组合结构
结构工程师基础知识辅导：组合结构
结构工程师基础知识辅导：组合结构
同一截面或各杆件由两种或两种以上材料制作的结构称组合结构。
应用范围：
1.钢与混凝土组合结构：用型钢或钢板焊（或冷压）成钢截面，
再在其四周或内部浇灌混凝土，使混凝土与型钢形成整体共同受力，
通称钢与混凝土组合结构。
国内外常用的组合结构有：
（1）压型钢板与混凝土组合楼板；
（2）钢与混凝土组合梁；
（3）型钢混凝土结构（也叫劲性混凝土结构）；
（4）钢管混凝土结构；
（5）外包钢混凝土结构等五大类。
钢管混凝土结构在轴向压力下，混凝土受到周围钢管的约束，形
成三向压力，抗压强度得到较大提升，故钢管混凝土被广泛地应用到
高轴压力的构件中。
外包钢结构在前苏联研究最早，应用最广泛，近年来我国主要在
电厂建筑中推广使用了这种结构，取得很多工程经验和经济效益。
现
浇混凝土多层框架结构及楼板需满堂红脚手架和满铺模板，而采用组
合结构柱、型钢混凝土梁和压型钢板与混凝土组合楼板等足以克服这
些缺点，有较好的技术经济效益。
因为组合结构有节约钢材、提升混
凝土利用系数，降低造价，抗震性能好，施工方便等优点，在各国建
设中得到迅速发展。
我国对组合结构的研究与应用虽然起步较晚，但
发展较快，当前有些已编入规范，有些已编成规程，对推动组合结构
在我国的发展起到积极作用。
2.组合砌体结构：是由砖砌体和钢筋混凝土面层或钢筋砂浆面层组成的组合砖砌体构件，适用于轴向力偏心距，超过0.7y（y为截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘的距离），或e较大，无筋砌体承载力不足而截面尺寸又受到限制时的情况。
组合结构的优点与缺点
组合结构的优点与缺点Advantages and Disadvantages ofComposite Structures摘要本文对组合结构的特点和结构类型作了简要介绍,与钢结构和混凝土结构对比阐明了各种类型的优点与缺点。
组合结构就是利用钢结构和混凝土结构的优点,使两种材料组合后的整体工作性能要明显优于二者性能的简单叠加，极大地提升了其综合性能。
缺点是结构的节点连接较为复杂。
其优点远远大于缺点,值得推广和应用.文章最后给出了组合结构的发展趋势。
关键词:组合结构优点缺点AbstractThe characteristics and types of composite structures are provided in this paper．It illustrates the advantages and disadvantages of composite structures by compared with steel structures and concrete structures。
Composite structures take advantages of both steel and concrete structures. Its working performance is superior than the easy superposition of steel structures and concrete structures. So it improves the integrate capability。
The disadvantage is that the joints are complex. However，Advantages outweigh the disadvantages, it is worth to extend and apply the composite structures. At the end, we give the development trend of the composite structures。
