钢与混凝土组合结构设计

主讲老师：韩韩小雷高层建筑结构构第八章钢钢与混凝土组组合结构设计计8.18.28.3概述组合结构的基基本构件和结结构布置组合结构构件件设计第8章钢与混混凝土组合结结构设计8.4上海金茂大厦厦概况第8章钢与混混凝土组合结结构设计8.1概述第8章钢与混混凝土组合结结构设计1.原理（1）混凝土材料的抗压性性能好，但抗抗拉抗裂性能能差。（2）钢材具备良好的抗抗拉压性能。。把它们合理、、可靠地连接接在一起。就就能够得到性性能良好的组组合构件。2.形式型钢混凝土结结构、钢管混混凝土结构、、钢梁部件和和支承于其上上的混凝土翼翼板所构成的的组合楼面梁梁。8.1概述第8章钢与混混凝土组合结结构设计8.1概述第8章钢与混混凝土组合结结构设计8.1概述3.结构特点钢与混凝土组组合结构主要要有以下特点点及优点：(1)受力合理，材材料利用充分分。(2)稳定性好，抗抗风抗震性能能也好。(3)综合经济效益益好。(4)钢筋混凝土的的外壳可作为为保护层，大大大增强型钢钢的防火防锈锈能力，提高高结构的耐久久性。(5)施工方便，建建造速度快。由于上述优点点，钢与混凝凝土组合结构构的应用前景景十分广阔，，在我国高层层及超高层建建筑中有较多多的应用。第8章钢与混混凝土组合结结构设计8.2组合结构的基基本构件和结结构布置第8章钢与混混凝土组合结结构设计8.2.1组合结构的基基本单元1.柱单元组合结构柱主主要有型钢混混凝土柱、钢钢管混凝土柱柱等。型钢混混凝土柱截面面形式较为丰丰富，可为矩矩形、圆形、、多边形等，，型钢多为钢钢板焊接而成成，有工字形形、十字形、、箱形等截面面（如下图））。第8章钢与混混凝土组合结结构设计8.2.1组合结构的基基本单元钢管混凝土柱柱截面第8章钢与混混凝土组合结结构设计8.2.1组合结构的基基本单元2.梁单元组合结构的梁梁一般由钢梁梁部件和支承承于其上的翼翼板所组成。。（1）翼板包括钢筋混凝凝土翼板和混混凝土板托、、后浇混凝土土板与压型钢钢板、抗剪连连接件、钢梁梁4个部分。（2）梁的形式按翼板的不同同形式，梁可可分为3种：型钢与普通钢钢筋混凝土楼楼板组合梁;型钢与压型钢钢板楼板组合合梁;型钢与预制装装配式钢筋混混凝土楼板组组合梁。第8章钢与混混凝土组合结结构设计8.2.1组合结构的基基本单元第8章钢与混混凝土组合结结构设计8.2.1组合结构的基基本单元第8章钢与混混凝土组合结结构设计8.2.1组合结构的基基本单元第8章钢与混混凝土组合结结构设计8.2.1组合结构的基基本单元3.墙单元在钢筋混凝土土剪力墙或钢钢筋混凝土核核芯筒壁中加加入H型钢形成型钢钢混凝土墙体体结构。第8章钢与混混凝土组合结结构设计8.2.2高层建筑组合合结构布置实实例1.组合结构形式式(1)钢筋混凝土核核芯筒，钢框框架(含支撑)，钢梁组合楼楼面；(2)钢筋混凝土核核芯筒，钢外外框筒，钢梁梁组合楼面；；(3)钢筋混凝土核核芯简，钢外外桁架筒，钢钢梁组合楼面面；(4)钢筋混凝土外外框简，钢内内柱，钢梁组组合楼面；(5)钢筋混凝土竖竖向抗侧力结结构，钢梁组组合楼面。第8章钢与混混凝土组合结结构设计8.2.2高层建筑组合合结构布置实实例2.方案实例(1)框架结构框架结构的主主要形式有型型钢混凝土柱柱与组合梁或或型钢混凝土土柱与钢梁形形成的框架结结构等。框架架结构梁柱全全部刚接，整整体刚度均匀匀，但抗侧刚刚度较小，一一般仅适用于于20~30层的高层建筑筑。实例：北京长长富宫饭店，，地上25层，地下3层，高88m，地下部分至至2层为型钢混凝凝土结构，上上部为钢框架架结构。第8章钢钢与混凝凝土组合合结构设设计8.2.2高层建筑筑组合结结构布置置实例北京长富富宫饭店店平面简简图第8章钢钢与混凝凝土组合合结构设设计8.2.2高层建筑筑组合结结构布置置实例(2)框架-剪力墙结结构由钢筋混混凝土剪剪力墙和和劲性钢钢筋混凝凝土框架架组成。。实例：北北京京广广中心结结构平面面，总高高208m，按8度抗震设防。。第8章钢钢与混凝凝土组合合结构设设计8.2.2高层建筑筑组合结结构布置置实例(3)外框架-核芯筒结结构外框架-核芯筒结结构以钢钢筋混凝凝土核芯芯筒为主主承受侧侧向荷载载，再配配合布置置各种形形式的外外框架，，建筑造造型丰富富、平面面布置灵灵活。实例:上海瑞金金大厦平平面，27层，由型型钢混凝凝土及普普通钢筋筋混凝土土内筒、、型钢混混凝土框框架组成成。第8章钢钢与混凝凝土组合合结构设设计8.2.2高层建筑筑组合结结构布置置实例上海瑞金金大厦平平面第8章钢钢与混凝凝土组合合结构设设计8.2.2高层建筑筑组合结结构布置置实例(4)巨型框架(或桁架)结构外部为钢筋筋混凝土土巨型框框架，巨巨型框架架内用钢钢或钢筋筋混凝土土次框架架承受竖竖向荷载载，内部部再配以以钢框架架结构。