徐珂 : 建筑结构设计 建筑博客 一个普通结构工程师的建筑结构设计博客

框架结构中型钢混凝土梁、混凝土梁承载能力对比

    为了对比起见,先假定两种截面尺寸,考虑结构楼板厚度为100,截面尺寸分别为:

型钢混凝土梁:          450X600—H250X400X10X20

混凝土梁:              450X600

材料等级:              砼C30  钢结构Q235   钢材HRB400

   框架抗震等级按一级考虑,其中梁端受压区高度不大于0.25倍截面有效高度。

一、抗弯承载能力

1、  型钢混凝土梁(按简易方法计算、钢筋为构造配筋)

混凝土部分抗弯承载力

As=0.3%X450X600=810 mm

受压区高度为 1X810X360/(14.3X450)=45.3mm

M1=14.3X450X45.3X(600-45.3/2-35)=158 kN*m

型钢部分抗弯承载力

M2=1.05X205X2.01X1000000=430 kN*m

合计

M=M1+M2=158+430=590 kN*m

考虑抗震调整系数0.75,地震作用下抗弯承载力为785 kN*m

2、  混凝土梁

受压区高度为0.25X(600-35)=141.25mm

M=14.3X450X141.25X(600-141.25/2-35)=450kN*m

纵向受拉钢筋 As= 1X14.3X450X141.25/360=2525mm

配筋率 ρ=As / (b * ho)=2528/(450*565)=0.99% 

考虑抗震调整系数0.75,地震作用下抗弯承载力为600 kN*m



二、抗剪承载能力

1、  型钢混凝土梁

混凝土部分抗弯承载力(考虑箍筋HPB235-12-100两肢)

V1=0.58X215X10X360=450 kN

型钢部分抗剪承载力

V2=0.06X14.3X450X565+0.8X210X157X565/100=365 kN

合计

V=V1+V2=450+367=815 kN*m

考虑抗震调整系数0.75,地震作用下抗弯承载力为1085 kN

2、  混凝土梁(考虑箍筋HPB235-10-100四肢)

抗剪承载力为0.42X1.43X450X565+210X314X565/100=525 kN

考虑抗震调整系数0.75,地震作用下抗剪承载力为700 kN



三、抗拉、抗压承载能力

   这个就不算了,单算截面的话,混凝土梁跟型钢混凝土梁没法比,但在做设计时,钢梁连接节点的承载能力决定这一项指标。上面第二条抗剪能力也是如此。

四、应用说明

   单从数据上来说,型钢混凝土的承载能力要远强于混凝土梁,所以在纯框架中应用型钢混凝土梁很不错。

   应用于框架剪力墙、框架核心筒结构看起来也不错,尤其是框架梁与剪力墙连接的地方,这里的地震作用效应都很大,这的框架混凝土梁设计都比较头疼,在梁里加根钢梁应该效果不错!

   但有三个问题:

   一是如果整个结构计算模型采用型钢结构,结构阻尼比发生变化,型钢混凝土结构自重大于混凝土自重,地震作用反应要比混凝土结构大;

   二是采用型钢混凝土结构后,框架部分,无论是整体采用还是局部采用型钢混凝土,都会造成该部分刚度增加,地震来的时候,该部分地震反应加大,所以框架梁的计算结果不会像上面计算对比那样,只是简单的变化几个数字。

   三是混凝土框架剪力墙结构按照层间剪力调整原则计算时,一般是按照1.5倍最大层间框架承担地震总剪力调整;而型钢混凝土框架剪力墙有时候会发生按照0.2倍结构底部总剪力调整的现象,这就很麻烦了,一般说来是因为剪力墙较少较弱造成的。

   那么梁内加了钢梁对刚度有何影响?如果考虑2000宽楼板,计算一下截面刚度对比大约是1.23倍;如果不考虑楼板的作用,纯框架的话,这个比值大约在1.33倍。

五、补充说明

   一是型钢混凝土梁有一个好处,就是里面的钢梁截面可以调整,上述计算就会有变化。

   二是上述计算是按一级抗震要求计算的,二、三级抗震的话,混凝土框架梁的抗弯承载能力也会提高很多。

Tags: 设计 讨论

发布: 徐珂建筑结构设计 分类: 结构设计想法 评论: 0 浏览: 625
留言列表