钢骨混凝土 本科

xbh0且 xaa' tf
36
弯矩平衡式：
非抗震设计
M fc b x ( h 0 2 x ) fy 'A s '( h 0 a s ') fa 'A a 'f( h 0 a a ') M a w
抗震设计
M 1 R E [fc b x ( h 0 2 x ) fy 'A s '( h 0 a s ') fa 'A a 'f( h 0 a a ') M a w ]
3. 叠加方法：将钢骨和混凝土两部分抗剪承载力之和作为钢骨混凝土 梁的抗剪承载力，计算简单且结果安全可靠，我国两个规程均采用 这种方法。
50
型钢混凝土框架梁的受剪截面应符合下列条件
非 抗
Vb
0 .4 5
fcbh0
震 设
fatw hw 0.10
计 fcbh0
1
抗 震
Vb
RE
(0.36 fcbh0 )
40
2、弯剪破坏 多发生于剪跨比λ>1.5且含钢率较小 的情况。防止弯剪破坏是通过受剪承 载力验算来保证。 （如图b）
41
3、剪切粘结破坏 箍筋较少且剪跨比较大时，钢骨上、下翼 缘附近易产生劈裂裂缝，并沿钢骨翼缘水 平方向发展，最终导致混凝土保护层剥落。 减小箍筋的间距和肢距，可有效的防止梁 的剪切粘结型破坏。（如图c）
型钢混凝土梁的受弯破坏形态
型钢混凝土梁的弯曲破坏基本呈现型钢受拉区 域全部或部分屈服、变形加大，受压区混凝土压碎 破坏形态。
根据中和轴的位置，型钢混凝土受力情况分为 以下三种情况：
25
第一种情况：中和轴通过型钢腹板，破坏时型钢下 翼缘受拉屈服，上翼缘受压屈服或接近屈服极限， 型钢腹板部分屈服，部分处于弹性工作状态。
52
充满型型钢混凝土框架梁斜截面受剪承载力计算
（2）集中荷载作用下 非抗震设计
V b0 .2 1 0 .5fc b h 0fy vA s svh 0 0 .5 8fa tw h w
抗震设计
V b1 R E [0 .1 1 6 .5fc b h 0 0 .8 fy vA s s vh 0 0 .5 8fa tw h w ]
早期的型钢混凝土外包混凝土主要是作为钢 构件的保护层。
5
型钢混凝土构件分类
型钢混凝土构件根据采用的部位主要分为梁、柱 及剪力墙三种，梁、柱截面形状如图所示。
6
型钢混凝土构件根据型钢分为实腹式和空腹式 两种，截面形状如图所示。格构式型钢混凝土结构 受力性能较实腹式型钢混凝土差。
7
8
9
2.型钢混凝土的基本特点
（5）纵向钢筋
直径 间距
21
（6）箍筋
箍筋作用增强抗剪承载力；防止构件脆性剪切 破坏；约束混凝土；确保共同工作；避免粘 结剪切破坏。
22
（6）混凝土
混凝土强度 粗骨料粒径
23
二、型钢混凝土梁
1.型钢混凝土梁的受弯性能 2.型钢混凝土梁的受剪性能 3.型钢混凝土梁的构造要求
24
1.型钢混凝土梁的受弯性能
3
一、型钢混凝土结构概述
1.型钢混凝土的基本概念及应用历史 2.型钢混凝土的基本优缺点 3.型钢砼构件的计算基本原则
4
1.型钢混凝土的基本概念及应用历史
型钢混凝土定义
在型钢周围配置钢筋并浇筑混凝土后，使型 钢部分与钢筋混凝土部分成为一体，这种组合构 件称之为型钢混凝土构件，又称SRC构件。采用 型钢混凝土构件的结构成为钢骨混凝土结构。
55
56
（5）梁腹开孔
梁腹部开孔优先采用圆孔，孔洞宜位于梁腹中部 ，且宜设置在梁剪力较小的区段，孔洞中心距宜 大于孔洞平均直径的三倍。
57
设 计
fatw hw 0.10
fcbh0
51
充满型型钢混凝土框架梁斜截面受剪承载力计算
（1）均布荷载作用下 非抗震设计
V b0 .0 8fcb h 0fyvA s svh 0 0 .5 8fa tw h w
抗震设计
V b1 R E(0 .0 6 fc b h 0 0 .8 fy vA s svh 0 0 .5 8 fa tw h w )
与钢筋混凝土结构相比有以下显著特点： 变形能力强、抗震性能好 在截面尺寸相同条件下，可合理配置较多钢
材 可以节省模板及支撑，加快施工速度，实现
立 体施工及逆作法或半逆做法施工新工艺 浇筑混凝土比较困难 钢材用量较大，建设费用较高
10
与钢结构相比有以下显著特点： 混凝土兼有参与构件受力与保护层的功能，耐 火性及耐久性均比钢结构优越 结构刚度大，外力作用下变形小，在风荷载和 地震作用下，结构的水平位移较易控制 混凝土有利于提高型钢的整体稳定和局部稳定 体施工及逆作法或半逆做法施工新工艺 结构自重较大，施工复杂程度较高
型钢混凝土梁的受剪破坏形态
采用实腹式钢骨的钢骨混凝土梁，其剪切破坏形态，主 要有以下三种类型：
剪跨比λ是“受剪跨高比”的简称，是指梁上集中荷
载作用点到梁支座的距离（受剪区段长度）
