国内外钢混组合结构发展现状

钢-木组合结构的现状及发展分析

摘要：钢-木组合结构轻质高强、绿色环保、抗震性能良好，同时兼并了钢材和木材的优点，因此得到了国内外的广泛关注。本文针对钢-木组合结构，从钢材和木材的特性出发，集中阐述了钢-木结构的优越性。同时研究了国内外钢-木组合结构的发展现状，总结出钢-木组合结构目前所面临的挑战，最后对未来的发展做出展望。

关键词：钢木组合结构；优越性；现状；发展趋势

1、钢-木组合结构特性

1.1木材特性

木材作为我国建筑的原始材料，从古至今取得了很大的发展，与其他建筑材料相比，木材存在许多优点。第一，我国是一个木材大国，因此木材的成本较低，并且木材易加工，绿色环保，符合国家的可持续发展战略；第二，木材的抗压性能良好，它的顺纹理方向的抗压强度和抗拉强度可超过某些金属；第三，木材的保温性能良好，将木材运用到建筑材料中将大大提高建筑的保温性能。但与此同时，木材仍存在易燃、易腐蚀和干缩湿涨等缺点，因而应用范围较为局限。

1.2钢材特性

钢材具有轻质高强、承载力高、延性塑性好等优点。并且钢材的受力性能良好，受力均匀，便于结构分析计算。但对于截面尺寸小，长细比较大的钢材构件，容易产生结构失稳的问题。在长细比过大之后，刚才容易发生较大的形变，产生附加弯矩，由此造成结构失稳破坏。因为钢材容易产生失稳的问题，在某些工程应用上面钢材具有一定的局限性。

1.3钢-木组合结构优越性

（1）材质更轻，承载力高

通过钢材和木材相互结合，钢-木组合结构兼并了钢材和木材的优点。两种材料自重都较轻，都具有较高的承载力，因此钢-木组合结构满足轻质高强的要求。

（2）绿色环保

钢-木组合结构中木材是一种十分环保的建筑材料，无污染，对人体也无害．其透气性能较强，可以维持室内外的湿度．最重要的是木材再生产的过程也是一个绿色过程，满足国家可持续发展的要求。

工　程绪ｆ　构・　

斜拉桥钢混组合结构的新发展　

．郭小土，郑史雄　

（西南交通大学土木工程学院，四川成都６１００３１）　

【摘要】　钢混组合结构是在钢结构与钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构。组合结构利　

用了钢结构和混凝土结构的优点，以达到充分利用材料特性的目的。文中介绍了钢混组合结构在斜拉桥中　

的应用，并介绍了ＰＢＬ键的特点和计算原理。　

【关键词】斜拉桥；桥塔钢混结合段；剪力键；ＰＢＬ键；新发展　

【中图分类号】Ｕ４４２．５　４　

南京长江三桥的桥塔结构为上塔柱采用钢塔，下塔柱采　

用混凝土塔的组合形式，是国内首次采用此结构的桥梁。钢　

塔与混凝土塔组合式塔柱承受压、弯、扭共同作用，同时还必　

须在很短的全混结合段将力传递过去，因此对结合段的构造　

形式及剪力键的选用有严格的要求。ＰＢＬ剪力键作为一种　

新型的剪力连接件施工方便，受力性能良好，所以自其提出　

之后就很快被推广应用于桥梁和高层建筑的组合结构中。　

１国外研究现状　

针对钢一混凝土结合段的力学行为研究，国内外通常采　

用的研究技术路线为理论研究与模型试验相结合的办法。　

研究内容涉及混合梁斜拉桥主梁的钢一混凝土结合段、自锚　

式悬索桥加劲梁的钢一混凝土结合段、刚构或连续梁中的主　

梁钢一混凝土结合段、斜拉桥或缆索桥桥塔中的钢一混凝土　

结合段。日本第二东名高速公路上的木曾Ｊ１ｌ桥、揖斐川桥是　

两座相连的ＰＣ钢一混结合梁低塔斜拉桥。在该桥的设计施　

工中专门针对四种不同的连接构造方式分别进行了有限元　

仿真分析以确认应力传递特性。这四种方案是：（１）前、后面　

板并且填充混凝土；（２）仅用后面板且填充混凝土方案；（３）　

金属板承压方案；（４）金属板前面板方案。　

２国内研究现状　

国内外对钢一混凝土结合段的受力性能开展了相关的　

科研和模型试验工作。虽然多数为针对钢一混凝土混合梁　

的研究，但混合梁的受力与本桥的组合桥塔有类似之处，可　

以作为本桥钢一混凝土组合桥塔试验研究的参考。比较具　

钢-混凝土组合结构的发展现状

作者：方 金

来源：《大经贸》 2019年第8期

方 金

【摘 要】 钢-混凝土组合梁是通过剪力连接件使钢和混凝土形成一体共同工作的, 剪力连接件的主要作用是抵抗钢与混凝土之间的滑移和分离。目前已用于施工的剪力键有：剪力钉、PBL键、PBH剪力键、PCSS剪力键。经过几十年的研究及工程实践,组合结构已经发展成为既区别于传统的结构形式, 又与之密切相关和交叉的结构型式, 其结构类型和适用范围涵盖了结构工程应用的很多领域。

