混凝土结构与钢结构过渡层处理

    摘 要：针对混凝土与钢结构混合结构类型中过渡层的设计进行论述，特别是在过渡层节
点的处理上的一些工程应用加以说明，使得这种结构能在结构应用中能更加合理的采用。

 

　　

 关键词：钢结构与混凝土混合结构；过渡层处理； 

　　

 阿克苏诺贝尔乙烯胺（宁波）项目典型的工业结构项目，其中主装置钢平台是我 2009

年完成的单体结构。工程地处浙江省宁波沿海地带，为七度抗震设防，属于抗震不利地段，
抗震设防类别为乙类，地震加速度

0.1g,设计地震分组：第一组；建筑场地类别属于四类，

基本风压力

0.5kn/m^2,基本雪压：0.3kn/m^2. 

　　

 主装置钢平台结构具体形式为下部两层混凝土结构一层层高 9 米，二层层 5 米 二层以

上为八层为钢框架支撑结构，层高均为

5 米，结构总高度为 54 米，柱距 6 米总跨度 72 米，

宽度

21 米，四部钢梯，一部电梯采用钢格网封闭。全敞开式结构。按工艺管道专业要求下部

两层混凝土结构主要是重型设备的基础支撑，同时要满足防火防爆要求，上部钢结构主要
用作管道及换热器，卧式储罐等设备支撑。
　　

 因为这种混合结构形式规范提及较少，按新《建筑抗震设计规范〉〉GB50011-2010 中第

8 章 多层和高层钢结构房屋 相应的条文说明:本章不适用于上层为钢结构下层为混凝土结构
的混合型结构

,因此这种结构一般地面以上做全钢结构,基础采用外包式柱脚或者埋入式柱脚,

为满足防火要求

,再在底层相应做细石混凝土保护层作为防火层. 但根据业主要求.重型设备

在一层

,二层楼面；在混凝土楼面相应做设备基础,上部分的钢结构做管道及小设备的支撑及

塔式设备的导向架。一层，二层楼面均为混凝土梁板结构，上部八层钢结构楼面均铺设钢格
板

. 

　　

 为更好的满足设计条件,进行过多次方案的讨论。首先进行此结构的抗震设计，应采用

两阶段设计法。第一阶段为多遇到地震作用下的弹性分析，验算结构构件的承载力，稳定及
结构的层间位移，第二阶段为罕遇地震作用下的弹塑性分析，验算结构的层间位移和层间
延性比。此时需要采用弹塑性时程分析法进行计算分析，将结构视为多质点体系，计算其前
若干个周期与振型，将多个自由度体系分解为多个彼此独立的广义单自由度体系；再根据
加速度反应谱曲线确定各单自由度体系的最大惯性力，用静力方法进行结构的力学计算，
将各振型的位移与内力进行组合，从而可以得到结构在地震作用时的位移和内力。找出结构
的薄弱环节，对于竖向等强的各楼层层间侧移大体是均匀变化，而竖向非等强结构或者薄
弱层的层间位移将因塑性变形集中效应而增加，以致楼层破坏程度加重。设置过渡层能使两
种结构很好的延性过渡。

 

　　

 如何在满足业主要求的条件下作好钢结构与混凝土结构过渡层的处理，我们最初讨论

的方案是在二层混凝土楼面以上做一段外包式柱脚作为两种结构形式的过渡层，这种外包
式柱脚作为过渡层处理简单，施工方便；但因为结构楼面上设备及管道布置多，整个结构
受力复杂，在加上项目处在宁波镇海地区靠沿海，风荷载相对较大，结构高度高，尤其在
风荷载作用下对过渡层是一个非常大的考验；结构在风荷载的作用下产生一个相对稳定的
侧向力外

,脉动变化还会使结构产生风振现象,按照工艺管道专业要求二层以上混凝土不能上

去太高，以致影响管线及设备的布置要求。所以外包式柱脚过渡层不能很好的满足结构的要
求。

 

　　

 根据《钢结构设计手册〉〉下册中 28．3．5 第四条针对钢结构与混凝土结构两种结构类

型之间宜设置过渡层，高层建筑的上部钢结构与下部钢筋混凝土基础或地下室的钢结混凝
土之间，宜设置型钢混凝土结构层作为上下两种结构类型之间的过渡层。参照这一理论

,为

使两种结构类型能很好延性过渡，协同工作，而不至于刚度突变

,最终决定在整个二层作型

钢混凝土埋入式过渡层，即钢柱直接插入混凝土柱中作为过渡层，且钢柱进入第一层

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