型钢混凝土
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型钢混凝土范文第1篇
中图分类号：TV331文献标识码： A
ZHU Yingjie
( Department of Building Engineering Tongji University，Shanghai 200092 )
Abstract: The bond-slip of steel reinforced concrete (SRC) is a basic problem in the structure theory, and also an important problem in the engineering area. There have been many experts have done research in this area, more is using experimental research methods, such as push-out test and short column test. Although the tests are similar in form, but the results are not the same if the test has been done in different ways and conditions. This paper reviews the previous studies on bond-slip behavior of steel reinforced concrete, and draws some conclusions.
Key words: Steel structure, bond-slip behavior, summary analysis
1 前言
型钢混凝土结构具有承载能力高、刚度大及抗震性能好等优点，在国内的多高层及大跨度结构中被广泛应用。型钢混凝土结构中混凝土和型钢依靠两者的粘结作用协同工作，它们之间的粘结性能直接影响建筑结构的受力和变形。随着现代计算技术的发展，可以采用计算机有限元技术仿真型钢混凝土结构的受力性能，并考虑型钢与混凝土间粘结滑移因素的影响，需要有相关的数学模型和分析参数，模型的建立离不开大量的试验数据的积累和总结。因此研究型钢混凝土的粘结滑移关系有重要意义[1]。
本文综述介绍了型钢混凝土粘结滑移性能的试验成果和研究进展。并在此基础上，分析了当前型钢混凝土粘结性能的国内外文献，针对研究中的一些问题提出了自己的看法，结合文献分析和工程中实际需要，提出了型钢混凝土粘结滑移研究中，需要进一步深化的几个方面。
2 型钢混凝土粘结滑移研究
2.1 型钢混凝土粘结滑移试验研究现状
日本的坪井善胜[2]等在1950年采用钢板拉拔试验对型钢与混凝土之间的粘结强度进行了研究，在试验中考虑了混凝土强度、混凝土保护层厚度和纵向钢筋数量等因素的影响，认为型钢与混凝土的粘结强度较低，建议在设计中不考虑型钢混凝土的粘结作用，这一建议在日本规范《钢骨混凝土结构设计标准及解说》中得到体现。
早期的试验大多以简支梁的形式来试图确定型钢与混凝土之间的粘结强度，然而从这些研究资料中发现，在梁端型钢与混凝土之间的相对滑移没有量测出来，并混淆了水平剪切破坏与粘结破坏，而且对破坏荷载的计算方法缺乏一致性。目前，关于型钢混凝土粘结滑移的试验研究主要有两种类型：推出试验和短柱试验（图1）。在推出试验中，粘结强度又被称为最大平均粘结应力，它的大小可以通过竖向荷载的最大值与型钢表面积（埋设在混凝土中的部分）之比来得到。在短柱试验中，竖向荷载同时由型钢混凝土的粘结作用和下部基座提供的反力共同抵抗，短柱试验中型钢与混凝土之间粘结滑移只在柱子中的上部区段发生，下部由于基座的约束，型钢与混凝土的变形协调。因此，短柱试验虽然与型钢混凝土柱的真实受力情况更相近，但是推出试验能更好地确定型钢混凝土粘结滑移刚度和粘结强度，是型钢混凝土粘结滑移研究常用的试验方法[3]。
图1短柱试验和推出试验
Bryson和Mathey[4]在1962年最早采用推出试验研究型钢表面状况及翼缘宽度对型钢混凝土粘结强度的影响。试验结果表明：现场喷砂（型钢在空气中暴露一个月后再喷砂）、喷砂后使其生锈（喷砂后一个月内用盐溶液使型钢表面锈蚀）的两种型钢表面的平均粘结强度接近，但比普通环境下锈蚀的型钢表面高出30%左右。但三者在滑移发生后的残余粘结应力值相近。研究者认为粘结应力主要出现在型钢翼缘与混凝土之间。
1973年，Hawkins[5]进行了型钢混凝土推出试验，共有22个试件。考虑混凝土浇筑位置、型钢截面尺寸和横向配箍率等对粘结强度的影响。试验结果表明：（1）在型钢埋置深度与型钢高度的比值保持不变的情况下，型钢截面尺寸对粘结性能没有影响；（2）水平浇筑的型钢混凝土构件粘结强度小于垂直浇筑构件的粘结强度；（3）型钢混凝土发生较大相对滑移前，横向配箍率的大小对型钢混凝土的粘结强度没有显著影响，但是当型钢混凝土发生粘结滑移后，粘结强度随着横向配箍率的增加而变大。
