,使之成为一个整体而共同工作。 钢-混凝土组合梁同钢筋混凝土梁相比,可以减轻结构自重,减小地震作用,减小截面尺寸,增加有效使用空间,节省支模工序和模板,缩短施工周期,增加梁的延性等。同钢梁相比,可以减小用钢量,增大刚度,增加稳定性和整体性,增强结构抗火性和耐久性等。 近年来,钢-混凝土组合梁在我国城市立交桥梁及建筑结构中已得到了越来越广泛的应用,并且正朝着大跨方向发展。钢-混凝土组合梁在我国的应用实践表明,它兼有钢结构和混凝土结构的优点,具有显著的技术经济效益和社会效益,适合我国基本建设的国情,是未来结构体系的主要发展方向之一。 计算原理 在钢-混凝土组合梁弹性分析中,采用以下假定: 1、钢材与混凝土均为理想的弹性体。 2、钢筋混凝土翼缘板与钢梁之间有可靠的连接交互作用,相对滑移很小,可以忽略不计。

3、平截面假定依然成立。 4、不考虑混凝土翼缘板中的钢筋(该假设只在正弯矩承载力计算时成立,负弯矩承载力计算式需考虑钢筋作用[1])。 钢-混凝土组合梁弹性分析采用换算截面法。(a)表示换算前截面,(b)表示换算后截面。换算截面法的基本原理是:混凝土翼缘板按照总力不变及应变相同条件,换算成弹性模量为Es、应力为бs的与钢等价的换算截面面积。具体计算时,为了混凝土截面重心高度换算前后保持不变,换算时混凝土翼缘板厚度不变而仅将翼缘板有效翼缘宽度be除以α E(钢材弹性模量与混凝土弹性模量的比值。 求得等价的钢梁截面后,可以按照材料力学的方法来计算截面的抗弯承载力。设换算后截面的惯性矩为 I换算,换算截面形心轴距离钢梁底部为y 换算,组合梁总高为y换算作用在截面上的弯矩为M,而组合梁挠度的计算,则按照换算截面惯性矩计算组合梁截面刚度后,再由结构力学的方法计算梁的挠度。 截面设计 根据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ025-86),对钢-混凝土组合梁进行了设计。如图4所示,为该工程选用的组合梁截面图。钢梁选为Q345B钢,混凝土翼缘板用 C40混凝土,剪力连接件采用[10槽钢。组合梁总高为1650mm,高跨比约为31.5。组合梁截面换算惯性矩为8.576×1010mm^4,而纯钢梁的截面惯性矩只有5.228×10 10mm^4,组合梁截面惯性矩是纯钢梁的1.64倍,大大提高了组合梁的刚度,减小了组合梁在荷载作用下的挠度

钢-混凝土组合结构复习题

钢-混凝土组合结构复习题 一、填空题 1. 按照是否对组合梁施加预应力,组合梁可以分为________________和________________。 2. 钢-混凝土组合构件主要有钢-混凝土组合_____和钢-混凝土组合_____。 3. 对连续组合梁的计算可进行简化,可用________________为基础采用承载力极限状态设计方法,截面特性计算简单,对静载荷和活载荷处理,不需考虑承载力极限状态下的混凝土徐变效应和施工方法。 4. 当钢梁的腹板和下翼缘宽厚比较大时,组合截面在达到塑性抵抗弯矩之前,可能导致钢梁局部屈曲二破坏,因此。这种梁必须进行_______________分析。 5. 抗剪连接件的形式很多,按照变形能力可分为为两类:_________连接件,_________连接件。 6. 压型钢板的截面特征随着受压翼缘宽厚比不同而变化。当宽厚比大于极限宽厚比时,截面特征按_________________计算;当宽厚比小于极限宽厚比时,截面特征按_______________计算。 7. 组合楼板的破坏模式主要有弯曲破坏、________________和_____________破坏。 8. 我国现行的《建筑结构可靠度设计统一标准》把极限状态分为两类,_____________极限状态和_____________极限状态。。 9. 连续组合梁在极限状态下,各剪跨段内的弯矩均由组合截面承担。正弯矩区内的组合作用表现为钢梁受_____和混凝土受_____。 10. 钢-混凝土组合梁由钢梁、__________及抗剪连接件所构成。 11. 钢管混凝土除了具有一般套箍混凝土的强度高、重量轻、塑性好、耐疲劳、耐冲击等优点外,还具有施工方便、______________、经济效果好的优点。 12. 钢管混凝土材料是由钢管和混凝土两种性质完全不同的材料组成,由于钢管混凝土的核心混凝土受到钢管的约束,因而具有比普通钢筋混凝土大得多的_________和_________ 。

