混合结构中型钢混凝土柱的构造要求

谈型钢混凝土组合结构的运用和施工优化摘要：型钢混凝土组合结构是在在构件层次上由钢材和混凝土两种不同性质的材料组合的一种新型结构形式。

它充分发挥了混凝土抗压性能好，钢材抗拉强度高、塑性好的的优点，弥补了彼此各自的缺点，是一种合理的组合方式。

此外，两种材料之间的相互贡献、协同互补和共同工作的优势，还使得其具有较好的耐火性能及火灾后可修复性。

常用的钢-混凝土组合结构主要包括以下五大类：型钢混凝土组合梁、钢管混凝土结构、压型钢板与混凝土组合板、外包钢混凝土结构、钢骨混凝土结构。

鉴于此，文章结合笔者多年工作经验，对型钢混凝土组合结构施工图优化设计提出了一些建议，仅供参考。

关键词：型钢混凝土组合结构；组合结构施工图；施工优化引言型钢混凝土组合结构充分发挥了钢材和混凝土材料各自的优势，其力学性能、抗震和抗风性能与普通混凝土结构相比具有很大优势。

随着对钢-混凝土组合结构研究的深入，新的组合结构形式将不断出现，其研究理论将进一步完善。

1、型钢混凝土的优势由于在内部增加了型钢，型钢混凝土构件与传统的钢筋混凝土构件相比，具有以下优点：（1）由于型钢混凝土中型钢规格不受含钢率的限制，因此其承载能力一般高于相同截面尺寸的钢筋混凝土构件，提高的幅度可以达到或超过100%。

这一特点可以有效减小构件截面，也就意味着使用面积和层高的增加，由此带来的经济效益不可忽视。

（2）型钢混凝土中的型钢被混凝土包裹，其整体变形和局部变形均受到很强的约束，使得内部的型钢构件局部和整体稳定性得到很大程度的提高，钢材的强度得以充分发挥。

除此之外，与纯钢结构相比它具有更大的刚度和阻尼，有利于控制结构的变形。

同时由于混凝土的包裹，构件内部的型钢在耐腐蚀及耐火性能上也大大优于钢结构。

（3）国内外试验表明，型钢混凝土组合结构在低周反复荷载作用下具有良好的滞回特性和耗能能力，尤其是配置实腹型钢的型钢混凝土组合结构构件的延性、承载力、刚度，更优于配置空腹型钢的型钢混凝土组合结构构件，因而此种结构有更强的抵抗地震破坏的能力，具备良好的抗震性能。

钢-混凝土混合结构在高层建筑中的应用摘要：钢-混凝土混合结构融合了钢结构和钢筋混凝土结构的优点，承载力高，延性好，具有较强的抗风和抗震能力，目前国内已有较多的采用。

本文主要介绍了钢-混凝土混合结构的结构类型、结构体系和结构布置，简要介绍了钢-混凝土混合结构在高层建筑中的应用。

关键词：钢-混凝土混合结构；高层建筑；应用中图分类号：tu355 文献标识码：a 文章编号：1671-3362（2013）05-0171-011 钢-混凝土混合结构类型1.1 型钢混凝土结构型钢混凝土结构是在型钢周围配置钢筋并浇筑混凝土的结构，高层建筑常用的型钢混凝土梁、型钢混凝土柱、型钢混凝土剪力墙和筒体。

