第9章 钢骨混凝土结构

钢骨混凝土组合结构连接的设计研究发布时间：2022-04-25T09:27:06.597Z 来源：《城镇建设》2022年1月第1期作者：王文灏[导读] 钢骨混凝土结构的强度及刚度较大，其分别保留着钢与钢筋混凝土两种构件的优点。

王文灏中恩工程技术有限公司摘要：钢骨混凝土结构的强度及刚度较大，其分别保留着钢与钢筋混凝土两种构件的优点。

通过钢与外部混凝土的结合，具有优秀的防腐、防锈及防火性能，且构件截面更小，节约空间满足建筑功能。

但钢骨混凝土连接节点在连接、配筋等方面较为复杂，所以设计人员应分认识并做好深化设计，保证节点受力合理以及可实施性。

在本文中，对钢骨混凝土组合结构，主要是型钢混凝土梁柱节点进行设计研究。

关键词：钢骨混凝土；梁柱节点；设计研究一、钢骨混凝土组合结构及其节点简介随着经济的发展，在建筑工程中出现了越来越多的大跨度结构和构件，普通钢筋混凝土构件由于截面过大无法满足建筑功能，而预应力钢筋混凝土构件工艺较复杂且需要一定的专门设备，对于大跨构件数量少的工程成本较高，且所需的施工工期比较长，在多跨连续梁的民建项目中较难实施。

钢骨混凝土组合结构构件保留了钢与钢筋混凝土两种结构构件的优点，相比钢结构，其防腐、防锈及防火性能优越，且局部及整体稳定性好，能够减小构件及结构整体的形变幅度；而相较于普通的钢筋混凝土结构构件，其构件截面更小、刚度更大、强度更高、抗震的延性和耗能能力也更强。

在浇灌混凝土前，拼装的钢骨构件已经形成了结构，具有相当大的承载力，能够承受构件的自重和施工荷载，极大的便利了施工，大大缩短了现场的施工工期。

钢骨混凝土组合结构构件可用于框架结构、框架-剪力墙结构、部分框支剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构等各种结构体系。

节点是结构体系中的重要部分，若是梁与柱和梁与墙节点受到破坏，那么整个结构的整体性就不能得到保障，更有甚者还会导致整个建筑体的崩塌。

在钢骨混凝土组合结构构件中，由于钢骨的存在，在节点区域，梁柱连接节点的核心区域受力较复杂，钢骨连接复杂、钢筋绑扎困难，且核心区钢材密集，混凝土浇筑质量也难以保证。

钢框架—钢筋混凝土核心筒结构9.1总则9.1.1钢框架—钢筋混凝土核心筒结构的设计，应祖训现行国家标准《建设抗震设计规范》GB50011的有关规定。

9.1.2钢框架-钢筋混凝土核心筒结构有双重体系和单重体系之分，取决于框架部分的剪力分担率。

二者有不同的设计要求，适用范围，最大适用高度和抗震设计等级，设计时应分别符合有关规定。

9.1.3钢框架-钢筋混凝土核心筒结构有不同的形式，其框架部分采用钢框架外，必要时也可采用钢管混凝土柱（或钢骨混凝土柱）和钢梁的组合框架；钢框架必要时可下部楼层用钢骨混凝土柱和尚不六层用钢柱，混凝土核心筒必要时可作为钢骨混凝土结构。

此外，周边钢框架必要时可设置钢支撑加强，使钢框架成为具有较高侧向承载力的支撑框架。

9.1.4钢框架-钢筋混凝土核心筒结构为双重体系时，其最大适用高度不宜超过现行国家规范《建筑结构抗震设计规范BG50011 对钢筋混凝土框架-核心筒（抗震墙）结构最大适用高度和钢框架-支撑结构最大适用高度二者的平均值。

单重体系时，不宜超过GB50011对抗震墙结构规定的最大适用高度。

9.1.5钢框架-钢筋混凝土核心筒结构的抗震设计等级，钢框架部分和混凝土核心筒部分应分别符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB50011的表6.1.2和表8.1.3的规定。

