第六章 钢骨混凝土结构
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6月 3日,10日的混凝土结构课与 5月 31
日和 6月 7日的课程设计辅导课对调(时间和地点)
地点:三教 3100
时间:第二大节第六章 钢骨混凝土结构钢骨混凝土的应用 有哪些问题需要解决?
共同工作
受力性能与混凝土构件的异同
轴压承载力计算
正截面承载力计算
斜截面承载力计算
变形、裂缝计算
节点、柱脚连接形式
SRC构件与 RC构件的受剪性能的差异:
在斜裂缝出现时,荷载-挠度曲线没有明显转折 。
斜裂缝出现以后,由于钢骨腹板的受剪作用,受剪承载力可以增加很多 。钢骨腹板受混凝土的约束不会发生局部屈曲,
腹板的强度得以充分发挥。
虽然最终是由于混凝土破坏而达到最大承载力,但从钢骨腹板屈服到最大承载力之前有一个较长的过程,特别是剪压破坏的梁。而且最大承载力之后,承载力的衰减要比钢筋混凝土构件缓慢得多,表现出较好的延性 。 这是与一般 RC构件受剪的脆性破坏特征的最大差别。
由于钢骨与混凝土界面粘结强度较低,破坏时受压侧保护层混凝土剥离范围较大,有时产生 剪切粘结破坏,这在设计中应予以防止。通过配置必要的构造箍筋,增加钢骨外围混凝土厚度等来提高剪切粘结破坏承载力。
第六章 钢骨混凝土结构
6.5 受剪承载力计算
0 4 8 1 2 1 6 2 0 2 4 2 8
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
V
f b h
c
f ( m m )
t
w
= 4 m m
t
w
= 0 m m
t
w
= 8 m m
t
w
= 1 2 m m
梁受剪性能第六章 钢骨混凝土结构
6.5 受剪承载力计算
t / b
w
0 0,0 2 0,0 4 0,0 6 0,0 8 0,1
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1 极限剪力开裂剪力
V
f b h
c
梁受剪性能第六章 钢骨混凝土结构
6.5 受剪承载力计算
( a) êμ ·? ê? · oì?y íá?ù
N / N
0
=0 N / N
0
= 0.3 N / N
0
= 0.6
N / N
0
=0 N / N
0
= 0.3 N / N
0
= 0.6
( b ) · oì?y íá?ù
V ( t ) V ( t ) V ( t )
V ( t )
V ( t ) V ( t )
R R R
R R R
òù±?
第六章 钢骨混凝土结构
6.5 受剪承载力计算
D?3?á áì
D Daáì
第六章 钢骨混凝土结构
6.5 受剪承载力计算
SRC构件与 RC构件的受剪性能的差异:
在斜裂缝出现时,荷载-挠度曲线没有明显转折 。
斜裂缝出现以后,由于钢骨腹板的受剪作用,受剪承载力可以增加很多 。钢骨腹板受混凝土的约束不会发生局部屈曲,
腹板的强度得以充分发挥。
虽然最终是由于混凝土破坏而达到最大承载力,但从钢骨腹板屈服到最大承载力之前有一个较长的过程,特别是剪压破坏的梁。而且最大承载力之后,承载力的衰减要比钢筋混凝土构件缓慢得多,表现出较好的延性 。 这是与一般 RC构件受剪的脆性破坏特征的最大差别。
由于钢骨与混凝土界面粘结强度较低,破坏时受压侧保护层混凝土剥离范围较大,有时产生 剪切粘结破坏,这在设计中应予以防止。通过配置必要的构造箍筋,增加钢骨外围混凝土厚度等来提高剪切粘结破坏承载力。
第六章 钢骨混凝土结构
6.5 受剪承载力计算
SRC构件受剪承载力计算方法主要有三种方法:
第一种 是将钢骨腹板作为连续分布的箍筋,采用钢筋混凝土的计算方法。这类方法只有在钢骨含量较少时才符合实际。
前苏联规范采用这一方法;
第二种 是剪力分配计算方法:
即不考虑钢骨与混凝土之间的粘结,认为在剪力作用下各自独立工作,分别计算各自所承担的剪力后,再按钢结构和混凝土结构的抗剪计算方法计算其承载力。该方法剪力分配的确定也不易准确,计算也较为复杂。日本规范采用该方法;
第三种 是简单叠加方法:
即采用钢骨部分与钢筋混凝土部分受剪承载力之和作为钢骨混凝土构件承载力。该方法计算较为简便,且偏于安全,
《规程 YB9082-97,即采用该方法。
第六章 钢骨混凝土结构
6.5 受剪承载力计算受剪承载力计算
wws s v
ss
y htfV?
ss
y
rc
uu VVVV
第六章 钢骨混凝土结构
6.5 受剪承载力计算
045.0 bhbfV bc?
截面限制条件
025.0 bhbfV bcRCu?
rc
cc
sv
yvcct
rc
cu Nhs
AfhbfV 07.00.1
0.1
75.1
00
第六章 钢骨混凝土结构钢骨混凝土的应用 有哪些问题需要解决?
共同工作
受力性能与混凝土构件的异同
轴压承载力计算
正截面承载力计算
斜截面承载力计算
变形、裂缝计算
节点、柱脚连接形式第六章 钢骨混凝土结构钢骨混凝土梁的变形和裂缝
正常使用荷载下的工作性能
带裂缝工作
对于钢骨与混凝土粘结可靠的梁,在整个受力过程中,
截面平均应变分布符合平截面假定
钢骨部分与钢筋混凝土部分保持共同变形
φ= φss= φrc
第六章 钢骨混凝土结构钢骨混凝土梁的变形和裂缝
d s