1984年，Roeder[6]进行了推出试验，考虑粘结应力沿型钢锚固长度上的变化，并通过在型钢翼缘密布电阻应变片的方法测得相应粘结应力（图2），根据粘结应力与型钢翼缘应力的相互关系，得出粘结应力的分布规律（图3）。通过对试验结果的统计回归，得到沿型钢锚固长度上的平均粘结强度与混凝土圆柱体抗压强度的线性关系：。1999年，Roeder[7]将Bryson、Mathey和Hawkins等人的试验与自己的试验结果进行分析和比较，得到典型的型钢混凝土粘结滑移关系曲线，并得出如下结论：（1）型钢与混凝土之间的粘结主要由翼缘与混凝土之间的粘结贡献，腹板与混凝土之间的粘结作用可以忽略；（2）在对两个自由端已发生滑移的试件进行了重复加载试验后，Roeder发现已经发生的滑移对重复加载后试件的粘结应力分布规律影响很大，重复加载的粘结强度比首次加载时所达到的粘结强度要降低28%~45%；（3）随着混凝土圆柱体抗压强度的增大，按翼缘与混凝土接触面积平均的局部最大粘结应力也相应增大，并得出相应的粘结应力公式为，考虑数据离散性，给出了一个保守计算公式。式中，为型钢翼缘局部最大粘结应力值，和的单位为。
图2 推出试验示意图图3 粘结应力分布规律
1989年，郑州工学院孙国良[8]对型钢与混凝土的粘结力和栓钉对于力传递扩散性能进行了研究，进行了22组压入试验，考虑了栓钉、配箍率和混凝土保护层厚度对型钢混凝土粘结强度的影响。试验结果表明：（1）型钢与混凝土之间的粘结力主要存在于型钢翼缘上。极限状态之前粘结应力在长度方向上为指数分布，达到极限荷载时趋于常数分布。配置箍筋在混凝土保护层小的情况下可以稍提高开裂荷载，并增加粘结失效的摩擦剪力，但对提高粘结力的作用不明显；（2）配置箍筋对提高扩散能力的作用不明显，但可以限制混凝土开裂后的裂缝宽度并保证摩擦力值不降低；（3）栓钉布置在翼缘板上的力扩展情况有三种破坏形式：栓钉失效、箍筋失效和混凝土斜压失效，并给出了三者对应的计算公式，取其中较小值作为计算扩散能力。
1991年，Y.M.Hunaiti等[9]进行推出试验，考虑了混凝土强度、型钢表面状况和横向配箍率对型钢混凝土粘结强度的影响作用。试验结果表明：混凝土的强度对型钢混凝土粘结强度没有明显影响，而增大横向配箍率和对型钢表面进行喷砂处理可以提高型钢混凝土的粘结强度。同年，Y.M.Hunaiti[10]为了研究型钢混凝土组合柱的粘结性能，考虑槽钢截面尺寸、混凝土养护、混凝土徐变、龄期、温度等因素做了135个试件。试验结果表明：（1）随着混凝土龄期的增加，粘结强度有所降低；（2）随着钢混界面接触面积与横截面面积比的增加，粘结强度相应增加；（3）混凝土收缩徐变会导致粘结强度的降低；（4）混凝土湿养护情况下的粘结强度比干养护情况的要高；（5）温度对粘结也有影响，粘结损失随着温度升高而增加。与其他研究相比，槽钢截面的组合柱比方形和圆形的组合柱的粘结强度要低。
1992年，Wium和Lebet[11]进行了短柱试验和推出试验。试验结果表明：（1）粘结应力可分为两个阶段：在型钢与混凝土的滑移发生前，粘结力主要由化学胶结力组成，在滑移发生以后，则主要由两者间的摩擦力组成；（2）当翼缘的混凝土保护层厚度从50mm增加至150mm时，化学胶结破坏后的粘结力提高了50%；（3）尺寸相同的型钢混凝土试件，型钢的截面越小，最大平均粘结强度越高，如图4所示；（4）随着横向配箍率的增加，粘结强度也随之相应增大；（5）混凝土的收缩会使得型钢混凝土的粘结强度减小。
图5 型钢截面尺寸与粘结强度的关系
1992年，肖季秋[12]等为了研究型钢混凝土的粘结滑移性能，对9个试件进行了推出试验，并分析了影响型钢混凝土粘结强度的主要因素。试验结果表明，混凝土强度等级、型钢的埋置长度以及横向配箍率都对其粘结性能有直接影响。文章还讨论了型钢与钢筋两者在粘结性能上的差异，拟合了粘结滑移本构关系的数学表达式，提出了型钢混凝土粘结强度的计算公式。
1993年，李红等[13]进行了17个钢板拉拔拟梁式试件的试验，试验考虑了混凝土强度等级、混凝土保护层厚度、配箍率和纵向配筋率四个因素对粘结强度的影响。试验结果表明：（1）混凝土强度等级、横向配箍率以及混凝土保护层对型钢的粘结强度有较明显影响，并且随之增大，其粘结强度也增大，而纵向配箍率对型钢粘结强度基本上没有影响，通常可不考虑；（2）混凝土保护层、横向配箍率在一定范围内对型钢的粘结有显著影响，当超过某范围其影响程度基本上不变；（3）通过对试验结果的统计回归，提出了型钢混凝土的平均粘结强度、极限粘结强度和残余粘结强度的计算公式，得出钢板与混凝土的粘结强度较小，相当于光圆钢筋的50％和螺纹钢筋的30％的结论。两年后，李红和姜维山[20]通过17个不同类型的型钢混凝土试件的拟梁式拔试验，得出了试件的粘结锚固特征强度和特征滑移值，并通过位置函数、粘结滑移基本形式建立了粘结滑移的本构关系。
1993年，Khalil[14]进行了56个钢管混凝土柱的推出试验，考虑了截面形状、连接件的形式及个数、侧向支撑和试件中部加焊侧板等工况。试验结果表明：（1）圆形截面试件的剪力传递优于方形截面试件的剪力传递；（2）设置剪力连接件能有效地提高型钢与混凝土间的剪力传递，极限荷载与剪力连接件的个数基本成正比；（3）试验时设置侧向支撑的试件的极限荷载明显高于没有设置支撑的试件，但设置支撑的位置对极限荷载没有大的影响；（4）当焊的侧板长度一定时，侧板的宽度对方形截面的试件没有大的影响，但对圆形截面有较大影响，随侧板宽度的增加极限承载力也相应增加。
1994年，Wium和Lebet[15]的推出试验考察了型钢混凝土的保护层厚度、横向配箍率、型钢的截面尺寸和混凝土的收缩等四个因素对型钢混凝土粘结强度的影响。试验结果表明：（1）当型钢与混凝土之间的化学粘结破坏后，对于强度为HEB200的型钢，混凝土保护层厚度增大，剪力传递能力也相应增大。但对于强度为HEB400的型钢，当混凝土保护层增大时，剪力传递能力并未增大；（2）横向配箍率对化学胶结力丧失以后的剪力传递有较大影响，但这种情况随着配箍率的增加，并没有很明显的规律性；（3）在试验中，作者发现在试件总截面相同的情况下，型钢截面尺寸越大，混凝土开裂越严重，从而导致剪力传递能力下降；（4）混凝土的收缩会减小型钢混凝土上下翼缘之间区域内的剪力传递，在6个月内减小10%。
