型鋼混凝土結構在我國發展應用研究

張仁杰，張陽光

（1. 遼寧海星建設工程有限公司，遼寧 營口 115000；2. 營口峰茂建設監理有限公司，遼寧 營口 115000）

型鋼混凝土結構在我國發展應用研究

張仁杰1，張陽光2

（1. 遼寧海星建設工程有限公司，遼寧 營口 115000；2. 營口峰茂建設監理有限公司，遼寧 營口 115000）

文章簡要總結了型鋼混凝土組合結構的發展過程、研究現狀，介紹了國內外不同的設計分析方法，重點分析比較了JGJ 13822001和YB 9082297中計算型鋼混凝土結構時存在的異同點，以期為此類結構的設計施工提供參考。

型鋼混凝土結構；發展；研究

型鋼混凝土（Steel Reinforced Concrete，以下簡稱SRC）結構是指在型鋼周圍布置鋼筋，并澆筑混凝土的結構。型鋼分為實腹式和空腹式。實腹式SRC構件具有較好的抗震性能，而空腹式 SRC構件的抗震性能與普通混凝土（Reinforced Concrete，以下簡稱RC）構件基本相同。因此，目前在抗震結構中多采用實腹式SRC構件。實腹式型鋼可由鋼板焊接拼制而成或直接采用軋制型鋼。

1 國外的研究

20世紀初，歐美就開始對SRC柱進行了研究。1908年，Burr做了空腹式SRC柱的試驗，發現混凝土的外殼能使柱的強度和剛度明顯提高。1923年，加拿大開始做空腹式配鋼的SRC梁的試驗。在1989年的美國鋼筋混凝土設計規范ACI2318中，將型鋼視為等值的鋼筋，然后再以RC結構的設計方法進行SRC構件設計，這種方法的優點在于對SRC結構設計時考慮了構件的“變形協調”和“內力平衡”，但沒有考慮型鋼材料本身的殘余應力和初始位移。在1993年的鋼結構設計規范C2LRFD中，采用極限強度設計法來設計SRC結構，將RC部分轉換為等值型鋼，再以純鋼結構的設計方法進行組合結構設計，并考慮了殘余應力和初始位移。英國在理論分析資料的基礎上，于1969年將建筑中的SRC柱列入英國鋼結構規范BS 449的第三部分，隨后將橋梁中的SRC柱列入英國標準BS 5400的第五部分。

2 我國SRC結構的應用與研究

20世紀50年代初，我國從前蘇聯引進了SRC結構，后由于片面追求節省鋼材，于20世紀60年代末幾乎停止使用。20世紀80年代后，隨著我國建筑業的迅猛發展，SRC結構在全國興起，北京、上海、江蘇等省市的高層建筑中應用了 SRC和RC的混合結構，取得了良好的經濟效果。“勁性鋼筋混凝土結構性能及設計方法”課題，自1987年開始，在查閱各國有關規范、研究成果、工程應用基礎上，進行了系統的試驗研究。主要進行了以下工作：①受壓構件專題組中武漢工業大學共進行了3根配有工字型鋼，5根配有角鋼的型鋼混凝土軸心受壓柱的承載力試驗；中國建筑科學研究院進行了 10個壓彎構件試驗；冶金部建筑研究總院進行了18根偏心受壓中長柱試驗；武漢工業大學進行了5根偏壓柱試驗；西南交通大學進行了偏壓構件試驗；同濟大學對配置角鋼的格構式勁性鋼性鋼混凝土柱進行了試驗；②受彎構件專題組6個單位總共進行了35個構件的試驗，其中鄭州工學院8個T型截面簡支梁試驗；中國建筑科學研究院3個矩形截面梁；西安冶金建筑學院12個；西南交通大學12個；華南理工大學2個；南京建筑工程學院4個；③短柱受力性能專題組三個單位共進行了58個試件的試驗。

通過以上系統研究，取得了一系列的研究成果，并在一些高層建筑工程中應用。經過幾年的研究和工程實踐，參考日本鋼骨混凝土設計標準，［1］1998年我國冶金部頒布了我國第一部YB 9082297鋼骨混凝土結構設計規程。此規程基本沿用了日本標準的設計方法，包括其名稱在內。將型鋼作為等效鋼筋，參照我國的混凝土規范及國外有關規范，2002年建設部頒布了JGJ 13822001型鋼混凝土組合結構技術規程。此規程中的設計方法與我國的混凝土規范相近。

3 我國的設計方法

在試驗及理論研究的基礎上，對于SRC結構的設計方法，我國學者也提出了多種計算方法，反映在規范規程上，有冶金部的YB 9082297鋼骨混凝土結構設計規程（以下簡稱《鋼骨規程》）和建設部的JGJ 13822001型鋼混凝土組合結構技術規程（以下簡稱《型鋼規程》）。《鋼骨規程》參照日本規范的疊加方法，進一步提出了較為準確的軸力分配方法，稱為改進簡單疊加法。改進簡單疊加方法與理論方法和一般疊加法基本吻合。在《鋼骨規程》中，無論是構件的承載力計算還是剛度、裂縫驗算，均采用疊加原理，原理清晰，計算簡單。在《型鋼規程》中，構件的承載力計算采用平截面假定，鋼骨與混凝土變形協調，通過構件內里平衡方程求解構件承載力。在承載力計算中，公式復雜，適合于已知各配筋條件的承載力驗算，而已知內力求配筋則計算復雜。剛度計算采用鋼筋混凝土與型鋼鋼骨兩部分剛度疊加的方法，與《鋼骨規程》相近，計算公式有差異，在長期剛度的計算中，混凝土收縮、徐變的影響僅考慮混凝土部分的影響，但《型鋼規程》中沒有區分鋼骨部分和型鋼部分，公式中用的是整體剛度。受彎構件裂縫計算兩者也不一致，《型鋼規程》中將型鋼受拉翼緣簡化為等效鋼筋，并考慮型鋼腹板的部分影響；《鋼骨規程》中采用疊加原理，通過彎矩分配，計算混凝土部分承擔的彎矩，在考慮型鋼受拉翼緣影響的基礎上，計算裂縫寬度。

1 日本建筑學會.鋼骨鋼筋混凝土結構計算標準及解說（馮乃謙、葉列平譯）［M］.北京：能源出版社，1998

2 中國建筑科學研究院.混凝土結構研究報告選集［R］.北京：中國建筑工業出版社，1994

Applied Research on Steel Reinforced Concrete Structure’s Development in China

Zhang Renjie, Zhang Yangguang

This article briefly summarizes the development process and current situation of steel reinforced concrete composite structure,describes different design methods at home and abroad, focuses on analysis and comparison of the similarities and differences in calculating JGJ 13822001 and YB 9082297 steel reinforced concrete structure, and thus provides preference for design construction of this class structure.

steel reinforced concrete structure; development; research

TU392.1

A

1000－8136（2010）33－0144－01