型钢混凝土结构

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1、第五章型钢混凝土结构—SteelReinforcedConcreteStructures型钢混凝土结构又称钢骨混凝土、劲性钢筋混凝土结构，是指柱、梁等构件，用型钢做骨架，外包钢筋混凝土所形成的结构。5.1概述1.型钢混凝土构件是在混凝土中主要配置型钢，也配有构造钢或少量受力钢筋。配置构造钢筋、少量受力钢筋及钢箍主要目的是约束周围混凝土以及补足所配型钢的不足。2.按配钢型式，可分为配实腹型钢和配空腹式型钢两大类。配实腹钢：可配轧钢或焊接工字钢、H型钢、槽钢等，配钢方式如图4.1所示。此时必须还配有构造钢筋与钢箍。配空腹钢：是由角钢构成的空间桁架式

2、骨架，可以不配构造钢筋与钢箍，因其本身就能约束混凝土，直腹杆与斜腹杆也为角骨钢构成，可抗剪。3.型钢混凝土可以作为柱、梁、剪力墙和筒体等。4.型钢混凝土结构的优点：①强度大、刚度大，可减小构件断面，减少结构面积；②延性好、耗能性能好，因而抗震性能好；图型钢混凝土构件5.1③工厂化制作程度高加快施工安装速度，改善劳动条件；④可利用钢骨架挂模、滑模，节省模板、方便施工；⑤比钢结构节省大量钢材，与全钢结构相比，可节约钢材1/3左右。且刚度大，减少侧移、防火防锈性能好。5.适用范围：①高层、超高层建筑②地震区建筑③大跨度梁④荷载特别重的梁、柱等。5.2

3、型钢混凝土梁正截面承载能力分析5.2.1试验研究配实腹钢梁图5.2M-f试验曲线根据型钢混凝土梁的试验，在加载初期，型钢与混凝土之间滑移较小，基本能保持共同工作，平截面假定成立。当荷载加大较大，约极限荷载的80%以后，滑移明显，直至破坏。其应变如图4.4所示。平截面假定不成立。但是为了便于计算可以将其折算成一个修正平截面(见图4.10)。由于钢筋混凝土有所降低，约为0.00277～0.0031，建议可取=0.003，由于滑移影响，促使受压区保护层较容易剥落。因此影响到承载能力有所降低。图5.3应变突变图5.4平均应变图5.5空腹式配钢构件5.2

4、.2配实腹钢的型钢混凝土梁正截面承载能力计算1.基本假定1)梁受力后截面应变仍符合平截面假定（修正平截面）2)破坏时，梁受压区边缘的混凝土极限压应变为3)达到极限状态时，混凝土受压区的应力图形可取矩形分布，其中应力可取，受压区折算高度，x0为受压区实际高度。4)达到极限状态时，不考虑混凝土受拉区参加工作。2.矩形截面梁的计算型钢混凝土梁正截面计算时，根据中和轴位置不同分：①在型钢腹板中通过；②不通过型钢；③中和轴恰好在型钢受压翼缘中通过。1)情况③可以作为判别其他两种情况的界限，其应力如图(4.12)所示。图5.6中和轴在型钢受压翼缘中通过时的

5、应力图形由于中和轴在型钢上翼缘通过，可认为其应力为零，不考虑上翼缘作用由力的平衡可得此时受压区高度:如果求得的之间，即按此种情况考虑其极限弯矩为（对型钢上翼缘边缘取矩）其中因为翼缘板厚比型钢高度小得多，因此取力臂时忽略翼缘板厚的影响如果上下翼缘面积相等，即型钢对称，则承载能力计算公式（5.1）（5.2a）（5.2b）其中为型钢全截面面积；符号：—梁全高；—型钢截面高；—梁宽；-分别表示受拉钢筋重心至受拉区边缘和受压钢筋重心至受压区边缘的距离；-分别为型钢下翼缘至受拉边缘和型钢上翼缘至受压区边缘的距离；-分别为受拉钢筋和受压钢筋的截面积；-分别为

6、型钢下翼缘与上翼缘的截面积；-型钢腹板厚度；-分别为受拉钢筋、受压钢筋型钢的设计强度。同时必须保证（受拉翼缘屈服）（5.3）为型钢弹性模量2)如果按4.1式计算得的，属于第一种情况，即中和轴在型钢腹板中通过（①），按下列应力图形（图5.7）计算。图5.7中和轴在型钢腹板中通过时的应力图形此时应根据力的平衡重新计算受压区高度，一般地如果一般地当型钢对称,即（5.4a）（5.4b）（5.5）(5.4),则,则对中和轴取矩，可得极限弯矩同样承载能力计算应有且保证否则，仍按第三种情况即（5.2）式计算为了保证型钢受拉翼缘屈服，还必须满足（5.3）式，在

7、第一种情况中，如果，此条件一般都能满足，不必验算，如果上下翼缘不等的配钢，（5.3）式不能满足时，应加大受压翼缘的面积。3)如果按（5.1）式求得的，则属于第二种情况，即中和轴不通过型钢（②），此时按下压力图形（图5.8）计算根据力的平衡，可得受压区高度必须满足，（且必须满足5.3式以保证型钢下翼缘屈服，如不满足5.3式要求，则应调整配钢）（4.6）图5.8中和轴不通过型钢的应力图形如果尚有则能保证型钢全截面屈服，此时极限承载能力按下式计算若则说明中和轴距上翼缘很近，不考虑上翼缘作用可按情况三计算（5.2）,然后对型钢上翼缘取矩，可得极限承载能

8、力（5.7）（5.8）（5.9）（5.10）型钢混凝土结构与钢筋混凝土结构及钢结构设计不同，往往不是根据内力计算出钢筋面积或型钢面积，然后选择配筋或型