钢框架结构和钢筋混凝土有哪些结构区别？（精选4篇）
钢框架结构和钢筋混凝土有哪些结构区别？ 篇1
钢框架结构和钢筋混凝土有哪些结构区别?
1、钢框架结构是以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一，具有以下特点：自重较轻，工作的可靠性较高，抗振(震)性、抗冲击性好，工业化程度较高，容易做成密封结构，易腐蚀，耐火性差等特点，
2、钢筋混凝土结构是用钢筋和混凝土建造的一种结构，钢筋承受拉力，混凝土承受压力。具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点。由于钢材塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载，其次钢材匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定，因此，钢结构的抗震性能比钢筋混凝土结构的抗震性能好。
钢框架结构和钢筋混凝土有哪些结构区别？ 篇2
一、粘弹性阻尼器力学模型
目前已提出了多种粘弹性阻尼器的力学模型, 而每个模型有各自不同的适用条件。本文采用基于等效刚度和等效阻尼的Kelvin模型[4]来模拟粘弹性阻尼器, 该模型体现了粘弹性装置的瞬态弹性响应, 能很好地反映其蠕变和松弛现象, 概念清晰、简单适用。如图1所示, 该模型由一个线性弹簧单元和线性阻尼单元并联而成, 其恢复力 可以表示为:
undefined
式中, undefined、u分别为阻尼器的相对位移和相对速度;ce和ke分别为粘弹性阻尼器的等效阻尼系数和等效刚度系数;可按下式计算:
undefined
其中, G1、G2分别剪切储能模量和剪切损耗模量;Av、hv分别为粘弹性材料的剪切层面积和厚度;nv为粘弹性层层数;ω为主体结构第一阶阵型的圆频率;η为损耗因子, 用来衡量粘弹性材料的耗能能力。
二、粘弹性阻尼器减震结构的动力方程和耗能原理
在地震作用下, 粘弹性阻尼器减震结构体系的运动方程可以写成:
undefinedüg (t) (2)
式中, M、C和K分别为主体结构的质量、阻尼和刚度矩阵;L为单位列向量;ü (t) 、undefined (t) 和u (t) 分别为主体结构的加速度、速度和位移向量;üg (t) 为地面加速度向量;Ce、Ke 分别为粘弹性阻尼器的附加阻尼和刚度矩阵。
粘弹性阻尼器减震结构中, 粘弹性阻尼器耗能装置为结构提供较大的耗能机制。地震作用下, 粘弹性阻尼器在主体结构进入非弹性状态前率先进入耗能工作状态, 大量消耗输入结构的震动能量, 有效地衰减结构的地震响应。对比传统抗震结构, 阻尼器减震结构在地震中的能量方程[5]为:
Ein=Ee+Ec+Ek+Eh+Ed (3)
式中, Ein为地震输入结构的能量;Ek为结构的动能;Ec为结构本身的阻尼耗能;Ee、Eh分别为结构的弹性应变能和滞回耗能;Ed为粘弹性阻尼器耗能装置提供的额外阻尼器耗能。
三、粘弹性阻尼器工程应用
(一) 工程概况。
苏州某厂房减震改造项目分为东、西两个独立的抗震单元, 考虑为钢支撑混凝土框架体系, 共3层, 总高度7.7m+6.8m+7.8m=22.1m。结构所在地区抗震设防烈度为6度 (第一组) , 建筑场地类别为II类, 结构整体阻尼比为0.05。由于原结构使用功能转变 (由厂房改为大型超市) , 按业主要求, 设置粘弹性阻尼器后, 结构应能抵抗7度多遇地震。本文仅研究分析东主房的粘弹性阻尼器减震改造设计, 东主房模型结构及阻尼器耗能减震支撑布置如图2所示。
(二) 粘弹性阻尼器参数与地震波选用。