1998年，同济大学张誉等[16]以上海环球金融中心大厦工程为背景，进行推出试验和短柱试验，研究型钢和高强混凝土之间的粘结性能。试验结果表明：（1）混凝土保护层厚度能够对型钢的横向变形起到约束的作用，厚度越大，则横向约束作用越强，型钢-混凝土的界面压力越大，从而粘结应力越高。配有箍筋时试件裂缝出现较晚，开展比较缓慢，提高了试件的粘结力。配有箍筋或混凝土保护层较大的试件其最大粘结力要明显高于无箍筋或保护层较小的试件，配有箍筋试件的下降段较平缓，残余粘结力明显高于无箍筋的试件；（2）型钢翼缘外表面的粘结应力均高于相应翼缘内表面和腹板表面的粘结应力值，约高出1倍左右。这说明沿着型钢横截面周长粘结应力的分布并不完全相同；（3）随着混凝土强度等级的提高，最大粘结应力也提高；（4）型钢受压时的横向膨胀，会使型钢外包混凝土产生拉应力，从而导致构件粘结劈裂破坏的主要原因。
1999年，Roeder[7]对之前进行的大约120个型钢混凝土粘结滑移试验的结果进行了统计分析，虽然这些试验结果有很大的离散性，但可以得知的是型钢截面尺寸、混凝土保护层厚度以及粘结锚固长度都是影响粘结锚固性能的主要因素。（1）在Roeder之前的试验研究中，认为型钢表面状况会影响粘结性能，但是在综合其他研究者的试验结果后，这一结论并不成立；（2）综合之前的试验结论，Roeder认为型钢混凝土粘结强度与混凝土强度等级之间的关系不明显；（3）横向配箍率对型钢混凝土的最大粘结强度的影响不显著，但随着配箍率的提高，却能改善型钢混凝土滑移发生后的粘结性能；（4）在反复荷载作用下，若荷载小于初始粘结强度（约为极限粘结强度的40%），则不会出现粘结退化；但是在超过初始粘结强度后，界面粘结退化现象将会变得明显；（5）在型钢翼缘布置剪力键会对混凝土造成局部变形和应力集中，由此产生的裂缝会加速粘结退化。因此，Roeder认为荷载传递要单方面依靠型钢混凝土间的粘结作用或剪力键作用，而不考虑两者共同工作。
2003年，西安建筑科技大学杨勇[17]通过20个型钢混凝土推出试件的试验，对型钢混凝土的粘结滑移性能进行了详细的理论和试验研究。试验结果表明：（1）由于粘结力引起的内裂、劈裂、挤压都与混凝土的性能有关，因此型钢混凝土的平均粘结强度与混凝土强度基本上具有线性关系，粘结强度随着混凝土强度增大而相应提高；（2）文章给出了平均粘结强度与相对保护层厚度的关系，随着保护层厚度的增加，平均粘结强度也相应线性增加；（3）相同截面的情况下，随着型钢配钢率的增加，粘结强度降低，因为配钢率的增加，相当于握裹混凝土减少，引起混凝土对型钢的握裹作用降低，继而导致粘结强度降低；（4）横向配箍率对初始滑移状态的平均粘结强度作用不明显，对极限状态的平均粘结强度的影响相对前者有提高的趋势，但也不明显；而横向配箍率最明显的作用是对水平残余阶段的作用，在发生劈裂破坏后，横向配箍率能够加强混凝土对型钢的侧向和横向约束，从而提高水平残余阶段的残余粘结强度。
2007年，西安建筑科技大学李俊华[18]进行了20个型钢混凝土柱在反复荷载作用下的粘结强度试验研究。试验结果表明：（1）型钢混凝土柱在轴力和水平荷载共同作用下，滑移沿柱高大致呈指数分布，柱根处的滑移量最大，由柱根向柱顶逐渐减小。与钢筋混凝土构件相比，型钢混凝土的荷载-滑移滞回曲线更为丰满，整个加载过程呈不明显的“捏拢”现象；（2）随着荷载循环次数的增加，型钢与混凝土之间的粘结应力不断减小，滑移不断增大，表现出明显的粘结退化现象；（3）在反复荷载作用下，型钢混凝土柱的粘结退化系数比普通混凝土构件的要小，粘结退化现象更为显著。
2.2 型钢混凝土粘结滑移分析探讨
2.2.1型钢混凝土粘结滑移的影响因素
在型钢混凝土结构中，可能影响型钢混凝土粘结性能的因素包括：型钢表面状况、混凝土强度、混凝土保护层厚度、横向配箍率等。具体总结如下：
（1）型钢表面状况Bryson和Mathey [4]研究了型钢表面现场喷砂、喷砂后生赤锈、自然锈蚀情况下对型钢混凝土粘结性能的影响，发现喷砂处理后的型钢表面，与混凝土间的粘结强度有所提高；Hunaiti[19]的试验研究表明，在对型钢表面进行喷砂处理后可以提高型钢混凝土的粘结强度。孙国良[8]经研究提出，工程中使用剪力连接件能提高型钢混凝土的粘结强度；而Roeder[7]在研究中观察到剪力连接件的加设降低了型钢混凝土的平均粘结强度，减弱了试件的延性。尤其在发生滑移后，设置了剪力键的试件粘结强度大为减弱。
（2）混凝土强度Bryson和Mathey[4]；Hawkins[5]；Roeder[6]；Hamdan和Hunaiti[9] [10] 李辉等[16]都在试验中进行过相关的研究，并拟合了混凝土抗压强度与粘结强度的关系，也有人认为粘结强度与混凝土抗拉强度成函数关系，而Wium和Lebet[11]的研究结果则表明混凝土强度对型钢粘结强度的影响并不明显。Roeder[7]的统计结果显示，关于型钢混凝土粘结强度与混凝土强度关系的数据较为离散，如图5所示。
图5 平均粘结强度与混凝土抗压强度的关系
（3）混凝土保护层厚度孙国良等[8]在研究中发现，当混凝土保护层厚度较小时，粘结强度随保护层厚度的增加而增加，型钢混凝土的保护层对粘结强度有较大的影响；而当混凝土保护层厚度超过某一界限值时，保护层厚度对粘结强度的影响变得不明显。李红[13]也曾得出相似的结论。但是他们建立的两个型钢混凝土临界保护层厚度的计算方法都未考虑混凝土强度、横向配箍率等因素的影响，存在一定的缺陷。