型钢混凝土梁骨架一般采用实腹轧制工字钢或由钢板拼焊成工字形截面。

型钢混凝土柱内埋设的型钢芯柱有轧制h型钢或由钢板拼焊成的h形截面、方钢管、圆钢管，由一个工字型钢或窄翼缘h型钢及一个剖分t型钢拼焊成的带翼缘t形截面等几种类型。

1.2 钢管混凝土结构钢管混凝土结构是在钢管内部充填浇筑混凝土的结构，钢管内部一般不再配置钢筋。

钢管内的混凝土受到钢管的有效约束，可显著提高其抗压强度和极限压应变，而混凝土可增强钢管的稳定性，使钢材的强度得以充分发挥。

因此，钢管混凝土柱是一种比较理想的受压构件形式，具有良好的抗震性能。

1.3 钢-混凝土组合梁板钢-混凝土组合梁板是利用钢材承受截面上的拉力、混凝土承受压力，使钢材的抗拉强度和混凝土的抗压强度均得到充分利用。

组合梁板中的钢梁可以承担施工荷载，而压型钢板则可直接作为楼板混凝土的模板，加快施工进度，减轻楼板自重，因而在高层建筑楼盖结构中应用较多。

2 钢-混凝土混合结构体系钢-混凝土混合结构主要是以钢梁（或型钢混凝土梁）、钢柱（或型钢混凝土柱、钢管混凝土柱）代替混凝土梁、柱。

因此，钢筋混凝土结构体系原则上都可以设计成钢-混凝土混合结构体系，但考虑到这种结构体系主要用于超限高层建筑。

目前应用较广泛的结构体系主要有筒中筒体系、框架-核心筒结构体系和核心筒-翼柱体系等。

3．2 材料3．2．1 高层建筑混凝土结构宜采用高强高性能混凝土和高强钢筋；构件内力较大或抗震性能有较高要求时，宜采用型钢混凝土、钢管混凝土构件。

3．2．2 各类结构用混凝土的强度等级均不应低于C20，并应符合下列规定：1 抗震设计时，一级抗震等级框架梁、柱及其节点的混凝土强度等级不应低于C30；2 筒体结构的混凝土强度等级不宜低于C30；3 作为上部结构嵌固部位的地下室楼盖的混凝土强度等级不宜低于C30；4 转换层楼板、转换梁、转换柱、箱形转换结构以及转换厚板的混凝土强度等级均不应低于C30；5 预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40、不应低于C306 型钢混凝土梁、柱的混凝土强度等级不宜低于C30；7 现浇非预应力混凝土楼盖结构的混凝土强度等级不宜高于C408 抗震设计时，框架柱的混凝土强度等级，9度时不宜高于C60，8度时不宜高于C70；剪力墙的混凝土强度等级不宜高于C60。

3．2．3 高层建筑混凝土结构的受力钢筋及其性能应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的有关规定。

按一、二、三级抗震等级设计的框架和斜撑构件，其纵向受力钢筋尚应符合下列规定：1 钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25；2 钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.30；3 钢筋最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9％。

3．2．4 抗震设计时混合结构中钢材应符合下列规定；1 钢材的屈服强度实测值与抗拉强度实测值的比值不应大于0.85；2 钢材应有明显的屈服台阶，且伸长率不应小于20％；3 钢材应有良好的焊接性和合格的冲击韧性。

3．2．5 混合结构中的型钢混凝土竖向构件的型钢及钢管混凝土的钢管宜采用Q345和Q235等级的钢材，也可采用Q390、Q420等级或符合结构性能要求的其他钢材；型钢梁宜采用Q235和Q345等级的钢材。

3．3 房屋适用高度和高宽比3．3．1 钢筋混凝土高层建筑结构的最大适用高度应区分为A级和B级。

１１．３型钢混凝土构件的构造要求１１．３．１型钢混凝土梁应满足下列构造要求：１混凝土强度等级不宜低于Ｃ３０，混凝土粗骨料最大直径不宜大于２５ｍｍ；型钢宜采用Ｑ２３５及Ｑ３４５级钢材；２梁纵向钢筋配筋率不宜小于０．３０％；３梁中型钢的保护层厚度不宜小于１００ｍｍ，梁纵筋与型钢骨架的最小净距不应小于３０ｍｍ，且不小于梁纵筋直径的１．５倍；４梁纵向受力钢筋不宜超过二排，且第二排只宜在最外侧设置；５梁中纵向受力钢筋宜采用机械连接。

如纵向钢筋需贯穿型钢柱腹板并以９０°弯折固定在柱截面内时，抗震设计的弯折前直段长度不应小于０．４倍钢筋抗震锚固长度ｌａＥ，弯折直段长度不应小于１５倍纵向钢筋直径；非抗震设计的弯折前直段长度不应小于０．４倍钢筋锚固长度ｌａ，弯折直段长度不应小于１２倍纵向钢筋直径；６梁上开洞不宜大于梁截面高度的０．４倍，且不宜大于内含型钢高度的０．７倍，并应位于梁高及型钢高度的中间区域；７型钢混凝土悬臂梁自由端的纵向受力钢筋应设置专门的锚固件，型钢梁的自由端上宜设置栓钉。

１１．３．２型钢混凝土梁沿梁全长箍筋的配置应满足下列要求：１箍筋的最小面积配筋率应符合本规程第６．３．４条第１款和第６．３．５条第４款的规定，且不应小于０．１５％；２梁箍筋的直径和间距应符合表１１．３．２的要求，且箍筋间\距不应大于梁截面高度的１／２。

