朱小路

摘 要：本文對(duì)型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)、設(shè)計(jì)及發(fā)展做了簡(jiǎn)要的介紹。

關(guān)鍵詞：型鋼混凝土；抗震性能；延性

近年來，隨著高層建筑的不斷涌現(xiàn)，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)在高層建筑中的應(yīng)用越來越多了。

所謂型鋼混凝土（Steel Reinforced Concrete，簡(jiǎn)稱SRC）組合結(jié)構(gòu)是指在型鋼周圍布置鋼筋，并澆筑混凝土的結(jié)構(gòu)。型鋼分為實(shí)腹式和空腹式。實(shí)腹式SRC構(gòu)件具有較好的抗震性能，而空腹式SRC構(gòu)件的抗震性能與普通混凝土（Reinforced Concrete，簡(jiǎn)稱RC）構(gòu)件基本相同。因此，目前在抗震結(jié)構(gòu)中多采用實(shí)腹式SRC構(gòu)件。實(shí)腹式型鋼可由鋼板焊接拼制而成或直接采用軋制型鋼。下面介紹一下型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用：

1 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

（1）型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①耐久性、耐火性均優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)，型鋼外包的混凝土，可取代剛結(jié)構(gòu)所涂的防銹和防火涂料，混凝土蓄熱能力強(qiáng)，耐久性能好。

②節(jié)約鋼材，可節(jié)省鋼材50%甚至更多。

③兼做摸板支架，在混凝土尚未澆注前已形成鋼架，具有承載力，可用作摸板支架和操作平臺(tái)。

（2）型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①整體工作性能好，型鋼骨架與外包混凝土形成整體，共同受力。

②承載力高，截面小，鋼筋混凝土構(gòu)件受配筋率的限制，提高承載力的途徑只能是加大截面尺寸，而組合結(jié)構(gòu)可以設(shè)置較大的型鋼，提高構(gòu)件承載力，更能滿足高層及超高層建筑設(shè)計(jì)的需要。

③型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度快，工期短。

④構(gòu)件的延性好，抗震性能更優(yōu)越，由于構(gòu)件中型鋼的作用，組合結(jié)構(gòu)的延性遠(yuǎn)大于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

2 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采取有效措施確?；炷镣搀w的承載力和延性。

①混合結(jié)構(gòu)體系的高層建筑，7度抗震設(shè)防且房屋高度不超過130m時(shí)，宜在樓面鋼梁或型鋼混凝土梁與鋼筋混凝土筒體交接處及筒體四角設(shè)置型鋼柱；7度抗震設(shè)防且房屋高度大于130m及8度，9度抗震設(shè)防時(shí)，應(yīng)在樓面鋼梁或型鋼混凝土梁與鋼筋混凝土筒體交接處及筒體四角設(shè)置型鋼柱。

②為了保證鋼筋混凝土筒體的延性，可采取下列措施：a.保證鋼筋混凝土筒體角部的完整性，并加強(qiáng)角部的配筋；b.通過增加墻厚控制筒體剪力墻的剪應(yīng)力水平；c.剪力墻的端部設(shè)置型鋼柱，四角配以縱向鋼筋及箍筋形成暗柱；d.筒體剪力墻配置多層鋼筋，必要時(shí)在樓層標(biāo)高處設(shè)置鋼筋混凝土暗梁；e.采用型鋼混凝土剪力墻或帶豎縫剪力墻；f.筒體剪力墻的開洞位置應(yīng)盡量對(duì)稱均勻；g.剪力墻洞口處的連梁采用交叉配筋方式或在連梁中設(shè)置水平縫。

（2）增強(qiáng)外圍框架的剛度及承載力混合結(jié)構(gòu)高層建筑中，外圍框架平面內(nèi)梁與柱應(yīng)采用剛性連接，以增強(qiáng)外圍框架的側(cè)向剛度及水平承載力。

（3）設(shè)置外伸桁架加強(qiáng)層。

采用外伸桁架加強(qiáng)層可以將筒體剪力墻的部分彎曲變形轉(zhuǎn)換成框架柱的軸向變形，以減小水平荷載作用下的側(cè)移，所以外伸桁架應(yīng)與筒體剪力墻剛接且宜伸入并貫通抗側(cè)力墻體，同時(shí)應(yīng)布置周邊桁架以保證各柱受力均勻。因而外伸桁架宜分段拼裝。

（4）鋼框架柱地震剪力調(diào)整。

抗震設(shè)計(jì)時(shí)，鋼框架—鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)各層框架柱所承擔(dān)的地震剪力不應(yīng)小于結(jié)構(gòu)底部總剪力的25%和框架部分地震剪力最大值的1.8倍二者的較小者；型鋼混凝土框架—鋼筋混凝土筒體各層框架柱所承擔(dān)的地震剪力，應(yīng)符合鋼筋混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)中框架柱的相應(yīng)規(guī)定。