（4）横向配箍率Wium和Lebet[11]；Hamdan和Hunaiti[9]；李辉[16]都通过推出试验发现横向配箍率的增大能提高型钢混凝土的粘结性能。而Roeder[7]和杨勇[17]则认为横向配箍率对型钢混凝土在滑移前的粘结强度影响并不显著，但能改善滑移发生后的粘结性能。目前尚没有得出横向配箍率与型钢混凝土滑移发生后的粘结强度之间存在的确定性关系，而且关于配箍形式对粘结强度影响的研究也很少。
（5）型钢截面尺寸 Hawkins在认为在试验条件相同的情况下，型钢截面尺寸对粘结性能没有影响。Wium和Lebet的结论则是相同尺寸的混凝土试件，型钢界面尺寸小，平均粘结强度越高；型钢截面尺寸越大，外包混凝土开裂越严重，造成粘结强度下降，杨勇在试验中也得到了相同的结论。
2.2.2 反复荷载下型钢混凝土粘结滑移的研究
型钢混凝土结构与钢结构或混凝土结构相比，具有更高的承载力和刚度。因此常被应用于高层建筑中，抵抗地震力和风荷载的作用，因此反复荷载作用下的粘结滑移性能研究具有重要的意义和价值。Roeder[7]在1999年的试验研究中，用三个推出试件研究重复荷载下型钢混凝土粘结滑移性能，他将发生滑移的试件，卸载后再进行加载，以观察到一些重估加载下的试验现象，给出了重复加载下推出试件粘结滑移的一些感性认识，然而因其不是严格意义上的低周往复加载试验，以及未能给出数据化的粘结滑移滞回曲线及数学模型，因此试验成果距实用有限元分析还有一定的差距。
2.2.3 型钢混凝土粘结滑移的本构关系
肖季秋等[12]通过9个推出试件的试验数据，拟合出四次多项式表示的型钢混凝土本构关系，即，式中的单位为，的单位为。作者曾将其用于型钢混凝土梁非线性有限元分析中，并且取得了良好的效果。以往试验和研究中都只得到型钢混凝土平均粘结应力与型钢混凝土外部（加载端或自由端）滑移之间的关系曲线，并以此作为型钢混凝土有限元分析时的粘结滑移本构关系。而实际上，这种粘结滑移本构关系无法反映出粘结刚度沿型钢锚固长度退化这一现象，同时也不能反映出腹板和翼缘二者粘结滑移刚度的差别，具有较大的局限性。李红和杨勇等根据试验结果，对型钢混凝土粘结应力沿锚固长度的分布规律进行了分析，建立了粘结应力和滑移量的数学模型，同时，引入了位置函数以考虑沿锚固长度粘结应力与滑移关系的变化。
2.2.4 型钢混凝土粘结滑移研究展望
从1962年Bryson至今，型钢混凝土粘结滑移性能的研究多采用推出试验的方式。由于试验模式固定，给出的是有一定锚固长度的试验模式。而在实际工程应用中，常常会有复杂多样的受力情况（如受弯构件、节点区等），有待提出更加合理有效的试验方式进行研究；在型钢混凝土构件中，会有预应力筋、箍筋等造成型钢与混凝土处于复杂应力状态。而由此出现的，如侧向受压或受拉的状态，需要探讨；型钢混凝土正被大量地应用于高层和大跨度结构，因此，研究其抵抗地震作用和风荷载的能力，反复荷载下的粘结滑移本构关系有实际应用夹着，而这方面的试验还较少，需要进一步完善；随着材料科学的发展，有越来越多的新材料应用于建筑结构中，如高强混凝土、轻骨料混凝土、钢纤维混凝土等等，为拓宽应用范围，满足实际工程需要，型钢与这些新型混凝土的粘结性能研究也有重要意义。
3 总结
本文总结了国内外关于型钢混凝土粘结性能的试验研究成果，并在此基础上，分析探讨了型钢混凝土粘结滑移性能的主要影响因素；介绍了反复荷载作用下粘结滑移性能的研究进展及型钢混凝土粘结滑移的本构关系。通过综合文献可以看到，虽然至今已进行了不少试验研究，但仍有许多方面未得出令人信服的结果，存在较多问题值得继续探讨，未能形成一套完整的型钢混凝土粘结滑移理论。因此，对于型钢混凝土粘结滑移性能的研究还有待进一步完善。
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型钢混凝土范文第2篇
关键词：型钢混凝土结构；钢结构；钢筋混凝土结构；设计规程；粘结滑移
Abstract：The composition of the steel reinforced concrete is introduced in this paper, through the comparison with reinforced concrete structure and steel structure, highlighting the advantages of steel reinforced concrete structure; Then introduce the application and development of steel reinforced concrete structure at home and abroad; Analyzes the similarities and differences of the specification and the former Soviet union, Japan and Europe and the United States ; And the progress of steel reinforced concrete structure in the aspect of calculation theory, Summarized the research trend of the structure form .
