型钢混凝土在底部大空间结构中应用.doc

型钢混凝土在底部大空间结构中应用 　　摘要：钢筋混凝土框支剪力墙结构作为底部大空间建筑中使用最广泛的结构形式，梁柱截面尺寸较大，造成很多使用和施工中的问题。本文通过分析钢筋混凝土框支框架的受力情况，得出混凝土自身材料性能较差是造成梁柱截面过大的主要因素。 关键字：型钢混凝土 转换层 框支 施工 中图分类号：TU37文献标识码： A 1.前言 随着经济快速发展，城市建设步伐不断加快，土地供应也越发紧张，建筑物不断向高层、多功能发展。客观上要求建筑物下部楼层能提供较大空间用于停车、商业，上部楼层为满足办公或居住要求，需要在有限的规划高度内尽可能增加楼层数，这就要求结构设计用大跨度结构满足下部楼层空间要求，用小跨度结构满足上部功能要求。 2.工程概述 某工程，地上21层，转换层位于第2层，上部19层为剪力墙结构，抗震设防烈度6度，场地类别II类，底部框支框架的抗震等级为二级，底部加强部位剪力墙抗震等级为三级，其中框支梁KZL1和框支柱KZZ1情况见下表： 构件名称 跨度 截面尺寸 标号 Mmax（支座） Mmax（跨中） Nmax Vmax 剪压比 支座配筋 跨中配筋 KZL1 6.1m 800x1500 C45 3113 2109 409 3664 0.149 6800 4800 构件名称 层高 截面尺寸 标号 Mmax Nu Vmax 轴压比 全截面配筋率 KZZ1 4.8m 900x900 C45 227 10651 64 0.62 0.95% 注：数据取自框支层。 3.问题及成因分析 首先，框支梁柱截面尺寸均很大，较大的柱截面观感很差，占用了不少楼层面积；框支梁占用楼层高度较多，造成为满足建筑使用高度要求，楼层高度很大，为使楼层等效剪切刚度比满足《高层建筑混凝土结构技术规程》（以下简称《高规》）相关规定，落地剪力墙厚度需要增大更多，进一步占用了楼层面积。而且卫生间、厨房等房间下方如果存在框支梁，则梁较大的宽度也对竖向管线布置造成很大的困难。框支梁自重达到3.0t/m，施工时的模板支撑难度较高，从其他工程的实际情况来看，脚手架立杆和横杆的间距较密，人员器材穿越困难，而且下部楼层顶面无法承担巨大的施工荷载，必须从基础筏板顶部开始层层支撑，造成施工进度和成本增加。 　　其次，分析截面控制条件，根据《高规》对于抗震条件下转换梁截面组合的剪力设计值控制公式γREV≤0.15βCfCbh0（即剪压比要求不大于0.15），KZL1的截面尺寸刚刚满足剪压比要求。《高规》规定对于二级框支柱，轴压比μ不大于0.7。对于KZZ1，由于其剪跨比大于2，根据规范公式μ=N/（A*fc），其截面尺寸刚刚满足要求。 由于梁柱截面尺寸是分别由剪压比和轴压比控制，截面主筋大多只是按最小配筋率要求控制，造成一定得浪费。 综上所述，钢筋混凝土框支梁柱目前面临的最大的问题就是截面尺寸过大。原因是在巨大的荷载下，钢筋混凝土本身的材料强度过低成为截面设计的控制因素。要想改善肥梁胖柱造成的不利影响，应采用性能更好的材料。 4.型钢混凝土结构的特点及优势 型钢混凝土很好的解决了上述混凝土转换构件的缺点，与钢筋混凝土构件相比，由于配置了型钢，大大提高了构件的承载力，改善了受剪破坏时的脆性性质；受压区存在的型钢，不但提高了抗压承载力还使构件的延性有一定的提高，提高了结构的抗震性能。 《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138-2001）（以下简称《型规》）规定：抗震设计时的型钢混凝土框架梁受剪截面应满足公式:γREV≤0.36fCbh0和fatwhw≥0.1fcbh0；型钢混凝土框架柱轴压比计算公式为：N/(fcAC+faAa)。 按上述公式，梁剪压比限制为0.36，比钢筋混凝土构件的0.15提高近1.5倍，这是因为型钢构件的受压、受剪承载力远大于混凝土，承受了相当一部分压力和剪力。 5.计算结果对比 5.1结构构件计算结果对比 按《型规》相关构造要求，型钢采用强度和经济性均较好的Q345钢制作。以满足梁剪压比和柱轴压比为优先设计条件，初步设计型钢混凝土框支梁柱尺寸见下表,其中框支梁型钢截面为工字截面500x220x12x20；框支柱型钢构件截面十字截面400x220x16x20。进行结构整体计算后，构件主要计算结果见下表： 构件名称 跨度 截面尺寸 标号 Mmax（支座） Mmax（跨中） Nmax Vmax 剪压比 支座配筋 跨中配筋 XKZL1 6.1m 500x800 C45 1944 971 438 2736 0.34 3900 1200 构件名称 层高 截面尺寸 标号 Mmax Nu Vmax 轴压比 全截