组合结构设计原理结课论文

组合结构设计原理结课论文

随着我国钢材产量的逐年增加和高强度、高性能建筑结构用钢的大量生产，我国已进入了大力发展钢结构建筑的新时期，由此便产生了钢—混凝土组合结构。该种结构适应现代结构对“轻型大跨、预制装配、快速施工”的要求在房屋建筑、桥梁、地下建筑、海洋工程、特殊容器等领域得到应用。

组合结构的发展史

国际：

1879年英国的Severn在铁路桥的钢管桥墩中充填混凝土，形成钢管混凝土结构

英、美等国在钢梁与钢柱外围包上了混凝土形成组合梁、柱，用以防火。

20世纪初，佚名人士在方钢管中注入混凝土。

1928年日本开始对SRC结构进行研究（即1923年日本关东大地震后）

1965年英国制定CP117第一部分《钢-混凝土组合结构-房屋建筑》

1967年英国制定CP117第二部分《钢-混凝土组合结构-桥梁》

1967年日本制定《钢管混凝土构件设计规范》

1984年欧洲规范（EUROCODE-4）草案在英国完成，是目前国际上比较完整的组合结构规范。

国内：

50年代我国开始在桥梁工程中采用组合结构

1986年交通部制定《公路桥涵设计规范》对组合梁的计算方法及构造做出规定。

1988年《钢结构设计规范》（GBJ17-88）对组合梁做出规定。

现行标准规范：

钢结构设计规范GB50017-2003

冷弯薄壁型钢结构技术规范GB50018-2002

高层建筑钢结构技术规程JGJ99-98

钢管混凝土结构技术规程CECS28:90

型钢混凝土组合结构技术规程JGJ138-2001

钢骨混凝土结构技术规程YB9082-97

钢结构加固技术规范CECS77:96

组合结构特点

1、充分利用钢材和混凝土各自的材料性能，具有承载力高、刚度大、抗震性能和动力性能好、构件截面尺寸小、施工快速方便等优点。日本阪神地震表明，组合结构破坏率最低。

2、节省脚手架和模板，便于立体交叉施工，减小现场湿作业量，减轻扰民程度。

3、造价低。若考虑因自重减轻而带来的竖向构件截面尺寸减小、地震作用减小、基础造价降低、施工周期短等因素，组合结构比混凝土结构和钢结构造价都要低。

钢与混凝土组合梁

1、结构组成

钢与混凝土组合梁由钢梁、钢筋混凝土板以及两者之间的抗剪连接件组成。2、工作机理通过抗剪连接件将钢梁和混凝土翼板连成整体共同受力，其弯曲刚度比钢梁的刚度一般要提高1倍以上，同时抗弯承载力也有明显提高。抗剪连接件能够传递钢梁与混凝土翼板交界面的剪力，抵抗钢梁与混凝土翼板之间的相对滑移和防止掀起，以保证钢梁与混凝土翼板整体受力。

3、特点

1）节约钢材，混凝土替代部分钢材工作。一般情况下，钢-混凝土简支组合梁的高跨比可以做到1/16-1/20，连续组合梁可以做到1/25-1/35。同钢筋混凝土梁相比，组合梁可以使结构高度降低1/3-1/4，自重减轻40%-60%，施工周期缩短1/2-1/3。同钢梁相比，组合梁可以使结构高度降低1/3-1/4，刚度增大1/3-1/4。2）刚度好，混凝土板与钢梁共同工作，抗弯模量增大，挠度减小。

3）延性好，抗震性能强。

4）抗冲击，抗疲劳性能好，用于梁桥、吊车梁的组合梁比钢梁具有更好的抗冲击、抗疲劳能力。

5）稳定性好，由于组合梁上翼缘侧向刚度大，整体稳定性好；钢梁的受压翼缘受到混凝土板的约束，其翼缘与腹板的局部稳定性有较大改善。4、分类

1）按截面形式：

外包混凝土组合梁和T形组合梁（无托座和有托座，但托座部分施工和构造较为复杂，无托座梁应用较多）。

2）T形梁按翼板构造：

现浇混凝土翼板组合梁—整体性好，但需要现场支模，湿作业工作量大，施工速度慢。

预制混凝土翼板组合梁—在预留槽口处浇筑混凝土，减小现场湿作业工作量，施工速度快，但要求加工精度高，槽口处需附加构造钢筋。未大规模推广。

叠合板翼板组合梁—预制板施工阶段作为模板，使用阶段作为楼面板或桥面板的一部分参与板和梁的受力。

压型钢板混凝土组合梁—压型钢板施工阶段代替模板，使用阶段可代替混凝土板中下部受力钢筋。

3）按钢梁截面：

工字型：

①三块不同厚度与宽度的钢板焊接而成；②将大型工字钢割去宽厚的上翼缘加焊宽度较小的钢板；③将工字钢沿腹板纵向割开然后将不同大小的半工字钢对焊而成；④蜂窝梁。

箱形：开口箱形节省钢材，但在施工阶段抗扭刚度较小

闭口箱形施工阶段整体性好，抗扭刚度大，用钢量略大

钢桁架组合梁：适用于较大跨度时，施工阶段刚度大，可以分段运输和现场拼装。

4）按是否施加预应力：

分为在钢梁内施加预应力，在混凝土翼板中施加预应力，正负弯矩区都施加预应力。

可应用于多层工业厂房，高层建筑和桥梁建筑等。

压型钢板与混凝土组合板

1、结构组成

在压成各种形式的凹凸肋与各种形式的槽纹的钢板上浇注混凝土而制成的组合板。2、特点

1）压型钢板承受板底拉力，并与混凝土共同承受板底剪力，除了在适当部位设置钢筋减轻混凝土收缩和温度变化的影响外，不必另设钢筋。

2）作为混凝土楼层的顶棚，省工省料，降低层高。

3）压型钢板作为永久性模板，不必安装、拆模，方便施工。

4）压型钢板具有相当的承载力，允许本层浇灌的混凝土尚未达到设定强度时就可以进行上层混凝土浇筑，加快施工进度。

3、应用

压型钢板与混凝土组合楼板开始仅作为楼板的永久性模板。我国自二十世纪八十年代以来逐步推广，主要在北京长富宫中心、京城大厦、香格里拉饭店，上海的锦江饭店、静安饭店，深圳的发展中心大厦、深圳大学，沈阳沈海热电厂的平台等得到应用。

钢管混凝土结构

1、结构组成

钢管砼是在劲性钢筋混凝土螺旋配筋混凝土结构的基础上演变和发展起来的。钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而构成的构件，按截面形式的不同，分为方钢管混凝土、圆钢管混凝土和多边形钢管混凝土。

2、工作机理

钢管处于纵向受压环向受拉的双向受力状态，混凝土处于三相受压状态。3、特点

1）充分发挥了混凝土和钢材各自的优点，避免了钢材特别是薄壁钢材容易失稳的缺点。2）钢管本身就是模板，简化施工。

3）延性好，因为外壳是延性很高的钢材，内部约束的混凝土比单向受压的延性要好。

4）经济效果好：与普通钢结构相比，在保持自重相近和承载力相同的条件下，可节省钢材50%；与普通混凝土结构相比，在保持用钢量相近和承载能力相同的条件下，构件横截面面积可减小约50%。

5）缺点：圆形截面的柱与矩形截面的梁连接复杂；且钢管外露，防锈、防腐蚀和耐火性能较差。

4、应用

钢管砼目前已被广泛应用于桥梁、单层和多层工业厂

房柱、设备构架柱、地铁站台柱、各种支架柱、送变电

杆塔、桁架主要压杆、高层建筑和拱架等结构形式中