抗震设计时，梁端箍筋应加密，箍筋加密区范围，一级时取梁截面高度的２．０倍，二、三级时取梁截面高度的１．５倍；当梁净跨小于梁截面高度的４倍时，梁全跨箍筋应加密设置。

１１．３．３当考虑地震作用组合时，钢／混凝土混合结构中型钢混凝土柱的轴压比不宜大于表１１．３．３的限值。

１１．３．４型钢混凝土柱的轴压比可按下式计算：μＮ＝Ｎ／（ｆｃＡ＋ｆａＡａ）（１１．３．４）式中μＮ———型钢混凝土柱的轴压比；Ｎ———考虑地震组合的柱轴向力设计值；Ａ———扣除型钢后的混凝土截面面积；ｆｃ———混凝土的轴心抗压强度设计值；ｆａ———型钢的抗压强度设计值；Ａａ———型钢的截面面积。

钢-混凝土组合结构设计理论及应用摘要：本文对钢—混凝土组合结构及其设计基本要求进行阐述,从理论层面具体分析了钢-混凝土组合结构设计中特别需要注重的问题，并以某工程为例从节点设计角度探讨了钢-混凝土组合结构设计的应用。

关键词：钢-混凝土组合结构；设计；应用；节点设计Abstract: in this paper, the steel - concrete composite structure and elaborates the design basic requirements, specific analysis from theoretical aspects in the design of the steel - concrete composite structure special need to pay attention to the problem, taking a project as an example from the node design Angle discusses the application of steel - concrete composite structure design.Keywords: steel - concrete composite structure; Design; Applications; Node design一、钢-混凝土组合结构及其设计的基本要求 由两种或两种以上性质不同的材料组合成整体，共同受力、协调变形的结构，称其为组合结构。

钢-混凝土组合结构是在钢结构和钢筋混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构，是专指型钢或用钢板焊接成的钢骨架，与混凝土形成一体的结构，是继传统的木结构、砌体结构、钢结构和钢筋混凝土结构之后的第5大结构体系。

这种组合结构体系，主要有压型钢板组合板、组合梁、型钢混凝土、钢管混凝土和外包钢混凝土等5种类型。

型钢混凝土设计要点型钢混凝土(Steel Reinforced Concrete，简称SRC)结构是以型钢为骨架并在型钢周围配置钢筋和浇筑混凝土的埋入式组合结构体系。

由于型钢混凝土的内部型钢与外包混凝土形成整体，共同受力，其受力性能优于这两种结构的简单叠加，因此型钢混凝土结构在我国已得到日益广泛的应用。

01SRC组合结构的结构类型早年美国及日本为了解决钢结构建筑的耐火、耐久性及增加钢结构房屋的抗水平力作用的刚度和避免受压屈曲, 简单地在钢结构外部包围以砖石砌体, 在静载作用时取得一定的效果, 日本关东大地震, 建筑物震害严重, 但是, 钢结构外包钢筋混凝土的建筑(日本兴业银行大楼) 却没有震害, 这才开始确认了SRC 结构的抗震性, 以后再经过多次大地震害调查, 又进一步证实实腹式型钢的结构(SRC结构) 的抗震性能是优越的。

SRC结构兼有钢结构和钢筋混凝土结构的各自优点, 而又克服了他们在单独使用时的一些缺点。

目前SRC结构构件在各种结构体系中的应用一般有以下方式：(1) SRC纯框架或支撑框架结构；(2) SRC框架(框筒) ———SRC剪力墙(核心筒)或钢筋混凝土剪力墙(核心筒) 结构;(3)地下室或底部若干层采用SRC, 上部采用钢结构;(4)地下室或底部若干层采用SRC, 上部采用钢筋混凝土结构；(5)框架柱采用SRC, 梁采用钢或钢筋混凝土;(6)在一般剪力墙和筒体———剪力墙中采用SRC剪力墙。

02SRC梁正截面承载力计算方法型钢混凝土结构可根据内部配钢形式的不同分为实腹式和空腹式两大类。

实腹式型钢通常采用由钢板焊接拼制成或直接轧制而成的工字型、H 型、口字型、十字型截面等；空腹式型钢一般由缀板或缀条连接角钢或槽钢构成空间桁架式骨架。

目前对于实腹式型钢混凝土梁抗弯承载力的计算方法，国内外主要采用以下3 种计算方法，即：（1）折算刚度法：考虑外包混凝土的折算刚度，按钢结构设计方法计算。