组合结构
二、平衡荷载的影响 特性二： 特性二：如果只在静定结构的某一几何不变部 分作用一组平衡力系，则结构其余部分的内力为零。 分作用一组平衡力系，则结构其余部分的内力为零。 平衡力系
q
FP
B A
FP /2
C
D
3a
a
4aq 2a
2a
E
FP /2
三、等效荷载变换的影响 特性三： 特性三：作用在静定 结构的某一几何不变体上 的荷载，作等效变换时， 的荷载，作等效变换时， 不影响其它部分的内力。 不影响其它部分的内力。
A
(a) A FP/2 FP B FP/2 A FP/2
(b) FP (c) B FP/2 (d)
五、温度改变、支座移动等的影响 温度改变、
温度改变、 温度改变、支座移动及制造不精确在静定结构中不引 起支座反力和内力。 起支座反力和内力。
温升
温升
本章结束，课后认真复习！ 本章结束，课后认真复习！
8 FN（kN） ） C
F C Mz（kN ·m ）
（g） ）
（h） ）
（i） ）
§6-6 静定结构的特性
一、结构的基本部分和附属部分受力的影响
A FP1
Ⅰ
B
C
FP2
Ⅱ
D
E FP3
F
Ⅲ
特性一： 特性一：当静定结构由基本部分和附属部分组 成时，附属部分上的荷载对基本部分有影响， 成时，附属部分上的荷载对Байду номын сангаас本部分有影响，而基 本部分上的荷载对附属部分无影响。 本部分上的荷载对附属部分无影响。
（a） ） （b） ）
FCx
C FNBD
0.5m
FP
B A
解
组合结构连接方式
组合结构连接方式组合结构连接方式是指在建筑、工程或其他领域中，通过将不同的组件或元素连接在一起，形成一个整体结构的方法。
这种连接方式可以使结构更加稳固、坚固，并且能够满足特定的设计要求。
下面将介绍几种常见的组合结构连接方式。
1. 螺栓连接：螺栓连接是一种常见的组合结构连接方式。
它通过将螺栓穿过两个或多个构件，并用螺母拧紧，将它们紧密地连接在一起。
螺栓连接具有拆卸方便、可重复使用等优点，适用于需要经常拆卸和更换的场合。
2. 焊接连接：焊接连接是通过熔化两个或多个构件的材料，并使它们在冷却后形成一个整体的连接方式。
焊接连接具有连接强度高、密封性好等优点，适用于要求连接牢固、密封性要求高的场合。
3. 榫卯连接：榫卯连接是一种传统的木结构连接方式。
它通过在构件的端部制作凸榫和凹榫，然后将它们互相嵌入，形成一个稳固的连接。
榫卯连接具有结构简单、美观大方等优点，适用于木结构建筑和家具制作等领域。
4. 榫接连接：榫接连接是一种常见的石材结构连接方式。
它通过在石材构件的边缘制作凸榫和凹榫，然后将它们互相嵌入，形成一个牢固的连接。
榫接连接具有连接稳固、美观大方等优点，适用于石材建筑和雕塑制作等领域。
5. 榫槽连接：榫槽连接是一种常见的金属结构连接方式。
它通过在金属构件上制作凸榫和凹槽，然后将它们互相嵌入，形成一个坚固的连接。
榫槽连接具有连接强度高、抗震性好等优点，适用于金属结构建筑和机械制造等领域。
6. 胶粘连接：胶粘连接是一种常见的材料连接方式。
它通过使用胶水或粘合剂将两个或多个构件粘合在一起，形成一个牢固的连接。
胶粘连接具有连接面积大、连接强度高等优点，适用于需要连接面积大、密封性要求高的场合。
以上是几种常见的组合结构连接方式。
不同的连接方式适用于不同的场合，设计者需要根据具体的要求选择合适的连接方式。
通过合理选择和应用组合结构连接方式，可以使结构更加稳固、坚固，并且满足特定的设计要求。
