型钢混凝土组合结构 钢与混凝土组合结构
型钢混凝土组合结构技术规程
型钢混凝土组合结构技术规程1. 引言型钢混凝土组合结构是一种结合了钢结构的高强度和钢筋混凝土结构的耐久性和抗震性能的新型建筑结构形式。
该技术能够充分发挥型钢的抗拉和抗剪性能，同时利用钢筋混凝土的抗压性能，为建筑结构提供更好的整体性能。
本文将介绍型钢混凝土组合结构的技术规程，包括设计要求、施工工艺、质量控制等方面。
2. 设计要求2.1 型钢选择在型钢混凝土组合结构中，应选择具有较高强度和良好可焊性的型钢。
常见的型钢有工字钢、槽钢、角钢等。
设计时应根据结构承载力和抗震性能要求，合理选择型钢的规格和型号。
2.2 混凝土选择混凝土的强度等级应根据结构的受力特点和使用要求确定。
同时，还需要考虑混凝土的耐久性和抗裂性能。
混凝土配合比应按照相关标准确定，确保混凝土的强度和工作性能符合设计要求。
2.3 接头设计型钢与钢筋混凝土的连接采用螺栓连接、焊接或粘接等方式。
接头设计应满足强度和刚度要求，并确保与结构其他部分的协调性。
在设计接头时，还需要考虑金属界面的防腐蚀和防锈措施。
3. 施工工艺3.1 型钢加工和制造型钢应按照设计要求进行加工和制造。
加工过程中应注意控制尺寸公差和表面质量，确保型钢的精度和质量。
在焊接过程中，应采取有效的预热和热处理措施，保证焊接接头的强度和可靠性。
3.2 钢筋混凝土施工钢筋混凝土施工应按照相关规程进行，包括模板安装、钢筋布置、混凝土浇筑和养护等工艺。
在施工过程中，应注意保证混凝土的均匀性和密实性，控制混凝土的温度和湿度，避免龟裂和脱层等问题。
3.3 型钢与混凝土连接型钢与混凝土的连接应按照设计要求进行，包括焊接、螺栓连接或粘接等方式。
在连接过程中，应严格控制连接的位置和尺寸，并进行必要的质量检验和测试。
连接部位应满足强度和刚度要求，确保结构的安全性和稳定性。
4. 质量控制4.1 型钢质量控制型钢应进行材料强度和化学成分分析，确保符合设计和标准要求。
在型钢加工和制造过程中，应进行尺寸和表面质量的检查，确保型钢的精度和质量。
钢与混凝土组合结构
钢与混凝土组合结构专业：结构工程绪 论由两种不同性质的材料组合成整体共同工作的构件成为组合构件。
由组合构件可组成组合结构。
由于两种不同性质的材料扬长避短，各自发挥其特长，因此具有一系列的优点。
目前研究比较成熟与应用较多的主要是下列的钢与混凝土组合结构：压型钢板与混凝土组合板，.组合梁，型钢混凝土结构，钢管混凝土结构，外包钢混凝土组合结构及钢纤维混凝土等等。
第1章 剪切连接1.1 概述钢与混凝土组合结构，只有将两种不同材料组合成一体才能显示其优越性。
这种组合作用，主要是依靠两种不同材料之间的可靠连接。
连接必须能有效传递混凝土与钢材之间的剪力，同时能有效抵抗两者分离的“掀起力”，才能使混凝土与钢材组合整体，共同工作。
（1）无剪切连接的情况：两根材料、截面、刚度完全相同的矩形截面的梁，叠置在一起，中间不设任何连接，而且忽略两梁之间截面上的摩擦力。
此时，最大弯应力的值为：22m a x m a x 83bhql I My ==σ，发生在每个梁的上下边缘纤维处。
梁在支座处剪力最大：4ql V =。
最大剪应力：bhql bh V 8323max ==τ 跨中最大挠度：3446453842/5Ebhql EI ql f == （2）完全剪切连接的情况：上下梁完全组合成一整体，则可按截面宽度为b ，高为2h ，跨度为l 承受均布荷载q 的简支梁计算。