工程所采用的粘弹性阻尼器的剪切储能模量和剪切损耗模量分别为G1=3×106N/m2和G2=2.04×106N/m2, 粘弹性层剪切面积和厚度分别为Av=0.052m2和hv=0.014m, 粘弹性层层数nv=2, 行程±40mm, 可提供最大100kN阻尼力。在SAP2000有限元分析中, 采用线性弹簧单元和粘滞阻尼单元的并联复合单元来实现粘弹性阻尼器的Kelvin模型的模拟, 其中线性弹簧单元的刚度为阻尼器的等效刚度系数ke , 粘滞阻尼单元的阻尼取为阻尼器的等效阻尼系数ce。阻尼器在底层钢支撑和二、三层柱间安装示意图详见图3 (a) 、图3 (b) 所示。
本文采用有限元软件SAP2000对结构进行线性时程分析, 地震波激励依照规范选取两条天然地震波 (EL Centro波和Taft波) 和一条人工合成波, 地震峰值加速度按照抗震规范[6]7度多遇地震取为35gal。
(三) 粘弹性阻尼器对结构的减震效果。
通过有限元模拟, 对比分析结构在未设置阻尼器、设置阻尼器工况下层间位移角、能量分配、位移时程响应和加速度时程响应等关系。由于篇幅有限, 且结构在EL Centro波作用下响应较大, 本文仅列出EL Centro波作用下的计算结果。图4为结构的层间位移角对比图。从图4可以看出, 未设置阻尼器时, 主体结构一、二、三层的层间位移角分别为1/959、1/880、1/498, 顶层不满足抗震规范[6]小于1/550的要求;设置阻尼器后, 各层层间位移角接近于1/1350, 均满足层间位移角限值。图5为地震作用下粘弹性阻尼器减震结构的地震能量分配关系图[7]。从图5可知, 粘弹性阻尼器耗能承担约地震输入结构能量的63%, 结构本身弹性应变能占地震输入能量的35%左右。粘弹性阻尼器能有效耗散地震输入结构的能量, 使结构处于弹性状态。
图6为35gal EL Centro波作用下模型结构减震前后顶层位移时程响应对比图。从图6可知, 35gal EL Centro波作用下, 未设置阻尼器时, 原结构的顶层位移峰值为0.0272m;设
摘要：针对钢支撑混凝土框架结构的特点, 提出采用粘弹性阻尼器作为支撑进行耗能减震改造设计, 借助有限元模拟分析, 对比分析加入粘弹性阻尼器前后结构的地震响应。分析结果表明:粘弹性阻尼器可有效地减少结构的地震响应, 为粘弹性阻尼器的工程推广应用提供了设计与分析参考。
关键词：粘弹性,阻尼器,耗能,减震设计
参考文献
[1].Zhang R H, Soong T T.Seismic design of viscoelastic dampers for structural applications[J].Journal of Structure Engineering, ASCE, 1992, 118 (5) :1375～1392
[2].Shuk la A K, Datta T K.Optimal use of viscoelastic dampers in building frames for seismic force[J].Journal of Structure En-gineering, ASCE, 1999, 125 (4) :401～409
[3].徐赵东. (铅) 粘弹性阻尼结构的试验与研究[D].西安, 西安建筑科技大学, 2001, 6～10
[4].周光泉, 刘孝敏.粘弹性理论[M].合肥:中国科学技术大学出版社, 1996
[5].周云, 周福霖.耗能减震体系的能量设计方法[J].世界地震工程.1997, 13 (4) :7～12
[6].建筑抗震设计规范 (GB50011-2001) [S].北京:中国建筑工业出版社, 2001
钢框架结构和钢筋混凝土有哪些结构区别？ 篇3
关键词：有粘结预应力 框架结构 设计
最近几年，在高层、超高层建筑不断增长的同时，平面尺寸超长、超大的建筑也迅速涌现。这些建筑一般采用有粘结预应力混凝土框架结构，其长度方向或两个方向的尺寸已超过规范规定的不设伸缩缝的最大长度。由于设计、施工的方法和经验不足，尚有许多问题急需研究探讨。
