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钢梁混凝土论文范文

1. 工程概况

工程位于甘肃省肃北蒙古族自治县,为肃北县蒙古族学校南大门,如图1所示.平面呈双弓背对形状,总高度为12m,轴线宽度为3.8m,带一层门房,立面干挂石材,上部连接部分最大跨度21m,高度3m,弓形外挑最大尺寸为1.7m.本工程抗震设防类别为丙类,设防烈度为8度,设计基本地震加速度为0. 2g,设计地震分组为第二组,场地类别为Ⅱ类,场地标准冻深为1. 6m,基本风压为0.55kN/mz,基本雪压为0. 30kN／m2.

2. 结构体系的确定

根据结构上部连接部分跨度为21m,采用钢筋混凝土结构自重较大,主梁挠度不好控制,如用预应力混凝土梁,考虑县城施工条件有限,因此考虑以下几种方案：①钢梁一钢柱框架结构体系；②钢梁一钢骨混凝土柱框架结构体系；③钢筋混凝土柱一钢桁架结构体系或钢筋混凝土柱一网架结构体系.考虑到钢梁一钢柱框架结构体系位移较大,钢柱与门房外墙结合不好处理,钢筋混凝土柱一钢桁架结构体系或钢筋混凝土柱一网架结构体系中钢桁架与网架和钢筋混凝土柱的连接为铰接形式,形成连体结构等弊端,最终确定抗侧移刚度和梁柱连接性能较好的钢梁一钢骨混凝土柱框架结构体系,即《钢骨混凝土结构技术规程》(YB9082-2006)中的钢骨混凝土组合框架结构体系,结构模型如图2所示.

3. 结构设计要点

3.1 结构布置

大门两侧各为4根钢骨混凝土框架柱,上部连接部分为2层共4根主框架钢梁,钢骨混凝土柱截面尺寸为700×700,钢骨为箱型截面400×400×20,框架钢梁截面为H900×400×20×30×30,次梁截面为H400×200×10×20×20,封边次梁为H300×200×10×10×10,框架钢梁与钢骨混凝土框架柱为刚接,挑梁与封边次梁为铰接.门房顶板结构采用钢筋混凝土梁板结构,梁截面尺寸为300×400,门房顶板与钢梁层中间设一道纵向钢筋混凝土梁来减小柱计算高度,并增强纵向结构刚度.

3.2 结构计算

采用有限元计算分析软件对结构刚度、周期、位移、构件应力、配筋等进行计算分析,整体计算指标如表1所示.

主要计算指标能够满足规范要求,但要注意的是,上部钢梁连接部分层高不宜过小,层高较小时本层侧移刚度和抗剪承载力较大导致上下层侧移刚度比和层间抗剪承载力比值超限,容易成为竖向不规则结构.

3.3 节点设计

钢骨混凝土组合框架结构设计中,节点设计是主要设计内容之一,节点设计包括节点连接计算和节点连接构造设计两部分,笔者重点介绍节点连接构造设计.钢骨混凝土组合框架结构梁柱连接节点中有钢骨混凝土梁与钢骨混凝土柱的连接节点、钢筋混凝土梁与钢骨混凝土柱的连接节点、钢梁与钢骨混凝土柱的连接节点等3种主要构件连接节点形式.钢梁与钢骨混凝土柱的连接节点有铰接和刚接两种连接方式.铰接连接时采用高强螺栓将钢梁腹板与焊在封口板上的连接板连接（图3a）；刚接连接时采用高强螺栓将钢梁腹板与焊在封口板上的连接板连接,钢梁翼缘与封口板应采用对接焊缝连接(图3b),也可通过焊接在柱钢骨上的悬臂段连接(图3c),此时翼缘连接应采用全熔透对接焊缝,必要时可增设盖板,腹板用高强螺栓连接.

本工程中主框架梁与框架柱连接节点采用了钢梁与钢骨柱短牛腿刚接连接方式.

3.4柱脚设计

钢骨混凝土柱的柱脚分为埋入式和非埋入式柱脚,在抗震设防的结构中宜优先采用埋人式柱脚.本工程采用了抗震性能较好的埋入式柱脚.

4. 结束语

在较大跨度结构设计实践中,采钢骨混凝土组合框架结构的优点在于：竖向构件采用钢骨混凝土柱可提高竖向构件的抗弯、抗剪能力；水平构件采用钢梁或钢骨混凝土梁可实现较大跨度,采用钢梁还可减小结构自重.而钢骨混凝土组合框架结构设计的关键是节点设计,要合理设计梁柱连接节点、柱与柱的连接节点以及柱与基础的连接节点是保证整个结构安全可靠的基础.