钢骨混凝土结构的应用_1

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1、钢骨混凝土结构的应用　　一、前言　　随着城市建设的发展与建筑技术的进步，大跨度超高层建筑已经成为建筑结构发展的主要方向之一。而由混凝土包裹钢骨做成的钢骨混凝土结构，充分发挥了钢与混凝土两种材料的特点，与钢筋混凝土结构相比，具有刚度大，延性好，节省钢材的优点。因此，钢骨混凝土结构在我国有着广阔的应用前景。　　钢骨混凝土结构的研究和应用在国外开始较早，我国因国情的限制，起步较晚，工程应用就更少，直到1997年11月才由冶金工业部正式发布了有关规程，并于1998年5月1日起施行。　　深圳世贸中心大厦在关键部位应用了钢骨混凝土结构，解决

2、了用普通钢筋混凝土结构不能解决的难题，收到了良好的效果。　　二、工程概况　　深圳世贸中心大厦于1996年设计，是一幢集金融、贸易、商业、办公于一体的综合性超高层建筑，总建筑面积12万平米。主楼地上52层，地下3层，标准层层高4m，总高230m，采用钢骨混凝土框架-筒体结构。裙房5层，层高5m，总高25m，采用框架-剪力墙结构。主楼与裙房之间未设变形缝，施工时留有施工后浇带。基础采用大直径人工挖孔桩基础最大直径。　　根据建筑功能及使用要求，裙房首层及二层由大厅组成，为大空间；三层为银行办公室，中间部分设一圆形天井；四层设有外汇交易

3、大厅；五层为大会议室；　　三、结构布置　　为了满足建筑功能及使用要求，需要选择一个受力合理、安全可靠、施工方便的结构方案。由于裙房首层及二层共有6根柱子不能落下，形成了长达跨的大空间，结构平面采用了井字梁的结构形式。但关键问题是跨框架大梁采用何种结构型式，并且建筑要求三层框架梁截面高度不超过1m。　　方案1：采用普通钢筋混凝土大梁，这种方案梁断面较大，框架梁截面高度需2m以上，不满足建筑功能及使用要求，此方案不可行。　　方案2：采用无粘结预应力混凝土大梁，这种无粘结预应力梁本身截面及用钢量均不太大即可满足结构设计要求，但由于三层

4、梁高1m的限制，梁高跨比达到1/25，此方案也不宜采用。　　方案3：采用钢骨混凝土大梁，利用大梁中部抗拉柱，按变形协调计算。梁截面比普通钢筋混凝土减小很多，平面和空间利用率都相应提高，又采用由四、五层大梁吊三层梁的悬挂形式，三层框架梁高度为1m，可以满足建筑使用要求。该方案克服了上述二个方案的不足之处，且施工方便，合理可行。经方案比较，优点较突出，虽然增加了用钢量，但因梁截面减小，增加了空间使用面积，抗震能力也大大提高。因此，本工程裙房大梁采用钢骨混凝土方案。为了保证大梁与柱的固结，与之相接的柱也采用了钢骨混凝土结构形式。　　四

5、、钢骨混凝土梁的计算　　结构整体计算采用中国建筑科学研究院软件计算，再采用软件PK对框架梁进行复核。由于本工程在设计时，国内尚未正式出版有关SRC组合结构构件设计规程，针对钢骨混凝土梁的计算，当时有二种计算模型，一种是强度叠加模型，另一种为变形协调模型。下面结合世贸大厦裙房大梁，分别用两种模型进行计算。　　1、强度叠加模型　　假定SRC构件的承载力是钢骨部分与钢筋混凝土部分的承载力之和，钢骨与钢筋混凝土部分的变形彼此独立。这种方法具有计算简单，应用灵活的特点，其设计是偏于安全的。日本的计算标准就采用了此模型，SRC计算方法也是基

6、于这种模型。现SRC梁进行计算，公式如下：　　钢骨混凝土梁受弯承载力：M≤Mc+Ms　　式中Mc---钢筋混凝土部分受弯承载力，按设计　　Ms---钢骨部分的受弯承载力，Ms=γWnf　　γ---截面塑性发展系数,Mn---截面净截面抵抗矩,f---型钢材料强度设计值　　钢骨混凝土梁受剪承载力：V≤Vc+Vs　　式中Vc---钢筋混凝土部分受剪承载力，按设计　　Vs---钢骨部分的受剪承载力，Vs=2/3Aswfv　　Asw---钢骨腹板部分净截面积，fv---钢材抗剪强度设计值　　钢骨混凝土梁的刚度：B=+EsIs　　式中Ec

7、Ic---钢筋混凝土的刚度,EsIs---钢骨的刚度　　由于该模型公式简化，计算简单，故在设计中可先按该模型公式，确定构件截面、钢骨截面及钢筋数量。世贸大厦裙房跨大梁混凝土及钢骨截面。