型鋼混凝土設計效果的可靠性探究

1、<p>　　型鋼混凝土設計效果的可靠性探究</p><p>　　【內容摘要】近年來，隨著型鋼混凝土構件研究的深入及計算倫理的逐步成熟，型鋼混凝土的研究逐步有構件轉向體系，普通混凝土轉向高性能混凝土，由單一型鋼混凝土體系轉向型鋼混凝土、混凝土、鋼筋預應力技術相結合所產生的結構體系研究。本文首先介紹了型鋼混凝土結構及特點，其次比較了型鋼混凝土結構設計方法，最后探究了型鋼混凝土設計效果優(yōu)化并提出了建議。 &l

2、t;/p><p>　　【關鍵字】型鋼混凝土，設計，SRC，結構 </p><p>　　1.型鋼混凝土結構及特點分析 </p><p>　　型鋼混凝土組合結構（SRC）是指在混凝土中主要配置型鋼，并且配有一定的受力鋼筋的結構，是鋼與混凝土組合結構的一種主要形式。鋼型分為實腹式和空腹式。實腹式SRC構件具有良好的抗震性能，而空腹式SRC的抗震性恩能與普通混凝土（RC）基本相

3、同。在日本稱之為鋼骨筋混凝土結構，在歐美國家稱之為混凝土包鋼結構，在前蘇聯(lián)則被稱為勁性鋼筋混凝土結構。鋼型混凝土結構承載力高、剛性大，并具有良好的延展性和耗能性，因而特別適用于地震區(qū)。 </p><p>　　鋼型混凝土結構是把型鋼埋入鋼筋混凝土中，型鋼、鋼筋、混凝土三位一體整體工作的一種獨立結構形式。其受力性能優(yōu)于這三種結構的簡單疊加。與鋼相比，SRC構件的外包混凝土可以防止鋼構件的局部屈曲，并能提高鋼構件的整體

4、剛度。該結構形式比傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結構具有承載力大、剛度大、抗震性能好的優(yōu)點；與純鋼結構相比，具有防火性能好，結構局部和整體穩(wěn)定性能好，節(jié)省鋼材的優(yōu)點。 </p><p>　　2.型鋼混凝土結構設計方法比較 </p><p>　　2.1 SRC結構設計方法 </p><p>　　美國的SRC結構設計規(guī)范均采用極限強度設計方法。對SRC構件道德設計方法主要依據換算截面

5、法，對構件強度計算時需要考慮型鋼與混凝土之間的剪力傳遞。日本AU-SRC設計規(guī)范采用二次設計法。一次設計按照正常使用極限狀態(tài)設計，二次設計以極限強度驗算保證有水平承載能力。這種方法主要以強度疊加為理論基礎，忽略型鋼與混凝土之間的握裹力。 </p><p>　　2.2 SRC結構強度設計 </p><p>　　SRC的結構強度包括受彎構件強度、受壓構件強度、受彎構件抗剪強度、受壓構件抗剪強度

6、。美國的NEHRP，對受彎構件強度與受壓構造強度均依據AISC-LRFD的規(guī)定采用換算截面法，并規(guī)定軸向的截面鋼材面積不得低于SRC全截面面積的4%。對于受彎構件抗剪強度，只計算型鋼抗剪強度，忽略箍筋和混凝土的抗剪強度貢獻。對于受壓構件抗剪強度，同時考慮型鋼和箍筋混凝土的抗剪強度，忽略混凝土剪力強度貢獻。日本的AIJ-SRC對受彎構件強度與受壓構造強度均依據強度疊加原理進行計算，并規(guī)定軸向的截面鋼材面積不得低于SRC全截面面積的0.8%

7、。對于受彎構件抗剪強度，分別計算型鋼和鋼筋混凝土的抗剪強度，然后疊加計算。對于受壓構件抗剪強度，分別考慮長期與短期荷載效應，即在長期荷載作用下，采用等值換算截面法；在短期荷載作用下分別計算型鋼和鋼筋混凝土的抗剪強度然后疊加計算。 </p><p>　　3.型鋼混凝土設計效果優(yōu)化及建議 </p><p>　　3.1設計效果優(yōu)化 </p><p>　?、僭谛弯摶炷猎O計

