轻钢-混凝土组合结构的发展趋势(doc 9)

1、.精品资料网cnshu25万份精华管理资料，2万多集管理视频讲座：.；精品资料网cnshu 专业提供企管培训资料轻钢-混凝土组合构造的开展趋势提要：引见了轻钢-混凝土组合构造的概念，对其构造体系、开展现状及存在的问题进展了讨论，并阐明了该构造必将广泛运用于建筑构造工程的开展趋势。 关键词：轻钢-混凝土组合构造；构造体系；开展趋势 一、引言 随着我国钢材产量的逐年添加和高强度、高性能建筑构造用钢的大量消费，我国已进入了大力开展钢构造建筑的新时期。目前，普通钢构造建筑的受力性能分析和设计方法已比较成熟，轻型钢构造和普通钢-混凝土组合构造也处于进一步开发和完善阶段，而轻钢-混凝土组合构造的研讨还比较

2、少1,2,3。轻钢-混凝土组合构造是一种由冷弯薄壁型钢和薄壁钢管与混凝土组合而成的新型构造体系。轻钢混凝土组合构造具有轻钢构造的优点，同时由于混凝土的存在而提高了构造的刚度和稳定性，并加强了构造的防火性能。 二、轻钢-混凝土组合构造体系 一竖向承重构造 构造竖向承重主要以薄壁钢管混凝土柱为主。由于冷成型薄壁钢管的管壁较薄，管内部混凝土可防止钢管发生部分屈曲，还可根据其稳定性要求在管内纵向设肋4，从而提高钢管的部分稳定承载力。同时钢管对混凝土有较强的约束作用，提高了混凝土的轴向抗压强度，因此，薄壁钢管混凝土柱的承载力高于钢管和混凝土的承载力之和。由于在钢管内浇筑了热容量较大的混凝土，发生火灾时可

3、以吸收热量，从而延伸了钢管的耐火极限5,6。圆钢管轴向受力性能较好，其受弯性能及与其它构件的衔接不如方钢管，但方钢管对混凝土的约束才干较差7。因此可思索采用六边形及八边形钢管8,4，以便为梁柱衔接提供方便和保证如图1所。 二 楼面构造 轻钢-混凝土组合建筑可选用多种楼面构造方式。它要求楼板必需有足够的刚度强度和整体稳定性，同时应使楼板自重轻厚度小，并提高施工速度。楼面构造可选用如下方式： 1压型钢板和混凝土组合楼板； 2密肋轻钢混凝土组合楼板； 3现浇预应力钢筋混凝土楼板； 4混凝土预制叠合楼板。 其中优先选用12类型。其主要优点是： 1省去楼面模板支撑，节省投资，施工速度快； 2压型钢板与轻

4、钢密肋中可布置设备管线，减少吊顶高度； 3平面刚度大，房屋有较强的整体性，抗震性能好。主次梁可采用矩形钢管双槽钢冷弯U型卷边槽钢或H型I字型焊接或热轧型钢。I字型钢可以是实腹的也可是空腹的，也可选用卷边槽钢混凝土组合梁。梁板组合构造经过栓钉及剪力衔接件构成整体，共同来承当楼面荷载。目前压型钢板与混凝土组合楼面构造在国内开展已比较成熟。 三支撑构造 1 对于单层工业厂房轻钢混凝土组合构造，由于采用薄壁钢管混凝土柱接受竖向荷载及吊车荷载，屋架及支撑均可采用轻型钢构件，因此其支撑布置方式与普通钢构造厂房类似。即采用柱间支撑及屋盖程度垂直支撑来保证厂房及屋盖的整体稳定性。 2对于多高层轻钢混凝土组合构

5、造体系，由于其侧向刚度较弱，为抵抗程度地震作用，减小层间侧移，宜在相应位置采用垂直支撑。为满足门窗开洞及其它方面需求，支撑的方式可以灵敏多样，如X型M型W型V型单斜杆型人字型支撑等。对位于地震区的通常的钢混凝土组合梁楼盖宜采用偏心支撑1，以便构造在地震作用下具有良好的延性及耗能性能。此外，假设采用刚性梁柱节点，对于多层构造可以不设置支撑构件。 四维护构造 轻钢-混凝土组合构造与其它钢构造一样，应采用轻质维护资料。墙梁宜优先选用冷弯薄壁槽钢卷边槽钢卷边Z型钢。可采用轻型组合墙体，如：压型钢板加轻型保温隔层墙体压型钢板夹芯板玻纤加强水泥外墙板钢网塑料墙板等。至于屋盖构造，普通采用有檩体系，亦可采用