跨中最大弯矩处的最大正应力为：22max max163bh ql I My ==σ。
梁在支座处剪力最大：2ql V =。
最大剪应力：bhql bh V 8323max ==τ 跨中最大挠度：34425653845Ebhql EI ql f == 可以得出结论：完全剪切连接的组合梁与无剪切连接的叠合梁相比，惯性矩与刚度大大提高。
大大减小了梁截面的法向应力与梁的挠度。
这就是“组合效应”起到的主要作用。
1.2连接方式组合构件中混凝土与钢连接应视构件的形式与受力性能采取不同的方式。
钢与混凝土组合结构
钢与混凝土组合结构专业：结构工程绪 论由两种不同性质的材料组合成整体共同工作的构件成为组合构件。
由组合构件可组成组合结构。
由于两种不同性质的材料扬长避短，各自发挥其特长，因此具有一系列的优点。
目前研究比较成熟与应用较多的主要是下列的钢与混凝土组合结构：压型钢板与混凝土组合板，.组合梁，型钢混凝土结构，钢管混凝土结构，外包钢混凝土组合结构及钢纤维混凝土等等。
第1章 剪切连接1.1 概述钢与混凝土组合结构，只有将两种不同材料组合成一体才能显示其优越性。
这种组合作用，主要是依靠两种不同材料之间的可靠连接。
连接必须能有效传递混凝土与钢材之间的剪力，同时能有效抵抗两者分离的“掀起力”，才能使混凝土与钢材组合整体，共同工作。
（1）无剪切连接的情况：两根材料、截面、刚度完全相同的矩形截面的梁，叠置在一起，中间不设任何连接，而且忽略两梁之间截面上的摩擦力。
此时，最大弯应力的值为：22m a x m a x 83bhql I My ==σ，发生在每个梁的上下边缘纤维处。
梁在支座处剪力最大：4ql V =。
最大剪应力：bhql bh V 8323max ==τ 跨中最大挠度：3446453842/5Ebhql EI ql f == （2）完全剪切连接的情况：上下梁完全组合成一整体，则可按截面宽度为b ，高为2h ，跨度为l 承受均布荷载q 的简支梁计算。
跨中最大弯矩处的最大正应力为：22max max163bh ql I My ==σ。
梁在支座处剪力最大：2ql V =。
最大剪应力：bhql bh V 8323max ==τ 跨中最大挠度：34425653845Ebhql EI ql f == 可以得出结论：完全剪切连接的组合梁与无剪切连接的叠合梁相比，惯性矩与刚度大大提高。
大大减小了梁截面的法向应力与梁的挠度。
这就是“组合效应”起到的主要作用。
1.2连接方式组合构件中混凝土与钢连接应视构件的形式与受力性能采取不同的方式。
钢-混凝土组合结构的设计与应用
钢-混凝土组合结构的设计与应用钢-混凝土组合结构因其结合了钢材和混凝土两种材料的优点，在现代建筑工程中得到了广泛应用。
钢材具有高强度、轻质和良好的抗拉性能，而混凝土具有良好的抗压性能和耐久性。
钢-混凝土组合结构通过将钢材和混凝土合理结合，提高结构的整体性能和经济性。
本文将探讨钢-混凝土组合结构的设计原则、应用方法及其在实际工程中的应用。
首先，钢-混凝土组合结构的设计需要综合考虑钢材和混凝土的材料特性和受力特点。
常见的组合结构形式包括组合梁、组合柱和组合楼板等。
组合梁通过在钢梁上浇筑混凝土板，形成整体受力构件，提高结构的抗弯和抗剪能力；组合柱通过在钢管或型钢内浇筑混凝土，增强柱的承载能力和稳定性；组合楼板通过在钢梁和混凝土板之间设置剪力连接件，实现钢材和混凝土的共同受力，提高楼板的整体刚度和承载能力。
在组合结构的设计中，剪力连接件是确保钢材和混凝土共同受力的关键。
