探究钢混凝土组合结构特点.docx

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1、探究钢混凝土组合结构特点作者马信随着建筑业的快速发展，对结构物使用功能的要求越来越高，传统的组合结 构已经不能完全满足不断增长的功能要求。另外新技术、新材料的出现，也为组 合结构的研究创造了条件。组合结构是指将不同材料和构件组合在一起的结构形 式，同时在设计时应将不同材料和构件的力学性能纳入整体进行考虑，以最有效 地发挥材料和构件的优势，从而获得更好的结构性能和综合效益所谓钢一混凝土组合结构，是将钢结构和钢筋混凝土结构通过某种方式组合 在一起的一种结构形式，是在钢结构及钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种符 合现代建筑发展需求的新型结构，也是现代工程结构中一种重要的新型结构体系。 这种组合结构体

2、系主要包含五种类型，即压型钢板组合梁、组合板、型钢混凝土、 外包钢混凝土以及钢管混凝土。因为这种组合结构兼有钢结构和钢筋混凝土结构 的共同优点，具有刚度大、承载能力高、延性大和抗震性能好、施工方便、节约 材料等优势，符合工程结构的发展需求，在许多实际工程中得到了推广与应用。一、钢-混凝土组合结构的优点（一）抗压和抗剪性能好承载力高经实验证明，钢-混凝土柱抗压承载力为混凝土柱的一倍以上，同时抗剪承 载力也比单纯的钢或者单纯的筋混凝土柱高许多。和钢柱相比，抗压承载力虽略 低，但却无局部失稳问题，近几年来C60以上高标号的混凝土应用较为普遍，但 混凝土的强度越高其脆性也就越严重这就限制了高强混凝土的

3、应用O若将高强混 凝土灌入钢管中形成钢管混凝土，在钢管的约束作用下，高强混凝土处于三向受 压状态，其延性大大提高，因而能真正发挥高强混凝土的作用。（二）经济效果好大量工程实例表明，在结构的受压杆件中，采用钢-混凝土结构替代单纯的 钢结构，可节约钢材50%左右，若替代单纯的混凝土结构，则能够有效减小柱截 面积50%左右，并能够相应节约大量混凝土和增加使用空间。（三）耐火性能好钢管混凝土柱由于管内灌有混凝土能吸收大量热能。因而遭受火灾时管柱截 面温度场的分布很不均匀，因此增加了柱子的耐火时间。经研究分析、计算并经 实验验证为了达到一级耐火3小时的要求与钢柱相比采用钢管混凝土柱时可以 节约防火涂料1

4、/2 2/3或更多。此外，钢-混凝土组合结构与钢筋混凝土梁相比，截面刚度大，钢-混凝土组 合结构梁的挠度可减少1/31/2；钢-混凝土组合结构由于它的整体性强，表现出 良好的耐震性能；可以利用钢梁作混凝土板的模板支承，以节约支承用的木材或 钢材。二、国内研究与应用我国从20世纪70年代末开始着手发展高层建筑，最初在我国建造的一批高 层建筑混合结构体系中都采用了型钢混凝土结构。其中钢-混凝土组合梁在我国 的应用是从建国初期就开始了，广泛应用于民用建筑、工业及多种桥梁中，并开 始采用预应力组合梁。到20世纪80年代，高层建筑在我国迅速发展，建筑形式 和建筑功能越来越趋自于多样化，传统的钢筋混凝土结

5、构形式已经无法满足高层 建筑设计和使用的要求，于是新式钢-混凝土组合结构形式得到了越来越多的使 用。但由于造价高等原因，钢-混凝土组合结构的应用仍主要集中在超高层建筑 中，据统计，我国有超过一半的超高层建筑中使用了钢-混凝土组合结构体系。具 体来说应用如下：（一）钢一混凝土组合粱因为组合梁具有抗疲劳性能好、节约钢材、承载力可靠、降低梁高和增强梁 的刚度的优点，已被广泛应用，例如：在桥梁结构中用到了这种结构，像北京光 明桥与深圳北站大桥采用了钢一混凝土组合梁，杨浦、南浦大桥也采用了钢一混 凝土叠合梁结构。在高层建筑中也用到了这种结构。北京国际技术培训中心的楼 盖结构采用冷弯薄壁型钢一混凝土简支组

6、合梁。（二）钢混凝土组合板因为该结构不需要模板，易于存储、运输、堆放与装卸，而且施工时间可人 为减少等特点，所以较早采用这种结构作为楼板的典型建筑有静安饭店、上海锦 江饭店、长富宫中心、深圳发展中心、京城大厦、北京香格里拉饭店等，工业厂 房有沈阳海热电厂等。（三）钢管混凝土因为钢管混凝土结构具有塑性和韧性好、承载力高、施工方便、抗震性能好、 耐火性能较好等优点，因此，广泛应用于下列建筑：1）高层和超高层建筑；2） 空间结构：3）桥梁结构；4）单层和多层工业厂房等。例如：北京的地铁，四川 省旺苍县建成的我国第一座钢管混凝土拱桥，还有哈尔滨建成机械厂的大容器车 间等。（四）型钢混凝土构件因为型钢混

7、凝土与钢结构相比更耐火、更耐久，与钢筋混凝土相比有延性好、 施工方便的优点，使得之越来越多地应用于工程实践。如深圳的地王大厦以及上 海的金茂大厦。三、国外研究与应用从欧美国家多高层建筑应用型钢混凝土的情况来看，主要是采用钢梁和型钢 混凝土柱结合使用的结构体系。从更广泛的意义上讲，欧美国家对于型钢混凝土 结构在公路设施、桥梁、地下工程、海洋工程等中的应用甚于在建筑结构中的应 用。日本是一个多地震国家，地理条件促使它必须找到一种实用性与抗震性能都 比较好的结构形式。目前日本已成为世界上型钢混凝土结构研究和工程应用最多 的国家。在日本，钢结构、型钢混凝土结构、钢筋混凝土结构、木结构并列为四 大结构。

8、日本大约50%的高层建筑采用型钢混凝土结构，且有相当数量是由型钢 混凝土结构和其他结构复合而成的混合结构，足见其应用之广泛。前苏联在第二 次世界大战后的恢复建设中，曾较多地将型钢混凝土结构用于工业厂房中，虽然 起步较早，但在20世纪70年代后发展较慢，而用于工业厂房的外包钢混凝土结 构相应有了较快的发展。结束语近年来，钢-混凝土组合结构以其良好的受力性能和施工性能，广泛应用于 各类建筑结构中，具有广阔的发展前景。若要更好地发挥其在工程结构中的优势, 还需要政府加大推广力度，并加大对组合结构研究的投入，随着研究的不断深入, 施工工艺的不断提高，钢混凝土组合结构理论研究和实际应用将会迎来一个崭 新的时代。钢一混凝土组合结构住宅具有高的性价比，是一种有利于保护自然环 境，适宜于住宅产业化发展的极具发展前景的住宅建筑体系，而其所有优势的发 挥，很大程度上得益于新结构、新工艺、新材料的应用。