Keywords：Steel reinforced concrete structure; Steel structure; Reinforced concrete structure; Design procedures; Bond slip
中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
0 引言
型钢混凝土结构(Steel Reinforced Concrete Structure,简称SRC结构)又称钢骨混凝土结构或劲性钢筋混凝土结构，它是指在混凝土中主要配置型钢、并配有一定纵向钢筋和箍筋的结构［1］。根据配钢形式的不同，型钢混凝土结构可以分为实腹式配钢和空腹式配钢两大类。实腹式配钢主要有工字钢、槽钢和H型钢等，空腹式配钢一般是由角钢组成的空间桁架。在实腹式配钢构件中，为防止混凝土的局部剥落，加强对核心混凝土的约束作用，以及抵抗温度、收缩等引起的应力和变形，在外包混凝土中要配置箍筋和一定数量的纵向钢筋。在空腹式配钢的构件中，可以不设纵向钢筋与横向箍筋。目前在抗震结构中多采用实腹式配钢型钢混凝土构件，常见的型钢混凝土柱、梁构件形式见图1。
1 型钢混凝土组合结构的特点
以型钢和钢筋混凝土组成的型钢混凝土组合结构，对钢结构来说，钢筋混凝土为新的组成部分，对钢筋混凝土来说，型钢是新的组成部分。相对于钢结构和钢筋混凝土结构，型钢与混凝土组成的结构性能，既有量的改变又有质的改变，既发挥了两种结构各自的优点，有克服了各自的缺点，具有如下的特点：
1.1相对于钢结构的优点
外包钢筋混凝土能够承受拉、压、弯、剪能力，并且能够约束型钢或钢板，提高型钢的抗屈曲能力，因而可以大大地节约钢材，降低造价。
外包钢筋混凝土部分兼有防火、耐久的作用，省去了钢结构的防护层，这对建筑的安全起到至关重要的作用。
钢结构的抗水平力作用（一般为风载及地震作用）的刚度较小，水平位移较大，不易满足建筑物稳定性和舒适度等要求，但型钢混凝土组合结构刚度大、容易满足水平变位限值的要求。
1.2相对于钢筋混凝土结构的优点
钢筋混凝土结构中的混凝土是脆性材料，在受力以后容易产生裂缝、破碎、剥落等现象。钢筋混凝土结构构件的受剪、受压破坏都是脆性破坏，在地震时经常发生，且震害严重。当钢筋混凝土结构内部加入型钢以后，型钢改变了其脆性破坏的性质，刚度塑性变形的性质在结构中起主导作用，从根本上改善了构件的抗震性能。
型钢的材料强度远大于混凝土，在钢筋混凝土截面中增加了型钢，既可以满足高层建筑高压力高延性要求的前提下，减小构件的截面，克服钢筋混凝土结构的胖柱问题，同时，由于型钢没有像混凝土那样的受压徐变问题，因此减少了长期受压时的变形问题。
钢筋混凝土短柱多发生剪切破坏的震害，而型钢混凝土中的型钢腹板有效地承担剪力作用，避免剪切破坏。
钢筋混凝土柱震害常有柱端混凝土被压碎剥落，钢筋呈灯笼状，失去承载力的现象发生。而在型钢混凝土柱的柱端，型钢外部的混凝土破坏，型钢内部混凝土受型钢的约束，与型钢共同工作仍能承载，使房屋在大震时坏而不倒。
在施工时，可以应用型钢钢架承担施工荷载，采用逆打法浇筑混凝土。
2 国内外型钢混凝土结构规范比较［3］
型钢混凝土结构中型钢与混凝土的粘结作用远小于钢筋混凝土结构中钢筋与混凝土的粘结作用，由于型钢混凝土结构中的粘结滑移作用直接影响构件的承载能力、破坏形态、裂缝和变形计算等受力性能，故各国针对粘结滑移的不同考虑，指定的规范和规程也有所差异。
日本AIJ的型钢混凝土规范中规定，对空腹式型钢混凝土构件按钢筋混凝土的方法计算，而对实腹式型钢混凝土结构构件在型钢不发生局部屈曲的假定下，承载力计算采用强度叠加法。强度叠加法有两种，一种是“简单叠加法”，即在不考虑构件轴向力的作用下将型钢和钢筋混凝土所承担的弯矩相加；另外一种则是“一般叠加法”，即在考虑轴力的作用下将型钢和混凝土分别承担的弯矩叠加。第一种方法计算较简单，但结果比较保守，后一种则计算困难，但是设计比较经济。
前苏联规范CHNJILI-21-75和CN3-78规定，型钢与混凝土之间具有可靠的粘结力，把型钢与混凝土视作一个整体，即认为它们的变形是一致的，忽略了型钢与混凝土之间的粘结滑移，共同承担外部作用，将型钢离散化为钢筋，完全套用钢筋混凝土结构的设计方法，计算结果偏于不安全。
欧美国家则以钢结构计算方法为基础，经过试验与数值分析引入协调参数加以调整的经验公式。例如英国CPI10规范、美国钢结构学会（AISC）1986年荷载和抗力系数法（LRFD）设计规范中规定一样就是以钢结构计算方法为基础，根据型钢混凝土结构大量的试验结果，经数值分析计算，引入一定的参数加以调整的经验公式。
我国建设部于2002年1月1日颁发实施的《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138-2001）［4］，对型钢混凝土框架梁正截面受弯承载力做了下列基本假定来进行计算：（1）截面应变保持平面；(2)不考虑混凝土的抗拉强度；（3）受压边缘混凝土极限压应变ɛcu取0.003，相应的最大压应力取混凝土轴心抗压强度设计值fc受压区应力图形简化为等效的矩形应力图，其高度取按平截面假定所确定的中和轴高度乘以系数0.8，矩形应力图的应力取为混凝土轴心抗压强度设计值；（4）型钢腹板的应力图形为拉、压梯形应力图形。设计计算时，简化为等下哦矩形应力图形；（5）钢筋应力取等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但不大于其强度设计值。受拉钢筋和型钢受拉翼缘的极限拉应变ɛsu取0.01。