剪力连接件通过提供剪力传递路径，保证钢材和混凝土之间的协调变形和受力。
例如，常用的剪力连接件包括剪力钉、剪力键和栓钉等，这些连接件通过焊接或螺栓连接在钢梁和混凝土之间，提供可靠的剪力传递和受力性能。
在施工过程中，钢-混凝土组合结构的质量控制是确保结构性能和安全性的关键。
钢材和混凝土的施工质量直接关系到组合结构的整体性能和耐久性。
例如，钢材的制造和安装需要严格控制，以确保钢构件的尺寸精度和连接质量。
钢梁和钢柱的焊接和螺栓连接必须符合设计要求，确保接头的强度和稳定性。
混凝土的浇筑和养护质量对组合结构的性能也有重要影响。
通过采用高性能混凝土和科学的养护措施，可以提高混凝土的强度和耐久性，确保组合结构的长期稳定和安全。
在实际应用中，钢-混凝土组合结构已经在多个工程项目中取得了显著成效。
例如，上海的东方明珠广播电视塔通过采用钢-混凝土组合柱和组合梁结构，实现了建筑物的高强度和高稳定性，成为现代建筑工程的杰出代表；英国的伦敦塔桥通过采用组合梁和组合楼板结构，提高了桥梁的承载能力和耐久性，确保了桥梁的安全性和使用寿命。
钢混(型钢-混凝土)结构构造及施工
一、型钢混凝土特点型钢混凝土结构亦称为劲性钢筋混凝土结构或包钢混凝土结构，是在型钢结构的外面包裹一层混凝土外壳形成的钢一混凝土组合结构。
型钢混凝土结构与其他结构形式相比，具有以下特点： 1、型钢混凝土构件比同样外形钢筋混凝土构件的承载能力高出一倍以上，因而可以减小构件截面尺寸，增加使用面积和降低层高。
对于高层建筑而言，其经济效益显着。
2、型钢在浇筑混凝土之前已形成钢结构，且具有较大的承载能力，能承受构件自重和施工荷载，因而无需设置支撑，可将模板直接悬挂在型钢上，这样可以降低模板费用，加快施工速度。
由于无需临时立柱，也为进行设备安装提供了可能。
同时，浇筑的型钢混凝土不必等待混凝土达到一定强度就可继续进行上层施工，可以缩短工期。
3、型钢混凝土结构与钢结构相比，耐火性能和耐久性能优异，同时由于外包混凝土参与工作，和型钢结构共同受力，因此还可节省钢材50％以上。
4、型钢混凝土尤其是实腹式型钢混凝土结构的延性比钢筋混凝土结构明显提高，因而具有良好的抗震性能。
二、型钢混凝土结构构造 1、型钢混凝土构件 型钢混凝土构件是采用型钢配以纵向钢筋和箍筋浇筑混凝土而成，其基本构件有型钢混凝土梁和柱。
型钢混凝土构件中的型钢分为实腹式和空腹式两类，实腹式型钢由轧制的型钢或钢板焊成，空腹式型钢由缀板或缀条连接角钢或槽钢组成。
实腹式型钢制作简便，承载能力大，空腹式型钢节省材料，但制作费用高。
2、梁柱节点构造 梁柱节点的基本要求是：内力传递明确，不产生局部应力集中现象，主筋布置不妨碍浇筑混凝土，型钢焊接方便。
在梁柱节点处柱的主筋一般在柱角上，这样可以避免穿过型钢梁的翼缘。
但柱的箍筋要穿过型钢梁的腹板，也可将柱的箍筋焊在型钢梁上。
梁的主筋一般要穿过型钢柱的腹板，如果穿孔削弱了型钢柱的强度，应采取补强措施。
图5-44为十字形实腹式型钢柱与H形型钢梁的节点透视图。
3、柱脚节点构造 (1)柱脚的型钢不埋入基础内部。
钢-混凝土组合结构综述
钢-混凝土组合结构综述摘要：本文介绍了钢-混凝土组合结构的一般概念和发展概况，对钢-混凝土组合结构的研究和工程应用进行了叙述，总结了组合梁、压型钢板与混凝土组合板、钢管混凝土结构、型钢混凝土组合结构的特点，对钢-混凝土的前景进行展望。
关键词: 钢-混凝土组合结构；应用；发展；未来展望引言钢一混凝土组合结构是由钢材和混凝土两种不同性质的材料经组合而成的一种新型结构。
