型钢混凝土梁在大跨度楼盖设计中的应用_0

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1、型钢混凝土梁在大跨度楼盖设计中的应用摘要：介绍了某建筑中大跨度梁的结构设计。采用三种不同的结构方案进行比较，最终确定采用型钢混凝土梁方案。采用Ansys程序对其进行了有限元分析，结果表明，现行结构方案满足设计目标要求。关键词：型钢混凝土；结构方案；非线性静力分析中图分类号：tv331文献标识码：A1．前言随着社会经济的发展，人们对建筑结构和功能的要求越来越高，各种类型建筑迅速发展，需要多种结构类型及形式来满足建筑高度、功能、节约材料及降低造价等方面的要求。近年来，型钢混凝土结构得到了广泛的应用。型钢混凝土，是由混凝

2、土内配置型钢和钢筋的一种结构形式。它既有钢筋混凝土造价低、刚度大，防火性能好，施工方便的优点，又有钢结构抗震性能好，承载能力大的优点。型钢混凝土构件的内部型钢与外包混凝土形成整体、共同受力，其受力性能优于两种结构的简单叠加。本文简要阐述了型钢混凝土结构的特点及应用。并结合工程实例，重点分析了型钢混凝土梁在大跨度楼盖设计上的适用性，介绍了设计计算方法。2．工程概况5某工程位于江苏省南京市。地上九层，地下二层，主要柱网为9.0mx9.0m。建筑高度：47.450m。结构形式为钢筋混凝土框架剪力墙结构，基础形式为桩筏基础

3、。本工程安全等级为二级，设计使用年限为50年，结构的抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为7度（0.1g），设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅲ类，特征周期为0.45s。本工程所在地区地区基本风压（50年重现期）：0.40kN/m2，地面粗糙度为B类。本工程设计采用的计算软件为SATWE（2010）程序进行结构整体分析。结构在各项指标上均符合规范要求。3．27m跨度梁方案选择根据建筑的方案，本工程地上二层顶板在入口处的局部突出屋盖，需要设置一根27米跨度的框架梁，局部结构平面布置图见图1。图1地上二层顶板局部结构布置图该

4、框架梁的特点是跨度较大，为27m，并且为单跨、边跨；外装修采用石材；屋盖上要放置大型风机，荷载很大；并且建筑空间也有限制。在方案设计时对框架梁选择了三种方案进行比较：方案一为型钢混凝土梁方案，方案二为预应力混凝土梁方案，方案三为钢结构梁方案。5采用SATWE软件对三种方案进行比较：为简化计算过程，只比较三种方案在静力作用下的受力情况。其中，除自重外，梁上荷载为：恒载：46kN/m；活载：18kN/m。为方便比较，柱统一取为800x1000，混凝土梁的高度统一按跨度的1/15，取为1800。钢结构梁为H1600x50

5、0x28x35，型钢混凝土梁与预应力混凝土梁的截面均取为450x1800，混凝土强度等级C35。型钢混凝土梁中的型钢钢材以及钢结构梁的钢材牌号均为Q345B。三个方案的用钢量比较如表1。表1三个方案的用钢量比较根据表1，可以看出，对于荷载较重的大跨度梁，方案三――钢梁的方案是不适宜的。其用钢量大，并且周边楼盖方案均需调整。可以采用的方案为方案一或方案二，由于方案二对施工的要求更高，钢筋的配置量太大，可能会影响构件的最终质量。最终的方案定为方案一，即型钢混凝土梁方案。型钢混凝土梁截面尺寸较小、刚度大、延性好、抗震性能

6、好、耐久性好、并且造价低、施工方便。4.有限元分析采用Ansys有限元分析软件对该型钢混凝土梁进行构件分析，观察静力作用下混凝土和型钢的应力及应变状态。模型采用Solid65Concrete5实体单元模拟型钢混凝土梁中的混凝土部分，钢筋采用含钢率的方式进行近似模拟。采用Shell63壳单元模拟型钢混凝土梁中的型钢，型钢与混凝土之间的粘结采用共节点的方式。为简化计算，梁两端的框架柱用Beam188梁单元进行模拟。Ansys计算的弹性挠度为58.4mm，与SATWE计算的35.76mm的弹性挠度近似。由于Ansys在计

7、算挠度时考虑了支座处的变形，因此弹性挠度更大，而SATWE在计算时未考虑梁支座处的变形。从型钢的应力分布图中可见，型钢处于弹性受力状态，跨中最大的Mises等效应力为230Mpa左右，出现在下翼缘的下表面，与型钢混凝土的计算理论一致。型钢的应变除由于有限元分析产生的应力集中外，型钢应变除于弹性应变范围。有限元分析与《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138-2001）的抗弯正截面计算理论吻合。6.结论型钢混凝土梁的适用跨度为12米~36米，特别是对于15米~30米这一跨度范围内的荷载较重的楼盖，型钢混凝土梁截面尺

8、寸较小、刚度大、延性好、抗震性能好、耐久性好、并且造价低、施工方便的特点能够充分发挥。《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138-2001）中对型钢混凝土梁的正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力的计算较为准确，对裂缝和挠度的计算相对保守。在抗弯验算时，宜对计算公式中的fc乘以0.9的折减系数。参考文献5[1]JGJ138�2001型钢混凝土组合结构技术规程[