通过以上规程相对比可以看出，日本规范中的简单叠加法由于没有考虑型钢和混凝土之间的共同工作，得到的计算结果偏于保守；而前苏联规范则认为型钢与混凝土能够成为一个整体且变形一致，共同承担外部作用，这样计算的承载力结果是偏大的。我国规范引入平截面假定后，对型钢的承载力计算加以调整，计算的承载力既不保守也不偏大，居于日本和前苏联规程之间。
3 结语
随着社会的不断发展，对型钢混凝土结构的研究越来越深，从初步的对型钢混凝土梁、柱局部构件实验研究到现在对型钢混凝土结构整体模型、节点构造的试验研究，以及在考虑型钢与混凝土之间的粘结或设置剪切连接件的实验模拟，做一系列的研究就是为了能建立合理的强度、刚度、变形和裂缝开展的计算理论和分析方法。例如下面一些研究课题：西安建筑科技大学的博士研究生杨勇做的SRC粘结滑移性能的研究［5］；SRC结构构件的疲劳性能；SRC构件的梁柱节点的研究；预应力混凝土结构的研究；型钢混凝土结构可靠性的分析研究；型钢混凝土结构的数值试验模拟与有限元分析等。通过对型钢混凝土组合结构的学习研究，它在土木工程中的应用与发展优大于弊，可以解决工程中遇到的一些问题，像肥梁胖柱现象，它的使用应该得到推广。但在实际工程中，考虑到纵向钢筋、箍筋、型钢、混凝土之间的相互作用以及结构所受的力比实验模拟的要复杂的多，所以，关于型钢混凝土组合结构的设计和计算理论方面有待完善。同时，在计算机数值模拟方面，大多简化或省略了型钢混凝土粘结滑移的影响作用，这和实际工程是有出入的，需要进一步研究完善。
参考文献
[1]薛建阳.钢与混凝土组合结构[M]武汉:华中科技大学出版社,2007
[2]刘维亚.钢与混凝土组合结构理论与实践[M]北京:中国建筑工业出版社,2008
[3]彭春华.型钢混凝土结构研究综述[J].陕西建筑学报，2007（142）：5-7
型钢混凝土范文第3篇
H形劲性柱翼缘、SRC柱内型钢的连接。混凝土梁与此类钢柱连接采用套筒连接或是在钢柱腹板上开孔。在工程结构设计中，劲性柱的外包混凝土厚度通常达不到梁筋锚固要求，梁筋在钢柱翼缘板位置多采用套筒连接。套筒在柱翼缘板上的布置要考虑几个方面问题：梁筋数量、箍筋肢数、钢梁上栓钉、柱主筋的位置等。（1）梁筋数量。根据梁筋数量和梁宽确定套筒的位置。（2）箍筋肢数。因在钢梁位置无法穿过箍筋，在钢梁以外位置要留有足够梁主筋放置箍筋。（3）钢梁上栓钉、柱主筋的位置。需焊接的套筒数量确定后，套筒的位置要考虑柱主筋穿筋的位置，不能和柱主筋冲突。套筒的位置不能和钢梁上的栓钉位置冲突，以免梁筋安装不上。
2图纸的审核
梁筋与圆管柱少采用套筒连接，多采用焊接环形连接板连接梁筋。焊接时，需考虑以下几个方面：（1）环形钢板的宽度。梁筋焊接多采用双面焊接，钢板至少要满足钢筋双面焊接5d长度的要求。（2）多层钢筋的连接。梁筋通常都有2层，甚至3层。多层钢筋的焊接采用阶梯形式的环形钢板，即双排钢筋中的上排钢筋的环形钢板宽度小，下排环形钢板钢筋的宽度大，这样易于焊接。（3）同一个圆管柱和多个梁的连接节点若梁高和标高一致，则在梁相交的部位角筋可能重叠，导致无法焊接。这种情况宜修改为相邻的梁梁底标高错开，焊接双层钢板，相邻梁筋不影响。3.1柱主筋和箍筋在钢梁上的开孔，需考虑以下几个方面：（1）柱主筋在钢梁上开孔。柱主筋孔的大小一般比主筋公称直径大8mm，柱主筋孔要避开栓钉的位置或者将栓钉长度改短，使之不会与主筋位置冲突。（2）柱箍筋在钢梁上开孔。梁箍筋开孔的位置要根据保护层的大小，并考虑箍筋在制作过程中的偏差，通常情况下，箍筋尺寸存在±5mm左右偏差。为保证柱箍筋和柱主筋的紧密绑扎，柱主筋孔和柱箍筋孔在水平面上的投影位置可以有2mm的交错。（3）混凝土墙变截面位置柱筋打孔。核心筒墙体会随着高度增加递减，墙体多次变截面。墙体变截面位置需要同时考虑下层柱筋收头和上层柱筋下插的打孔。（4）梁上生柱、柱位置改变地方打孔。此时的墙体内有时会有双层钢梁，在打孔时需要考虑两个钢梁上都打孔。随着梁位置的改变，钢柱的位置也会发生改变，如某钢柱，每隔几层会发生5cm的移动，在打孔时也需要注意到这些变化。（1）在设计中有很多的柱子箍筋都穿过钢柱。若柱子箍筋和钢柱腹板垂直，则开孔简单；若柱子箍筋和钢柱腹板不垂直，就要考虑开成长条孔，尽量避免过大的削弱柱子截面。（2）模板对拉螺杆在钢柱上的开孔核心筒墙体采用爬模施工时，爬模的对拉螺杆直径一般为16mm，但爬模施工时因光线等原因对拉螺杆穿孔比较困难，在不影响钢柱承载力的情况下，将钢柱上的爬模孔直径深化为50mm。墙厚大于等于600mm的短墙肢，可采用16mm厚钢板设置“［”形连接键和箱型柱连接，“［”形键净宽200mm，高100mm，间距300mm，“［”形连接键长度范围内增设钢筋。
当土建结构的深化部分和钢结构深化部分结合，形成钢构件的加工制作图后，深化部门需要对最终加工制作图纸进行审核。尤其是地下室的图纸，因为构件开始从地下室部分制作，土建结构和钢结构在现场的冲突问题会在地下室构件安装时暴露出来。其次钢结构部件在图纸上的表示方法和土建的表示方法会有不同，如二者对于标高的表示、套筒的符号等，这需要深化人员在图纸完成后并在制作之前进行磨合，确保图纸能反映双方的意图并被加工厂理解。