高度 h b的比值，即 lv / hb 。
l
v
与梁截面
39
1、斜压破坏 多发生于：①剪跨比λ<1.0；②剪跨 比λ＝1.0～1.5且梁的含钢率（型钢 ）较大时。防止斜压破坏是靠截面控 制条件来保证。（如图a）
44
3、混凝土强度
型钢混凝土梁中混凝土的抗剪能力Vc随着 混凝土强度等级而提高。
45
4、含钢率和型钢强度
含钢率较大，型钢承担的剪力大，同时在 含钢率较大的梁中，被约束的混凝土也较 多，因此对提高混凝土的强度及变形能力 （延性）都有利。
46
5、宽度比
型钢翼缘的宽度bf与梁宽b之比，对型钢混 凝土梁的破坏形态及抗剪强度均有一定的 影响。
这些规范和标准都对钢骨混凝土结构的推广和应用起着重 要的意义。
14
4.型钢砼构件的一般构造要求
（1）含钢率（型钢截面面积与杆件全截面面积的比值）
最小3％，最大15％（日本13.3％，美国20％， 欧洲13.3％[C20]～35.3％[C60]） 合适的含钢率5～8％ 钢材Q235,Q345
15
（2）型钢的板件宽厚比
教学多媒体课件系列－《组合结构》
组合结构
Composite Structure （本科教程）
华南理工大学土木工程系 杨春
2007年3月
版权所有：2006.2 华南理工大学土木工程系
1
第三部分
型钢混凝土结构
2
内容提要
一、型钢混凝土结构概述 二、型钢混凝土梁 三、型钢混凝土柱 四、型钢混凝土框架梁柱节点构造 五、型钢混凝土在高层建筑中的应用 六、国内型钢混凝土高层建筑工程实例
37
水平力平衡式： fc b x fy 'A s ' fa 'A a 'f fy A s fa A a f N a w 0
当 1h01.25x,2h01.25x时 ： Maw[12(1222)(12)2.5(1.25)2]twh02fa Naw[2.5(12)]twh0fa
38
2.型钢混凝土梁的受剪性能
42
影响型钢混凝土梁抗剪能力的因素
1、剪跨比λ
当剪跨比较小（λ=1～1.5）时，一般产 生剪切斜压破坏；当剪跨比λ=1.5～2.5 时，一般产生剪切粘结破坏；当剪跨比较 大（λ>2.5～3.0）时，一般产生弯剪破 坏。
43
2、加载方式
根据试验证明，在均布荷载作用下型钢混 凝土梁的抗剪能力比集中荷载作用下型钢 混凝土梁的抗剪能力有所提高。
12
型钢混凝土结构现有的计算理论
目前，国际上主要有三种类型： ㈠ 英国及欧洲规范的计算理论基于钢结构的计算方法， 考虑混凝土的加强作用，在试验的基础上对试验曲线进 行修正。 ㈡ 美国的ACI规范以及前苏联的计算理论则是基于钢筋 混凝土结构的计算方法，认为钢骨与混凝土是完全共同 工作的，而试验表明在少数情况下这种计算方法是偏于 不安全的。 ㈢ 日本的计算理论则是建立在叠加理论基础上的，不考 虑钢骨与混凝土的共同工作，认为钢骨混凝土结构的承 载能力是型钢和钢筋混凝土两者承载能力的叠加，这种 计算方法相对简单但偏于保守。
高度x=0.8xp,混凝土的极限压应变εcu取0.003， 相应的最大压应力取混凝土轴心抗压强度设计值 fc;
29
4）钢筋和型钢的应力由应变与弹性模量计算，但小 于其强度设计值，型钢的理论应力分布为双矩形 应力分布；
30
5）双矩形应力值取钢材的受拉和受压强度设计值，考 虑理论应力分布与实际应力分布的差别、平截面假 定和钢材应力全塑性假定引起的误差以及混凝土与 型钢之间的相对滑移等因素影响，钢材的强度设计 值乘以0.9的折减系数；
厚度不宜小于6mm，宽厚比不应大于下表限值。满 足上述条件可验算型钢局部稳定。
16
17
（3）焊缝连接
按照钢结构设计规范及焊接规程要求。
18
（4）型钢保护层厚度
保护层厚度根据以下因素确定：耐火性；耐久性； 确保型钢与混凝土的粘结强度充分发挥；防止型钢板 件发生局部屈曲；方便混凝土的浇筑。
19
20
13
型钢混凝土结构相关的设计规范
美国混凝土协会制订的ACI－318规范中列入了钢骨混凝土 结构设计部分。 前苏联电力建设部1951年出版了《劲性钢筋混凝土设计规范 》，1978年又出版了《劲性钢筋混凝土结构设计指南》。 欧洲钢结构协会（ECCS）和欧洲经济共同体（EEC）建筑 与土木工程部都制订了与钢骨混凝土结构相关的规程及说明 。 日本建筑学会1958年颁发了《钢骨混凝土结构计算标准》， 并在随后的实践中进一步研究、改进，先后作了五次修订。 我国1997年由冶金工业部颁布了《钢骨混凝土结构设计规程 》（YB 9082－97），2002年最近中华人民共和国建设部又 颁布了《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ 128－2001）