型钢混凝土结构的设计与施工要点

【摘要】建筑结构设计与施工技术，这些年得到了迅猛发展。尤其是型钢混凝土组合结构在大跨度建筑物、高层建筑物的建筑中使用中，型钢混凝土组合结构比普通钢结构、普通钢筋混凝土结构体现出其独特的性能。本文就是基于型钢混凝土SRC组合结构的设计与施工要点进行探讨和研究。

【关键词】型钢混凝土SRC、构件制作、高层建筑

[Abstract] building structure design and construction technology, these years has been the rapid development. Especially the use of construction steel and concrete composite structure in large span buildings, high-rise buildings, steel concrete composite structure than ordinary steel structure, reinforced concrete structure reflects its unique performance. This paper is the design and construction of steel reinforced concrete composite structures based on SRC are discussed and studied.

[keyword] steel reinforced concrete SRC, component fabrication, high-rise buildings

中图分类号：TU71文献标识码：A

一、概述

所谓型钢混凝土组合结构是指在型钢构件外侧加上一层钢筋混凝土外壳，采用这样的构件作为建筑物的主要受力骨架，形成型钢混凝土的结构物。之前我们也将型钢混凝土的构件称为劲钢混凝土构件。型钢混凝土组合构件中不但要配置型钢，还要配置传统的纵向钢筋和箍筋，外部浇筑混凝土。通常，型钢混凝土组合构件，按里面的型钢特点划分为两类，即实腹式和空腹式。这两类型钢各有优缺点，空腹式型钢制作工艺比较复杂，但是省钢材；实腹式型钢不但制作工艺简便，而且承载负荷能力也比较大。

二、型钢混凝土组合结构的优点

（一）型钢混凝土组合结构与钢结构相比，具有以下优点：

1、耐久性、耐火性均优于钢结构，型钢外包的混凝土，可取代刚结构所涂的防锈和防火涂料，混凝土蓄热能力强，耐久性能好。

2、节约钢材，可节省钢材50%甚至更多。

3、兼做摸板支架，在混凝土尚未浇注前已形成钢架，具有承载力，可用作摸板支架和操作平台。

（二）型钢混凝土组合结构与钢筋混凝土结构相比，具有以下优点：

1、整体工作性能好，型钢骨架与外包混凝土形成整体，共同受力。

2、承载力高，截面小，钢筋混凝土构件受配筋率的限制，提高承载力的途径只能是加大截面尺寸，而组合结构可以设置较大的型钢，提高构件承载力，更能满足高层及超高层建筑设计的需要。

3、型钢混凝土组合结构施工进度快，工期短。

4、构件的延性好，抗震性能更优越，由于构件中型钢的作用，组合结构的延性远大于钢筋混凝土结构。

三、型钢混凝土的材料性能及一般构造

1、型钢

型钢混凝土构件中的型钢，选材宜采用牌号Q235-B/C/D级的碳素结构钢，Q345-B/C/D/E级或Q390--B/C/D/E级低合金高强度结构钢，其质量标准应分别符合现行的国《碳素结构钢》和《低合金高强度结构钢》的标准。钢材性能要求应满足抗拉强度、伸长率、屈服点、硫磷含量、冷弯实验、冲击韧性合格要求。

若用于地震区，应具有良好的延性，钢材极限抗拉强度和屈服强度不能太接近，其强屈比不应小于1.2，且应有明显的区服台阶和良好的可焊性。

钢板不宜过薄，以利于焊接和满足局部稳定要求，厚度不宜小于6mm。当焊接型钢钢板的厚度大于或等于40mm时，并承受沿板厚放线的拉力（撕裂作用）时，应按《厚度方向性能钢板》的规定，考虑其附加厚度方向的断面收缩率，并不得小于该标准中Z15级规定的允许值。

由于型钢受混凝土和箍筋的约束，不易发生局部压屈，因此，钢板的宽厚比可大致比纯钢结构放松1.5~1.7倍，其宽厚比应满足表1的要求：

表1型钢钢板宽厚比的上限值

满足宽厚比限值时，可不进行局部稳定验算。在型钢混凝土组合结构构件中，采用作为抗剪连接件的栓钉，不得采用短钢筋代替。

2、钢筋和混凝土

型钢混凝土组合结构中的纵向钢筋和箍筋宜采用延性较好的热轧钢筋，其纵向受力钢筋直径不宜小于16mm，纵筋与型钢间的净距，对梁不小于30mm，对柱不小于50mm，且不小于粗骨料最大粒径以及钢筋最大直径的1.5倍。其他构造要求应满足现行《混凝土结构设计规范》要求。

为了充分发挥型钢混凝土组合结构中型钢的作用，混凝土强度等级不宜小于C30。为便于混凝土的浇筑，规定混凝土最大骨料直径小于型钢外侧混凝土保护层厚度的1/3，且不宜大于25mm。

3、混凝土保护层厚度

型钢混凝土构件中对钢筋的混凝土保护层厚度要求与钢筋混凝土结构相同，对型钢也有一定的混凝土保护层厚度的要求，这是为了防止型钢发生局部压屈变形，保证型钢、钢筋混凝土相互粘结而整体工作，也是为了提高型钢混凝土结构的耐火性和耐久性。

4、螺栓

型钢混凝土结构中采用高强度螺栓应符合《钢结构用高强度大六角头螺栓》《钢结构用扭剪型高强度螺栓连接副》的规定。

5、圆柱头焊钉（栓钉）

应符合《圆柱头焊钉》标准的规定，栓钉的力学性能应符合下表规定：

表2栓钉力学性能表(N/mm2)

6、焊条和焊剂

手工焊接用焊条应符合《碳素焊条》或《低合金钢焊条》规定。选用的焊条型号应与主体钢构件母材的金属力学性能相适应。对直接承受动力荷载或振动荷载切要验算疲劳的结构，宜采用低氢焊条。

自动焊半自动埋弧焊采用的焊丝和相应的焊剂，应与主体金属母材力学性能相适应，焊丝应符合《焊接用钢丝》现行标准。

四、型钢混凝土结构构造

1、型钢混凝土构件

型钢混凝土构件是采用型钢配以纵向钢筋和箍筋浇筑混凝土而成，其基本构件有型钢混凝土组合梁，以及型钢混凝土组合柱。型钢混凝土构件中的型钢分为实腹式和空腹式两类，实腹式型钢由轧制的型钢或钢板焊成，空腹式型钢由缀板或缀条连接角钢或槽钢组成。实腹式型钢制作简便，承载能力大，空腹式型钢节省材料，但制作费用高。

2、型钢混凝土梁

型钢混凝土梁中的型钢宜采用工字型轧制型钢或工字型焊接型钢。截面宽度不宜小于300mm，截面的高宽比不宜大于4。纵向受拉钢筋不宜超过二排，其配筋率不宜小于0.3%，直径宜取16-25mm。腹板高度大雨450mm时，在梁的两侧沿高度方向设置纵向构造钢筋。纵向构造钢筋的间距，对于一级抗震，不宜大于200mm；对于二、三级抗震，不宜大于250mm；对于四级抗震和非抗震结构，不宜大于300mm。

3、型钢混凝土柱