钢与混凝土组合结构设计

第一章绪论 1.五大结构:传统的木结构、钢结构、砌体结构、混凝土结构和钢与混凝土组合结构 2.钢与混凝土组合结构的类型:压型钢板与混凝土组合板钢与混凝土组合梁钢管混凝土型钢混凝土外包钢混凝土组合桁(网)架 第二章钢与混凝土组合梁设计 1.钢与混凝土组合梁的类型:普通工字钢组合梁箱形组合梁蜂窝式组合梁钢桁架式组合梁 2.钢与混凝土组合梁的设计方法有两种:弹性设计方法和塑性设计方法【其他组合梁按塑性设计】 3.组合梁承载力计算假定: ①钢材和混凝土均为理想弹性体; ②混凝土板和钢梁之间的相对滑移可以忽略不计; ③截面符合平截面假定; ④不考虑混凝土翼板内钢筋和板托的作用 ⑤不考虑混凝土受拉工作。 4.钢与混凝土组合梁塑性设计适用范围: 符合下列条件的组合梁。可按塑性设计方法进行承载力计算。 ①在设计荷载作用下,不会因交替发生拉、压屈服而使材料产生低周疲劳破坏的构件。 ②构成组合梁的各部件在达到承载力前不发生局部破坏,确保组合梁截面能形成塑性铰。 ③组合梁的塑性中和轴位于混凝土受压翼板内。 ④当组合梁的塑性中和轴位于钢梁内时,钢梁的板件宽厚比应满足表2-2的要求。 5.部分抗剪连接组合梁适用于下列三种情况: ①组合梁上各截面的弯矩达不到其极限弯矩的情况。此种情况下,组合梁的械面高度与钢梁的板件厚度不取决于截面所需的抗弯强度,而主要取决于截面刚度或板件的局部稳定。 ②组合梁中最大正弯矩截面达到抗弯承载力时,不能达到极限弯矩的某些区段。 ③当抗剪连接件受构造等原因的影响,不能按完全抗剪连接设计时 6.抗剪连接件种类:按刚度可分为刚性连接件和柔性连接件。目前常用及我国规范推荐的抗剪连接件均为柔性连接件,主要有栓钉、槽钢和弯起钢筋三种形式。 第三章压型钢板与混凝土组合板设计 1.组合板的计算 组合板应进行施工阶段和使用阶段的设计验算。在混凝土还未达到75%强度前的施工阶段,压型钢板作为混凝土的模板,独立承担楼板上的全部荷载和混凝土质量,此时需按钢结构受弯构件对压型钢板进行承载力计算和变形验算。在使用阶段,则需要验算组合板的承载力、变形、裂缝、振动等。 2.组合板的破坏模式:弯曲破坏纵向剪切破坏斜截面剪切破坏局部荷载作用下的冲切破坏 《钢管混凝土结构技术规范》( GB 50936- -2014) 中基于统一理论的设计方法和

钢-混凝土组合梁的发展历程

目录 1 钢-混凝土组合梁的定义及分类 (1) 1.1 定义 (1) 1.2 分类 (2) 2 钢-混凝土组合梁的发展历程 (5) 2.1萌芽阶段 (5) 2.2发展阶段 (5) 2.3全面研究、实用阶段 (6) 2.4深入研究、推广应用、完善规范阶段 (6) 3 钢-混凝土组合梁的工程应用实例 (8) 3.1 多层工业厂房 (8) 3.2 高层建筑 (10) 3.3 桥梁结构 (10) 4 钢-混凝土组合梁的前景 (11) 参考文献 (13)

