1 概述

型鋼混凝土結(jié)構(gòu) (Steel Reinforced Concrete Composite Structures)(簡稱SRC 結(jié)構(gòu))是指主要配置軋制或焊接型鋼，也配有構(gòu)造鋼筋及少量受力鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)，常用截面形式如圖1所示。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在國外也被稱為混凝土包鋼結(jié)構(gòu)、勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)。根據(jù)混凝土中型鋼配置形式的不同，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)可以分為實腹式型鋼混凝土和空腹式型鋼混凝土兩大類。由于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)具有強度剛性大，延性好，抗震能力強，防火防腐蝕性能好及便于施工等一系列優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應用于框架結(jié)構(gòu)、框架-剪力墻結(jié)構(gòu)、底部剪力墻結(jié)構(gòu)、框架-核心筒結(jié)構(gòu)、筒中筒結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)體系中。本文對型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的特點進行分析，并詳細介紹型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展和應用情況。

圖1  常見SRC構(gòu)件截面形式

2 型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的特點^[1-3]

（1）結(jié)構(gòu)受力合理，具有較好的抗震性能
型鋼混凝土構(gòu)件充分利用混凝土的抗壓性能和鋼材的抗拉壓性能，混凝土與型鋼共同受力。由于在截面中配置了型鋼，使構(gòu)件的承載能力、剛度大大提高，因而大大減小了構(gòu)件的截面尺寸。由于型鋼外包混凝土，可以防止鋼構(gòu)件的局部屈曲，提高了鋼構(gòu)件的整體剛度，顯著改善了鋼構(gòu)件平面扭轉(zhuǎn)屈曲性能，使鋼材的強度得以充分發(fā)揮。而且型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的延性和耗能性能明顯優(yōu)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，抗震性能強。
（2）結(jié)構(gòu)施工方便
由于型鋼骨架自身的結(jié)構(gòu)性能，可以承擔一定的施工荷載。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)施工時，型鋼可以作為施工支架，同時可作為下層結(jié)構(gòu)澆筑混凝土的操作平臺。而且型鋼混凝土結(jié)構(gòu)不受混凝土需達到一定強度的限制，可進行后續(xù)施工作業(yè)，有效縮短了施工周期。
（3）節(jié)約建筑材料，綜合效益好
與鋼結(jié)構(gòu)相比，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)可節(jié)約鋼材達50%以上，降低了造價。另外，外包混凝土也增加了結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性，避免了鋼結(jié)構(gòu)防銹、防腐蝕、防火性能較差，需要經(jīng)常維護的弱點。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，構(gòu)件的截面尺寸小，自重輕，可以增加使用面積，便于建筑靈活布置。

3型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在我國的應用

50年代初，我國從前蘇聯(lián)引進了SRC結(jié)構(gòu)，主要用于工業(yè)廠房。包頭電廠的主廠房和鞍山鋼鐵公司的沉鐵爐基礎是由前蘇聯(lián)設計，由我國施工的SRC結(jié)構(gòu)，后來由于片面追求節(jié)省鋼材，其應用只限于少量工業(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。隨著我國建筑業(yè)迅猛發(fā)展，在我國北京、上海、大連等地也相繼建成了一批型鋼混凝土結(jié)構(gòu)高層建筑，典型的有北京香格里拉飯店，24層，柱采用型鋼混凝土柱，梁采用組合梁；上海瑞金大廈，地上27層，地下1層，高107米，由型鋼混凝土及普通鋼筋混凝土內(nèi)筒、型鋼混凝土框架組成；上海金貿(mào)大廈主體結(jié)構(gòu)采用核心筒加圈復合巨型柱，在主體核心筒外圍4個立面處成對規(guī)則地布置的8根巨型柱是由寬翼H 型鋼、鋼筋、高強混凝土復合而成，復合柱內(nèi)的H型鋼相隔一定高度與外伸桁架的鋼梁和斜撐相連接，既能承受重力，又能抵抗橫向風荷載和地震作用；香港中心大廈是一座現(xiàn)代化智能型超高層建筑，地上建筑高度為292米，采用型鋼混凝土組成巨型結(jié)構(gòu)體系。
此外，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)也廣泛應用于橋梁工程中，特別是鋼-混凝土疊合板組合梁推廣較快。因為其省掉了高空支模工序和模板，用于橋梁可以不中斷下部交通，具有較好的綜合效益。1993年，北京市市政工程設計研究總院設計的北京國貿(mào)橋，在二個主跨采用了鋼-混凝土疊合板連續(xù)組合梁結(jié)構(gòu)，當時疊合板組合梁在國內(nèi)城市立交橋中的應用尚屬首次。其綜合效益為：（1）比原現(xiàn)澆橋面板方案節(jié)省近1000m²的高空支模工序和模板，減小現(xiàn)場濕作業(yè)量，縮短工期，且不中斷下部交通；（2）比鋼筋混凝土梁橋自重減輕約50%；（3）比鋼橋節(jié)省鋼材3000噸左右。鋼-混凝土疊合板組合梁在橋梁結(jié)構(gòu)中的應用成功地實現(xiàn)了“輕型大跨，預制裝配，快速施工”的目的，符合我國城市立交橋建設的國情。建成國貿(mào)橋以后，僅北京又有6座大跨立交橋的主跨采用了鋼-混凝土疊合板組合梁結(jié)構(gòu)，最大跨度已達到70m。此外，上海南浦大橋和楊浦大橋的橋面結(jié)構(gòu)也采用了鋼-混凝土疊合梁結(jié)構(gòu)。國內(nèi)深圳、長沙、岳陽、海口、鞍山、石家莊、濟南、西安等城市也正在建造大跨鋼-混凝土疊合板組合梁橋結(jié)構(gòu)，最大跨度已達到95m。