9.1.6框架下部采用钢骨混凝土柱上部采用钢柱时，应设置过渡层防止刚度突变。

过渡层的柱刚度宜为上下楼层柱刚度之和的一半。

9.2双重体系和单重体系9.2.1 钢框架—钢筋混凝土核心筒结构宜作为双重体系。

钢框架部分按刚度分配的最大楼层地震剪力，不应小于结构总剪力的10%；框架部分按刚度分配计算得到的地震层剪力应乘以的的增大系数，达到不小于结构底部地震剪力的20%和最大楼层剪力1.5倍二者较小值，且不小于结构底部地震剪力的15%。

【说明】在地震作用下，由于钢筋混凝土核心筒侧向刚度较钢框架大很多，因而承担了绝大部分地震力。

但钢筋混凝土剪力墙的弹性极限变形很小，约为1/3000，在达到极限变形时，钢筋混凝土剪力墙已开裂，而此时钢框架尚处于弹性阶段，地震作用在剪力墙和钢框架之间会实行再分配，钢框架承受的地震力会增加，而且钢钢架是重要构件，它的破坏和竖向承载力的降低，将危及房屋的安全，因而有必要对钢框架承受的地震力作更严格的要求，使其能适应强震时的大变形且保有一定的安全度。

一、钢骨混凝土结构（一）钢骨砼梁与钢筋砼柱节点连接在钢筋砼柱内预埋钢骨段的办法来解决钢骨砼梁与钢筋砼柱的连接，为了避免因预埋钢骨段而引起钢性产生突变，应将预埋钢骨设计成变截面钢骨。

（二）钢骨热处理1、热处理焊前热处理和焊后消氢处理焊前热处理即加热阻碍焊接区自由膨胀、收缩的部位。

可用多把气焊炬同时进行预热。

焊后消氢处理也是低温时效，应在构件接头焊完后尚未冷却时进行。

即把加热温度控制在200℃左右，保温2h，加速接头处氢的扩散逸出，消除氢脆倾向，稳定组织和尺寸，并消除部分残余应力。

2、高温时效消除残余应力。

用加热器把构件接头处加热至600℃±20℃，然后保温冷却。

由于加热的最高温度为600℃低于700℃温度。

因此，在整个过程中不发生组织变化。

焊接应力主要通过保温和冷却过程中消除，为了使焊接应力消除得更彻底，加热过程要控制，加热至300℃后升温速度为100℃/h。

按照钢板厚度20〜40mm保温时间定为0.5h〜1h。

保温时温差控制在50℃，达到保温时间后开始冷却。

当温度大于300℃时冷却速度按150℃/h下降，当温度降到300℃以下时才允许增大冷却速度至常温。

3、防风雨措施为了防止热处理过程中遇风雨，使该范围内的钢材由于温度急速变化而发生性能改变，在热处理过程中外覆盖防风雨罩。

（三）钢骨焊接焊接质量受材料的性能、设备、工艺参数、气候和焊工技术等因素的影响，但同条件下C02气体保护焊较其他焊接方式的质量容易控制。

1、确定工艺参数选择具有代表性的接头形式进行焊接方法的工艺试验，焊后经外观检查及超声波检测符合要求，据此确定的焊接工艺参数为C02焊。

焊机KR500型，焊丝JM-56，焊丝直径1.2mm，电流250〜300A，电压29〜34V，焊速350〜450mm/min，层间温度50〜80℃，焊丝伸出长度20mm，气体流量40〜60L/min。

2、焊接程序焊前检查→预热→将焊垫板及引弧板→测温再预热→焊接→保温或后热→检验→填定作业记录表。

型钢混凝土结构的应用与监理控制要点随着城市建设的发展与建筑技术的进步，大跨度超高层建筑已经成为建筑结构发展的主要方向之一。

而在型钢结构的外面包裹一层混凝土外壳形成的钢——混凝土组合结构，被称为型钢混凝土结构、劲性钢筋混凝土结构或包钢混凝土结构（简称SRC）能充分发挥钢与混凝土两种材料的特点，比钢结构可节省大量钢材，增大截面刚度，克服钢结构耐火性、耐久性差及易屈曲失稳等缺点，使钢材的性能得以充分发挥；与钢筋混凝土结构相比，具有刚度大、延性好、节省钢材的优点，已越来越多的应用于大跨度结构和地震地区的高层建筑及超高层建筑。