钢-混凝土组合梁结构的发展概述 1 钢-混凝土组合梁的定义及分类 1.1 定义 钢-混凝土组合结构是在钢结构和混凝土结构的基础上发展起来的一种新型结构形式[1]。目前钢-混凝土组合结构的主要形式包括组合结构、组合楼板、组合桁架、组合柱等组合承重体系以及组合斜撑、组合剪力墙等组合抗侧力体系,应用领域包括高层及超高层建筑(如图1所示)、大跨桥梁、地下工程、矿山工程、港口工程以及组合加固和修复工程等[2]。本文主要对钢-混凝土组合梁进行介绍。 图1 赛格广场大厦(深圳) 钢-混凝土组合梁作为建筑房屋的横向承重构件,通过抗剪连接件将钢梁与混凝土板组合成一个整体来抵抗各种外界作用,能够充分发挥钢梁抗拉、混凝土板受压性能好的优点,与非组合梁结构相比,具有以下一系列的优点:(1)组合梁截面中混凝土主要受压,钢梁受拉,能过充分发挥材料特性,

承载力高。在承载力相同时,比非组合梁节约钢材约15%-25%。 (2)混凝土板参加梁的工作,梁的刚度增大。楼盖结构的刚度要求相同时,采用组合梁可比非组合梁减小截面高度26%-30%。组合梁用于高层建筑,不仅降低楼层结构高度,且显著减轻对地基的荷载。 (3)组合梁的翼缘板较宽大,提高了钢梁的侧向刚度,也提高了梁的稳定性,改善了钢梁受压区的受力状态,增强抗疲劳性能。 (4)可以利用钢梁的刚度和承载力承担悬挂模板、混凝土板及施工荷载,无需设置支撑,加快施工速度。 (5)抗震性能好。 (6)在钢梁上便于地焊接托架或牛腿,供支撑室内管线用,不需埋设预埋件。 相比于混凝土结构,组合结构的缺点是需要采取防火及防腐措施。但组合结构的防火及维护费用比钢结构低,并且随着科学技术的发展,防腐涂料的质量和耐久性也在不断提高,为组合结构的应用提供了有利条件。 1.2 分类 组合梁自问世以来至今,各国学者们展开了广泛且具有深度的研究。目前,组合梁的种类已从单一的外包式钢-混凝土组合梁发展至T形组合梁、现浇混凝土翼板组合梁、预制混凝土翼板组合梁、叠合板翼板组合梁、压型钢板组合梁等形式。 钢-混凝土组合梁按照截面形式可以分为外包混凝土组合梁和钢梁外露的组合梁(如T形组合梁),如图2所示。外包混凝土组合梁又称为劲性混凝土梁或钢骨混凝土梁,主要依靠钢材与混凝土之间的粘结力协同工作;T形组合梁则依靠抗剪连接件将钢梁与混凝土翼板组合成一个整体来抵抗各种外界作用。大量的研究和实践经验表明,T形组合梁更能够充分发挥不同材料的优势,具有更高的综合性能,是组合梁应用和发展的主要形式。

型钢混凝土组合柱施工方案

目录 1、编制依据―――――――――――――――――――2 2、工程根况―――――――――――――――――――2 3、施工安排―――――――――――――――――――2 4、施工准备―――――――――――――――――――2 5、主要施工方法及措施――――――――――――――3 6、质量要求―――――――――――――――――――8 7、安全施工措施――――――――――――――――――8

一、编制依据 二、工程概况 本工程为朝阳万科石佛营三期工程,1#楼II段七层C1-C2/CD-CE 轴范围内的三个角点(C1/CD、C2/CD、C1/CE)处的框支柱,自▽19.56m -▽24.16m高度范围为型钢混凝土组合柱。H型钢的材质为Q345B,柱全长4.60m。 三、施工安排 H型钢委托专业厂家加工制作,并负责安装。 四、施工准备 1、材料要求 1.1、钢材应附有质量证明书并符合设计文件的要求。 原材料:钢材抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.20; 钢材应有明显的屈服台阶,且伸长率应大于20%; 钢材应有良好的可焊性和合格的冲击韧性。 1.2、焊接材料:本工程所用的焊条、焊丝和焊剂,应与主体金属强

度相适应,即选用能保证等强度焊接的焊接材料,焊接材料的品种、性能等应符合现行国家产品标准。 1.3、栓钉:采用圆柱头焊钉,其性能符合GB10433-89的要求。 1.4、H型钢柱材料用量统计表 五、主要施工方法及措施 1、H型钢柱的焊制加工:由专业厂家在加工厂加工成型。 用大于4.6m长的通长板切割下料。切割前,钢材表面沿切割线宽度