【关键词】 钢-混凝土组合结构 剪力连接件

1 引 言

两种不同性质的材料组合成一个整体而共同工作的构件称为组合构件，组合结构是由组合构件组成。组合结构将不同的材料或构件组合在一起共同工作，在设计时将各组成材料和构件的结构性能进行整体考虑，最有效地发挥各种材料和构件的优势[1]。

2 钢-混凝土组合结构

2.1 压型钢板与混凝土组合板

压型钢板与混凝土组合板是在压型钢板上浇筑混凝土，依靠钢板上凹凸肋及不同的糟纹使钢板与混凝土结合在一起而制成的组合板。它利用混凝土抗压强度高、压型钢板受拉性能好的特点，使得材料合理受力，发挥各自的优点。

2.2 钢-混凝土组合梁

钢-混凝土组合梁是将钢筋混凝土板放置于钢梁的上部，通过剪切连接件连接，使混凝土板与钢梁组合在一起，整体共同工作而形成的组合梁。在组合梁中，混凝土位于受压区，钢梁主要位于受拉区，充分利用混凝土抗压和钢材抗拉的优点，发挥了两种材料的强度，并且由于混凝土作为梁翼缘的一部分，很大程度上避免了钢梁结构容易整体失稳和局部失稳的弱点。

2.3 组合柱结构

组合柱结构包括钢管混凝土柱和钢骨混凝土柱两类。这两类组合柱所利用的组合概念有所不同,钢骨混凝土柱主要利用了混凝土对钢柱的支持，而钢管混凝土则同时利用了钢管对混凝土的横向约束作用提高了后者的强度和延性[3]。

国际钢结构发展现状

国际钢结构行业在过去的几十年里经历了快速发展，成为世界上最重要的建筑材料之一。钢结构的使用范围包括桥梁、大型商业建筑和住宅楼等，其在建筑领域中的应用已经成为一种趋势。

随着经济全球化的推进，越来越多的国家和地区开始采用钢结构，取代传统的混凝土和砖石结构。钢结构具有的优势之一是其重量轻、强度高，可以有效地减少建筑物的自重，降低地基对建筑物的要求。同时，钢结构还具有可塑性、可焊性和可重复利用性等特点，使得其在建筑工程中更加灵活和可持续。

国际钢结构行业的发展受到许多因素的影响，其中包括技术进步、制度支持和市场需求。随着科学技术的不断进步，钢结构的设计和施工技术得到了极大地发展，使得其可以适应更加复杂和多样化的建筑需求。例如，轻型钢结构技术的发展使得钢结构住宅的建造成为一种趋势，同时也为节能、节材提供了一种有效的解决方案。

在制度层面，一些国家和地区通过政策和法规的制定和推动来支持钢结构行业的发展。例如，中国自2000年以来连续推出了一系列的钢结构政策，鼓励和支持钢结构的使用和发展，使得中国成为了全球钢结构行业最为活跃和发展最迅速的国家之一。

市场需求也是国际钢结构行业发展的重要推动力。尤其是在新兴经济体国家和地区，钢结构的需求不断增加。例如，亚洲和东南亚地区的城市化进程和基础设施建设的快速推进，使得该地区对钢结构的需求呈现出爆发式的增长。同时，一些先进经济体国家的建筑市场也开始重视钢结构的应用，通过推广和引进新技术来促进钢结构行业的发展。

然而，国际钢结构行业的发展仍面临一些挑战。首先是成本问题。与传统的混凝土和砖石结构相比，钢结构的造价较高，这限制了其在一些发展中国家和地区的应用。其次是技术和人力资源问题。钢结构的设计和施工需要高度专业化和精细化的技术和经验，这对于一些发展中国家来说仍然是一个挑战。

综上所述，国际钢结构行业在过去几十年里取得了巨大的发展，成为了全球建筑行业中不可忽视的一部分。随着技术进步和市场需求的不断推动，钢结构的应用范围将进一步扩大，并为建筑领域的可持续发展做出更大的贡献。然而，钢结构行业仍面临一些挑战，需要继续加强技术研发和人力资源的培养，以促进其在全球范围内的可持续发展。