聂建国钢混叠合梁 钢 混叠合板组合梁在连体结构工程中的应用

第 卷 第 期 建 筑 结 构 年 月 钢2混叠合板组合梁在连体结构工程中的应用 聂建国 清华大学土木工程系 ≈提要 魏 捷

/> 陈 戈 北京 深圳市电子院设计有限公司 近年来钢2混凝土组合梁以其施工速度快 !材料性能应用充分等特点在我国工程建设中得到了广泛的 的 × 形钢2混凝土叠合板组合梁在清华科技园连体工程中得到了应用 ? 与钢骨混凝土梁方 案进行了比较 钢2混凝土叠合板组合梁比钢骨混凝土梁方案更加优越 非常适用于大跨横向承重结构 ? ≈关键词 ≥ ≥ √ 2 ∏ × ≥ ≤ ? ∏ ∏ ≥ ≤ 2 ?∏ 2 × 2 Κεψωορδσ: × ∏ × 应用 ? 跨度为 连体结构 大跨结构 √ × 形钢2混凝土组合梁 ∏ 2 × ∏ 2 ∏ ∏ 2 ∏ × √ 2 ≤ × ? 2 ∏ 2 √ 2 一 !

工程概况 清华科技园 珠海 一期创业大楼平面呈矩形 总 长 1 梁和混凝土楼板的组合作用 更容易满足承载力和刚 度的 要 求 ? 图 如 ≥ ≥ 所示的叠合板组合梁 ≥ ≥ 余 宽 1 总高 1 共 轴 层 层 ? 高 形式均相同 仅尺寸不同 座长为 其余层高 1 ? 其中层 ? 东座长为 ? 在层 分为东西两座 西 以上连 ? 主体结 利用钢梁作为支撑 预制板在施工阶段作为模板 当现 浇层混凝土达到一定强度后 混凝土叠合板与钢梁共 同工作 ? 预制混凝土板作为楼面板的一部分参与板的 受力 同时又作为混凝土翼缘的一部分参与钢2混凝土 组合梁的受力 做到了物尽其用 ? 此外采用叠合板组 合梁节省了模板 !

支架 使施工费用大大降低 施工周 期大大缩短 ? 现有的叠合板组合梁计算主要是根据国家电力行 业标准 5 钢2混凝土组合结构设计规范 6 ? ≈ 成一个整体 连体跨度 结构平面如图 构采用框架抗震墙结构 连接体两侧的框架柱层 以 上采用钢骨混凝土柱 以提高连接体的抗震性能 ? 原 设计连接东西座的大梁采用钢骨混凝土梁 梁截面为 ? 其中型钢为 ? ? ? 截面如 图 所示 ? 高位钢骨混凝土梁缺点在于 连体质量大 地震作 用大 对结构抗震不利 考虑自重荷载和使用荷载的作 用以及大体积混凝土的温度效应等 往往是裂缝宽度 控制设计 为了有效控制裂缝宽度能够满足规范要求 不得不在钢骨混凝土梁的四周设置钢筋 与钢筋混凝 土梁一样 仍然需要绑扎钢筋骨架 此外 钢骨混凝土梁 施工时需要浇注混凝土用的模板 搭设 层高的模板支 架 施工费用是相当可观的 同时施工周期也会很长 ? 二 !

钢2混凝土叠合板组合梁的应用 鉴于原结构方案梁的截面尺寸偏大 自重偏大 笔 者建议将原钢骨混凝土梁改用钢2混凝土叠合板组合 梁 截面如图 所示 ? 采用叠合板组合梁方案 可以有 效地利用钢材抗拉和混凝土抗压的材料特性 大大减 轻结构自重 方便施工 ? 由于结构自重降低 解决了地 震作用下连体结构地震力过大的问题 ? 同时 用钢梁 代替钢骨混凝土梁 解决了裂缝控制的问题 ? 考虑钢 × ) 进行 ? 在施工阶段仅考虑钢梁受力 计算挠度 图 连体部分平面布置示意图 为 ω 挠跨比为 ω/ λ 满足规范要求 ? 三 !

