浅谈型钢混凝土组合结构的认识与发展

摘要： 组合结构的使用已经广泛，其中钢与混凝土的组合结构是最为常见的结构形式，已经自成独立的结构体系。在我国，组合结构仍属新的结构形式，随着大量建筑物的兴建，组合结构作为新兴结构得到越来越广泛的采用，应用前景越来越好。针对钢筋和混凝土在组合应用中未能合理充分发挥出各自的优势，钢混组合结构应运而生，通过国内外的研究、应用日益表明这种结构有着光明的前景。

关键词：型钢混凝土组合结构 优势 节点类型

中图分类号：TV331文献标识码： A

一型钢混凝土组合结构的产生与发展

钢材的一个主要优性是抗拉，混凝土的主要优性是抗压。但在复杂力系结构中，他们在应用中却一直未能很好的合理充分发挥出各自优性。钢筋混凝土中的钢筋和混凝土两种材料的结合，也仍然在某种程度上表现出材性与应力不协调、不同步，甚至出现相互矛盾的局面，造成工程中人力、物力、时间的浪费。如工业建筑中以往存在的重盖、肥梁、胖柱、深基等现象，其中就是应力不能在钢与混凝土结合中充分发挥出各自作用的一个反映。相形之下，钢混组合结构的意义，就在于它比较能够按照各种构件所处受力的位置和特点，较大限度地充分发挥出钢与混凝土各自材性的特性，不但满足了结构功能要求，而且还能取得较好的技术经济效果。

当前，型钢混凝土组合结构技术应用还处于探索阶段，从设计到施工的经验不足，造成设计与施工脱节，许多结构设计时仅仅考虑到结构安全和使用功能上，很少全面考虑在施工时的可行性。由于型钢混凝土组合结构属于一种新型结构，在我国的运用还不是很广泛，施工技术上还不是很成熟，可借鉴的施工经验相对较少。

二型钢混凝土组合结构优势

1.受力性能

在型钢混凝土结构中，混凝土包裹住型钢，避免了钢结构的防火、防腐蚀性能的缺点。克服了钢结构中容易发生整体或者局部失稳的弱点。并且型钢混凝土受力合理，在设计上不受含钢率限制，刚度，承载力高，型钢混凝土结构的构件的承载能力可以高于同样尺寸的钢筋混凝土构件的一倍以上，与钢筋混凝土结构相比，因其结构体积与重量减少，结构的抗震性能有明显的提高。因此，对于高层建筑，可以减小构件截面，即可以增加使用面积和层高。

2.经济效益

型钢构件截面积小，对于建筑物而言，可以增大跨度，增加使用面积和层高，其经济效益可观。 型钢混凝土梁柱高层建筑不必等待混凝土达到一定强度就可继续施工上层，有效地缩短了建设工程的工期，即节约了施工成本。由于钢筋混凝土和型钢共同受荷载，使型钢混凝土成为节约钢材的一种有效手段。型钢混凝土组合结构较钢结构可节省钢材50%以上。

3.施工工艺及进度

型钢混凝土结构的施工工期比钢筋混凝土结构的工期大为缩短。型钢混凝土中的型钢在混凝土浇灌前已形成钢结构，具有相当大的承载能力，能够承受构件自重和施工时的活荷载，并可将模板悬挂在型钢上，而不必为模板设置支柱，因而减少了支模板的劳动力和材料。型钢混凝土多层和高层建筑不必等待混凝土达到一定强度就可继续施工上层。施工中不需架立临时支柱，可留出设备安装的工作面，让土建和安装设备的工序实行平行流水作业。

三型钢混凝土组合结构缺点

其缺点是结构需要特定的剪力连接件和专门焊接设备和专门焊接技术人员，与钢结构相比，还有一定量的二次抗火设计，还有压型钢板混凝土组合在施工期间，在混凝土初凝期，当混凝土厚度不够厚时（一般混凝土板厚应大于100mm）,易使混凝土出现临时裂缝，特别指高标号混凝土（由于压型钢板阻止混凝土收缩所致）。

四型钢混凝土组合结构节点类型

框架梁柱节点核心区设计时应保证传为明确，安全可靠，施工方便。节点核心区不允许有过大的局部变形。梁、柱内力通过节点传递，节点工作的安全可靠，是保证结构正常工作的前提。根据梁、柱型式不同，其节点大致有以下几种类型。

1．钢骨混凝土梁―钢骨混凝土柱的连接

（1）配角钢桁架的梁、柱节点

一般柱宽梁窄的情况，梁中型钢可在柱型钢内侧穿过。

（2）配实腹工字钢(或H型钢)的梁柱节点

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。在节点中柱型钢翼缘之间，分别在梁型钢上下翼缘水平处各设一道足够刚强的柱加劲肋，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。

2．钢骨混凝土梁―钢筋混凝土柱的连接

梁中型钢可在节点中通过，而柱筋则在梁型钢翼缘两侧及翼缘中通过，保持贯通。若柱筋在梁翼缘中穿过，梁翼缘因柱筋穿孔而被削弱，因此对梁翼缘应予加强。使其不低于未削弱时梁型钢的抗弯能力。

3．钢筋混凝土梁―钢骨混凝土柱的连接

梁筋在柱两侧断开，但应与柱翼缘可靠焊接，并在柱型钢翼缘之间，梁筋水平处设置足够刚强的加劲肋。为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。大多数情况下，节点区仅靠型钢抗剪其强度已足够，否则可增加节点区的加劲板来增强抗剪能力。型钢混凝土框架的中间节点，有纵向梁的约束，提高抗剪能力，允许在节点范围内不配置箍筋，有利简化施工。

4．钢梁―钢骨混凝土柱的连接

节点区钢骨部分的连接构造应与钢结构的节点连接要求相一致。在柱钢骨内梁翼缘水平位置处应设置加劲肋，其构造应便于混凝土浇灌，并保证混凝土密实。

5 型钢混凝土组合结构发展趋势

经过几十年的研究和工程实践，钢-混凝土组合结构在大跨结构、高层和超高层建筑以及大型桥梁结构等很多领域内得到了推广应用。组合结构正由构件层次向体系层次发展。组合结构体系是由组合承重构件和组合抗侧力构件所共同组成的结构体系，可以充分发挥不同材料的特性，并克服传统结构体系的固有缺点。

综上介绍，钢混组合结构（构件）有其他结构所不具备的无可比拟的优势，将来应用会越来越多，拥有广阔的前景。

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