框架结构中型钢混凝土梁、混凝土梁承载能力对比

    为了对比起见，先假定两种截面尺寸，考虑结构楼板厚度为100，截面尺寸分别为：

型钢混凝土梁：          450X600—H250X400X10X20

混凝土梁：              450X600

材料等级：              砼C30  钢结构Q235   钢材HRB400

   框架抗震等级按一级考虑，其中梁端受压区高度不大于0.25倍截面有效高度。

一、抗弯承载能力

1、  型钢混凝土梁（按简易方法计算、钢筋为构造配筋）

混凝土部分抗弯承载力

As=0.3%X450X600=810 mm

受压区高度为 1X810X360/(14.3X450)=45.3mm

M1=14.3X450X45.3X(600-45.3/2-35)=158 kN*m

型钢部分抗弯承载力

M2=1.05X205X2.01X1000000=430 kN*m

合计

M=M1+M2=158+430=590 kN*m

考虑抗震调整系数0.75，地震作用下抗弯承载力为785 kN*m

2、  混凝土梁

受压区高度为0.25X(600-35)=141.25mm

M=14.3X450X141.25X(600-141.25/2-35)=450kN*m

纵向受拉钢筋 As= 1X14.3X450X141.25/360=2525mm

配筋率 ρ=As / (b * ho)=2528/(450*565)=0.99%　

考虑抗震调整系数0.75，地震作用下抗弯承载力为600 kN*m



二、抗剪承载能力

1、  型钢混凝土梁

混凝土部分抗弯承载力（考虑箍筋HPB235-12-100两肢）

V1=0.58X215X10X360=450 kN

型钢部分抗剪承载力

V2=0.06X14.3X450X565+0.8X210X157X565/100=365 kN

合计

V=V1+V2=450+367=815 kN*m

考虑抗震调整系数0.75，地震作用下抗弯承载力为1085 kN

2、  混凝土梁（考虑箍筋HPB235-10-100四肢）

抗剪承载力为0.42X1.43X450X565+210X314X565/100=525 kN

考虑抗震调整系数0.75，地震作用下抗剪承载力为700 kN



三、抗拉、抗压承载能力

   这个就不算了，单算截面的话，混凝土梁跟型钢混凝土梁没法比，但在做设计时，钢梁连接节点的承载能力决定这一项指标。上面第二条抗剪能力也是如此。

四、应用说明

   单从数据上来说，型钢混凝土的承载能力要远强于混凝土梁，所以在纯框架中应用型钢混凝土梁很不错。

   应用于框架剪力墙、框架核心筒结构看起来也不错，尤其是框架梁与剪力墙连接的地方，这里的地震作用效应都很大，这的框架混凝土梁设计都比较头疼，在梁里加根钢梁应该效果不错！

   但有三个问题：

   一是如果整个结构计算模型采用型钢结构，结构阻尼比发生变化，型钢混凝土结构自重大于混凝土自重，地震作用反应要比混凝土结构大；

   二是采用型钢混凝土结构后，框架部分，无论是整体采用还是局部采用型钢混凝土，都会造成该部分刚度增加，地震来的时候，该部分地震反应加大，所以框架梁的计算结果不会像上面计算对比那样，只是简单的变化几个数字。

   三是混凝土框架剪力墙结构按照层间剪力调整原则计算时，一般是按照1.5倍最大层间框架承担地震总剪力调整；而型钢混凝土框架剪力墙有时候会发生按照0.2倍结构底部总剪力调整的现象，这就很麻烦了，一般说来是因为剪力墙较少较弱造成的。

   那么梁内加了钢梁对刚度有何影响？如果考虑2000宽楼板，计算一下截面刚度对比大约是1.23倍；如果不考虑楼板的作用，纯框架的话，这个比值大约在1.33倍。

五、补充说明

   一是型钢混凝土梁有一个好处，就是里面的钢梁截面可以调整，上述计算就会有变化。

   二是上述计算是按一级抗震要求计算的，二、三级抗震的话，混凝土框架梁的抗弯承载能力也会提高很多。