组合结构设计规范
组合结构设计规范组合结构设计是软件工程中一种常见的设计模式，它可以有效地组织和管理大型复杂系统的代码结构。
在进行组合结构设计时，应该遵循一些规范，以保证代码的可读性、可维护性和可扩展性。
下面就是一些组合结构设计的规范：1. 模块化设计：将系统分解为多个模块，每个模块负责一个特定的功能。
模块之间应该具有清晰的接口定义，模块内部的实现应该尽可能地隐藏起来，让外部调用者只关心模块的功能而不关心具体的实现细节。
2. 单一职责原则：每个模块或类应该只负责一个特定的功能，不要把多个不相关的功能放在同一个模块中。
这样可以使代码更加清晰、易于理解和维护。
3. 接口设计：定义清晰、简洁和易于理解的接口，接口应该只暴露必要的方法和属性，避免暴露过多的内部实现细节。
4. 依赖倒置原则：模块之间应该通过接口的方式进行通信，而不是直接依赖于具体的实现类。
这样可以降低模块之间的耦合度，提高系统的可维护性和可扩展性。
5. 组合关系设计：在组合结构中，通常存在父子关系或者容器和内容的关系。
应该合理地定义和使用这些关系，确保它们符合实际需求，并能够有效地组织和管理代码。
6. 错误处理和异常设计：在组合结构中，可能会发生各种错误和异常情况。
应该合理地处理这些错误和异常，以保证系统的稳定性和可靠性。
错误处理代码应该被封装到独立的模块中，以便于复用和维护。
7. 名称和命名规范：模块和类的名称应该简洁、具有描述性，并遵循一定的命名规范。
变量和方法的命名应该具有描述性，可以清楚地表达出其用途和功能。
8. 注释和文档：在组合结构设计中，应该为代码添加适当的注释和文档，以便于其他人理解和使用代码。
注释应该清晰、简洁，文档应该详细、全面。
9. 单元测试：对于每个模块或类，应该编写相应的单元测试用例，以验证其功能的正确性和稳定性。
单元测试应该覆盖所有可能的边界情况和异常情况，确保代码在不同环境下都能够正常运行。
10. 设计模式的使用：在进行组合结构设计时，可以合理地运用一些常用的设计模式，如工厂模式、观察者模式、策略模式等，以提高代码的灵活性和可复用性。
组合结构设计规范
组合结构设计规范
组合结构设计规范
一、组合结构的概念
1．组合结构是一种构造机构，其零部件彼此互相连接，共同组成一个
新的结构体系。
2．组合结构可在具体设计过程中使用，以满足设备、机构或系统的性能、力学和流体设计要求。
二、组合结构设计规范
1．结构设计应考虑所有可能作用在结构上的外力，选择合适的材料以
满足设计要求。
2．组合结构的构建必须考虑可能出现的激烈的振动和剧烈的碰撞。
3．结构应考虑使用热处理和涂层技术来提高其负荷性能。
4．组合结构的构建必须考虑材料的力学特性和非线性特性，减少变形
和断裂损失。
5．在结构设计过程中，用多种方法检验和比较，尽可能彻底地确定最
佳方案。
6．在结果验证和设计封堵中使用有效性证明技术，确保结构安全可靠。
三、实施结构设计的原则
1．安全原则：结构设计要求能够抵消外部力的影响，始终保持结构的
安全稳定性。
2．优化原则：优化设计，找出满足性能要求的最优结构设计方案。
3．持久原则：结构设计要求结构不会在激烈的振动、碰撞和温度环境的变化下产生变形和断裂损失。
4．经济原则：设计要满足经济需要，合理地选择贵重材料和新技术，为满足性能要求减轻费用的负担。
组合结构知识点总结
组合结构知识点总结组合结构是一种常见的数据结构，通过将数据元素组合成不同的方式，可以满足不同的需求。
在计算机科学和软件工程中，组合结构有着广泛的应用，例如树、图、堆栈、队列等。
本文将对组合结构的基本概念、特点、常见应用以及相关算法进行总结，以便读者更好地理解和应用组合结构。
