彭韶歡

該文簡(jiǎn)要地介紹了型鋼泥凝土組合結(jié)構(gòu)。綜合國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料總結(jié)了型鋼泥凝土在國(guó)內(nèi)外研究和應(yīng)用以及設(shè)計(jì)方法，對(duì)需要進(jìn)一步開(kāi)展的研究工作進(jìn)行了探討。

型鋼混凝土（SRC）結(jié)構(gòu)是以型鋼為鋼骨并在型鋼周?chē)渲娩摻詈蜐仓炷恋穆袢胧浇M合結(jié)構(gòu)體系，這種結(jié)構(gòu)體系在日本稱之為鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)（Steel Reinforced Concrete）。在英、美等西方國(guó)家稱之為混凝土包鋼結(jié)構(gòu)（Steel Encased Concrete），在前蘇聯(lián)則稱之為勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。這類(lèi)結(jié)構(gòu)主要用來(lái)構(gòu)成建筑物的梁和柱，主要用于高層建筑結(jié)構(gòu)中，特別是應(yīng)用于抗震設(shè)防地區(qū)的高層建筑結(jié)構(gòu)中。內(nèi)含型鋼可分為實(shí)腹式和空腹式兩大類(lèi)：實(shí)腹式型鋼通常采用由鋼板焊接拼制成或直接軋制而成的工字型、口字型、十字型截面。空腹式型鋼一般由綴板或綴條連接角鋼或槽鋼而成。空腹式型鋼由于制作簡(jiǎn)便、承載力大，以及良好的抗震性能，目前被廣泛采用。

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在日本的應(yīng)用和研究

SRC結(jié)構(gòu)在日本應(yīng)用較早，應(yīng)用極為廣泛，相關(guān)研究和試驗(yàn)也在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位。20世紀(jì)20年代，日本在一些工程中開(kāi)始采用SRC結(jié)構(gòu)。1930年以前，日本的SRC結(jié)構(gòu)以鋼骨為主要配筋，鋼筋只是輔助性的。從1930～1970年，日本的SRC結(jié)構(gòu)以空腹式鋼骨為主要形式；1970年以后，日本的SRC結(jié)構(gòu)則以實(shí)腹式鋼骨為主。1964年以前SRC結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用在6～10層的建筑物上，1964年以后開(kāi)始應(yīng)用到超高層建筑上。根據(jù)統(tǒng)計(jì)：1981～1985年間，6層以上的建筑物中，采用SRC結(jié)構(gòu)的棟數(shù)占總棟數(shù)的45.2%，采用SRC結(jié)構(gòu)的棟數(shù)占總面積的62.8%。截止到目前，SRC結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用日益廣泛，它與鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)、和RC結(jié)構(gòu)并列為四大結(jié)構(gòu)之一。

19世紀(jì)20年代，日本就開(kāi)始做SRC結(jié)構(gòu)的有關(guān)試驗(yàn)。1928年齊田時(shí)太郎做了軸心受壓柱試驗(yàn)，1929年檳田捻做了偏心受壓柱試驗(yàn)，1932年內(nèi)藤多仲做了梁柱節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)，1937年棚橋做了梁的試驗(yàn)。1951年日本建筑學(xué)會(huì)成立了SRC結(jié)構(gòu)分會(huì)，開(kāi)始對(duì)SRC結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全面系統(tǒng)的研究。1958年第一次制定了《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》，并前后進(jìn)行了三次修訂，基本上形成較為完整的設(shè)計(jì)理論和方法。

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在歐美的應(yīng)用和研究

SRC結(jié)構(gòu)在歐美的應(yīng)用雖不及在日本廣泛，但是歐美應(yīng)用SRC結(jié)構(gòu)的時(shí)間更早。歐美國(guó)家的工程技術(shù)人員最初是為了滿足鋼結(jié)構(gòu)的防火要求，在鋼結(jié)構(gòu)外包上混凝土，稱為混凝土包鋼結(jié)構(gòu)。1902年加拿大學(xué)者M(jìn)ackay進(jìn)行了混凝土內(nèi)埋型鋼的空腹式SRC梁的試驗(yàn)，認(rèn)為混凝土與型鋼具有協(xié)同工作的性能。1908年Burr做了空腹式SRC柱的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)混凝土外殼使柱的強(qiáng)度明顯提高。但是，在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，混凝土包鋼結(jié)構(gòu)仍按照普通鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并不考慮混凝土外殼對(duì)構(gòu)件強(qiáng)度和剛度的提高。19世紀(jì)40年代后，歐美國(guó)家的工程技術(shù)人員開(kāi)始意識(shí)到外包混凝土對(duì)提高剛度的有利作用，在考慮折算剛度后仍按照普通鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。美國(guó)在《鋼筋混凝土房屋建筑規(guī)范》（ACI318～89）中有“組合受壓構(gòu)件”的專(zhuān)門(mén)規(guī)定。英國(guó)在《英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS5400》（1978～83）規(guī)程中也列有SRC柱的技術(shù)規(guī)定。折算剛度法一直沿用，并編入1985年歐洲統(tǒng)一規(guī)范EC4《組合結(jié)構(gòu)》。