6、拱形波纹屋顶或轻型网架轻型桁架加铺轻质保温层和彩色压型钢板。其特点是消费工厂化，制造机械化，施工方便速度快工期短。 三、轻钢-混凝土组合构造的开展现状 一 国外研讨现状 国外一些学者已进展了薄壁型钢混凝土组合梁及薄壁钢管混凝土组合柱的实验研讨。组合梁中的薄壁型钢主要有冷弯U型型钢百叶薄壁型钢和装配式薄壁型钢等方式，如图2所示。ch类型均能与混凝土有效地结合9,10，11，12，来共同接受外界弯矩和剪力。其中h类型为装配式截面，布置较为灵敏，可适用于不同截面尺寸的轻钢组合梁，并可作为规范型材批量消费，但在浇混凝土之前必需用框架固定其外形。a、b类型7为箱形薄壁型钢截面，与混凝土的粘结性能较差，普

7、通只起到模板的作用。此外，还可根据实践需求，在薄壁型钢混凝土梁中配置一定数量的纵向钢筋，以进一步提高其抗弯刚度和极限承载力。 国外研讨阐明9,13，薄壁型钢混凝土组合梁的承载力大小，取决于薄壁型钢与混凝土间的粘结力性能。粘结性能好才干使钢和混凝土两种资料共同任务，充分发扬资料的强度。而薄壁型钢的截面外形及外表有无刻痕是影响粘结力的主要要素。如图2中ch类型，在充分咬合情况下，钢板与混凝土处于完全粘结形状，其应变一样，几乎没有滑移发生。对于不同外形的薄壁钢板，可取用不同的粘结系数，详细数值需求由实验确定。目前，轻钢-混凝土组合梁还正处于研讨开发阶段。 薄壁钢管混凝土柱的研讨目前主要集中在短柱上8

8、,4,重点研讨圆形和方形截面短柱在轴压荷载作用下的力学性能，包括钢壁板的部分屈曲性能，而对于长柱构件在轴压和压弯荷载作用下的性能研讨还未见相关报导 二 国内研讨现状 在国内，清华大学和哈尔滨工业大学正在进展轻钢-混凝土组合构件的研讨任务。哈尔滨工业大学近期进展了薄壁型钢混凝土组合梁和短柱的实验研讨。共对6根梁和22个短柱构件进展了静载实验观测，获得了较为理想的结果。下面对其组合梁、柱实验情况分别加以引见。 1.薄壁型钢混凝土组合梁实验 薄壁型钢组合梁采用了3种截面类型，如图3所示。实验中所采用的6根梁跨度均为3m,截面尺寸为 ，梯形截面混凝土翼缘宽为550mm,翼缘高为80mm。每一种截面类型

9、做两个试件，一个为素混凝土组合梁，另一个在下部配有 钢筋。在实验中，采用三分点加载，使组合梁中部受纯弯作用。实验结果阐明，其中b、c两种类型的粘结性能优于a种，而c种最好。组合梁到达受弯极限承载力时，梁顶部混凝土根本上到达或接近极限压应变，同时梁下部钢板也到达了极限拉应变。这阐明该种梁截面类型薄壁型钢与混凝土的粘结性能可以满足受弯承载力要求。构件破坏时，粘结力的丧失与薄壁型钢和混凝土的屈服几乎同时发生，如图4.a所示。在钢与混凝土界面粘结破坏之前，构件处于弹性阶段。随着粘结的破坏，构件刚度逐渐下降，但并不显着；当粘结全部破坏时，外包薄壁型钢与混凝土之间出现了滑移，刚度很快下降。随着滑移的添加，

10、混凝土翼缘板开裂未配筋试件或梁腹部的混凝土被剪坏配筋试件，最后导致构件破坏。由此可见，相对于配筋试件，未配筋试件具有更好的延性，阐明薄壁型钢与混凝土间的粘结力对组合梁的承载力起控制造用。 图3.薄壁型钢组合梁截面 2.薄壁钢管混凝土组合柱实验 在薄壁钢管混凝土短柱实验中，共选用圆柱图4.b、方形柱图4.c、和八边形柱图4.d三种截面类型，同时改动截面尺寸及钢材和混凝土强度进展构件的正交实验设计。钢管壁厚选用1mm和1.5mm，管径圆形截面及边长方形、八边形截面分别采用100mm、150mm和200mm,试件高度为400mm1000m；混凝土标号采用C20C30。实验结果阐明，圆柱的受力性能最好

