鋼混組合結構在房屋建筑中的應用

周景潤

(咸寧職業技術學院建筑學院，湖北咸寧 437100)

鋼混組合結構在房屋建筑中的應用

周景潤

(咸寧職業技術學院建筑學院，湖北咸寧 437100)

隨著我國科學技術的不斷發展，由于鋼混組合結構能夠同時發揮鋼材和混凝土兩者的各自優點，并以其優異的力學性能，已經被越來越多的房屋結構所釆用。鋼混組合結構組合結構能否充分發揮其自身的力學性能，很大程度上取決于鋼材與混凝土是否能良好連接，因此需要對房屋建筑結構中的鋼混結合段進行充分研究和探討。

鋼混組合結構 房屋建筑 應用 發展前景

引言：鋼混組合結構房屋技術中房屋結構存在的問題要求對房屋新材料和技術進行全面的研究及運用，我國已把新型建筑體系列入高新發展的技術領域范疇中。 鋼混組合結構已是房屋結構中最適合選用的創新體系之一。

1. 鋼混組合結構的發展及特點

鋼混組合結構在國外的發展很早，可以追溯到1922年加拿大對外包混凝土鋼梁的實驗，以后在不斷的發展。到六七十年代已經進入了全面發展研究的實用階段。目前在進一步的進行研究和推廣并對其進行完善。我國雖起步較晚，但發展卻比較快。現在的研究水平和國際上的并沒有太大的差距。鋼混組合結構具有承載力,剛度強,抗震性能好,構件尺寸較小，省腳手架和模板，施工快，交通不中斷，交叉作業，現場作業少等優點。缺點則是耐火性差，這種組合結構在國內首先應用于高層建筑,地下結構,橋梁結構等領域，所證實綜合效益比較好。因此適于向普通的房屋建筑結構推廣。

2. 鋼混組合結構的優勢

(1)能夠改善建筑效果、合理布置。鋼混組合結構梁與鋼筋混凝土梁比重量能減少50%以上，并可很大程度的減小梁高以及所需支撐結構的橫截面積。同時組合梁可以有很大的跨度，所以，建筑工程師可以依據人們的要求來設計多種隔斷，室內布置能夠多樣化。并能有跨度大且無豎向結構的內部空間。鋼管混凝土柱不但比混凝土柱承載力大，且不會有像混凝土柱那樣在使用中出現表面裂縫的現象，外表更加的美觀，能夠達到人們的審美要求。

(2).承載力高、抗震性比較好。在鋼混組合結構中鋼所承載力的能力有很大的提高，其結構重量比較輕，地震作用減小了。并且鋼材本身的延性也較高，進而抗震性能更加優越。

(3).施工簡化、縮短了周期、很多的構件能夠在工廠制作、不用支模、不用打腳手架，不但使成本降低了，又施工速度加快了。鋼混組合梁柱的連接較簡單，在節點處不會有鋼混結構中縱橫鋼筋密集交錯的現象發生。同時環境污染比較小，使施工的機械化水平有所提高。

(4).綜合效益較好、造價較低、自重比較輕、地基比較容易處理。因為在工程造價中基礎占有比較大一部分，重量輕的上部結構可以減少基礎的造價，進而減少整個項目的投資。因為施工機械化程度增高，所以可以減少人工費和模板等輔助材料等很多費用。并且很大程度的縮短了工期，能夠提前投入使用，使隱性經濟效益有所提高。鋼混組合結構也能通過計算機軟件的使用而縮短設計周期。和傳統結構相比，在設計使用過程中,施工以及綜合效益等方面，鋼混組合結構都各自具有優勢。鋼混組合結構綜合造價也不比普通鋼筋混凝土結構高。因此，采用鋼混組合結構房屋建筑中用鋼量比較低，造價比較低，經濟效益非常明顯。

(5).相對于鋼結構體系的優勢，鋼-混組合結構是在鋼筋混凝土結構和鋼結構基礎上發展起來的結構體系，揚長避短，混凝土和鋼材的各自的優點充分得到利用。鋼混組合梁與鋼梁相比較，節約鋼材混凝土的使用增加了整體結構的穩定性，降低了結構高度，并使隔熱、隔聲、防滲的能力提高了，同時增強耐久性，動力性能有所改善。

3. 鋼-混組合結構設計

（1）設計原則。鋼混結構與一般原則一樣，都盡可能的采取簡單的建筑布局。并有明確的傳力方法，減少剛度的突變等等。一般都采用框架結構體系，高層建筑中針對豎向荷載和水平側荷載都要認真的考慮。水平側向荷載包括風荷載和地震作用。如果橫向剛度不足，就要設置側向支撐抵抗水平荷載。