实例：香香港中国国银行，，73层，总高高368m，采用巨巨型桁架架结构。。它的竖竖杆为型型钢混凝凝土结构构，斜杆杆为钢结结构，组组成4个三角形形空间桁桁架。第8章钢钢与混凝凝土组合合结构设设计第8章钢钢与混凝凝土组合合结构设设计8.2.3结构的总总体布置置原则1.结构的平面面布置（1）外形简简单、规规整，宜宜采用风风压系数数小的形形状。（2）建筑平平面宜简简单规则则，并使使结构各各层的抗抗侧力刚刚度中心心与水平平作用合合力中心心接近重重合，同同时各层层接近在在同一竖竖直线上上。建筑筑的开间间、进深深宜统一一；柱截截面的钢钢板厚度度不宜大大于100ｍｍ。（3）不宜设设置防震震缝。薄薄弱部位位应采取取措施提提高抗震震能力。。高层层建筑钢钢结构不不宜设置置伸缩缝缝。当必必须设置置时，抗抗震设防防的结构构伸缩缝缝应满足足防震缝缝要求。。2.结构的立面面布置（1）高度较较之于普普通混凝凝土结构构可适当当提高；（2）沿高度度方向宜宜逐渐内内收，不不宜有突突变、外外挑等。。第8章钢钢与混凝凝土组合合结构设设计8.3组合结构构构件设设计第8章钢钢与混凝凝土组合合结构设设计8.3.1截面形式式和构造造要求1.型钢混凝凝土梁内内一般放放置工字字形型钢钢，当截截面尺寸寸较大时时，型钢钢多为钢钢板焊接接而成。。第8章钢钢与混凝凝土组合合结构设设计8.3.1截面形式式和构造造要求第8章钢钢与混凝凝土组合合结构设设计8.3.1截面形式式和构造造要求2.材料要求求（1）型钢混混凝土组组合结构构的混凝凝土强度度等级不宜小于于C30。混凝土土最大骨骨料直径径宜小于于型钢外外侧混凝凝土保护护层厚度度的1／3，且不宜宜大于25mm。（2）型钢混混凝土组组合结构构构件中中，纵向受力力钢筋直直径不宜宜小于16mm，纵筋宜宜沿截面面四周布布置，纵纵筋与型型钢的净净距不宜宜小于30mm。（3）箍筋直径径不宜小小于8mm。考虑地震震作用组组合的型型钢混凝凝土组合合结构构构件，宜宜采用封封闭箍筋筋，其末末端应有有135度弯钩。。（4）配箍率率的要求求可比普普通钢筋筋混凝土土构件有有所降低低，一般最小小配箍率率为0．4％左右。。第8章钢钢与混凝凝土组合合结构设设计8.3.1截面形式式和构造造要求（5）型钢混混凝土组组合结构构构件中中的型钢钢钢板厚厚度不宜宜小于6mm，其钢板板宽厚比比应符合合表8.1的规定。。表8.1型钢钢板板宽厚比比限值第8章钢钢与混凝凝土组合合结构设设计8.3.1截面形式式和构造造要求第8章钢钢与混凝凝土组合合结构设设计8.3.2型钢混凝凝土梁的的计算1.抗弯承载力力型钢混凝土土框架梁梁正截面面受弯承承载力计计算可采采用下列列基本假假定：（1）截面应应变保持持平面。。（2）不考虑虑混凝土土的抗拉拉强度。。（3）受压边边缘混凝凝土极限限压应变变取0.003，相应的的最大压压应力取取混凝土土轴心抗抗压强度度设计值值fc，受压区区应力图图形简化化为等效效的矩形形应力图图，其高高度取按按平截面面假定所所确定的的中和轴轴高度乘乘以系数数0.8，矩形应应力图的的应力取取为混凝凝土轴心心抗压强强度设计计值。（4）型钢腹腹板的应应力图形形为拉、、压梯形形应力图图形。设设计计算算时，简简化为等等效矩形形应力图图形。第8章钢钢与混凝凝土组合合结构设设计8.3.2型钢混凝凝土梁的的计算（5）钢筋应力取取等于钢钢筋应变变与其弹弹性模量量的乘积积，但不不大于其其强度设设计值。。受拉钢钢筋和型型钢受拉拉翼缘的的极限拉拉应变bb取0．01。框架梁正正截面受受弯承载载力计算算第8章钢钢与混凝凝土组合合结构设设计8.3.2型钢混凝凝土梁的的计算2.抗剪承裁裁力非抗震设设计时：：抗震设计计时：第8章钢钢与混凝凝土组合合结构设设计8.3.2型钢混凝凝土梁的的计算3.构造要求求（1）为保证证框架梁梁对框架架节点的的约束作作用，以以及便于于型钢混混凝土梁梁的浇筑筑，型钢钢混凝土土框架梁梁的截面面宽度不不宜小于于300mm。（2）考虑到到截面高高度与宽宽度比值值过大，，对梁抗抗扭和侧侧向稳定定不利，，梁截面面的高度度和宽度度的比值值不宜大大于4。（3）为保证证梁底部部混凝土土浇筑密密实，梁梁中纵向向受力钢钢筋不宜宜超过两两排。如如超过两两排，施施工上应应采取措措施。（4）梁纵向向受拉钢钢筋混凝凝土的配配筋率宜宜大于0.3％，直径径宜取16~25mm，净距不不宜小于于30mm和1.5d(d为钢筋的的最大直直径)，以保证证混凝土土与钢筋筋和型钢钢有良好好的粘结结力。第8章钢钢与混凝凝土组合合结构设设计