它是钢和混凝土两种材料的组合,充分发挥了钢材抗拉强度高、塑性好和混凝土抗压性能好的优点,弥补彼此各自的缺点,已被广泛的应用在高层超高层建筑、重工业建筑、桥梁结构、大跨度和高耸结构中,并逐渐形成了与传统四大结构(钢结构、混凝土结构、木结构、砌体结构)并列的第五大结构。
我国自80年代以来开始系统研究钢一混凝土组合结构,对梁、柱、连接节点等进行了深人的试验研究和理论分析,并在实际工程中得到了较好的应用,取得了良好的经济效益和社会效益。
1 概述钢与混凝土组合结构依照钢材形式与配钢方式不同又有多种种类,并且一些新的结构形式仍在不断出现。
目前研究较为成熟与应用较多的主要有下列几种：(1) 组合梁将钢梁与混凝土板组合在一起形成组合梁。
混凝土板可以是现浇混凝土板,也可以是预制混凝土板、压型钢板混凝土组合板或预应力混凝土板。
钢梁可以用轧制或焊接钢梁。
其特点同样是混凝土受压,钢梁主要受拉与受剪,受力合理,强度与刚度显著提高,充分利用混凝土的有利作用。
并且由于侧向刚度大的混凝土板与钢梁组合连接在一起,很大程度上钢结构容易发生整体失稳和局部失稳。
组合梁较非组合梁不仅节约钢材，降低造价，还降低了梁的高度。
这在建筑或工艺限制梁高的情况下，采用组合梁结构特别有利。
在一般的民用建筑中，钢梁截面往往由刚度控制，而组合梁由于钢梁与混凝土板共同工作，大大地增强了梁的刚度。
增加了梁的承载力，降低冲击系数。
抗震性能好，抗疲劳强度高，局部受压稳定性能良好，使用寿命长。
（2）压型钢板与混凝土组合板这是在压成各种形式的凹凸肋与各种形式槽纹的钢板上浇筑混凝土而制成的组合板,依靠凹凸肋及不同槽纹使钢板和混凝土组合在一起。
钢与混凝土组合结构的多种结构形式及其性能特点
压 型钢板 是将厚度为 ０ ． ７～２ ｎ ｌ ｌ ｎ的薄钢 板压制 成带 凹 凸肋 及各 种槽纹 的波 形板 ，在 压型 钢板 上浇筑混 凝 土 ，使
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
关键 词 ：钢与混凝土组合结构 ；结构概念 ；特 点 中图分类号 ：Ｔ Ｕ ３ ９ ８ ． ９ 文献标志码 ：Ａ 文章 编号 ： １ ６ ７ ２— ４ ０ １ １ （ ２ ０ １ ４ ） Ｏ １— ０ ２ ０ ９— ０ ３
其与压 型钢 板 组合 在 一起 ，整 体 共 同工 作 ，形 成 组合 板 ，
见图 １ 。
Ｚ Ｈ Ｏ Ｕ Ｊ ｕ ｎ ，ＨＵ Ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ ２ ，Ｌ Ｏ Ｕ Ｐ ａ ｎ ｆ ｅ ｎ ｇ ，Ｆ Ｙ ｕ ｅ ｌ ｏ ｎ ｇ ！ （ １ ． Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ ｃ ｉ ｖ ｉ ｌ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ａ ｎ ｈ ｕ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ￣ ｉ ｔ ｙ ｆ ｏ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ａ ｎ ｄ
图１ 压 型 钢板 与 混凝 土 的组 合 连 接
１ ． ２ 组合板的特点及应用 范围