8、過程中，保證梁節(jié)點性能，節(jié)點區(qū)縱向鋼筋應具有可靠的錨固，縱向鋼筋宜貫通節(jié)點區(qū)。②構造設計應充分考慮現場施工可操作性，以保證施工質量。例如為減少柱、梁縱向鋼筋根數，盡可能選用直徑大的鋼筋；柱箍筋布置及直徑的選擇應考慮現場施工的可能性；柱、梁縱向鋼筋的排列應預留施工操作空間等。③構件尺寸、型鋼大小、鋼筋排布規(guī)則應協(xié)調統(tǒng)一。 </p><p><b>　　3.2設計建議 </b></p>

9、;<p>　　型鋼混凝土柱的結構形式歸屬于混凝土結構體系。這種結構形式中，型鋼混凝土結構剛度發(fā)、承載力高、結構整體延性性能好、利于施工等特點不能充分發(fā)揮，柱-梁節(jié)點構造設計復雜，在確定結構方案和體系時建議慎用。全型鋼混凝土框架結構體系構造設計簡單、可靠，結構整體性能高。該結構體系在國內外均有較完善的實驗研究，其結構性能得到廣泛的驗證認可，可以充分利用成熟的設計方法及經驗，是一種很多發(fā)展前景的結構形式。 </p>

10、<p>　　其實，型鋼混凝土結構構件中，型鋼和混凝土通過相互粘結強度而協(xié)同工作。實驗表明，當型鋼含鋼率較大時，型鋼與混凝土之間粘性破壞特性更為顯著，構件的極限承載力反而下降。型鋼和混凝土的粘結破壞特性完全可以通過增加型鋼與混凝土接觸面抗剪能力來解決，例如型鋼表面設置抗剪性栓釘。因此，建議設計中通過控制型鋼截面與鋼筋混凝土截面軸心抗壓承載能力比值0.5～1.2為宜。型鋼混凝土構件設計時，應充分發(fā)揮型鋼作用，盡量減少普通鋼筋量

11、，普通縱向鋼筋含鋼率對于柱宜為0.8%～1.0%，對梁宜0.4%～0.6% 。 </p><p><b>　　4.結論 </b></p><p>　　優(yōu)化后的型鋼混凝土柱梁節(jié)點構造簡單，并且充分考慮了施工可行性，值得在工程實踐中推廣應用。全鋼混凝土框架結構體系能充分發(fā)揮型鋼混凝土優(yōu)勢，是一種很有發(fā)展前景的結構形式。型鋼含鋼率控制建議型鋼截面與鋼筋混凝土截面軸心抗壓承載

12、力比值0.5～1.2為宜。隨著我國經濟建設的發(fā)展，鋼產量不斷上升，勞動力費用不斷增長，采用型鋼混凝土組合結構的優(yōu)勢將更加明顯。目前，型鋼混凝土結構在我國的應用時間較短，理論與試驗研究相對滯后，工程實踐中的應用又十分迫切。型鋼混凝土結構的研究與應用使土木工程研究煥發(fā)出新的生機。同時，型鋼混凝土組合結構的研究與應用也會促使鋼結構、混凝土結構不斷得到發(fā)展和提高，從而推動相關學科的快速發(fā)展。 </p><p><b

13、>　　【參考文獻】 </b></p><p>　　[1]束天明.型鋼混凝土結構構造設計優(yōu)化與建議[J].山西建筑，2012，6（16）. </p><p>　　[2]鄭之俊，王杰光.國內外型鋼混凝土結構設計方法比較[J].2006（1）. </p><p>　　[3]呂會文，曲延增.淺談型鋼混凝土結構發(fā)展及設計方法的比較[J].科技創(chuàng)新導報，200

14、9 . </p><p>　　[4]練健飛.型鋼混凝土組合結構的設計及優(yōu)化研究現狀[J].廣東建材，2008（7） </p><p>　　[5] 于慶榮，姜維山，高永孚，徐天祿.型鋼混凝土結構在我國的發(fā)展[J].天津建設科技，2003，（5）：8～13. </p><p>　　[6]范濤.淺談型鋼混凝土結構的特點及應用.四川建筑科學研究[J]，2004，30（4）.