半组合结构的应用与研究现状

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1、2007全国轻型钢结构技术研讨会论文集半组合结构的应用与研究现状杨婧赵宪忠陈以一(同济大学土木工程学院上海200092)摘要：对国内研究较少的半组合结构进行了介绍。简要给出了半组合结构的截面特性、施工方法和连接形式，对使用半组合结构的优势进行说明。根据国内外文献，总结概括了已有试验研究的主要内容和成果，以及研究者们提出的计算公式。最后分析了前述研究的不足之处及今后研究需解决的问题。关键词：半组合结构组合结构截面形式连接构造试验研究REVIEWoFAPPLICATIoNANDRESEARCHEoNPA

2、RTIALLYENCASEDCoMPoSITESTRUCTUREYANGJlngZHAoXlanzhongCHENYiyi(7Ibn鲥iUniVersitycollegeofCiVilEnginee—ngShanghai200092)Abstract：Inthispaper'partiallyencasedcompositestlllcture(PECS)isinⅡ‘oduced．First，thepropertiesofcI_oss—section，constructionprocedure，co

3、nnectiondetailsandadvantagesforPECSaredescribed．Basedont11eexperimentsandresearchesonmechanicbehaviorsofPECS，athomeandabroad，maincontentsandconclusionsaresummedup，includingdesignequationsrecommendedbyresearchers．Finally，commentonthestudyresultsandsugge

4、stionforfurtherresearchisputfonv删．Keywords：paniallyencasedcompositestmcture；compositestructure；cross—section；connectionconstruction；experimentalresearchO概述1截面形式及构造半组合结构(panialIyencasedcompositestmcture)是二十世纪八十年代欧洲提出的一种新型组合结构形式，可用于住宅、办公楼等多高层框架结构。其基本形式是在

5、工形钢截面的翼缘间填筑混凝土。这种形式区别于组合梁、钢骨混凝土梁柱和钢管混凝土构件。因具有受力合理、抗火性能优良、施工相对简单、节点连接方便等优点，能够适用于连续梁构件和承受较大轴力的柱构件。最初在钢翼缘间浇注混凝土的目的仅仅是为了提高钢构件的抗火能力，因而在计算中只计入钢截面部分的承载能力，混凝土部分则不予考虑。然而，研究者们很快发现这种设计不仅提高了构件的抗火性能，同时也提高了其抗屈曲能力、承载力和刚度【l儿2}。因此近十几年来，国外关于这种截面形式半组合结构的研究分析和工程应用越来越多。我国虽

6、有少量针对此类结构的试验，但研究者都将其归于外包型钢混凝土结构的一种特殊情况加以分析，没有关于这种新型组合结构的系统研究，工程实践中也缺乏应用实例。本文将半组合结构作为一种并列于钢骨混凝土组合结构及钢管混凝土组合结构的独立组合结构形式加以介绍，并对已有的国内外试验研究进行总结和展望。一291．半组合结构依据截面构成方式可分为标准半组合结构和大宽厚比半组合结构两类pJ。1．1标准半组合结构标准半组合结构在欧洲规范4(欧洲组合结构规范)中有相关介绍，它通常由钢截面、钢翼缘之间浇注的混凝土、箍筋、纵筋及抗

7、剪连接件组成，常见截面形式如图1【4J。混凝抗剪图1标准半组合结构截面形式Fig1Cross—sectionofpartiaIyencasedcompositememberswithstandardsteeIsection根据箍筋的设置方式不同，其基本截面形式可分为三类(图2)‘41。圃画囫(a)闭合箍筋截面(b)开口箍筋截面(c)箍筋穿过钢腹板图2标准半组合结构截面的箍筋设置Fig2Arrangementofstirrups此类半组合结构的特点是规定了其钢截面翼缘宽厚比的限值，以确保截面应力达到屈

8、服强度前局部屈曲不会发生。同时，截面采用抗剪件使钢与混凝土2007全圉轻型钢结构技术研讨会论文集共同工作，并在混凝土中设置箍筋及纵筋。从欧洲规范4和欧洲规范3(欧洲钢结构规范)中可以看出，半组合结构梁的容许翼缘宽厚比与纯钢结构相比从14￡放宽为20￡，梁的翼缘宽厚比按翼缘自由外伸宽度与厚度的比值定义，￡为、压而；对于Y⋯半组合结构柱来说则规定了翼缘总宽度与厚度的比值不超过44￡。半组合钢截面的腹板因全部嵌于混凝土中而有效避免了局部屈曲的发生。标准半组合结构的截面构成较