多层住宅冷弯薄壁型钢-混凝土组合结构框架体系研究

摘要

通过对国内外住宅体系的分析比较，提出本文了多层住宅冷弯薄壁型钢-混凝土组合结构框架体系。该体系是以冷弯薄壁方钢管混凝土为柱、冷弯薄壁C型钢背靠背高频焊接组成工字型梁、压型钢板上现浇筑混凝土组成组合楼板并与梁一起构成组合梁作为承重构件，以轻质节能保温型墙体作为围护结构组成。冷弯薄壁型钢截面开展，成型方式灵活，是一种高效经济型材，但当承受压力过大时容易发生屈曲，适合用作受拉构件；混凝土价格便宜，受压性能好。将二者结合起来组成组合结构能够充分发挥两种材料各自的优越性，同时，由于钢管对核心混凝土的约束作用，将使钢管混凝土柱的承载能力提高，用于住宅建筑，能够节约材料和增加房间使用面积。 本文根据冷弯薄壁方钢管混凝土柱的特点，探讨了方钢管各板件全截面有效的条件，同时对研究钢管混凝土较为详尽的美国LRFD规范、欧洲EC4规范和我国GJB规程做了对比分析；为指导工程实践，文章对不同壁厚的钢管和不同强度的混凝土进行了搭配，进行了性价比的比较；结合多层住宅这样一个研究对象，为获得大空间，本文探讨了扁梁这种特殊的组合梁形式。节点是连接梁柱的关键部位，根据本文的结构体系，提出加强环承重销节点，并利用大型有限元程序ANSYS作了有限元分析，弄清了加强环承重销节点的受力特点和应力状态。在进行完主体构件分析后，接着对钢结构的防火进行了分析，尤其探讨了钢管混凝土柱因为核心混凝土的存在而导致耐火时间的增加；另外，对钢结构防腐也进行了详细的论述。为响应国家节能政策，本文对墙体材料和节能窗户的选用作了分析说明。最后，根据上述理论，结合典型工程，进行了算例分析，证实了本文住宅体系的可行性，并与同样条件下的现浇钢筋混凝土框架体系和H型钢框架体系作了对比分析。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1问题的提出

1.2住宅钢结构的发展势在必行

1.2.1我国钢铁产品的发展及其对建筑钢结构的促进

1.2.2住宅产业化要求大力发展住宅钢结构

1.2.3实心粘土砖的禁用对住宅钢结构的推动

1.3国内外研究概况

1.3.1国外住宅钢结构研究应用状况

1.3.2我国住宅钢结构的现状

1.4本文研究的目的及主要内容

2多层住宅体系比较及自定体系分析

2.1多层住宅结构体系比较

2.1.1木结构

2.1.2砌体结构

2.1.3钢筋混凝土结构

2.1.4钢结构

2.1.5钢与混凝土组合结构

2.2多层住宅冷弯薄壁型钢—混凝土组合结构框架体系分析

2.3本章小结

3结构体系分析

3.1框架分析

3.2冷弯薄壁方钢管混凝土柱

3.2.1冷弯薄壁方钢管混凝土柱的设计方法

3.2.2冷弯薄壁方钢管混凝土柱的全截面有效宽度

3.2.3冷弯薄壁方钢管混凝土柱的性价比

3.3压型钢板—混凝土组合楼板

3.3.1压型钢板组合楼板承载力计算

3.3.2压型钢板组合楼板变形计算

3.4冷弯薄壁型钢—压型钢板混凝土组合梁

3.4.1冷弯薄壁型钢—压型钢板混凝土组合梁的特点及类型

3.4.2冷弯薄壁型钢—压型钢板混凝土组合梁的设计

3.4.3冷弯薄壁型钢—压型钢板混凝土组合扁梁分析

3.5本章小结

4加强环承重销梁柱节点研究

4.1概述

4.2本文住宅体系采用的节点型式

4.3加强环承重销节点有限元分析

4.4本章小结

5防火与防腐

5.1住宅钢结构的防火保护

5.1.1钢结构建筑防火的重要性

5.1.2钢结构防火保护处理方法

5.1.3方钢管混凝土柱的耐火性能

5.2住宅钢结构的防腐

5.2.1钢结构建筑防腐的重要性

5.2.2防腐机理

5.2.3住宅钢结构的防腐方法

5.3本章小结

6建筑节能及围护材料的研究

6.1建筑节能和住宅建筑围护材料

6.2钢结构住宅建筑墙体材料的选用

6.2.1实行墙体材料的改革可以有效推动住宅钢结构的发展

6.2.2钢结构住宅体系外墙材料

6.3钢结构住宅建筑节能窗户的选用

6.4本章小结

7算例分析

7.1住宅户型选择

7.2结构布置

7.3计算分析

7.3.1荷载取值及荷载组合

7.3.2计算方法

7.3.3计算结果

7.4经济性分析

8结论

致谢

参考文献