钢2混组合梁与钢骨混凝土梁方案的比较 钢2混凝土叠合板组合梁方案与原方案各项指标 的比较如表 所示 ? 从表 可以看出 采用 × 形钢2混 凝土叠合板组合梁方案后 楼层结构高度比原方案减 小约 自重减轻 以上 用钢量降低了约 ? 根据建设方提供的数据 除了钢2混凝土叠合板组合梁 需要涂刷的防火涂料费用外 叠合板组合梁的方案比 原方案节省投资约 万元人民币 ? 造价降低的原因 主要是结构自重大大减轻 因此梁承受的荷载大大降 低 ? 此外 施工费用也大大降低 ? 计算分析表明 原方 案中的钢骨混凝土梁主要是以承受自重荷载为主 而 且是由裂缝宽度控制设计的 埋设在混凝土中的钢梁 图 原设计主梁截面 计算钢2混凝土叠合板组合梁极 限抗弯承载力时 偏保守地按简 支梁模型计算跨中的弯矩 跨中 弯矩设计值为 Μ # 叠合板组合梁截面抗弯承载力 为 Μ∏ # 满足要求 承载力有较大的富余 ? 同时 考 虑到实际结构中支座会有一定 的负弯矩 为了抵抗支座负弯矩 和控制裂缝宽度 在支座处按最 大弯矩的 筋 图 ? 配置了负弯矩钢 不能充分发挥其作用 ? 由此可见 对于大跨度横向承 重构件 × 形钢2混凝土组合梁比钢骨混凝土梁具有更 好的综合效益 ? 四 !

结语 × 形钢2混凝土叠合板组合梁具有结构高度小 !

自 重轻 !承载力高 !刚度大 !节省支模工序及模板 !减少现 场作业量 !施工速度快 !综合效益好等优点 可满足现 代结构对轻型大跨 !预制装配和快速施工的要求 ? 在 清华科技园 珠海 一期创业楼工程大跨连体结构中的 应用是成功的 ? 参 考 × 采用折减刚度法≈ 计算叠合板组合梁的刚度 ? 在 正常使用阶段 考虑活荷载为 叠合板组合梁 在标准荷载作用下的挠度再加上施工时的挠度 总的 挠度为 ω 满 ? 挠跨比 ω/ λ 足现行规范的要求 ? 钢2混组合梁的稳定 因混凝土楼板的刚度和钢梁 相比可以视为无穷大 所以在面内荷载的作用下 将由 刚性楼面承担绝大多数的面内荷载 而工字形截面的 抗扭刚度较小 其承受扭矩的能力较差 也不考虑其对 扭矩的承载力 故只要满足施工阶段的要求 不会存在 整体稳定的问题 ? 施工阶段 混凝土和钢梁还没有共 同工作 由钢梁承受叠合板 !

湿混凝土自重及施工荷 载 ? 按照5钢结构设计规范6 的要求验算 ) η/ τ 1 文 献 ) 1 钢2混凝土结构设计规程 ? 中国电力出版 社 1 聂建国 沈聚敏 余志武 考虑滑移效应的钢2混凝土组合梁变形 计算的折减刚度法 土木工程学报 1 聂建国 余志武 钢2混凝土组合梁在我国的应用及研究 土木工 故按构造设置加劲肋 ? 程学报 1 聂建国 袁彦 声 钢2混 凝土 叠 合板 组 合 梁及 其 应 用 建 筑 结 构 1 聂建国 沈聚敏 袁彦声等 钢2混凝土组合梁中剪力连接件实际 承载力的研究 建筑结构学报 上接第 页 图 × 形钢2混凝土叠合板组合梁截面 Τ 形钢2混凝土叠合板组合梁与 钢骨混凝土梁方案的比较 方 案 原钢骨混凝土方案 现叠合板组合梁方案 现方案 原方案 1 1 1 表1 截面高度 高跨比 1 1 1 用钢量 自重 载力 外粘钢板厚度为 时 试件极限承载力可提 高 以上 ? 从加固试件内外表面应变测试结果及 图 荷载2应变曲线可知 粘结加固可以使加固结构与 原结构有效地联合工作 共同抵抗外荷载的作用 ? 试 验结果离散性小 规律性强 这是本方法用于实际加固 工程的可靠保证 ? 所有的试件都是在管内轴向应力超 过材料屈服应力 且应变与变形迅速增长以后 在材料 开始强化的过程中逐渐达到或接近试件的极限承载力 后才丧失承载能力的 与理论分析一致 ? 参 考 文 献 1 湖北 省 地 方 标 准 钢 筋 混 凝 土 结 构 外 粘 钢 板 加 固 技 术 规 程 ? ) 1 吴连元 板壳稳定性理论 华中理工大学出版社 活载 自重 1 1 1