（2）鋼混組合梁更加適合應用于房屋建筑中。這種梁通過剪力連接件把鋼梁和混凝土板組結合起來，剪力連接件傳遞鋼梁與混凝土翼緣交界面上的剪力， 確保其共同工作， 混凝土受壓，鋼梁受拉，物盡其用。由于增大剛度，組合梁比全鋼梁的截面高度減小，混凝土板作為組合梁的連續側向支撐，使整體穩定性和鋼梁的局部穩定性有所提高。箱形梁蜂窩梁及桁架等，混凝土翼緣同時就是樓板， 可以用現澆、預制板、疊合板、壓型鋼板等形式。現澆時，鋼梁可作為縱向模板，采用后幾種板則不用支模。既簡便，又可加快施工速度。壓型鋼板使用很廣泛， 作為樓板，可使天棚很美觀。值得注意的是鋼筋混凝土組合梁中剪力連接件是關鍵。元件不能忽視對它的設計，并應考慮滑移效應對強度的影響。混凝土翼緣中還應設置橫向鋼筋，以防止縱向劈裂。鋼混組合結構的防火，防銹性能較好，但仍是比較薄弱。現在鋼材防銹的辦法比較成熟，許多新型涂料防銹的期限一般可達20～30a， 房屋建筑中暴露的鋼材需覆蓋防銹涂料和防火材料等措施。

（3）結構體系。組合結構的房屋建筑體系很靈活，可以采用大組合的形式，即豎向構件和橫向構件都是組合構件，如鋼混柱或鋼骨混凝土柱加組合梁；非高層的建筑也可以采用部分組合形式，如砼柱加組合梁；柱子可用焊接、型鋼、冷彎薄壁型鋼、輕型熱軋型鋼等作為鋼骨，外包混凝土，形成鋼骨混凝土柱。這種柱子主要由鋼骨承擔荷載，外包混凝土可以防止鋼骨被壓屈，也可用鋼管砼，有方鋼管和圓鋼管兩種。鋼管內的混凝土同樣防止鋼管的壓屈，提高鋼管的穩定承載力。鋼管則對混凝土約束作用，提高其抗壓強度。這兩種形式的柱子的承載都得到提高，延性性能大為改善，提高了抗震性能，并且可使構件截面小而美觀。

（4）房屋建筑大都是著眼于鋼管混凝土柱的推廣應用，梁板仍采用普通鋼筋混凝土結構。在房屋建筑結構設計中，由于梁、柱、板均采用了組合結構，充分發揮了鋼與混凝土兩種材料各自的特性，大幅度地提高了結構的有效性，使耗材也大幅度下降。

4. 鋼混組合結構房屋建筑的發展前景

鋼混組合結構是一個效率高、技術含量高、達到國內持續發展的戰略建筑目標的標準。在現階段國內組合結構的研究和國際上有關項目研究是在同一水平線的。鋼混組合結構的房屋建設使國內建筑業又迎來新的國際上的挑戰，并帶動建材，化工等其他行業的迅速發展。近年來由于我國鋼產量大幅度的增漲，有關的規范和標準也在不斷的制定和出臺，同時國內的應用技術也在不斷的迅猛發展。所以，鋼混組合結構房屋建設有著光明的發展前途。

5.結語

隨著科技技術的不斷發展，鋼混組合結構由于能夠同時發揮鋼材和混凝土兩釆者的優點，以其優異的力學性能，已經被越來越多的橋梁結構所用。鋼混組合結構組合結構能否充分發揮其自身的力學性能，很大程度上取決于鋼材與混凝土是否能良好連接，因此需要對橋梁結構中的鋼混結合段進行充分研究和探討。

[1]許偉,王連廣,朱浮聲,石剛. 鋼與高強混凝土組合梁變形性能試驗研究[J]. 東北大學學報. 2003(04)

[2]周立斌. 鋼結構住宅發展及其影響因素的探討[J]. 住宅產業. 2007(05)

[3]彭曉彤,林晨,滿杰. 輕鋼結構住宅體系發展現狀[J]. 四川建筑科學研究. 2005(06)

[4]李國強,陸燁,何天森. 鋼結構在現代住宅中的應用[J]. 工程建設與設計. 2005(02)

[5]周學軍,焦紅,王松巖. 鋼結構與鋼筋混凝土結構小高層住宅的經濟性分析[J]. 山東建筑工程學院學報. 2004(04)

G322

B

1007-6344（2015）11-0054-01