11、，八边形柱次之，方形柱的受力性能最差。这主要是由于圆形钢管对混凝土的约束才干强于其它两种类型的缘故。圆形薄壁钢管混凝土短柱随着荷载的逐渐增大，柱中部首先突起，钢管到达屈服强度，进而出现褶皱，发生较大塑性变形，此时钢管与混凝土均到达极限强度，最后破坏景象为斜向剪切破坏。由于管壁较薄，方形钢管对混凝土的约束作用较小，强度较低。八边形钢管混凝土柱的承载力介于圆形和方形构件之间。比较之下，薄壁钢管混凝土组合柱宜优先选用圆形及八边形截面。3. 节点构造 在轻钢-混凝土组合构造体系中，最关键的部位就是节点。只需节点的构造措施和受力性能得到理处理，才有能够进展构造体系的研讨。原哈尔滨建筑工程学院做过大量厚壁

12、钢管混凝土柱节点的实验研讨，并在实际中得到了运用，且编入了规范，获得了很好的成果。但是由于薄壁钢管的管壁较薄，易于变形，因此节点构造较难处置。暂时可以将薄壁钢管混凝土梁、柱节点分为刚接和铰接两种方式，对其进展尝试性的实际分析及实验研讨，以确定节点的合理方式和部分构造。对薄壁钢管混凝土柱与钢梁相衔接的情况，可在节点处的柱子部分部分采用厚壁钢管，上、下分别与薄壁钢管相焊接，这样钢梁与厚壁钢管的衔接便可以采用规范中的传统方式进展设计。薄壁型钢混凝土组合梁与其它构件的衔接那么比较难以处置，可以思索在混凝土中采用预埋型钢或钢筋来实现衔接，但是该种衔接方式的抗弯、抗剪等力学性能还有待于研讨。根据以上想象，

13、组合梁和八边形柱节点的刚接方式如图5所示，其它截面柱可采取类似构造。其中，组合梁外的薄壁钢板与柱上外套厚壁钢管焊接，内穿双角钢，并且上部纵向钢筋穿过柱子，梁外钢板与厚壁钢管焊接，薄壁钢管混凝土柱内不配钢筋或少量配筋。组合梁截面可以采用图2及图3所示的各种截面类型。铰接节点为柱子中只需角钢穿过，组合梁支承于角钢之上，梁柱间既不焊接，也没有钢筋经过，但需设置柱间支撑以接受程度荷载。除轻钢混凝土组合梁、柱体系外，还可以采用薄壁钢管混凝土柱与I字形钢梁体系及钢筋混凝土柱与薄壁型钢组合梁体系，后两者节点衔接那么更为容易。 四、轻钢-混凝土组合构造开展的几个问题 一 轻钢-混凝土组合构件的研讨。 除压型钢

14、板与混凝土组合板技术比较成熟外，其它轻钢混凝土组合构件的研讨目前仍较少。需对薄壁钢管混凝土柱的极限承载力及薄壁钢管的部分屈曲和不同类型冷弯薄壁型钢混凝土组合梁的受弯受剪情况及整体部分稳定性能进展实际分析和实验研讨。 二 轻钢-混凝土组合构造体系及构造措施的研讨。 普通的钢混凝土组合构造及轻钢构造都已进展了大量的科学研讨，获得了丰盛的成果及丰富的实际阅历，并制定了相应的规范和规程，我们可以自创以上两者的成果及阅历进一步进展研讨。其中梁柱节点的研讨是关键。可进展薄壁钢管混凝土柱与冷弯薄壁型钢混凝土组合梁节点及薄壁钢管混凝土柱与热轧型钢冷弯型钢梁节点的实际分析及实验研讨。由于轻钢壁厚较小，普通只需几

15、毫米，可思索部分构件工厂焊接，部分构件采用现场螺栓衔接。 三 轻钢-混凝土住宅建筑的开发。 在大多数多高层钢构造建筑中，均采用压型钢板混凝土组合楼盖。假好像时采用薄壁钢管混凝土柱及轻钢混凝土组合梁作为主框架，那么必将使构造的受力性能及防火性能得到改善，因此可思索在钢构造及轻钢构造建筑中尽量多采用组合构件。可重点研讨给排水管线及供电供热管线与构造相协调问题，同时研讨防火保温隔声及室内外装修等问题。 四 轻钢-混凝土组合构造计算实际的研讨。 在轻钢混凝土组合构件实验研讨的根底上，可思索进展轻钢混凝土组合构造体系的受力性能与稳定性分析并同时对构造的抗震防火性能进展研讨。计算方法上，可由实验及实际分析所得各构件的力学目的及截面模量参数，运用现有的通用计算软件对构造进展计算分析及设计。 五 施工荷载及围护构造蒙皮效应的研讨。 混凝土浇注前，施工荷载对薄壁钢构件变形的影响较大。可思索在尽能够少设或不设脚手架