一、组合结构的基本概念1. 组合结构是由多个数据元素组合而成的一种数据结构。
这些数据元素可以具有不同的类型和关系，通过组合可以形成各种不同的结构和形式。
2. 组合结构可以在不同的层次上进行组合，例如可以将多个元素组合成一个集合，或者将多个集合组合成一个更大的结构。
这种层次化的组合结构使得数据可以更加灵活地表达和使用。
3. 组合结构通过各种不同的方式进行组合，例如可以使用链表、数组、树、图等不同的结构来进行组合。
这些不同的组合方式可以满足不同的需求，使得组合结构具有更加灵活和多样化的特点。
二、组合结构的特点1. 灵活性：组合结构可以通过不同的方式进行组合，可以形成各种不同的结构和形式。
这种灵活性使得组合结构适用于不同的应用场景，可以满足不同的需求。
2. 层次性：组合结构可以在不同的层次上进行组合，例如可以将多个元素组合成一个集合，或者将多个集合组合成一个更大的结构。
这种层次化的组合结构使得数据可以更加灵活地表达和使用。
3. 多样性：组合结构可以使用各种不同的方式进行组合，例如可以使用链表、数组、树、图等不同的结构来进行组合。
这种多样性使得组合结构具有更加灵活和多样化的特点。
4. 效率性：组合结构可以通过一些高效的算法和数据结构来实现，使得组合结构具有较高的效率。
例如可以使用平衡二叉树来实现集合的操作，使得集合的查找、插入和删除等操作具有较高的效率。
三、组合结构的常见应用1. 集合：集合是一种最常见的组合结构，可以用来表示不重复元素的集合。
集合可以通过各种不同的方式进行实现，例如可以使用数组、链表、树等不同的数据结构来表示集合。
2. 栈：栈是一种后进先出（LIFO）的组合结构，可以用来表示具有顺序关系的数据元素。
组合结构
一、填空题1、组合结构、钢筋混凝土结构、木结构、钢结构、砌体结构统称为主要的五大结构体系。
2、保证混凝土板与型钢能够可靠连接成整体、共同工作的关键是设置足够数量并合理分布的槽纹与花纹。
3、在混凝土中配置型钢或以型钢为主的结构称为型钢混凝土结构。
4、钢管混凝土结构中的混凝土处于 3 向受压状态，钢管主要承受环向力。
5、剪切连接件的作用主要有三：一、承受混凝土板与钢梁界面上的纵向剪力，二、阻止界面处混凝土与钢梁的纵向滑移，三、抵抗使混凝土与钢梁上下分离的掀起力。
6、按照承受纵向剪力的能力，剪切连接方式可分为完全剪切链接、和部分剪切链接。
按照剪切连接件抵抗纵向滑移的能力，又可分为柔性连接连接和刚性连接连接。
7、压型钢板的截面特征分为水平板元、斜板元、弧板元。
8、组合板的计算应当按照施工和使用两个阶段进行，主要进行承载力和挠度的计算。
9、组合板的挠度应当分别按照荷载效应的标准组合和准永久组合进行计算。
10、梁与柱的刚接连接可采用三种形式：全焊连接、全螺栓连接和焊栓混合连接。
11、型钢混凝土结构中所采用的型钢主要有两种形式：实腹式和空腹式。
12、对于同等截面大小的构件，型钢混凝土构件的承载能力高于于钢筋混凝土构件。
13、粘结强度主要分为三种类型：平均粘接强度、局部最大粘接强度、残余粘接强度。
14、在抗震设计中提出强柱弱梁、节点更强，体现出了节点在结构中的重要地位。
二、名词解释1、完全剪切连接：P17完全剪切连接是指在达到承载能力极限状态时，即在达到承载能力极限状态时应为梁的主材（钢梁或混凝土板）破坏，而不是剪切连接件的破坏，使组合结构提前失去承载能力。
部分剪切连接：在极限弯矩作用下，界面上所产生的纵向剪力大于剪切连接件所能承担的剪力的总和。
即尚未达到组合梁的极限弯矩前，剪切连接件将发生剪切破坏。