3 型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的構(gòu)造分析

怎樣保證型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)可以積極發(fā)揮出它的優(yōu)越性，讓預(yù)期的力學(xué)模型得以實(shí)現(xiàn)，其中關(guān)鍵之處是構(gòu)造。對(duì)于型鋼混凝土的構(gòu)造，能夠劃分為節(jié)點(diǎn)構(gòu)造及桿件構(gòu)造兩種。

（1）節(jié)點(diǎn)構(gòu)造分析：

對(duì)于節(jié)點(diǎn)構(gòu)造，其主要就是梁柱連接節(jié)點(diǎn)域的構(gòu)造，經(jīng)常表現(xiàn)為下面的形式：型鋼混凝土柱、梁和型鋼混凝土梁、柱或者鋼筋混凝土梁、柱的連接。對(duì)于型鋼混凝土梁柱在節(jié)點(diǎn)區(qū)的連接，在節(jié)點(diǎn)中，內(nèi)置型鋼應(yīng)該使用剛性連接。在節(jié)點(diǎn)處柱內(nèi)型鋼對(duì)應(yīng)著梁內(nèi)型鋼的上下翼緣的地方，需要進(jìn)行水平加勁肋的設(shè)置，其厚度大于或者等于梁內(nèi)型鋼翼緣板厚度，為了保證混凝土澆筑方便起來，對(duì)于水平加勁肋，應(yīng)該在角部進(jìn)行排氣孔的設(shè)置。

（2）桿件構(gòu)造分析：

對(duì)于桿件構(gòu)造，怎樣保證外包混凝土與內(nèi)置型鋼構(gòu)成整體是其要重點(diǎn)解決的問題。一些實(shí)驗(yàn)證明，混凝土和型鋼間的粘結(jié)應(yīng)力僅為混凝土和圓鋼之間粘結(jié)應(yīng)力的一半。所以為了確保型鋼和混凝土一起進(jìn)行工作，應(yīng)進(jìn)行剪力連接件的設(shè)置，圓柱頭栓釘是較為常用的。對(duì)于內(nèi)置型鋼自身，應(yīng)該重視下面幾點(diǎn)：①為使內(nèi)置型鋼的最大強(qiáng)度得到發(fā)揮，內(nèi)置型鋼的翼緣板不應(yīng)該開洞。腹板開洞應(yīng)該焊接鋼板進(jìn)行增強(qiáng)；②全部焊接需要鋼廠進(jìn)行制作，現(xiàn)場(chǎng)施焊是不合適的，進(jìn)而使焊縫的焊接質(zhì)量得到良好保證；③內(nèi)置型鋼的接長(zhǎng)還應(yīng)和梁柱的節(jié)點(diǎn)區(qū)域避開。

在構(gòu)造設(shè)計(jì)過程中，需要達(dá)到的目的是：施工便利、一起作用、構(gòu)造簡(jiǎn)便以及傳力可靠。

那么再介紹一下我國(guó)SRC結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與研究：

20世紀(jì)50年代初，我國(guó)從前蘇聯(lián)引進(jìn)了SRC結(jié)構(gòu)，后由于片面追求節(jié)省鋼材，于60年代末幾乎停止使用。80年代后，隨著我國(guó)建筑業(yè)的迅猛發(fā)展，SRC結(jié)構(gòu)在全國(guó)興起，北京、上海、江蘇等省市的高層建筑中應(yīng)用了SRC和RC的混合結(jié)構(gòu)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果?！皠判凿摻罨炷两Y(jié)構(gòu)性能及設(shè)計(jì)方法”課題，自1987年開始，在查閱各國(guó)有關(guān)規(guī)范、研究成果、工程應(yīng)用基礎(chǔ)上，進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究。

通過以上系統(tǒng)研究，取得了一系列的研究成果，并在一些高層建筑工程中應(yīng)用。經(jīng)過幾年的研究和工程實(shí)踐，參考日本鋼骨混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，1998年我國(guó)冶金部頒布了我國(guó)第一部YB9082297鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程。此規(guī)程基本沿用了日本標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方法，包括其名稱在內(nèi)。將型鋼作為等效鋼筋，參照我國(guó)的混凝土規(guī)范及國(guó)外有關(guān)規(guī)范，2002年建設(shè)部頒布了JGJ3822001型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程。此規(guī)程中的設(shè)計(jì)方法與我國(guó)的混凝土規(guī)范相近。

隨著型鋼混凝土構(gòu)件研究的深入及計(jì)算理論的逐步成熟，近年來，型鋼混凝土的研究逐步由構(gòu)件轉(zhuǎn)向體系，由普通混凝土轉(zhuǎn)向高性能混凝土，由單一型鋼混凝土體系的研究轉(zhuǎn)向型鋼混凝土與混凝土、鋼及預(yù)應(yīng)力技術(shù)相組合所產(chǎn)生的新結(jié)構(gòu)體系的研究，預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土技術(shù)也由此發(fā)展起來。

我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，所以對(duì)建筑的追求也各具特色。在節(jié)能減排成為主旋律的今天，使用高性能的結(jié)構(gòu)形式必然是建筑業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。所以，今后我們會(huì)投入更大的精力去探索與研究。