型钢混凝土结构在工程设计中的应用

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摘要： 随着建筑需求的变化，型钢混凝土结构被国内外建筑工程广泛应用和研究。在武汉大学图书馆总馆扩建工程的设计中，由于多功能厅跨度大，顶部作为庭院荷载重，且防水防火要求高，因此考虑采用型钢混凝土结构。本文主要讲述了型钢混凝土结构构件的设计计算及构造要求。

Abstract: With the construction of the change of demand, steel reinforced concrete structure by the domestic and foreign construction and application research. In Wuhan University library expansion project in the design, because the function rooms of large span, heavy load and top as the courtyard, waterproof and fireproof requirement is high, so consider the use of steel reinforced concrete structure. This article focuses on the steel reinforced concrete structure design and construction requirements.

关键词： 型钢混凝土结构；设计；构造

Key words: steel reinforced concrete structure；design；structure

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）21-0102-03

1 工程概况

武汉大学图书馆总馆扩建工程为改扩建项目，原有建筑为1985年建成完工的现武汉大学图书馆总馆，现改扩建主要在主体建筑东、南方向加建3-5层新建建筑，并设有半地下室。建设用地位于原有图书馆东侧和南侧，位于珞珈山西侧，珞珈广场东北侧，在武汉大学主校区的中心区域内。本项目建筑面积总计35548平方米（不含老图书馆建筑面积），A区为五层框架结构，B区、C区、D区为四层框架结构，局部有半地下室，采用现浇钢筋混凝土结构，主要柱网为8000x8000。在B区设计有多功能厅，跨度为24m×28m，顶部为庭院，覆土300mm，均布恒荷载标准值为14.6kN/m2，活荷载标准值为3.0kN/m2，设计时考虑到建筑的使用功能，对防水防火的要求，采用型钢混凝土组合结构。

2 型钢混凝土组合结构设计

2.1 型钢混凝土梁的设计 采用电算和手算两种方法。整体分析计算采用中国建筑科学研究院编制的《PKPM结构空间有限元分析软件SATWE-8》，24m跨采用600X1500型钢混凝土梁，型钢采用400X1300X35X20，6米宽度荷载。

均布恒载标准值：gk=14.6kN/m2

均布活载标准值：qk=3.0kN/m2

型钢混凝土梁自重：28.5*0.6*1.5=25.6kN/m

荷载标准值：qk=（14.6+3.0）*6.0+25.6=131.2kN/m

荷载设计值：

q=（1.35*14.6+1.4*0.7*3.0）*6.0+1.2*25.6=166.6kN/m

荷载准永久组合值：

ql=（14.6+0.5*3.0）*6.0+25.6=122.2kN/m

弯矩设计值（按简支梁计算）：

M=ql2/8=166.6*24^2/8=11995.2kN·m

按PKPM结果M=7800.0N·m，约为简支计算值的0.65倍。

根据《型钢混凝土组合结构技术规程》计算承载力：

混凝土采用C40，fc=19.1N/mm2，ftk=2.39N/mm2

型钢采用Q345钢，

截面H*B*tw*t=1300*400*20*35，fa=300N/mm2

As=52600mm2，Ws=22009.04cm3，Is=1430587.83cm4

按照强度叠加计算受弯承载力

型钢承受弯矩：

Mbs=γsWsf=1.05*22009.04*1000*300*10-6=6932.85kN·m

则钢筋混凝土承受弯矩：Mbc=M-Mbs=7800.0-6932.9=866.1kN·m

型钢含钢率为ρs=As/A=52600/900000=5.84%

设钢筋为一排，合力点到外边缘40mm，则有效高度h0=1500-80/2-40=1420mm

αs=Mbc/fcbh02=524.2*106/19.1/600/14202=0.037

γs=0.981

As=Mbc/γs h0fy=2073mm2，配筋率ρ=0.0022

实配钢筋12Ф25，As=5890mm2，配筋率ρ=0.0065

按《型钢混凝土组合结构技术规程》5.1.2计算：

δ1=100/1420=0.07，δ2=1400/1420=0.986

x=■

=■

=340.1mm

ε=x/h0=340.1/1420=0.24

Maw=■（?啄12+?啄22）-（?啄1+?啄2）+2.5?孜-（1.25?孜）2twh02fa

=[0.5*（0.072+0.9862）-（0.07+0.986）+2.5*0.24-（1.25*0.24）2]*20*14202*300/106=-709.7kN·m