因此，型钢混凝土结构在我国有着广阔的应用前景，监理人员亦应了解并掌握该结构类型的施工工艺要求及监理控制要点。

一、型钢混凝土的应用型钢混凝土构件是采用型钢配以纵向钢筋和箍筋浇筑混凝土而成，其基本构件有型钢混凝土梁和柱。

型钢混凝土构件中的型钢分为实腹式和空腹式两类，实腹式SRC构件具有较好的抗震性能，而空腹式SRC构件的抗震性能与普通混凝土（Reinforced Concrete，以下简称RC）构件基本相同。

实腹式型钢由轧制的型钢或钢板焊成，空腹式型钢由缀板或缀条连接角钢或槽钢组成。

实腹式型钢制作简便，承载能力大，空腹式型钢节省材料，但制作费用高。

因此，目前在抗震结构中多采用实腹式SRC构件。

型钢混凝土结构与其他结构形式相比，具有以下特点：（1）型钢混凝土构件比同样外形钢筋混凝土构件的承载能力高出一倍以上，因而可以减小构件截面尺寸，避免钢筋混凝土结构中的肥梁胖柱现象，增加使用面积和降低层高。

对于高层建筑而言其经济效益显著。

（2）型钢在浇筑混凝土之前已形成钢结构，且具有较大的承载能力，能承受构件自重和施工荷载，因而无需设置支撑，可将模板直接悬挂在型钢上，这样可以降低模板费用，加快施工速度。

由于无需临时立柱，也为进行设备安装提供了可能。

同时，浇筑的型钢混凝土不必等待混凝土达到一定强度就可继续进行上层施工，可以缩短工期。

钢骨混凝土钢骨混凝土由混凝上包裹型钢做成的结构被称为型钢混凝土结构。

它的特征是在型钢结构的外面有一层混凝土的外壳。

型钢混凝土中的型钢除采用轧制型钢外，还广泛使用焊接型钢。

此外还配合使用钢筋和钢箍。

我国过去也采用劲性钢筋混凝土这个名称。

型钢混凝土梁和柱是最基本的构件。

型钢可以分为实腹式和空腹式两大类。

实腹式型钢可由型钢或钢板焊成，常用的截面型式有I、H、工、T、槽形等和矩形及圆形钢管。

空腹式构件的型钢一般由缀板或缀条连接角钢或槽钢而组成。

由型钢混凝土柱和梁可以组成型钢混凝土框架。

框架梁可以采用钢梁、组合梁或钢筋混凝土梁。

在高层建筑中，型钢混凝土框架中可以设置钢筋混凝土剪力墙，在剪力墙中也可以设置型钢支撑或者型钢桁架，或在剪力墙中设置薄钢板，这样就组成了各种型式的型钢混凝土剪力墙。

型钢混凝土剪力墙的抗剪能力和延性比钢筋混凝土剪力墙好，可以在超高层建筑中发挥作用。

型钢混凝土与钢筋混凝土框架相比较具有一系列的优点：1．型钢混凝土的型钢可不受含钢率的限制，其承载能力可以高于同样外形的钢筋混凝土构件的承载能力一倍以上；可以减小构件的截面，对于高层建筑，可以增加使用面积和楼层静高。

2．型钢混凝土结构的施工工期比钢筋混凝土结构的工期大为缩短。

型钢混凝土中的型钢在混凝土浇灌前已形成钢结构，具有相当大的承载能力，能够承受构件自重和施工时的活荷载，并可将模板悬挂在型钢上，而不必为模板设置支柱，因而减少了支模板的劳动力和材料。