组合板 的特点是受 压性 能好 ，刚度大 的混凝 土 主要 分 布在受压 区，受 拉 区由压 型钢板 承受 ，使 不 同性 质 的材料 发挥 出其各 自的性能 ，受力合 理。同时 ，由于压 型 钢板 的 工厂化 ，减少 了模板 钢筋 的制 作 、安装 工作 ，使 得组 合板 的施工速度快 ，加快 了施工 进度 ，从 而得 到建设 者 的特别 青睐 。组合板可 以用作 楼 面板 、屋 面板与 工业 厂房 中的操 作平 台板等 ， 目 前 已广 泛应 用于高层 、 超 高层建筑 当中。
１ ． ３ 组合板 的计 算理论简介
钢-混凝土组合概述
体系的基本构成
• 钢—钢筋混凝土组合结构住宅体系建筑是由钢管砼柱、抗侧力支撑、 双向轻钢密肋组合楼盖、复合外墙板等构件组成的钢结构框—撑结构 体系。 • 钢管砼柱是在螺旋焊接钢管内灌注高强度等级砼，形成两种材料相辅 相成共同工作的机理。它具有承载力高、抗震性能好、施工简捷的特 点，一般每三层为一个制作安装单元，整根钢管柱一次吊装就位，为 主体结构安装创造了流水作业的条件。 • 钢骨砼梁是在钢梁周围配置钢筋，浇注砼后使钢骨与砼成为一体共同 工作的组合结构构件。由于钢骨的存在使得构件延性得到很大改善， 其变形能力强，抗震性能好，承载力高。混凝土对钢骨的包裹解决了 钢结构的防腐、防火问题。施工时钢梁骨架有较大的承载力，可大大 节省模板工作量。 • 抗侧力支撑是由钢管斜撑杆与钢管柱、钢框架梁焊接组成的抗侧力架 体。考虑建筑专业的门窗布置，在不影响建筑功能的前提下，支撑可 以采用X型、单斜杆型、人字型、W型等形式，还可采用偏心耗能支 撑。采用抗侧力支撑取代了传统的砼剪力墙，不仅减轻了结构自重， 而且提高了结构延性，对于优化抗侧刚度，改善抗震性能起到了积极 抗震的作用。
1.4钢管混凝土
• 钢管混凝土结构是在型钢混凝土结构、配螺旋箍混凝土结 构以及钢管结构的基础上发展起来的。钢管混凝土是将普 通混凝土填入薄壁圆型钢管内而形成的组合结构。按截面 形式不同，分为方钢管混凝土、圆钢管混凝土和多边形钢 管混凝土等。钢管混凝土可借助于内填混凝土增强钢管壁 的稳定性；借助钢管对核心混凝土的套箍(约束)作用，而 使混凝土处于三向受压状态，从而使核心混凝土具有更高 的抗压强度和抗变形能力。 • 钢管混凝土结构由于其受力性能及结构特点使其具有以下 的优点： • 1)受力合理，能充分发挥混凝土与钢材的特长，从而使构 件的承载能力大大提高；
钢-混凝土组合结构在装配式建筑中的应用
钢 -混凝土组合结构在装配式建筑中的应用摘要：钢-混凝土组合结构是由型钢与混凝土组合而成，充分发挥了钢与混凝土两种材料各自的性能优势，在建筑工程已经得到了广泛的应用。
与传统的建筑方法相比，装配式建筑具有明显的优越性，可保证产品的质量，能够满足各种建筑形式的需求，应用前景广阔。
装配式钢-混凝土组合结构体系兼具钢结构和混凝土结构体系的优点，构件工厂制作，现场组装成整体，构件间连接可以采用高强螺栓连接，可提升整体结构的防火及防腐蚀等性能。
关键词：钢-混凝土组合结构;装配式建筑;钢管束;PEC;捷约;目前市场上可用于装配式建筑的组合结构体系有多种，比较典型的组合结构体系有：型钢混凝土结构体系、装配式钢管束组合结构体系、PEC预制装配的组合结构体系以及捷约预制装配框架系统等，型钢混凝土结构体系比较成熟，且应用较为广泛，限于篇幅不做介绍。
本文主要介绍后面三种组合结构体系。
1 钢管束组合结构体系1.1 体系构成(1）钢管混凝土束组合结构剪力墙：钢管束内部结构美观，排列有序，施工方便，标准化、模块化钢管连接在一起，形成钢管束，内部浇筑混凝土。
