新型钢--混凝土组合结构抗震探究

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1、新型钢--混凝土组合结构抗震探究　　摘要:新型钢-混凝土组合结构在我国得到迅速的发展和越来越广泛的应用,但目前国内外大部分组合结构还未经过强震检验,对结构抗震性能的研究亦不够充分。本文对新型钢-混凝土组合结构的抗震性能等问题进行了研究。关键词:型钢混凝土结构；组合结构；受力性能；抗震研究中图分类号：TU375文献标识码：A引言新型钢-混凝土组合结构是今后多高层建筑应用的主要结构形式之一，尤其是采用劲性柱—钢组合梁结构体系，而目前对于这种新型组合结构体系研究工作还不完善。本文介绍了近年来国内外新型钢-混凝土组合结构的研究

2、现状及在工程中的应用情况，并在已有研究成果基础上对其抗震力学性能进行了分析总结。研究劲性柱—钢组合梁节点的受力性能，对劲性柱—钢组合梁节点进行低周反复加载试验研究。1.新型钢-混凝土组合结构抗震应用前景分析7在我国，20世纪50年代，首次从前苏联引入型钢混凝土结构技术。60年代，为了节约钢材，型钢混凝土结构的研究陷于停滞状态。80年代改革开放后，随着我国高层建筑的发展，型钢混凝土结构的研究又一次兴起。系统地研究始于1987年，冶金部建研院、西冶结构研究所进行了一系列试验研究。80年代末期以来，许多高校及研究院继续开展型

3、钢混凝土结构的研究，对于其力学性能进行了大量的试验研究，探讨了各类构件的设计方法。型钢混凝土结构与钢结构相比：可以节约钢材，降低造价；克服了钢结构耐火性、耐久性差及易屈曲失稳等缺点，外包混凝土可防锈、防腐、防火，还可以防止钢结构局部和整体屈曲；增加结构刚度和阻尼等等。型钢混凝土结构与钢筋混凝土结构相比：内置型钢可提高结构的承载力，减小构件断面尺寸从而增加建筑使用面积；构件的刚度、延性及耗能能力均有明显提高，适用在地震区使用；另外，型钢骨架可承担施工荷载，这样可节省模板，加快施工速度。2.节点抗震设计研究2.1节点抗震设

4、计研究现状实腹式型钢混凝土具有较好的抗震性能，空腹式型钢混凝土与普通钢筋混凝土性能相比，一般来说空腹式型钢混凝土抗震性能较好。因此，目前在抗震结构中多采用实腹式型钢混凝土，内埋实腹式型钢可采用钢板焊接或直接采用轧制型钢。7本文统计了一些国内外对型钢混凝土剪力墙结构的研究，于型钢混凝土结构的强度、刚度及抗震性能，欧美、日本及国内都进行了低周反复和动力试验研究。关于型钢混凝土结构及构件的研究，早期多是关于柱和框架的研究，而关于型钢混凝土剪力墙、异性柱及短肢剪力墙的研究相对较晚。综合国内外的试验研究，以下几个因素是影响型钢混

5、凝土抗震性能的关键问题：轴压比、剪跨比、含钢率和型钢截面形式、配箍率、混凝土强度等。2.2节点抗震设计措施7在轻钢-混凝土组合结构体系中，最关键的部位就是节点。只有节点的构造措施和受力性能得到了解决，才有可能进行结构体系的研究。建筑工程学院做过厚壁钢管混凝土柱节点的试验研究，并在实践中取得了很好的成果。但是由于薄壁钢管的管壁较薄，易于变形，因此节点构造较难处理。暂时可将薄壁钢管混凝土梁、柱节点分为刚接和铰接两种形式，对其进行尝试性的理论分析及试验研究，以确定节点的合理形式和局部构造。对薄壁钢管混凝土柱与钢梁相连接的情况

6、，可在节点处的柱子部分局部采用厚壁钢管，上、下分别与薄壁钢管相焊接，这样钢梁与厚壁钢管的连接便可以采用规范中的传统形式进行设计。薄壁钢管混凝土组合梁与其他构件的连接则比较难以处理，可以考虑在混凝土中采用预埋型钢或钢筋来实现连接，但是该种连接形式的抗弯、抗剪等力学性能还有待于研究。根据以上设想，组合梁和八边形柱节点的刚接形式，其它截面柱可采取类似构造。其中，组合梁外的薄壁钢板与柱上外套厚壁钢管焊接，内穿双角钢，并且上部纵向钢筋穿过柱子，梁外钢板与厚壁钢管焊接，薄壁钢管混凝土柱内不配钢筋或少量配筋。组合梁截面可以采用各种截

7、面类型。铰接节点为柱子中只有角钢穿过，组合梁支承于角钢之上，梁柱间既不焊接，也没有钢筋通过，但需设置柱间支撑以承受水平荷载。除轻钢混凝土组合梁、柱体系外，还可以采用薄壁钢管混凝土柱与I字形钢梁体系及钢筋混凝土柱与薄壁型钢组合梁体系，后两者节点连接则更为容易。3.核心型钢混凝土组合结构体系3.1核心型钢混凝土组合结构体系应用前景核心型钢混凝土组合结构体系指在钢筋混凝土框架柱或剪力墙、短肢剪力墙和异形柱的暗柱(或端柱)核心设置较小截面尺寸型钢或钢管而形成的新型钢—混凝土组合结构形式。3.1.1竖向承重结构7结构竖向承重主要

8、以薄壁钢管混凝土柱为主。由于冷成型薄壁钢管的管壁较薄，管内部混凝土可防止型钢发生局部屈曲，还可根据其稳定性要求在管内纵向设肋，从而提高钢管的局部稳定承载力。同时钢管对混凝土有较强的约束作用，提高了混凝土的轴向抗压强度，因此，薄壁钢管混凝土柱的承载力高于钢管和混凝土的承载力之和。由于在钢管内浇筑了热容量较大的混凝土，发生火灾时能够吸