型钢混凝土多层和高层建筑不必等待混凝土达到一定强度就可继续施工上层。

施工中不需架立临时支柱，可留出设备安装的工作面，让土建和安装设备的工序实行平行流水作业。

3．型钢混凝土结构的延性比钢筋混凝土结构明显提高，尤其是实腹式的构件。

因此在大地震中此种结构呈现出优良的抗震性能。

日本抗震规范规定高度超过45m的建筑物不得使用钢筋混凝土结构。

而型钢混凝土结构则不受此限制。

4．型钢混凝土框架较钢框架在耐久性、耐火度等方面均胜一筹。

钢-混凝土组合结构综述摘要：本文介绍了钢-混凝土组合结构的一般概念和发展概况，对钢-混凝土组合结构的研究和工程应用进行了叙述，总结了组合梁、压型钢板与混凝土组合板、钢管混凝土结构、型钢混凝土组合结构的特点，对钢-混凝土的前景进行展望。

关键词: 钢-混凝土组合结构；应用；发展；未来展望引言钢一混凝土组合结构是由钢材和混凝土两种不同性质的材料经组合而成的一种新型结构。

它是钢和混凝土两种材料的组合,充分发挥了钢材抗拉强度高、塑性好和混凝土抗压性能好的优点,弥补彼此各自的缺点,已被广泛的应用在高层超高层建筑、重工业建筑、桥梁结构、大跨度和高耸结构中,并逐渐形成了与传统四大结构(钢结构、混凝土结构、木结构、砌体结构)并列的第五大结构。

我国自80年代以来开始系统研究钢一混凝土组合结构,对梁、柱、连接节点等进行了深人的试验研究和理论分析,并在实际工程中得到了较好的应用,取得了良好的经济效益和社会效益。