(2)H型钢梁：高频焊接H型钢，普通焊接H型钢或热轧H型钢。
(3）装配式钢筋桁架楼承板：现场不需要支模，运输方便，易安装及拆卸。
(4）轻质隔墙：轻质条板、加气混凝土块，以及其它轻质墙体。
(5）建筑外装饰面：轻质防火保温板、轻质防火板、防腐层、防火保温隔热层、CCA板外墙装饰面、外墙涂料等功能性绿色环保装饰。
1.2 主要功能(1）优良的抗震性能：钢结构在地震烈度的作用下可以吸收更多的地震能量，具有良好的延性。
目前抗震6级是标准，抗震8级已经在很多工程中应用。
(2）缩短建设周期：有些钢构件如汽车制造一样，在工厂里是标准化和流线型加工的；在施工现场，可以同时建三层。
建高楼层时，不会影响低楼层的施工，可以开始结构维修和装修，可以像积木一样直接组装。
流水作业没有冲突，可以大大缩短工期。
型钢混凝土柱和钢管混凝土柱结构设计方法的比较
型钢混凝土柱和钢管混凝土柱结构设计方法的比较随着社会的发展，人们对建筑物的要求也越来越高。
各种新技术被应用到建筑业中，对于建筑物来说基本的设计就是建筑物的结构设计，当前在建筑中应用最多的结构是：刚一混凝土组合结构。
经过不断的改进和优化，这种结构的应用也更加的成熟，并逐渐的向结构体系方面发展。
承重构件和抗侧力构件是组合结构体系中最主要的构成部分，一般采用的是型钢混凝土和钢管混凝土。
将两种结构相结合应用，可以提高建筑结构的受力性能。
在结合这两种结构的是要注意二者之间的差异，设计师在设计时要注意到这一点。
1.钢管混凝土柱结构与型钢混凝土柱结构工作原理比较钢管混凝土是指将混凝土填入薄壁圆形钢管内形成的组合结构构件。
由于混凝土不是一种均匀的材料，混凝土中砂石和骨料之间会有一些缝隙，当超过混凝土的承受力时，混凝土的缝隙会继续扩大，使得混凝土分成若干与轴向压力方向大致平行的微柱，进而破坏混凝土。
将混凝土填入到圆形钢管内，钢管可以提供给内部混凝土侧向压力，进而限制混凝土之间的缝隙继续扩大，提高从而提高混凝土的抗压性能和变形能力。
在一些比较薄的钢管内部填入混凝土，内部的混凝土对钢管也起到了一定的支撑作用，可以防止钢管承受压力过大后发生变形和失稳。
通过以上分析总结出了钢管混凝土柱的工作原理：钢管混凝土柱利用的钢管对内部混凝土的侧向压力来达到约束混凝土的目的，钢管内部的混凝土受到的是三个方向上的应力，限制了混凝土的纵向裂变，同时提高了混凝土的抗压性能和压缩能力。
而在钢管内部填筑混凝土以后，可以提高钢管本身的稳定性，增强了钢管混凝土的抗压性能。
型钢混凝土柱是指在配置混凝土时采用型钢作为主要的受力骨架，其他的构件采用钢筋来受力。
在配置混凝土时加入型钢，使得混凝土和型钢能够相互制约。
型钢可以制约混凝土，提高混凝土的强度；而型钢被混凝土包围在内侧，当建筑结构的承载力超过构件以后，型钢的局部不会发生变形。
型钢混凝土柱的承载力要远远高于钢筋混凝土柱，由于型钢混凝土柱的型钢是集中配置的，钢筋混凝土中的钢筋是分散配置的，因此型钢混凝土柱的刚度要比钢筋混凝土刚度高。
钢与混凝土组合结构的多种结构形式及其性能特点
钢与混凝土组合结构的多种结构形式及其性能特点摘要：组合结构的使用已经广泛，其中钢与混凝土的组合结构是最为常见的结构形式，而且相当成熟，已经自成独立的结构体系。
在我国，组合结构仍属新的结构形式，随着大量建筑物的兴建，组合结构作为新兴结构得到越来越广泛的采用，应用前景越来越好。
所以，对钢与混凝土组合结构的结构形式及性能特点有一定的了解是很有必要的。