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在東歐國(guó)家的應(yīng)用和研究

前蘇聯(lián)在二次世界大戰(zhàn)后，為了加快恢復(fù)重建，采用了大量的SRC結(jié)構(gòu)。1951年蘇聯(lián)電力建設(shè)部出版了勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，主要是關(guān)于空腹式鋼骨混凝土梁和柱以及框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)定，但是鋼骨混凝土構(gòu)件中沒(méi)有設(shè)置柔性鋼筋和箍筋。1978年蘇聯(lián)混凝土結(jié)構(gòu)研究所編制了（勁性混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南》（CN3-78），它是以實(shí)腹式SRC構(gòu)件為主要內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)必須設(shè)置柔性鋼筋和箍筋。對(duì)SRC梁的正截面計(jì)算根據(jù)中和軸不經(jīng)過(guò)型鋼、經(jīng)過(guò)型鋼和經(jīng)過(guò)型鋼翼緣3種情況而定。對(duì)SRC柱采用將型鋼折算成等效混凝土，由此求其偏心距增大系數(shù)。在計(jì)算臨界荷載時(shí)，考慮荷載偏心距，柱子長(zhǎng)細(xì)比，荷載作用時(shí)間等影響。

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)的應(yīng)用和研究

50年代初，我國(guó)從前蘇聯(lián)引進(jìn)了SRC結(jié)構(gòu)，內(nèi)蒙古電廠的主廠房和鞍山鋼鐵公司的沉鐵爐基礎(chǔ)是由前蘇聯(lián)設(shè)計(jì)，由我國(guó)施工的SRC結(jié)構(gòu)，后來(lái)由于片面追求節(jié)省鋼材，其應(yīng)用只限于少量工業(yè)廠房和特殊結(jié)構(gòu)，并于60年代末，這種結(jié)構(gòu)幾乎停止使用。80年代后，隨著我國(guó)建筑業(yè)迅猛發(fā)展，SRC結(jié)構(gòu)又一次在全國(guó)興起。北京的國(guó)際貿(mào)易中心和京廣大廈等超高層建筑的底部幾層都是SRC結(jié)構(gòu)；北京香格里拉飯店高24層，其柱子為型鋼混凝土柱，而梁采用組合梁；北京燕莎中心、大連渤海大酒店以及上海的金茂大廈等都采用了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。其中金茂大廈是目前我國(guó)采用SRC結(jié)構(gòu)的最高建筑物。但總體來(lái)說(shuō)，SRC結(jié)構(gòu)在我國(guó)應(yīng)用相當(dāng)有限。

我國(guó)對(duì)型鋼混凝土的研究起步較晚，自20世紀(jì)80年代才開(kāi)始對(duì)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行較系統(tǒng)的研究。西安建筑科技大學(xué)與原冶金部建筑研究總院最早開(kāi)始研究。1986年國(guó)家計(jì)委工程建筑國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范重點(diǎn)科研項(xiàng)目“混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范第四批科研課題”將“型鋼混凝土結(jié)構(gòu)性能及方法”列為研究課題之一，組成專(zhuān)門(mén)研究課題組，進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)研究，并負(fù)責(zé)編寫(xiě)技術(shù)規(guī)程。經(jīng)過(guò)多年的試驗(yàn)研究和工程實(shí)際應(yīng)用，參考日本的SRC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，1998年冶金工業(yè)部頒發(fā)了我國(guó)第一部型鋼混凝土結(jié)構(gòu)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》（YB9082-97）。

型鋼混凝土現(xiàn)有設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介

目前國(guó)內(nèi)外型鋼混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算理論主要有三種：

基于鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法并考慮外圍混凝土作用。這種方法主要是歐美國(guó)家采用。適用于用鋼量較大的情況。

基于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，認(rèn)為型鋼和混凝土共同工作的。前蘇聯(lián)采用這種方法。

疊加方法。即將型鋼部分和鋼筋混凝土部分承載力疊加。日本主要采用這種方法。現(xiàn)有的不同理論各有千秋，有待于進(jìn)一步發(fā)展。在我國(guó)，《鋼骨規(guī)程》采用簡(jiǎn)單疊加方法；《型鋼規(guī)程》采用基于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。

針對(duì)型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀，筆者認(rèn)為應(yīng)進(jìn)一步研究的課題有：SRC結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能，特別是抗震性能；型鋼初應(yīng)力以及混凝土徐變對(duì)SRC結(jié)構(gòu)性能影響：節(jié)點(diǎn)性能；高性能SRC結(jié)構(gòu)力學(xué)性能；可靠度；SRC結(jié)構(gòu)粘結(jié)強(qiáng)度；SRC在樁基中的應(yīng)用；型鋼輕骨料混凝土組合構(gòu)件性能。目前我國(guó)高層發(fā)展迅速，建筑體型和建筑功能越來(lái)越復(fù)雜，而我國(guó)大部分的沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)均為要求進(jìn)行抗震設(shè)防的地區(qū)。由于SRC結(jié)構(gòu)具有良好的抗震性能和較高的承載能力，SRC結(jié)構(gòu)在我國(guó)有著非常廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景。