s s
N
ss
C
sk
A s
C
= +

ss
N
ss
N
rc

rc
ss
'
ss
ss
ss
s
c
s
rc
c 截 面应力分布
a 截 面 b 截 面应变分布
S RC 截面 R C截 面 S 截面
h os
hh
b
A
A
s
ss
or
k
k
k
k
ss
'
c
sk
A s
φ= φss= φrc
组合弯矩第六章 钢骨混凝土结构钢骨混凝土梁的变形和裂缝
d s


s s
N
ss
C
sk
A s
C
= +

ss
N
ss
N
rc

rc
ss
'
ss
ss
ss
s
c
s
rc
c 截 面应力分布
a 截 面 b 截 面应变分布
S RC 截面 R C截 面 S 截面
h os
hh
b
A
A
s
ss
or
k
k
k
k
ss
'
c
sk
A s

s
ssrc
k
rc
kk
rcss
dNMMM
NN
第六章 钢骨混凝土结构钢骨混凝土梁的变形和裂缝
d s


s s
N
ss
C
sk
A s
C
= +

ss
N
ss
N
rc

rc
ss
'
ss
ss
ss
s
c
s
rc
c 截 面应力分布
a 截 面 b 截 面应变分布
S RC 截面 R C截 面 S 截面
h os
hh
b
A
A
s
ss
or
k
k
k
k
ss
'
c
sk
A s
MB k? ss
ss
M
B
k
ss
rc
rc
MB k
rc
N s
N
N d
B
ss
第六章 钢骨混凝土结构钢骨混凝土梁的变形和裂缝
Nssrc BBBB
钢骨对称配置时
0?NB
ssrc BBB
ssssss IEB?
f
sE
hAE
B

5.31
62.0
15.1
2
0ss
rc )1(1.1 rc
k
c
M
M
第六章 钢骨混凝土结构钢骨混凝土梁的变形和裂缝
(a ) 截面 II
500
1000
1500
2000
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
M (k N,m )
M
rc
(k N,m ),N
rc
(k N)
M
rc
- M
N
rc
- M
kss
y
rc
u
rc
urc
k MMM
MM
)1(1.1 rc
k
c
M
M
Mc= 0.235bh2ftk
第六章 钢骨混凝土结构钢骨混凝土梁的变形和裂缝
Nssrc BBBB
钢骨对称配置时
0?NB
ssrc BBB
长期刚度
ssssrcrc
q
rc
k
rc
k IEB
MM
M
B
6.0
第六章 钢骨混凝土结构钢骨混凝土梁的变形和裂缝受拉钢筋水平处的裂缝宽度
)08.09.1(1.2m a x
te
eq
s
sk dc
Ew?

sk k
rc
s b
M
A h? 0 87 0.
sfsss
sfs
eq udn
AA
d
7.0
)(4

te s sfA Abh0 5.
第六章 钢骨混凝土结构钢骨混凝土的应用 有哪些问题需要解决?
共同工作
受力性能与混凝土构件的异同
轴压承载力计算
正截面承载力计算
斜截面承载力计算
变形、裂缝计算
节点、柱脚连接形式
où ′? á1
μ
·?