本文就这些方面对不同的组合结构形式展开介绍。
关键词：钢与混凝土组合结构，结构概念，特点Abstract: The composite structure has been used widely, then steel and concrete composite structure is the most common type and quite mature, so it has become the independent structure system. In our country, the combination of structure is still a new structure form with the construction of large number of buildings,combination structure, as an emerging structure, will more and more widely used, and the application prospect will be better. Therefore, the combination of steel and concrete struction of different structure form will be introduced.Keywords: steel and concrete composite structure ，design concept ，characteristics 1 概述组合结构是指由两种以上性质不同的材料组合成整体，并能共同工作的构件。
钢框架结构、型钢砼结构以及钢管砼结构优缺点介绍
钢框架（型钢框架混凝土、钢管混凝土框架）－支撑结构介绍 一、定义： １、钢框架－支撑结构： 钢框架－支撑结构是高层建筑，特别是地震区高层建筑一种经济有效的结构类型。
钢框架一支撑结构由于较好地协调了框架和支撑的受力性能，具有良好的抗震性能和较大的抗侧刚度，因而在高层钢结构建筑中较为常用。
主要有中心支撑、偏心支撑及消能支撑等钢框架－支撑体系的构造形式。
所谓钢结构就是支撑体，传统的方式由钢筋混凝土中的钢筋作为支撑，钢结构是采用Ｈ型钢作为支撑。
２、型钢混凝土框架－支撑结构： 型钢混凝土组合结构是将型钢埋入混凝土中的一种独立的结构，也是钢与混凝土组合的一种新型式。
根据《型钢混凝土组合结构技术）定义为混凝土内配置轧制型钢或焊接型钢的规程》（ＪＧＪ１３８－２００１结构。
３、钢管混凝土框架－支撑结构： 钢管混凝土框架－支撑结构既是在空钢管内灌注高强度的素混凝土而形成的复合受压构件，它利用钢管约束混凝土，使钢管内的混凝土三向受压，从而提高混凝土的抗压强度和延性，同时管内混凝土保证了钢管的局部稳定性。
二、三种结构型式的优缺点： １、钢框架－支撑结构： 优点：（１）以灵活、丰实。
大开间设计，户内空间可多方案分割，可满足用户的不同需求，提高面积使用率，户内有效使用面积提高约６％。
（2）建筑总重轻，钢结构住宅体系自重轻，约为混凝土结构的一半，可以大大减少基础造价。
（3）施工快。
工期比传统住宅体系至少缩短三分之一， （４）钢结构的延性好、塑性变形能力强，具有优良的抗震抗风性能，大大提高了住宅的安全可靠性。
由于是柔性布局，地动粉碎力对于它影响较小。
可以建筑到500多米乃至更高的高度。
（５）环保效果好。
钢结构住宅施工时大大减少了砂、石、灰的用量，回收或降解的材料，在建筑物拆除时，所用的材料主要是绿色，１００％大部分材料可以再用或降解，不会造成垃圾。