3结束语
型钢混凝土范文第4篇
关键词：型钢再生混凝土梁；抗弯性能；实验研究
中图分类号：TV331文献标识码： A
通过大量的研究发现，由于再生混凝土的各项力学性能、耐久性能等指标低于普通混凝土，使得再生混凝土结构性能较之普通混凝土结构性能有不同程度的降低，这严重阻碍了再生混凝土在实际工程中的应用。组合结构可使得钢材和混凝土两种不同性质的材料避重就轻，最大程度发挥各自的长处，具有一系列的优点。若将再生混凝土应用在组合结构中，即可弥补再生混凝土的不足，又具有组合结构的优点，这将为再生混凝土在结构工程中应用提供更宽广的道路。
1 实验设计
本次试验共浇注了 4 根混凝土梁，梁长2400mm。其中一根为原生混凝土梁，编号为 L1；2 根为50%再生粗集料取代率的再生混凝土梁，其纵向受拉钢筋分别为 2Φ12 和 2Φ16，按顺序编号为 L2 和 L3；另一根为 100%再生粗集料取代率的再生梁，其纵向受拉钢筋为 2Φ12，编号为 L4。每根梁配置的型钢均为热轧普通工字钢I10，Q235钢。通过试验，研究型钢再生混凝土梁的变形性能、混凝土的开裂及裂缝发展，梁的破坏特征等；计算分析不同配筋率，不同集料取代率对型钢再生混凝土梁正截面受力，极限承载力、开裂弯矩的影响。分析型钢普通混凝土梁的计算公式对型钢再生混凝土梁的适用性。构件的基本参数见表1。
表1试件梁的设计参数
实验在西华大学结构实验室进行。加载装置采用50T级液压千斤顶。实验采取单调静力加载，通过分配梁将荷载对称施加到实验梁上，在跨中形成600mm的纯弯段。
图2加载现场
本次实验主要测试的内容有：型钢的应变、受拉钢筋的拉应变、纯弯段混凝土的应变、裂缝开展情况、跨中位置的挠度。观察实验构件的受力性能，破坏过程及破坏特征。
2、实验现象
型钢再生混凝土梁的破坏形式与型钢普通混凝土梁的破坏模式基本相同，都具有明显的弹性、开裂、屈服和极限 4 个阶段。加载初期无明显现象，荷载和梁挠度接近直线变化，型钢、钢筋、混凝土的应变也比较小。荷载加到极限荷载的 15%左右时，在跨中出现与梁纵向垂直，宽度约为 0.05mm的裂缝。随着荷载的增加，跨中左右两侧开始出现细微裂缝，同时段，梁的弯剪段出现多条斜向的弯剪裂缝，斜向指向加载点。在加载的过程中，纯弯段裂缝缓慢向上发展，延伸到试件中部才基本停止向上发展，而不是遇到型钢翼缘就停止向上发展。
荷载达到极限荷载90%附近时，混凝土梁的挠度增大速度加快，同时梁的纯弯段上表面出现混凝土被压碎的现象，继续加载，千斤顶读数增加缓慢，但跨中裂缝宽度明显增加，跨中顶部混凝土破坏越来越显著，压碎面积增大，并伴有混凝土碎渣剥落。在停止加载期间，因混凝土梁扰度仍在增加，千斤顶读数略有回落，但变化不大。进入下一级加载，此时千斤顶读数不再变大，跨中裂缝已持续发展到 5-15mm。此后，荷载已加不上去，并不断回落，宣告梁达到受弯承载力而破坏。
3、实验结果
开裂荷载和极限承载力是受弯构件的两个重要指标，实验测得4根梁的特征荷载及极限挠度见表3。
表3 实验主要结果
4、结论
在本实验的基础上，通过分析及计算的结果，到处一下结论：
（1）型钢再生混凝土梁破坏过程与型钢普通混凝土梁相似，也具有明显的弹性，开裂、屈服和极限 4 个阶段，型钢再生混凝土梁受弯机理与普通型钢混凝土梁相同，钢―再生混凝土组合结构应用于实际工程中是可行的。
（2）在达到极限承载力之前，梁在受力过程中基本符合平截面假定。
（3）再生集料取代率对型钢再生混凝土梁的开裂弯矩、极限承载力并无显著影响，与型钢普通混凝土梁一样，其极限承载力主要受受拉钢筋配筋率的影响。
（4）型钢再生混凝土梁从达到极限荷载到最终破坏，经历了很长的一段过程，构件在变形持续增长的情况下，承载力下降很慢，型钢的存在使得梁的延性变得非常好。因此，可将型钢再生混凝土组合结构应用于地震地区。
（5）现行的组合结构规程可以应用到钢―再生混凝土结构当中。因现行的两种组合规范计算所得的结果相差较大，可根据工程结构的重要性和安全等级，来选取合理的计算方法。
参考文献
[1] 王庆. 建筑垃圾的“涅”[N]. 中国建设报，2009，02,24
型钢混凝土范文第5篇
关键词：型钢混凝土；结构施工；流程；施工技术；质量控制
引言：随着建筑业的不断发展，建筑物的高度、跨度不断增加，高层、超高层建筑物层出不穷。传统的钢筋混凝土柱，由于受轴压比的限制，导致柱截面尺寸非常大，不仅影响使用功能，而且不利于结构抗震。在这种情况下，型钢混凝土结构因其强度大，防锈、防腐、防火等优越性能越来越受到人们的重视。
一、型钢和型钢混凝土结构的概述
型钢是指确定断面形状且长度和截面周长之比相当大的直条钢材。传统钢材料在一定条件下易生锈，运用型钢作为原材料之后，就具有了更大的强度，就能防止钢结构局部和整体屈曲；增加结构刚度； 此外，型钢还具有防锈、防腐、防火等优势。这些特性在建筑物种发挥着尤为重要的作用，如防止建筑结构磨损变形，长期保证建筑物各方面的质量。