2、块式剪切连接件:P253、剪切斜压破坏过程中的主裂缝:P4、组合板:p15、附加弯距:p1796、界限破坏:p1807、高位抛落不振捣法：p2758、部分剪切连接:P179、推出试验的一般规定:P2110、组合板的纵向水平剪切粘结破坏:p4411、非组合板:12、密实截面:13、平均粘结强度:P13314、残余粘结强度:P133三、简答题1、简述型钢混凝土偏心受压柱的大、小偏心受压破坏，并说明两者之间的主要区别。
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超高层结构设计特点 随建筑物高度加大，重力荷载迅速增大 建筑物高度的增加，使地震作用效应加大 P-△效应成为不可忽视的问题 倾覆力矩增大，整体稳定性要求提高 竖向构件产生的缩短变形差对结构内力的影响
增大
型钢混凝土组合结构
型钢混凝土结构在超高层建筑中的应用
日本
半型钢混凝土框架
l、由钢梁和型钢混凝土柱刚 性连接所组成的框架，称为 半型钢混凝土框架。主要用 于高层建筑的地上结构。 2、由钢筋混凝土梁和型钢混 凝土柱刚性连接所组成的框 架，称为次型钢混凝土框架。 3、从高楼结构抗震的角度来 看，半型钢混凝土框架和次 型钢混凝土框架，更有利于 结构实现“强柱弱梁”抗震 要求。
型钢混凝土组合结构
型钢混凝土结构计算理论
按平截面假定采用钢筋混凝土构件计算方法 基于试验与数值计算的经验公式 累加计算方法
型钢混凝土组合结构
型钢混凝土结构计算软件
PKPM系列软件包中的SATWE软件（承载力累加计 算法）
MTS系列软件（承载力累加计算法）
ETABS软件（首先将型钢混凝土构件进行刚度折算， 然后按照单一材料进行型钢混凝土结构的内力分析）
SAP2000
TBSA
型钢混凝土组合结构
Байду номын сангаас
型钢混凝土结构计算软件
PKPM系列软件包中的SATWE软件（承载力累加计 算法）
MTS系列软件（承载力累加计算法）
ETABS软件（首先将型钢混凝土构件进行刚度折算， 然后按照单一材料进行型钢混凝土结构的内力分析）
SAP2000
TBSA
连接型钢混凝土梁和钢筋混凝土柱的节点，一般梁中型钢可 在节点中通过，梁筋也保持贯通，而柱筋则在梁型钢翼缘两 侧及翼缘中通过
型钢混凝土组合结构
型钢混凝土梁—型钢柱的连接
对于型钢柱—型钢混凝土梁的情况，柱中型钢可在 节点中通过，梁型钢在柱两侧断开，但应与翼缘可 靠地连接，其中包括梁翼缘和腹板与柱全为焊接、 全为螺栓连接或二者都采用等措施。做法可参考型 钢混凝土梁与型钢混凝土柱节点的连接。
型钢混凝土组合结构
型钢梁—型钢混凝土柱的连接
对于型钢混凝土柱—型钢梁的情况，钢梁在型钢混凝土柱 的两侧断开，型钢混凝土柱内型钢与型钢梁的连接应采用 刚性连接，且钢梁翼缘与柱内型钢翼缘应采用全熔透焊缝 连接；梁腹板与柱宜采用摩擦型高强螺栓连接，悬臂梁段 与柱应采用全焊缝连接
型钢混凝土组合结构
型钢混凝土梁—型钢混凝土柱的连接
外包钢筋混凝士提高了结构的耐久性和耐火。
型钢混凝土组合结构
型钢混凝土结构性能(与钢筋混凝土相比)
构件的受压、受剪和压弯承载力大幅度提高。 构件截面面积约减少50％。 框架梁柱节点的抗震性能得到显著改善。 低周往复荷载下的构件滞回特性、耗能容量，以
及构件的延性，均有较大幅度的提高。 可以利用构件中的钢骨承担施工荷载，并可将构
中国
北京新世纪饭店较 早采用了型钢混凝 土柱 ；北京的亮马 河大厦采用型钢混 凝土梁 ；上海环球 金融中心(492m)、 金茂大厦(421m)、 深圳地王大厦 (384m) 等超高层建 筑也采用了型钢混 凝土组合结构，但 全国采用SRC建筑
面积还不到建筑总面 积的千分之一
型钢混凝土组合结构
型钢混凝土结构在超高层建筑中的应用
型钢混凝土组合结构
当前研究热点及难点问题