50-80mm范围内的铁锈、油污应清除,采用自动切割机切割,其允许偏差为≤±1.5mm.切割后清除切口表面的毛刺,飞溅物。 组对焊接,采用H型钢成型机组装,埋弧自动焊采用焊丝,应与主体金属材料强度相适应,焊缝采用坡口型式。 柱脚板与H型钢焊接,柱脚板上预钻Φ40的柱脚螺栓孔。 栓钉为M19,80mm长,间距200mm双排,且栓钉至型钢钢板边缘距离大于50mm。手工电弧焊采用E5003焊条。 进场构件的检查与验收:构件验收分两步进行,第一自检,存在的问题应在工厂修理合格后方可发运,第二步构件运抵现场后,由现场专职质检员先组织检查验收。 构件检查的重点:检查构件的出厂检测证明,试验报告记录等。检查进场构件的外观质量,如构件挠曲变形,节点板表面损坏与变形,焊缝外观质量,构件表面锈蚀和板材表面质量等,如有问题,应立即通知制造厂,并按规定及时处理达到合格的标准。检查构件的几何尺寸,孔径大小和距离位置,焊缝尺寸精度等。 构件现场堆放:构件进入现场临时堆放时,钢柱下须加垫木,支点要合理,两层堆放时,上下层枕木在同一垂线上。 2、柱脚螺栓的预埋 KZ1、KZ2、KZ3柱的柱脚采用埋入式柱脚螺栓,埋置深度为(▽19.56m以下)1300mm(满足规程第9.5.2条规定的要求大于型钢截面的3倍高度)。KZ1、KZ2各4根Φ30螺栓,KZ3为2根Φ30螺栓。 当▽19.56m以下柱绑扎钢筋时,将地脚螺栓安装固定在框支柱内,合模浇筑时专人看护,确保螺栓的预埋位置准确。自▽19.56m 端头外露140mm,浇筑完▽19.56m以下砼后,将型钢组合柱四周搭设临时脚手架。 3、吊装型钢柱

