鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)是指鋼構(gòu)件、鋼與混凝土組合構(gòu)件和鋼筋混凝土構(gòu)件相結(jié)合而成的結(jié)構(gòu)類型。這一結(jié)構(gòu)類型能夠有效發(fā)揮鋼構(gòu)件、鋼與混凝土組合構(gòu)件和混凝土構(gòu)件的各自特長。
混合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點混合結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)相比具有以下優(yōu)點:結(jié)構(gòu)的整體抗側(cè)剛度顯著增大、用鋼量小、造價較低、防火性能較好。混合結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)相比具有以下優(yōu)點:結(jié)構(gòu)構(gòu)件占用的面積和空間較小,施工速度快。
常用結(jié)構(gòu)體系當建筑物不是特別高,目前結(jié)構(gòu)體系大部分都是框架-核心筒結(jié)構(gòu)。當結(jié)構(gòu)高寬比較大,一般會使用伸臂桁架(環(huán)帶桁架)以利用外框柱的軸向剛度,提高框架-核心筒的整體抗傾覆能力。
外框柱通常采用型鋼混凝土柱(SRC)和圓鋼鋼管混凝土柱(CFT)以及矩形鋼管混凝土柱(CFRT)。
鋼管混凝土柱和型鋼混凝土柱,均為由鋼和混凝土兩種材料組成的“組合構(gòu)件”,與鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)相比,此兩種組合構(gòu)件可充分發(fā)揮不同材料的長處,提供更大的承載力和更好的延性。
鋼管混凝土柱不需要控制軸壓比,抗彎承載力高,與型鋼混凝土柱比,相同條件下,可減小柱截面并降低用鋼量。
鋼管混凝土柱在抗震性能上優(yōu)于型鋼混凝土柱。鋼管混凝土柱延性好的原因在于,通過混凝土和鋼結(jié)構(gòu)共同作用充分發(fā)揮了兩種材料的優(yōu)勢?;炷猎阡摴艿募s束下,從變形能力小的脆性材料變?yōu)榫哂休^大變形能力的材料;鋼管壁在內(nèi)部混凝土的支撐作用作用下,即使進入塑性階段也不會出現(xiàn)局部屈曲的問題,可以充分發(fā)揮其承載力和變形能力,因此具備更為優(yōu)異的抗震性能。
圓形截面鋼管混凝土柱是常見的形式,因為它對核心區(qū)混凝土的約束力是均勻的向心力,而鋼管自身在核心區(qū)混凝土的向外擠壓力作用下,只有環(huán)向拉力,因而約束效果顯著。
方形或矩形鋼管混凝土柱,由于直線段鋼板在核心混凝土向外擠壓時有彎曲變形,削弱了對核心混凝土的約束作用,影響軸向抗壓能力的提高。雖然方鋼管對核心混凝土的約束不如圓鋼管,但仍有較好的效果。
鋼管混凝土柱,其鋼管通常以2-3層為一裝段,在工廠預制完成,在現(xiàn)場安裝,內(nèi)部混凝土在鋼柱安裝完畢后進行灌注,不需要支撐模板和鋼筋綁扎,施工速度快。但鋼管混凝土柱表面需要一定的防火和防腐處理。
型鋼混凝土柱,施工時,周邊框架鋼梁和樓面梁首先與柱內(nèi)型鋼安裝連接,然后完成鋼筋綁扎,澆筑混凝土將型鋼包裹。因此鋼骨混凝土梁柱節(jié)點處,鋼筋配置較為復雜,但外包混凝土可提高結(jié)構(gòu)耐久性,并具有防火和抗腐蝕的特點。
核心筒承擔了大部分的豎向和水平荷載,通常作為超高層建筑的首道防線,目前大多采用混凝土核心筒。
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