§a?¨
埋入式柱脚主要依靠钢骨与混凝土间的 侧压力 来传递钢骨中的内力。
但柱脚部位柱筋、基础梁筋、箍筋以及钢骨等交错布置,
施工较为复杂。
优先采用第六章 钢骨混凝土结构
6.6 柱脚及节点连接
SRC柱脚
SRC柱脚
·?

¥ á1 oò μ
μ×Y?¨
a?ì ·ü
où ′? á1
非埋入式柱脚钢骨的内力依靠地脚螺栓和底板传递至基础。
也可以将柱脚处钢骨作成铰接,这样柱脚的内力全部由钢筋混凝土截面承担。
第六章 钢骨混凝土结构
6.6 柱脚及节点连接
≥ 1 8 0
≤ 1,4
≥ 1 8 0
≤ 1,4
≥ 1 8 0
≥ 2 5 0
≥ 2 5 0
≥ 2 5 0
≤ 1,4
≥ 1 8 0
≥ 2 5 0
≥ 2 5 0
≤ 1,4
≥ 2 5 0
( a ) ( b ) ( c )
埋入式柱脚的混凝土保护层厚度第六章 钢骨混凝土结构
6.6 柱脚及节点连接锚栓 底板柱脚钢骨底板及锚固螺栓设置第六章 钢骨混凝土结构
6.6 柱脚及节点连接柱脚栓钉布置第六章 钢骨混凝土结构
6.6 柱脚及节点连接埋入式柱脚的计算基础顶面位置 (柱底截面)的承载力,可按钢骨混凝土柱进行计算,
并由此确定该截面位置处钢骨承受的弯矩、轴力和剪力。
V ss
N ss
M ss
第六章 钢骨混凝土结构
6.6 柱脚及节点连接钢骨在基础梁内埋深较大时 ( hB>hs)
钢骨在基础梁内埋深较小时 ( hB<hs)
h
s
h
B
f
B
f
B
V
ss
N
ss
M
ss
M
B
N
B
h
B
f
B
f
B
V
ss
N
ss
M
ss
N
M
V
B
B
B
Bse
ss
s fb
Vh?
第六章 钢骨混凝土结构
6.6 柱脚及节点连接钢柱埋入部分的有效宽度 b
se
钢骨截面形式及承压方向
b
se
t
w
+2 d
f
2 t
w
+2 d
f
3 t
w
+4 d
f
45

b se
r
d f = r + t f
45

r
b se / 2
Bse
ss
s fb
V
h?

sb
fA
ff
b
b
f
se
yvsv
cc
se
B
B,10,m i n
第六章 钢骨混凝土结构
6.6 柱脚及节点连接钢骨在基础梁内埋深 较大时 ( hB>hs)
0
42
2
2

B
ss
B
Bse
ss
B
BseB
ss
ss
B
V
NN
fb
V
h
fbhV
MM
h
s
h
B
f
B
f
B
V
ss
N
ss
M
ss
M
B
N
B
确定柱脚钢骨底板截面位置的弯矩
MB和轴力 NB后,底板下混凝土的承载力可将底板的锚固螺栓作为受拉钢筋,与底板下混凝土部分组成的截面,按钢筋混凝土压弯构件计算。计算时需注意锚固螺栓不能作为受压钢筋。
第六章 钢骨混凝土结构
6.6 柱脚及节点连接钢骨在基础梁内埋深 较大时 ( hB>hs)
0
42
2
2

B
ss
B
Bse
ss
B
BseB
ss
ss
B
V
NN
fb
V
h
fbhV
MM
h
s
h
B
f
B
f
B
V
ss
N
ss
M
ss
M
B
N
B
第六章 钢骨混凝土结构
6.6 柱脚及节点连接
aasscB ANV
av
aay
a f
f
6.1
4.1
τa锚栓在有拉应力时的容许剪应力当钢骨在基础梁内埋深 大于 hB,max
柱脚与柱具有相同的承载力,柱脚的设计可不必进行特别的验算,此时柱脚底板和地脚螺栓则可根据构造和施工要求设置。
0
42
2
2

B
ss
B
Bse
ss
B
BseB
ss
ss
B
V
NN
fb
V
h
fbhV
MM
第六章 钢骨混凝土结构
6.6 柱脚及节点连接
= 0
Be
ss
Be
ss
Be
ss
B fb
M
fb
V
fb
V
h
4
)(2 2m a x,