1 概述钢与混凝土组合结构依照钢材形式与配钢方式不同又有多种种类,并且一些新的结构形式仍在不断出现。

目前研究较为成熟与应用较多的主要有下列几种：(1) 组合梁将钢梁与混凝土板组合在一起形成组合梁。

混凝土板可以是现浇混凝土板,也可以是预制混凝土板、压型钢板混凝土组合板或预应力混凝土板。

钢梁可以用轧制或焊接钢梁。

其特点同样是混凝土受压,钢梁主要受拉与受剪,受力合理,强度与刚度显著提高,充分利用混凝土的有利作用。

并且由于侧向刚度大的混凝土板与钢梁组合连接在一起,很大程度上钢结构容易发生整体失稳和局部失稳。

组合梁较非组合梁不仅节约钢材，降低造价，还降低了梁的高度。

这在建筑或工艺限制梁高的情况下，采用组合梁结构特别有利。

在一般的民用建筑中，钢梁截面往往由刚度控制，而组合梁由于钢梁与混凝土板共同工作，大大地增强了梁的刚度。

增加了梁的承载力，降低冲击系数。

抗震性能好，抗疲劳强度高，局部受压稳定性能良好，使用寿命长。

（2）压型钢板与混凝土组合板这是在压成各种形式的凹凸肋与各种形式槽纹的钢板上浇筑混凝土而制成的组合板,依靠凹凸肋及不同槽纹使钢板和混凝土组合在一起。

第一章：绪论1.什么是钢筋混凝土结构?配筋的主要作用和要求是什么?答∶(1)钢筋混凝土结构是指由配置受力的普通钢筋、钢筋网或钢筋骨架的混凝土制成的结构。

(2）配筋的作用是∶在混凝土中配置适量的受力钢筋，并使得混凝土主要承受压力，钢筋主要承受拉力，就能起到充分利用材料，提高结构承载能力和变形能力的作用。

(3）配筋的要求是∶在钢筋混凝土结构和构件中，受力钢筋的布置和数量都应由计算和构造要求确定，施工也要正确。

2.钢筋混凝土结构有哪些主要优点和主要缺点?答∶钢筋混凝土结构的主要优点是∶①取材容易。

③耐久性较好。

④耐火性好。

⑤可模性好。

⑥整体性好。

钢筋混凝土结构的主要缺点是∶①自重较大。

②钢筋混凝土结构抗裂性较差③钢筋混凝土结构的施工复杂、工序多、隔热隔声性能较差。

3.结构有哪些功能要求?简述承载能力极限状态和正常使用极限状态的概念。

答:(1)建筑结构的功能包括安全性、适用性和耐久性三个方面。

(2)承载能力极限状态是指结构或构件达到最大承载能力或者变形达到不适于继续承载的状态。

正常使用极限状态是指结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态。

4.本课程主要包括哪些内容?学习本课程要注意哪些问题?答:(1）混凝土结构课程通常按内容的性质可分为“混凝土结构设计原理和"混凝土结构设计”两部分。

前者主要讲述各种混凝土基本构件的受力性能、截面计算和构造等基本理论，属于专业基础课内容。

后者主要讲述梁板结构、单层厂房、多层和高层房屋、公路桥梁等的结构设计，属于专业课内容。

(2）学习本课程要注意的问题︰①加强实验、实践性教学环节并注意扩大知识面;②突出重点，并注意难点的学习;③深刻理解重要的概念，熟练掌握设计计算的基本功，切忌死记硬背。

5.在素混凝土梁内配置受力钢筋的主要目的是提高构件的承载能力和变形能力。

【解析】素混凝土梁中，混凝土的抗压性能较强而抗拉性能很弱，钢筋的抗拉性能则很强。

因此，在混凝土中配置适量的受力钢筋，并使得混凝与主要承受压力，钢筋主要承受拉力，就能起到充分利用材料，提高结构承载能力和变形能力的作用。

浅谈钢骨柱混凝土结构施工摘要：型钢混凝土构件（也叫钢骨混凝土构件）steel reinforced comcrete members(简称：src)。

型钢混凝土构件的承载能力可以高于同等外形的钢筋混凝土构件。

型钢具有较大的承载力。

型钢混凝土组合构件的延性比钢筋混凝土明显提高。

型钢混凝土组合结构较钢结构明显提高。

关键词：钢骨混凝土结构；施工中图分类号：tu37 文献标识码：a 文章编号：1工程概况北固山庄搬迁扩建工程位于连云港连云新城商务核心区，基地红线内用地面积20 公顷，a区总建筑面积为18880m2,独立天然基础，建筑基地面积为5040m2,包括1#楼5层、2#楼4层、3#楼餐饮及综合门厅。

贵宾楼特殊部位有，一层设有游泳池，大厅内18米大跨度等，设计师在即立柱断面尺寸上，为增加承载力，在1#楼局部采用钢骨混凝土组合构件，kz17、kz23从基础至5.45米，和kz24、kz25从基础至11.45米。

在建筑工程中合理应用和发展型钢混凝土组合结构，做到技术先进，安全可靠，经济合理、确保经济。

2型钢混凝土在我国发展钢骨混凝土组合结构的使用，我国在20世纪50年代从前苏联引进了劲性钢筋混凝土结构，主要在包头电厂，郑州铝厂等采用了型钢混凝土组合结构，80年代以后，由于改革开放，型钢混凝土组合结构在我国再一次。

北京、上海、江苏等均采用型钢混凝土结构。

目前在我国还是一种新结构，施工经验不足，在学习外国经验的基础上初步积累了一定的经验。

3型钢混凝土组合结构具有以下优点型钢混凝土中型钢不受含钢率限制，型钢混凝土构件的承载能力可以高于同等外形的钢筋混凝土构件承载能力一倍以上，因而可以减少构件截面，对于高层建筑，构件截面减小可以增加使用面积和层高，经济效益很大。

（2）型钢在浇筑混凝土之前已形成钢结构，具有较大的承载能力，能承受自重和施工荷载，可将模板悬挂在型钢上模板不需设置支撑，简化支撑加快施工进度，在高层建筑中型钢混凝土不必等待混凝土达到一定强度就可继续施工上层，可缩短工期，由于无临时立柱，未进行设备安装提供了可能。