一，大面积预应力混凝土结构方案选择
根据柱网尺寸的不同，大面积现代预应力混凝土结构，可采用不同的結构方案。跨度较小的框架结构，一般连续跨数较多，宜采用梁高较小的宽梁结构。梁中预应力筋的留孔可采用扁波纹管，以保证梁的有效高度，并使连续张拉跨数较多时摩擦损失不致过大。宽梁结构若处于地震烈度较高的地区，应加设抗震墙。特别是梁宽大于柱宽的扁梁结构，增加抗侧刚度很重要。跨度在12-18m的多跨框架结构一般采用通长的预应力筋。长的有粘结预应力筋的摩擦损失较大，连续跨数宜控制在3-5跨。若连续跨中有短跨，可在短跨处断开，设置后浇带；短跨可采用低预应力度的大梁。跨度在18m以上的结构由于内柱处大梁弯矩较大，大梁的负弯矩钢筋多，为保证抗弯、抗剪和抗裂要求，避免内支座配置过多的预应力筋，宜在内支座处加腋并使大梁中的预应力筋曲度平缓，以减少预应力损失。
在柱距方向，应视柱距的大小而采用不同的楼盖体系。若柱距在8m以内，可采用单向平板、肋梁板、无粘结预应力平板、预制预应力大板等。若柱距为8-12m，可采用无粘结次梁、后张有粘结次梁、先张预应力次梁。在柱距方向，因承受地震作用及风作用，轴线上的梁高度应比次梁大，并需按纵向框架设计。
若双向跨度相差不大，框架大梁与次梁应设计成双向预应力结构，次梁宜按井式梁进行设计。如双向跨度不大于12m，也可取消次梁，采用预应力平板。
二，预应力度与抗裂控制
GBJ10-89规范的几次修改，均未明确高强预应力混凝土结构抗裂要求的放宽程度。连续多跨预应力混凝土框架结构，预应力度若表示为PPR-MO／MSK，应取为0.550.75(M0为荷载作用下受拉边缘的退压弯矩，MSK是竖向荷载标准值下的弯矩短期组合值)。若按规范要求的抗裂标准(Ⅱ级抗裂)，则承载力验算时仅配预应力筋就已有富余，普通钢筋仅需构造配筋。我国规范对构造钢筋的配筋率未作规定，设计者往往采用最小配筋率控制。普通钢筋量偏少时，由于预应力混凝土结构从浇筑到张拉有很长的过程，在此期间因混凝土的收缩、支撑的沉降、钢筋混凝土次梁或板支撑的拆除等因素影响，受力情况远比设计人员预见的复杂，加上应用商品混凝土，张拉前裂缝宽度可达0.3mm。普通钢筋的应力较高，张拉后裂缝不能闭合。原预应力度较高的结构，反而开裂严重，造成梁刚度降低，耐久性较差。故确定普通钢筋用量时应考虑以下方面：
(1)抵抗温度、收缩、支撑沉降引起的混凝土裂缝；
(2)抗震设计要求；
(3)抗剪设计要求。在低侵蚀环境，适当放宽抗裂控制等级(如Ⅲ级) 不会影响结构耐久性。
三，多跨结构柱的约束问题
(1)柱约束对预应力筋的径向等效荷载的大小没有影响。
(2)柱约束对梁中混凝土的轴向预压应力的建立有影响。柱刚度越大，一排柱子的数量越多，轴向预压应力被“吃掉”的比例越大。另外，现浇板对轴向预应力扩散作用引起梁中轴向预压力的减小也不能低估。在设计“矮胖”框架时应予考虑。
(3)刚性柱的内跨大梁有明显的拱作用，可减小由于梁轴向预压应力降低的影响。
(4)梁中施加预应力时，由于大梁压缩一般在柱中产生与竖向荷载相反的附加弯矩(特别是边柱)，故框架设计中不考虑预应力张拉对柱内力产生的影响。
(5)对于预制板结构，由于梁中的轴向预压应力较大，故大梁的总压缩值较大，对短柱结构易引起张拉阶段的剪切破坏。
四、伸缩缝的设置问题
现代公共建筑与工业厂房的平面尺寸不断增大，建筑师常要求结构工程师不设或少设伸缩缝，采用现代预应力技术，可以增大伸缩缝的间距。从现有工程实践看，采用有粘结后张技术不设缝的平面尺寸已达138mx90m；采用无粘结后张技术，在基础结构中不设缝的长度已达746m。从理论上讲，只要预应力筋是连续的，都可不设缝。但针对所建工程的具体情况，要综合考虑功能、技术与经济等因素，确定是否需要设缝，不能盲目追求不设缝的长度，尤其要注意大吨位有粘结预应力筋的施工难度和避免预应力损失过大。
