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钢梁-钢筋混凝土柱组合框架抗震性能分析-土木工程专业论文
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硕士研究生学位论文第一章 绪论
硕士研究生学位论文
第一章 绪论
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第一章 绪论硕士研究生学位论文
第一章 绪论
硕士研究生学位论文
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第一章 绪论
概述
引言
在世界范围内,大部分国家建筑业的主要材料仍然是钢材和混凝土,迄今为止,新型 材料还处于小范围的试验阶段,还未能大面积的用于建筑结构当中,又由于这两种材料有 其自身的优点和不足,在这样的背景下,把钢材和混凝土材料结合起来,使其最大程度的 发挥各自的优点,弥补自身的不足,就成为了当今学者所研究的主要课题。
RCS 组合框架的提出
二十世纪八十年代初期,美国率先在钢筋混凝土框架结构、钢结构和混凝土框架结构 的基础上,成功研制出一种由混凝土柱和钢梁组成的框架结构(Compositc framt consisting of reinforced concrete column and steelbeam ,简称 RCS)。在这种组合框架结构中,将作为 压弯杆件的框架柱设计成抗轴力性能好的钢筋混凝土构件,将主要承受弯矩和剪力的楼盖 梁设计成抗弯性能好的钢梁,并采取适当的措施保证框架梁柱节点的刚度。这种组合结构 充分发挥了钢与混凝土两种材料的长处,使整个框架的综合性能优于传统的钢筋混凝土框 架和钢框架。
实际上,最初的 RCS 组合框架,是美国工程界在钢骨混凝土结构(Steelreinforced concrete structure,缩写为 SRC)的基础上发展起来的[1] 。从日本传入美国的 SRC 框架结构, 其框架柱中的钢骨断面较大,柱的含钢率较高,经济性较差;而且在框架梁柱节点处,一 方面,较大的柱钢骨不便于 SRC 框架梁的纵筋在节点处的贯通,另一方面,SRC 框架梁 中的型钢要通过焊接与柱钢骨相连,并且需要在节点内框架梁型钢翼缘高度处设置加劲 板,这些都使施工极为不便。将钢结构的焊缝集中在框架梁柱节点这一重要的受力部位, 对结构不利。SRC 结构存在的以上这些缺点,促使美国工程技术人员开始尝试减小 SRC 框架柱中钢骨的断面,因而在某种程度上促成了 RCS 框架的出现。
1.2 组合框架梁柱节点在国内外的发展与应用概况
1.2.1 组合框架梁柱节点在国外的研究和应用状况
国外对钢梁和钢筋混凝土柱组合节点研究最早最多的国家是美国和日本,并且得到了 越来越多的应用。但是,这两个国家由于设计理念不同导致两国在梁柱节点构造以及施工 方法上都有很大差异,这一现象表明,这种组合框架有很强的适用性,是一种很好的结构
形式。下面分别介绍美国和日本的节点构造、施工方法以及应用状况等。
美国组合结构梁柱节点研究和应用状况
(1)美国组合结构梁柱节点的特点和施工方法
在美国,RCS 组合框架结构被视为传统中、高层建筑结构的一种延伸,它用钢筋混凝 土柱来代替钢框架中的钢柱,只是在钢筋混凝土柱的中心设置小截面的用于架立的钢骨
(Steel eection column),并且在节点处采用钢梁贯通(Through beam)的方式,即钢梁连续 穿过钢筋混凝土柱,柱中钢骨不进入节点,而是焊接在钢梁翼缘上,如图 1.1 所示。由图
1.1 可见,可以将钢梁连接位置设置到跨中受力较小的部位,这样就避免了钢结构在框架梁
柱节点处焊缝密集,焊接应力集中的不利局面(大量的震害调查已经表明,钢框架梁柱节 点处的焊缝破坏,是钢结构的主要震害之一),而且减少了施工现场的焊接量,加快了施工 速度。由于节点构造有以上特点,其施工方法也有其自身的特点。其特点是在施工过程中 采用与钢结构相似的立体施工方案。如下面的例子,先由架立钢柱与钢梁组成临时施工阶 段的钢框架,然后从下而上逐层在钢梁上铺设压型钢板,焊接楼盖抗剪栓钉,同时绑扎柱 的钢筋,安装柱模板,浇筑柱混凝土,在某层柱的混凝土达到一定强度后,浇筑该层的楼 板混凝土,所以架立钢柱只需承担施工阶段钢结构部分的荷载,满足施工阶段
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