钢-混凝土组合结构.pdf

发现现在大型建筑，如超高层大跨等应用组合结构非常之多。混凝土结构2课上讲过一点组合楼板体系组合楼板体系和钢管混凝土结构钢管混凝土结构的概念。一位学长也提到现在组合结构很火。我实习在的这个项目深交所外框筒部分大部分采用了大型方钢管混凝土结构，钢骨混凝土结构。于是，去深圳图书馆的时候特地借了两本钢和混凝土组合结构的理论书籍，花了一上午的时间通读了一遍，整理了以下关于组合结构的资料。当然只是简略，组合结构作为土木工程的一个前沿研究领域有很多深入的课题和学问。参考资料：参考资料：中国钢混凝土组合结构网 http:/ 著，科学出版社；钢管混凝土结构，清华大学出版社，钟善桐钟善桐（哈工大教授，著名钢结构专家，中国钢协钢-混凝土组合结构协会理事长）。型钢混凝土组合结构技术规程（JGJ 138-2001），中华人民共和国行业标准。钢与混凝土组合结构分为钢与混凝土组合梁（钢板与混凝土组合梁钢与混凝土组合梁（钢板与混凝土组合梁，钢桁架与混凝土组合梁）钢桁架与混凝土组合梁）、压型钢板混凝土组合楼板压型钢板混凝土组合楼板、钢骨混凝土结构钢骨混凝土结构、钢管混凝土结构钢管混凝土结构和外包钢混凝土结构外包钢混凝土结构等形式。1.钢与混凝土组合梁由钢梁、钢筋混凝土板以及两者之间的剪力连接件组成。工程中常采用不对称组合梁，主要有以下几种形式：（a）三块不同厚度与宽度的钢板焊接而成；（b）将大型工字钢割去宽厚的上翼缘加焊宽度较小的钢板（c）将工字钢沿腹板纵向割开然后将不同大小的半工字钢对焊而成；（d）蜂窝梁（见下图）。组合梁根据砼板与钢梁部分的组合连接程度可分为完全组合梁完全组合梁和部分组合梁部分组合梁。完全组合梁中配有足够的剪力连接件，极限弯矩作用下的纵向剪力完全由所配剪力联接件承担；部分组合梁中剪力连接件所能承担的剪力小于在极限弯矩作用下所产生的纵向剪力。（可参见混凝土结构混凝土结构2，清华大学出版社）2.压型钢板与混凝土组合楼板兴起于上世纪90年代，是在压成各种形式的凹凸肋与各种形式的槽纹的钢板上浇注混凝土而制成的组合板。钢板除在施工阶段做模板用外，在使用阶段还兼做混凝土楼板的受力钢筋或部分受力钢筋。压型钢板作为永久性模板永久性模板，免除了木模板的支模与拆模，大大简化了施工工序；提高了楼层的结构刚度，从而可以减小梁的高跨比；有效地利用楼层结构的使用空间。（一）压型钢板的分类：（1）非组合板非组合板；使用阶段荷载全部由混凝土承担；（2）组合楼板组合楼板；压型钢板与混凝土共同工作；（二）压型钢板的形式：（1）闭口形槽口的压型钢板；（2）开口形槽口压型钢板，在其腹板翼缘上轧制凹凸槽纹；（3）开口形槽口压型钢板，在其翼缘上另焊附加钢筋；（4）支撑在钢梁上的压型钢板。目前国内外生产的压型钢板形式见下图：3.钢骨混凝土（SRC）结构是在混凝土中埋置型钢或焊接钢构件而成的结构。我实习在的深交所项目的外框筒就全是钢骨混凝土柱。埋置的钢构件可以是实腹式工字钢，也可以是格构式的钢构件。日本称之为钢骨钢筋混凝土结构，美国等西方国家称之为混凝土包钢结构，前苏联称之为钢筋混凝土结构。在日本，在日本，SRC 结构和木结构、钢结构及钢筋混凝土结构并列为四大结构结构和木结构、钢结构及钢筋混凝土结构并列为四大结构。日本特别重视 SRC 结构抗震性能的研究和工程应用，1975年再次修订的钢骨混凝土规范要求停止使用延性较差的空腹式钢骨，建议采用实腹式钢骨。我国钢骨混凝土应用同国外相比相差较远，如日本6层以上的建筑物采用 SRC 结构的建筑面积占总建筑面积的62.8，而我国 SRC 结构占总建筑面积不足千分之一。4.钢管混凝土是在钢管中填充混凝土而成的，混凝土与钢管协同受力。据不完全统计，我国已经建成120多座钢管混凝土桥梁多座钢管混凝土桥梁。重庆市万县长江公路大桥跨度达420米，一跨过江，成为当今混凝土大跨拱桥世界之最。钢管对混凝土的紧箍力改变了混凝土的受力状态，将单向受压改为三向受压，提高了混凝土的抗压强度。由于管内混凝土能吸收大量热能，比钢结构具有更好的抗火性能更好的抗火性能；有利于采用高强混凝土有利于采用高强混凝土（充填到钢管内可改善其延性差，脆性大的缺点）；钢管混凝土受压构件破坏属于塑性破坏塑性破坏。5.外包钢混凝土是在混凝土四角配以角钢形成的一种结构。构造简单，为了满足箍筋保护层厚度的要求，可以将箍筋两端墩成球状再与角钢内焊接。现在国内采用钢和混凝土组合结构越来越多了，如深圳的地王大厦、赛格广场等等超高层建筑。在国外钢与混凝土组合梁广泛应用于桥梁结桥梁结构构，最早的组合结构规范大多属于桥梁结构。我在阅读了钢和混凝土组合结构理论与计算这本书后，发现组合结构的理论研究中最关键的还是交接面相对滑移效应交接面相对滑移效应的研究和组合材料本构关系本构关系的选取（组合结构的相对滑移关系要比钢筋混凝土相对滑移复杂些）。当然，试验研究也非常关键。