钢与混凝土组合梁的应用实例

工 程 技 术 中国新技术新产品- 121 - 一、工程概况 某钢结构框架厂房,两层,柱距6m,底层跨度6m,四跨,层高4.2m,二层两跨12m,层高3.9m,二层楼面采用钢梁混凝土板,设计楼面活荷载2t/m 2,无动力荷载,屋面采用轻型彩钢板。抗震设防烈度6度,0.05g,地震分组第二组,场地类别二类,地基比较均匀,土质良好。 二、工程设计方案 根据工程基本情况,拟定设计方案采用底层钢框架,上层门式刚架,楼面沿纵向设置次梁兼做横向刚架侧向支撑,次梁间距3m。次梁采用混凝土-钢梁组合结构,主刚架梁采用非组合连续钢梁。刚架采用PKPM-STS钢结构整体计算。 三、楼板的设计计算 压型钢板-混凝土做组合楼板时,钢板能作为板底受力钢筋,比非组合楼板更省材料,但是,施工中需要采用比较可靠地连接构造传递压型板与混凝土结合面的纵向剪力,并需要在压型板上涂刷防火涂料及后期保护性维护。因此本工程采用非组合型楼板,压型板仅作为混凝土的永久支撑使用,楼板按照普通楼板设计。 四、组合梁的设计 1 组合梁的设计计算原则 组合梁均按照极限状态设计准则进行,塑性设计法比弹性设计法计算简便,且考虑钢梁的塑性承载力,与实际情况更吻合,安全的同时更加经济,本工程采用塑性设计方法计算组合梁的承载力。 2 简支组合梁的受弯承载力计算 计算组合梁的受弯承载力需首先确定梁属于完全抗剪连接或部分抗剪连接,然后采用相应的公式计算其受弯承载力。对于简支梁,仅存在正弯矩区,钢梁与混凝土面之间的纵向剪力Vs取Af和behc1fc中的较小值,若抗剪连接件能完全抵抗此纵向剪力,抗剪件不会进入全截面塑性状态,钢梁与混凝土理论上无相对滑移,即完全抗剪连接;若抗剪连接件不能完全抵抗纵向剪力,抗剪连接件全面进入塑性状态后,钢梁与混凝土之间将会产生相对滑动,即部分抗剪连接。 3 组合梁的抗剪承载力计算 组合梁的全部竖向剪力,由钢梁的 腹板承受,按下式计算:V≤hwtwfv,对于连接节点处,梁端剪力还应考虑强剪系数1.3。 4 本工程组合梁截面的选取和计算工程材料:混凝土C30,钢梁钢材Q 345B ,因采用压型钢板,抗剪连接件采用圆柱头栓钉,性能等级4.6级, f=215N/mm 2 ,r=1.67。 (1)梁上荷载计算 恒载:上部楼板自重,及楼板面层gk1=(25×0.2+1.1)×3.0=18.6kN/m gk2=1kN/m(钢梁自重)活荷载:使用荷载20kN/m 2qk=20×3=60kN/m (2)单个栓钉抗剪承载力 压型钢板组合梁,栓钉的抗剪承载力需要考虑折减系数βv,本工程压型钢板板肋垂直于钢梁布置, 其中,bw——混凝土凸肋的平均宽度,当肋的上部宽度小于下部宽度时,区上部宽度;he——混凝土凸肋的高度;hd ——栓钉的高度;n0——梁截面肋中栓钉数,多于3个时,按3个计算。 本工程中,将压型板较宽凸肋朝下,bw=120,单排按2个栓钉考虑,凸肋高度he=60,栓钉高度hd=130,30≤hd-he=70≤75,满足构造要求。 (3)钢梁截面的初步选择 钢梁的抗剪全部由腹板承担,故可以根据支座剪力及板的高厚比限制估算钢梁的高度 支座剪力V=[(18.6+1)×1.2+60× 1.4]×3=322.56kN 腹板主次梁连接处考虑切肢削弱每侧45mm,节点连接处考虑强剪系数1.3,腹板按弹性高厚比控制,则有: [V]=(66tw-90)×tw×180≥1.3× 322.56×1000 hw≥6.5,取板厚tw=8mm 反算梁高度h0 (H0-90)×8×180≥1.3×322.56×1000H0≥381mm,初步取H0=400mm进行试算 根据构造要求及试算,满足使用阶段的强度及刚度要求下,钢梁截面H=450,上翼缘宽度160mm,厚度12mm,下翼缘宽度200mm,厚度8mmAs=6960mm 2。 混凝土翼板的有效宽度be=b0+b1+b2 其中,b0=130(压型板上部宽度)b1=b2=min(L/6,6×hc1,S/2) =min(6000/6,6×160,3000/2) =1000 b e =b 0+b 1+b 2=130+1000+1000 =2130mm A×f=6960×310=2157.6kN·m b e ×h c 1×f c =2130×160×14.3 =4873.44kN·m 因此,组合梁的纵向剪力Vs=Af=2157.6kN·m 抗剪连接件的设置: 根据构造,最终设置单排2M16栓钉(As=201mm 2),单个栓钉抗剪承载力βv×Nvc=1.0×251.34×201=50.53kN,按完全抗剪连接,需栓钉排数n=2157.6/(50.53×2)=22排,排间距S=3000/22=136mm,因板肋的间距为200mm,不能保证栓钉均位于板肋上,故不能满足要求,因此改用部分抗剪连接设计,栓钉间距S=200mm,均设于板肋间,经过计算,钢梁强度及刚度满足要求,实际栓钉排数n=3000/200-1=14排,满足完全抗剪连接50%的最小要求,且钢梁翼缘,腹板厚度均满足相应的高厚比及其它构造要求。 (4)组合梁与非组合梁的经济型比较 如果采用非组合梁,按简支梁计算,需采用H600×200×10×10截面钢梁,As=9800mm 2,相对节省钢材率(9800-6960)/9800=28.9%。 参考文献 [1]张作运,陈远椿,周廷坦.钢与混凝土组合梁设计[M].北京:中国建筑工业出版社. 钢与混凝土组合梁的应用实例 李蔚然 (中色科技股份有限公司,河南 洛阳 471039) 摘 要:组合梁是由钢梁、钢筋混凝土板及两者之间的剪切连接件组成整体而共同工作的一种结构形式。混凝土处于受压区,钢梁主要处于受拉区,两种不同材料都能充分发挥各自的长处,受力合理,节约材料。本文通过一个工程实例,介绍一些该结构形式的技术特点及设计过程中的一些计算及构造细节。关键词:压型钢板组合梁;设计计算;设计方案中图分类号:TU375 文献标识码:A DOI:10.13612/https://www.sodocs.net/doc/198151619.html,tp.2016.01.111

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