型钢混凝土是指把型钢埋入钢筋混凝土中的一种独立的结构型式。它主要包括三个组成部分：型钢、钢筋和混凝土，这三种物质是组成建筑物的中流砥柱。任何一项新技术都凝聚着设计者的心血，都有一定的科学原理，也有其自己的技术性和进步性。型钢混凝土组合结构的产生，为建筑行业注入了新鲜血液。相比于传统的建筑技术，型钢混凝土有其独特的优势和不足。它比传统的钢筋混凝土结构具有更大的承载力、更强的刚度和更加良好的抗震性能。另外，它的构件截面小，可以节省很多的空间。此外，它的抗剪能力高、延性好；而且型钢混凝土结构在施工时能节省模板，进而节省建筑原材料和人力，从而加快施工进度，提高施工效率。但是，我们也必须看到型钢混凝土结构施工技术中存在的不足。总体说就是技术上的要求比较高，与传统相比，它需要考虑的技术情况比较复杂，实际建筑过程中对建筑方法的要求也很高，这对于一些传统的建筑工人们来说，在技术方面是一个挑战。因此，要想大力发展这项技术，必须重视各方面因素。
二、型钢混凝土结构的施工流程
型钢混凝土结构的施工流程主要分为以下几个步骤。施工技术交底绑扎承台及筏板钢筋预埋地脚埋件浇筑底板、承台混凝土装置榜首节型钢柱柱脚灌浆装置型钢梁绑扎柱子钢筋装置柱模板浇筑柱子混凝土至梁底撤除柱模 装置水平结构模板绑扎梁、板钢筋浇筑梁、板混凝土装置第二节型钢柱顺次进行工作。
三、 型钢混凝土施工重点及要点
1、型钢混凝土柱施工重点设计。梁柱节点、模板支护及混凝土施工是整个型钢混凝土结构施工质量和整个工程结构安全的关键。
（1）型钢混凝土柱梁节点处理。型钢混凝土柱钢骨呈双 H 型， 纵向及横向的型钢梁钢筋需贯穿型钢柱翼缘及腹板，型钢柱钢筋需贯穿型钢梁翼缘。此外还有诸多的斜向普通混凝土次梁钢筋。贯穿孔的数量多，孔型多，所有这些贯穿孔的标高和轴线定位要准确，制孔精度要求高，如何保证转换大梁处梁柱节点施工质量是施工重点之一。
（2）型钢混凝土梁柱模板及支撑系统设计。梁柱截面尺寸大， 跨度大，属大跨度梁，支撑体系设计需重视。
（3）型钢混凝土结构混凝土（ 强度 C50）施工、混凝土浇捣的密实度及其养护也是型钢混凝土设计重点。
2、型钢混凝土模板、钢筋及砼施工要点。在型钢混凝土的模板、钢筋及混凝土施工过程中要注意以下一些施工要点：
（1）型钢梁安装就位后，型钢以及型钢梁拉筋均需要焊接。因此，模板只需要先铺底模。
（2）型钢混凝土钢筋安装原则：钢筋能绕过型钢的尽量绕过型钢，尽量避免穿翼缘，穿钢筋孔必须进行塞焊。
（3）采用封闭箍筋，其末端应有 135°弯钩，弯钩端头平直段长度不应小于10倍箍筋直径。若箍筋末端不能制作成 135°弯钩，则进行焊接。
（4）垂直于翼缘的梁筋，通过翼缘板上的预留孔穿入柱内，垂直于腹板梁筋遇腹板时，弯折锚固入柱，锚固长度不小于 40d，弯钩直段长度不小于 10 d。
（5）板筋按原设计要求布置，遇到劲钢柱的翼缘和腹板而无法穿过时弯折锚入柱内 30 d，并按设计图要求增设附加钢筋。
（6）型钢混凝土框架梁的截面高度不小于 500 mm时，在梁的两侧沿高度方向每隔 200 mm，应设置 1根纵向腰筋，且腰筋与型钢间宜配置拉结钢筋。
（7）型钢混凝土钢筋接头必须采用焊接。
（8）在梁柱接头处和型钢翼缘下部，要预留排除空气的孔洞和混凝土浇筑孔。
（9）混凝土浇筑时，必须使用小直径振动器。而且型钢梁下部梁外模，也必须使用振动器进行体外振动纵向腰筋，且腰筋与型钢间宜配置拉结钢筋。
四、建筑型钢混凝土结构的施工技术及质量控制
1、型钢柱的吊装。按照施工方案要求，先将裙楼部位300厚抗浮板砼施工完毕，板砼强度达到80%后开始使用130T汽车吊，在主楼基坑外（裙楼底板上）进行型钢柱的吊装，这样对垫层及原地基毫无影响。第一节型钢柱吊装完成后进行主楼筏板砼浇筑，养护一个星期后在主楼筏板上行走50T的汽车吊进行第二、三、四节型钢柱的吊装，型钢柱吊装过程中必须注意以下几点：按照施工方案的要求，现场考虑好吊车的行走路线和钢柱的吊装顺序，避免吊装中发生碰撞；吊装中注意钢柱的临时固定和校正。
2、型钢混凝土结构模板的加固。型钢混凝土组合结构模板的加固与普通钢筋混凝土结构原理基本相同，对于转换层部位仍采用三层荷载传递，不同的是型钢柱与型钢梁必须在型钢上焊加固螺杆，螺杆的直径和间距以及加工的质量尤为关键，必须通过砼侧压力计算后采用。可以采用加固螺杆？12，由现场加工成7字型，一端弯成直角以便与型钢双面焊接，双面焊接长度为5d，另一端根据柱或梁尺寸现场套丝，型钢柱和梁加固螺杆间距均为500，施工别注意检查螺杆的加工质量和螺杆与型钢的焊接质量，这是保证砼结构不涨模的关键。
3、建筑型钢混凝土结构施工塔吊的 选择与安装。塔吊是建筑工地上的必要设备，也是建筑工程型钢混凝土结构施工的关键设备之一，塔吊的选择决定于建筑物的特点、工地的具体条件、型钢混凝土结构的重量等因素，在塔吊的装拆过程中，一定要遵循安全第一的原则，并且需要考虑塔吊的方便性以及可靠性。对于建筑工程型钢混凝土结构施工来说，最好选择内爬式塔吊，因为如果选择这种塔吊，可以不用加固楼层，并且在选择起重机的问题上，自由性较大。
五、结束语
随着科学技术的不断发展，型钢混凝土组合结构工程越来越多，型钢混凝土结构的应用提高了构件的强度，增强了构件的抗震能力，减少了梁、柱的截面，提高了建筑的平面利用率。因此，针对建筑型钢混凝土结构设计中存在的问题分析，我们必须进一步明确建筑型钢混凝土结构的施工技术及质量控制的努力方向，为建筑型钢混凝土结构的优化完善奠定坚实的基础，努力提高建筑工程的竞争力和效益。
参考文献
[1]李晓棠.论型钢混凝土结构工程施工质量管理[J].《科技致富向导》.2008年24期