4 型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在我國應用和研究的時間還不長，但經(jīng)過試驗研究和工程實際應用， 1998年冶金工業(yè)部頒發(fā)了我國第一部型鋼混凝土結(jié)構(gòu)行業(yè)標準《鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)程》(YB9082-97)。2002年，建設部頒布了國內(nèi)第二部型鋼混凝土結(jié)構(gòu)行業(yè)標準《型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ138-2001）。兩部規(guī)程的頒布推進了我國工程結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的技術(shù)進步，推動了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在我國的應用。
目前我國對型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的研究從一般的梁、柱局部構(gòu)件試驗研究和理論分析發(fā)展到對各種復雜的節(jié)點構(gòu)造、結(jié)構(gòu)整體模型的試驗研究和理論分析，主要成果如下^[4-8]：
（1）型鋼與混凝土的共同工作性能。SRC結(jié)構(gòu)中，型鋼與外包混凝土能否變形協(xié)調(diào)，是兩者共同工作的基礎，因此國內(nèi)學者對鋼-混凝土材料的構(gòu)成對結(jié)構(gòu)剛度及承載力的影響、SRC的黏性滑移性能、型鋼混凝土構(gòu)件中剪力傳遞機理、考慮自然粘結(jié)的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)錨固可靠度問題等進行研究。
（2）型鋼混凝土構(gòu)件自身的力學性狀研究。主要包括SRC柱的軸壓性能、壓彎性能、抗剪性能和抗震性能；SRC梁的抗彎性能，抗剪性能、剛度和裂縫寬度計算方法；SRC梁—柱節(jié)點的承載力、剛度和構(gòu)造研究。
（3）型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在橋梁設計方面的問題研究，主要涉及型鋼混凝土橋梁結(jié)構(gòu)的節(jié)構(gòu)造分析與處理；型鋼混凝土橋梁結(jié)構(gòu)全過程時效分析等問題。

5 結(jié)語

由于型鋼混凝土結(jié)構(gòu)承載力高、抗震和抗火性能好、造價適中等特點，使得其在高層與超高層建筑、大跨度公共建筑以及大型重型工業(yè)廠房中得到廣泛的應用。目前多種新型型鋼混凝土結(jié)構(gòu)被研究開發(fā)出來，但很多還缺乏深入系統(tǒng)的研究，設計理論和設計方法還需要完善，我們應對其關(guān)鍵技術(shù)進行更深入的研究，編制出相關(guān)技術(shù)規(guī)程，推動型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在我國的發(fā)展與應用。
 
參 考 文 獻

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6. 楊勇, 郭子雄, 聶建國等. 型鋼混凝土結(jié)構(gòu)ANSYS數(shù)值模擬技術(shù)研究[J].工程力學，2006，23（4），79-85.