型钢混凝土的粘结滑移性能研究 型钢混凝土梁柱连接节点受力性能、破坏机理 型钢混凝土剪力墙的抗震性能 超高层中采用型钢混凝土结构的转换层
型钢混凝土组合结构
组合结构
格构或空腹式 型钢由缀板或缀 条连接角钢或槽 钢组成
型钢混凝土组合结构
型钢混凝土构件特点
型钢砼柱
型钢砼梁
型钢砼墙 通常在墙的两端、 纵横墙交接处、洞 121两侧以及沿墙长 度方向每隔6m处， 设置型钢暗柱。
型钢混凝土组合结构
型钢混凝土结构类型
全型钢混凝土框架
1、框架的梁和柱均采用 型钢混凝土结构。 2、钢结构高楼，地面以 下各层多采用现浇钢筋混 凝土结构。考虑到钢柱与 钢筋混凝土柱的连接构造 复杂，以及由地下结构到 地上钢结构的刚度突变引 起强烈的地震塑性变形集 中效应，超高层的结构底 部一到三层往往采用型钢 混凝土过渡层。
一般柱中型钢在节点中贯通，梁 中型钢在柱型钢两侧断开，并与 柱型钢翼缘用焊接或螺栓连接。 对于窄粱，梁中型钢可在柱型钢 内侧穿过，但施工比较复杂。在 节点中柱型钢翼缘两侧之间，分 别在梁型钢上、下翼缘水平处各 设一道足够强的柱加劲肋，以保 证梁翼缘的拉力可靠地传递到节 点，并防止柱型钢翼缘板发生局 部弯曲。为了便于浇灌节点核心 区的混凝土，加劲肋可以不是通 长的，仅在柱型钢翼缘处局部设 置
l981年至1985年期 间10—15层的建筑 ，型钢混凝土结构 的数量占90％，16 层以上的建筑中型 钢混凝土结构所占 比例也达到50％
欧美
美国达拉斯第一国 际大厦72层，采用 型钢混凝土框架结 构。休斯顿第一城 市大楼49层，高 207m，休斯顿得 克斯商业中心大厦 79层，305m高， 均采用型钢混凝土 外框架、型钢混凝 土内筒结构。
型钢混凝土组合结构
型钢混凝土结构性能(与钢结构相比)
型钢混凝土构件的外包混凝土，可以阻止其中型 钢的局部屈曲，并能显著改善型钢的出平面扭转 屈曲性能，使钢骨的钢材强度得以充分发挥。
节约钢材50％以上。
具有更大的刚度和阻尼比(约为0.04)，有利于控 制风或地震作用下高楼的变形和风振加速。
超高层建筑中型钢混凝土结构的 应用与研究
组合结构
超高层建筑中型钢混凝土结构的应用与研究
抗风
抗震
建筑功能
型钢混凝土 组合结构
型钢混凝土组合结构
超高层建筑中型钢混凝土结构的应用与研究
超高层结构设计特点 型钢混凝土结构在超高层建筑中的应用
型钢混凝土结构特点 型钢混凝土结构计算 型钢混凝土梁柱节点构造 当前研究热点及难点问题
型钢混凝土组合结构
型钢混凝土梁柱节点构造
钢筋混凝土梁—型钢混凝土柱的连接 型钢混凝土梁—型钢混凝土柱的连接 型钢梁—型钢混凝土柱的连接 型钢混凝土梁—钢筋混凝土柱的连接 型钢混凝土梁—型钢柱的连接
型钢混凝土组合结构
钢筋混凝土梁—型钢混凝土柱的连接
型钢混凝土组合结构
型钢混凝土梁—型钢混凝土柱的连接
件模板悬挂在钢骨上，实现几个楼层同时进行浇 灌混凝土等作业，加快施工进度。 有利于地下室结构的逆作业法施工，从而加快整 个高楼结构的施工速度。
型钢混凝土组合结构
型钢混凝土结构缺点
型钢混凝土结构与钢结构和钢筋 混凝土结构相比，型钢混凝土结 构的缺点在于其既要求进行钢构 件的制作和安装，又要求支模板、 绑扎钢筋和浇筑混凝土，施工工 序增多。
型钢砼承载力大、延性好、刚度大
型钢砼 剪力墙
风荷载和 水平地震
型钢砼柱
型钢砼梁
转换梁
减小截面，灵 活布置空间
降低梁高，可 用于大跨度
保证刚度， 降低梁高
型钢混凝土组合结构
型钢混凝土结构特点
型钢混凝土 （SRC）
实腹式
型钢采用轧制H型 钢(宽翼缘工字钢) 、双工字钢、双槽 钢、十字型钢、矩 形及圆形钢管，或 采用钢板、角钢、 槽钢等拼制焊接