第五章 型钢混凝土结构(1)

上海金茂大厦
上海金茂大厦
由美国Gensler公司与 同济大学建筑设计研究院 联合设计, 前者是一家位 于旧金山的建筑、设计、 规划与咨询公司。
建筑高度高达632米， 结构高度565.6米 。巨型 框架-核心筒-伸臂桁架抗 侧力结构体系,为钢-混凝 土混合结构。
2014年竣工。
上海中心大夏
标准层平面
5.1.2 型钢混凝土结构的特点
◆承载能力高 ◆抗震性能好 ◆施工速度快 ◆与钢结构相比
刚度大，防火、防锈蚀能力好，稳定性好。
5.1.3 在我国的研究和应用
型钢混凝土在我国始于20世纪50年代前苏联援 建项目。
国内试验研究和设计理论建立始于20世纪80年代。 1997参考日本规程，原冶金部编制行业标准《钢 骨混凝土结构技术规程》（ 2006 修编）。 2002年建设部编制《型钢混凝土组合结构技术规 程》，并相继在上海金茂大厦、北京京广中心等项目 得到应用。
含钢率
w
As Aa bh
Vu/fcbh0
0.6 0.4
0.2
0
1
2
3
4
ຫໍສະໝຸດ Baidu
6
剪跨比影响
5.2.3 斜截面承载力计算
3.计算公式 ◆排除斜压破坏条件
Vb 0.45 fcbh0
f
a
t
w
hw
fcbh0 0.1
◆均布荷载
Vb
0.08 fcbh0
上海金茂大厦
设计 美国芝加哥SOM设计 事务所 施工 上海建工集团总承包 1998年建成，投资5.6亿美 元，主体高372.1m，总高 421m，地下3、主体88、屋 顶2层，高宽比6.9（核心筒 12.4），8根外柱： 1.5m×5m→1m×3.5m 筒壁厚800mm～450mm 7度地震作用下 △/H=1/845，/h=1/750 风荷载作用下 △/H=1/760，/h=1/730
实腹式钢骨 混凝土巨型柱
5.1.4 一般规定和构造要求
b1+b2≥b/3
P101
b1 b2
≥120
≥100
≥120
≥100
b
型钢混凝土梁
型钢混凝土柱
混凝土保护层最小厚度
5.1.4 一般规定和构造要求
型钢钢板宽厚比限值
5.2 型钢混凝土梁
5.2.1 试验研究 ◆破坏过程 ◆型钢位置影响
P 分配梁
1 fcbx f yAs faAa f y As fa Aa Naw 0
M
Mu
1bxh0
0.5x
f yAs h0
as
faAa h0
aa
M aw
公式条件
x bh0
x aa t f
问题：
1.如何应用公式？ 2.当为T形截面时如何处理？
【例题5-1】P105
b
1
0.8 fy fa
应变计 位移计
试件加载图
Pu
M/Mu
f（mm）
M-f曲线
Pu
沿梁全高配置型钢
仅在受拉区配置型钢
h
5.2 型钢混凝土梁
5.2.1 试验研究 ◆实测截面应变
实际 修正
实测截面应变
5.2.2 正截面承载力计算 1.基本假定 ◆截面应变符合平截面假定 ◆不考虑混凝土的抗拉强度
◆混凝土εcu=0.003，相应的压应力为fc
M Mu 1bxh0 0.5 x f yAs h0 as faAaf h0 aa Maw
结论
5.2.3 斜截面承载力计算
1.破坏形态
1.5
Pu
t
过薄
w
1.5～2.0
Pu 保护层过小
斜压破坏 2.0
剪粘破坏 Pu
剪压破坏
5.2.3 斜截面承载力计算
2.影响因素
◆剪跨比 ◆加载方式 ◆含钢率及型钢强度 ◆配箍率 1.0 ◆混凝土 0.8
f a
1.25 1 twh0 fa
tw
fa
2 1.25 twh0 fa
h0 δ2h0
1.25ξh0 δ1h0
x h0
Naw 2.5 1 2 twh0 fa
Maw
0.5
2 1
2 2
1 2 2.5 1.25 2
twh02 fa
5.2.2 正截面承载力计算 2.受弯承载力计算
2 0.003Es
x h0
假 定1h0 xc 1.25x
据对称性
Naw 2.5 1 2 twh0 fa
1 fcbx f y As faAa f y As fa Aa N aw 0
校核假定条件，且 b
Maw
0.5
2 1
2 2
1 2 2.5 1.25 2
twh02 fa
第五章 型钢混凝土结构
主要内容
◆型钢混凝土结构概述 ◆型钢混凝土梁
5.1 概述
在欧美，1908年Burr做了空腹式型钢混凝土柱 试验，发现混凝土外壳能使柱的强度和刚度明显提 高。1923年加拿大的学者开始作空腹式型钢混凝土 梁试验。在日本，1928年齐田时太郎做了轴心受压 柱试验，1929年滨田念做了偏心受压柱试验，1932 年内藤多仲做了梁柱节点试验。
我国起步于20世纪80年代初，首先是西安建筑 科技大学和北京冶金建筑研究总院进行研究和推广， 其后有西南交大、重大、中建院、华南理工、东南 大学、同济和清华等展开研究，在自己试验研究的 基础上，制定了一套较完整的设计理论，现已步入 国际先进行列。
5.1 概述
5.1.1 型钢混凝土结构的概念
基本构件截面形式
a
Aa
As
fa
b
1 fcbx f yAs faAa f y As fa Aa Naw 0
M
Mu
1bxh0
0.5x
f yAs h0
as
faAa h0
aa
M aw
公式条件
x bh0
x aa t f
5.2.2 正截面承载力计算 2.受弯承载力计算
当1h0 xc x 0.8 1.25x 1.25h0 , 2h0 1.25h0时
xcb
xb 0.8
b h0
0.8
y
fy Es
,a
fa Es
b
1
0.8 fy fa
2 0.003Es
a’a a’s
5.2.2 正截面承载力计算 2.受弯承载力计算
1 fc
f y As f a Aa
M
h
h0
δ1h0
P105图5-10有误
As
Aa
f a
x
x/0.8
δ2h0
截面应变
据极限平衡方程
fa Aa f y As
◆矩形等效混凝土压应力，有效高度x=0.8xc ◆钢梁腹板应力简化为等效矩形应力,其值为
fa
◆钢由筋平应截力面σ假s定=Esεb s≤1fy，εsf0≤y.80.0f1a
2 0.003Es
5.2.2 正截面承载力计算
cu 0.003
a y
y a
2
cu
xcb
a
h0
h
cu xcb cu h0