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【引用】轻钢-混凝土组合结构的发展前景  

2012-02-20 08:35:34|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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      一、引言
     随着我国钢材产量的逐年增加和高强度、高性能建筑结构用钢的大量生产,我国已进入了大力发展钢结构建筑的新时期。目前,普通钢结构建筑的受力性能分析和设计方法已比较成熟,轻型钢结构和普通钢-混凝土组合结构也处于进一步开发和完善阶段,而轻钢-混凝土组合结构的研究还比较少。轻钢-混凝土组合结构是一种由冷弯薄壁型钢和薄壁钢管与混凝土组合而成的新型结构体系。轻钢─混凝土组合结构具有轻钢结构的优点,同时由于混凝土的存在而提高了结构的刚度和稳定性,并增强了结构的防火性能。
      二、轻钢-混凝土组合结构体系
(一)竖向承重结构
       结构竖向承重主要以薄壁钢管混凝土柱为主。由于冷成型薄壁钢管的管壁较薄,管内部混凝土可防止钢管发生局部屈曲,还可根据其稳定性要求在管内纵向设肋,从而提高钢管的局部稳定承载力。同时钢管对混凝土有较强的约束作用,提高了混凝土的轴向抗压强度,因此,薄壁钢管混凝土柱的承载力高于钢管和混凝土的承载力之和。由于在钢管内浇筑了热容量较大的混凝土,发生火灾时能够吸收热量,从而延长了钢管的耐火极限。圆钢管轴向受力性能较好,其受弯性能及与其它构件的连接不如方钢管,但方钢管对混凝土的约束能力较差。因此可考虑采用六边形及八边形钢管,以便为梁﹑柱连接提供方便和保证。
     (二)楼面结构
      轻钢-混凝土组合建筑可选用多种楼面结构形式。它要求楼板必须有足够的刚度﹑强度和整体稳定性,同时应使楼板自重轻﹑厚度小,并提高施工速度。楼面结构可选用如下形式:
(1)压型钢板和混凝土组合楼板;
(2)密肋轻钢─混凝土组合楼板;
(3)现浇预应力钢筋混凝土楼板;
(4)混凝土预制叠合楼板。
其中优先选用1﹑2类型。其主要优点是:
(1)省去楼面模板支撑,节省投资,施工速度快;
(2)压型钢板与轻钢密肋中可布置设备管线,减少吊顶高度;
(3)平面刚度大,房屋有较强的整体性,抗震性能好。主﹑次梁可采用矩形钢管﹑双槽钢﹑冷弯U型卷边槽钢或H型﹑I字型焊接或热轧型钢。I字型钢可以是实腹的也可是空腹的,也可选用卷边槽钢-混凝土组合梁。梁板组合结构通过栓钉及剪力连接件形成整体,共同来承担楼面荷载。目前压型钢板与混凝土组合楼面结构在国内发展已比较成熟。
      (三)支撑结构
(1)对于单层工业厂房轻钢─混凝土组合结构,由于采用薄壁钢管混凝土柱承受竖向荷载及吊车荷载,屋架及支撑均可采用轻型钢构件,因而其支撑布置方式与普通钢结构厂房类似。即采用柱间支撑及屋盖水平﹑垂直支撑来保证厂房及屋盖的整体稳定性。
(2)对于多﹑高层轻钢─混凝土组合结构体系,由于其侧向刚度较弱,为抵抗水平地震作用,减小层间侧移,宜在相应位置采用垂直支撑。为满足门窗开洞及其它方面需要,支撑的形式可以灵活多样,如X型﹑M型﹑W型﹑V型﹑单斜杆型﹑人字型支撑等。对位于地震区的通常的钢-混凝土组合梁楼盖宜采用偏心支撑,以便结构在地震作用下具有良好的延性及耗能性能。此外,若采用刚性梁柱节点,对于多层结构可以不设置支撑构件。
(四)维护结构
轻钢-混凝土组合结构与其它钢结构一样,应采用轻质维护材料。墙梁宜优先选用冷弯薄壁槽钢﹑卷边槽钢﹑卷边Z型钢。可采用轻型组合墙体,如:压型钢板加轻型保温隔层墙体﹑压型钢板夹芯板﹑玻纤增强水泥外墙板﹑钢网塑料墙板等。至于屋盖结构,一般采用有檁体系,亦可采用拱形波纹屋顶或轻型网架﹑轻型桁架加铺轻质保温层和彩色压型钢板。其特点是生产工厂化,制作机械化,施工方便﹑速度快﹑工期短。
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