设置伸缩缝作法是(1)双柱紧靠式：如两侧区段同时施工，伸缩缝处只能作为固定端；如错开施工，则有一侧可作为张拉端；(2)双柱分离式：间距一般为2m，两侧区段都可作为张拉端；(3)悬挑式：悬挑长度一般为3m，柱距为6m，该部分混凝土后浇。选用何种方式，应综合考虑建筑、结构与预应力施工等特点确定。根据当前的技术水平，有粘结预应力混凝土结构不设伸缩缝的长度宜控制在150m左右。
五，多跨预应力筋的布置与连接问题
布置方式有(1)在各跨截面相等的情况下，预应力筋矢高不变。若各跨外荷载弯矩值不一致，预应力筋引起的等效荷载与之不呼应。(2)各跨预应力筋的矢高随着外荷载弯矩值变化，这样布置可使预应力筋的性能得到充分发挥。
多跨预应力筋曲线的形状，在计算时可按单一抛物线布置(支座处有尖角)，在实际施工时支座处要以反向抛物线衔接，两者弯矩值相差在7.5％内可不作调整。多跨梁预应力筋不宜布置成折线形式，以免预应力摩擦损失过大。
多跨预应力筋的跨数与长度，应控制在L／2长度处，有效预应力值不小于
0.45 ptk。根据这一要求，两端张拉的预应力筋跨数宜为3 5跨，长度达50－75m。如有效预应力值小于0.45 ptk，则可在中间几跨增设无粘结预应力筋，以满足抗裂要求。若有效预应力值过小，py－o pe数值过大，则极限承载力计算时采用PY是不合适的，其强度必须折减，这样带来的结果是结构不经济。
多跨预应力筋的连接方法有(1)对接法：预应力筋张拉端设置在施工缝处，采用锚头连接器，在张拉后接长，逐段浇筑混凝土，向前推进，此法在桥梁工程中采用较多，在房屋工程中由于梁的截面尺寸小，使用受限制，且费用也较高；(2)搭接法：预应力筋在支座处搭接，从柱两侧梁顶面斜凹槽内伸出，此法在房屋工程中采用较多，但在支座处配筋稠密的情况下施工难度也较大；(3)分离法：预应力筋在梁端张拉，两施工段之间留一小跨(段)预埋无粘结预应力筋，待该小跨(段)补浇混凝土后再张拉，连成贯通的预应力筋。
六、多跨孔道摩擦损失问题
对照GBJ10-89规范的孔道摩擦损失与工程实测数据，我们认为：(1)规范所列的K=0.0015是刚性抽芯管成型用的，而波纹管是柔性的，此值偏小，建议改为0.003；(2)从实测情况看，采用正常留孔直径，一般施工水平μ=0.26-10.34，建议对超长束采用大一号的波纹管，并加强质量控制，以满足规范μ=0.25的要求；(3)为进一步减少“值，可采用水溶性润滑剂，但在灌浆前要用高压水冲洗。
七、大面积预应力混凝土结构的经济问题
(1)钢绞线束的长度从20m增至40m与60m，预应力费用可分别降低10％与15％。
(2)每束纲绞线的根数从4根增至7根与12根，预应力施工费用可分别降低3％与5％。
(3)多跨有粘结预应力混凝土梁与同跨度钢筋混凝土梁比较，12m为界，两者费用基本持平，但层高可降低。随跨度增大，预应力混凝土梁的经济效果逐步明显；当跨度t>20m时费用有明显增加的趋势，因此大面积多跨预应力混凝土框架梁中预应力筋连续跨数宜为3－4跨。
钢框架结构和钢筋混凝土有哪些结构区别？ 篇4
基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金项目(CHDTD012);国家自然科学基金项目(51208058)
作者简介：周天华(1963)，男，陕西西乡人，教授，博士研究生导师，工学博士，Email：zhouth163@163.com。
摘要：介绍了新型装配式钢结构住宅结构体系的基本构成、连接方式和构造关系;同时归纳和评述了该结构体系的特点，包括预制装配化程度高、墙体可更换、墙体轴力小、布置灵活、抗侧力体系与维护一体化等;阐述了该结构体系的设计理念、设计步骤，并对6层和18层该结构体系房屋进行设计实例分析;最后讨论了该结构体系在应用过程中存在的主要问题和相应对策。研究结果表明：这种新型结构体系符合建筑产业化的进程，具有广阔的应用前景。