组合结构1

1/39组合结构设计原理王晓东2/39•第1章绪论•第2章压型钢板混凝土组合楼盖设计•第3章钢-混凝土组合梁设计•第4章型钢混凝土组合结构构件设计•第5章钢管混凝土组合结构设计目录3/391、《钢-混凝土组合结构》马怀中王天贤编中国建材工业出版社（教材）2、《组合结构设计原理》赵鸿铁主编张素梅副高等教育出版社3、《组合结构设计原理》薛建阳主编中国建筑工业出版社4、《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138-2001）中国建筑工业出版社5、《钢-混凝土组合结构设计规程》（DL/T5085-1999）中国电力出版社参考资料4/39第1章绪论•1.1组合结构的一般概念及其特点•目前研究较为成熟与应用较多的主要有下列几种钢与混凝土组合构件：•①组合楼盖；•②组合梁；•③型钢混凝土组合构件；•④钢管混凝土柱。5/39组合楼盖6/397/39•1.1.1组合楼板•在高层建筑结构中，采用高强、轻规格的压型钢板楼盖，上面浇筑混凝土面层。•1.1.2组合梁•将钢梁与混凝土板组合在一起形成组合梁。•1.1.3型钢混凝土组合构件•型钢混凝土构件是在混凝土中主要配置轧制或焊接型钢。8/39主要有两种类型：（1）全部结构构件均采用型钢混凝土结构，（2）部分结构构件采用型钢混凝土结构。•1.1.4钢管混凝土柱•在钢管中填充混凝土的结构称为钢管混凝土结构。9/39•1.2组合结构的特点•1.2.1组合梁的特点1.合理利用材料，节约钢材20%~40%。2.减轻结构自重、截面高度小。3.保证钢梁的平面外的稳定。4.耗能能力强，良好的抗震性能。5.钢梁在施工时可作为板的支撑。6.耐火性差。10/39•1.2.2组合板的特点1.施工工期短。2.自重轻，节约钢材。3.增加结构的抗震性能。4.防火性能差。11/39•1.2.3型钢混凝土组合结构的特点与钢结构相比：1.耐火性能好。2.节约钢材，约50%左右。3.兼做模板支架。型钢在混凝土尚未浇筑之前即已形成钢架，可用作施工模板支架和操作平台。12/39•1.2.3型钢混凝土组合结构的特点与混凝土结构相比：1.整体工作性能好。型钢骨架与外包钢筋混凝土形成整体，共同受力。2.截面尺寸小。3.构件截面延性好。13/39•1.2.4钢管混凝土柱的特点1.构件承载力高。2.具有良好的塑性和韧性。3.经济效益显著。与钢结构相比节约钢材50%。4.施工方便，可大大缩短工期。14/391.3组合结构的发展及应用•1.3.1钢-混凝土组合楼盖结构的发展及应用20世纪60年代欧美、日本等国开始采用压型钢板作为楼板的永久模板或用作施工作业平台。随后，考虑压型钢板与混凝土共同受力，作为楼板的受力钢筋。钢-混凝土组合梁研究始于20世纪20年代初15/3920世纪80年代我国开始研究和应用上海瑞金大厦27层，高107m，10层以上采用压型钢板-混凝土板，组合梁上焊有Φ16、间距230mm的栓钉抗剪连接件。16/3926层，高82.75m，采用预制混凝土板与钢梁的组合结构，用Φ22、间距107mm的双排栓钉作为抗剪连接件。框架-剪力结构体系，2层以上为型钢混凝土柱、组合梁组成的刚接框架，柱内配置轧制H型钢。北京香格里拉饭店17/3952层，高183.5m，采用压型钢板-混凝土组合楼盖，主次梁均采用Φ16或Φ19的双排栓钉作为抗剪连接件。北京京城大厦18/39北京长富宫大厦（26层）京广中心（53层）19/39中国国际贸易中心（26层）深圳发展中心大厦（53层）20/39上海国际贸易中心大楼(26层)上海静安-希尔顿酒店（53层）21/391.3.2型钢混凝土组合结构的发展及应用•1905年日本建造了第一栋型钢混凝土组合结构。•1921年日本兴业银行，总面积1500m2，高30m，在1923年东京地震中几乎完好无顺。•美国休斯敦第一城市大厦，49层，高207m•达拉斯第一国际大厦，72层，276m。22/39我国在北京、上海等地也相继建成了一批采用型钢混凝土结构的高层建筑。典型的有：•北京香格里拉饭店（24层）•北京长富宫饭店（25层）•上海瑞金大厦，27层，107m。23/3988层，高420.5m，周边采用8根截面尺寸为1.5mx1.5m的巨型型钢混凝土柱，柱中配有两根焊接H型钢。上海金茂大厦24/39地王大厦为深圳第一高层建筑，高383.95米，共81层。于1996年完工。建成时是亚洲最高建筑，也是全国第一个钢结构高层建筑。现为深圳市最高建筑，位居目前世界十大建筑之列。它的宽与高之比例为1:9，创造了世界超高层建筑最扁最瘦的记录。深圳地王大厦25/391.3.3钢管混凝土组合结构的发展及应用•1879年英国塞文铁路桥中采用了浇注混凝土的钢管桥墩，当时的目的是防止钢管内部腐蚀。•1897年美国人JohnLally在圆钢管中填充混凝土用作承重柱，钢管混凝土技术在土木工程中的应用已有100余年的历史。•20世纪80年代后期，泵送混凝土工艺应用26/39世界金融大厦高120米，共36层。1998年。27/39深圳赛格广场大厦高291.6米，共76层，1999年。28/39•1.4组合结构材料•1.4.1混凝土29/39•1.4.2钢筋30/39•1.4.3型钢•1.4.3.1型钢的种类•按用途分为结构钢、工具钢和特种钢。结构钢又分为建筑用钢和机械用钢。•按脱氧方法不同分为沸腾钢、半镇静钢、镇静钢和特殊镇静钢。•按成型方法分为轧制钢、锻钢和铸钢。•按化学成分不同分碳素钢、低合金结构钢。31/39•1.4.3.2型钢的强度32/3933/39•1.4.4连接材料•连接材料有：焊接连接材料、高强度螺栓、圆柱头栓钉、锚栓。•1.4.3.1焊接连接材料•焊条：Q235---E43型Q345---E50型Q390---E55型34/3935/3936/391.4.3.2高强度螺栓连接高强度螺栓由螺母、垫圈和连接副组成。37/3938/391.4.3.3圆柱头栓钉带圆柱头的实心铁杆，在钉头埋嵌焊丝，起到拉弧的作用。规格：《圆柱头焊钉》（GB10433-89）规定了公称直径为8、10、13、16、19、22mm共6种，其中后4种常用。39/39•1.4.3.4锚栓•钢柱柱脚与混凝土基础之间的锚固连接，主要承担水平剪力和上拔力。•锚栓一般采用未加工的圆钢加工而成。