（６）符合住宅产业化和可持续发展的要求。
弱点：畏惧腐化；修建费用高比钢筋混凝土住宅高20%左右，后期维护费用高；最怕高温；2、型钢混凝土框架－支撑结构： 优点：（1） 受力合理、材料利用充分：型钢混凝土中型钢不受含钢率的限制，此结构充分利用混凝土的抗压性能，钢材的抗拉压性能、钢筋混凝土与型钢形成整体共同受力，其承载力可高出同样横截面的钢筋混凝土的一倍以上。
型钢混凝土组合结构的监理控制
型钢混凝土组合结构的监理控制入式结构，它具有钢结构和混凝土结构的双重优点，与钢结构相比，型钢混凝土组合结构具有造价低、耐久性、防火性好，结构刚度大特点；与混凝土结构相比，有断面小，重量轻，结构延性大，强度高的特点，它充分发挥钢（受拉）和混凝土（受压）两种材料的不同特点。
它被广泛使用于跨度及荷载较大的框架结构中。
型钢混凝土组合结构由混凝土、型钢、纵向钢筋和箍筋组成，结构复杂，施工难度较高，对质量控制工作提出了更高的要求。
（一）、圆管砼钢柱监理控制要点1、圆管柱制作工艺流程原材料钢材复验排料、划线、放样剪切或自动切割卷管、调直钢管对焊、探伤零件校正构件组装焊接（自动埋弧焊）矫正检测柱底脚钻模制孔喷砂、涂装运输。
2、圆管柱加工（1）钢柱采用钢板分段卷制而成，每一分段应对接拼接，且应采用加垫板的对接焊缝并保证焊透，两者的对接焊缝不应设置在同一截面上。
（2）要求卷管方向应与钢板压延方向一致。
（3）钢柱焊完校正后，保证底座板与柱底顶紧。
（4）对接的每一段钢柱的两端均应开45度斜坡口，留间隙，对接时加衬板。
钢柱与托座的连接处应设加强环与钢管开单面坡口焊接。
（5）分段构件制作时要控制变形，制作后消除变形，不应有扭曲现象。
（6）为了保证钢管内壁与核心砼紧密粘接，钢管内壁的氧化铁、油污等污物需要清除干净。
（7）所有钢管构件必须在焊缝检查合格后方可按设计要求进行防腐处理。
防腐处理时要把基层清理干净，喷涂防锈底漆要保证漆膜厚度。
3、钢柱底脚安装（1）安装前准备工作1）测量人员根据检查结果做好中心线、标高线的标记工作，每节柱在安装前，要将地面的定位轴线引测到安装部位，标记在下节柱柱头部位。
2）对建筑物的定位轴线，安装位置线，标高进行复查，尤其是基础埋件的实际偏差，基础砼保养期及强度检验报告等。
3）柱吊装前应标有吊装号、重量、轴线、方位、水平标高线。
4）安装柱上爬梯及校正用揽风绳。
5）检查吊装索具钢丝绳、卡环的完好性。
（2）钢柱底脚的安装步骤：清洗基础表面，除去杂物核对各基础标准线（水平、纵向、横向间距）用墨线弹出基础表面中心线弹出柱底脚中心线调整柱底脚下钢垫板到安装标高的位置，测量预埋锚栓的实际位置提供给加工厂，锚孔按实际放样钢柱柱底脚在钢垫板上就位（每一个柱脚下垫放4组钢垫板）调整钢柱标高放上钢盖板，拧好螺母调整钢柱垂偏、位移，满足设计及规范要求焊接固定钢盖板，拧紧双螺母移交土建进行柱脚微膨细石砼二次浇筑。
4第四章钢与混凝土组合梁
钢与混凝土组合梁
4.1概述
组合梁即在钢梁上铺设混凝土板，可用于楼盖、屋盖、也可用于工业 建筑中的操作平台，在桥梁工程的路面中同样有广泛应用。 组合梁主要用于跨度大、荷载大，或者整体承重结构为钢结构的厂房 、高层建筑或桥梁结构等。 对于一般使用钢梁混凝土板的结构中，混凝土板只是作为楼面、屋面 、平台板或桥面。对钢梁来说混凝土板只是其荷载（图 4.1 ）。如果使 两者结合在一起，混凝土板与钢梁共同工作，则混凝土板可作为梁的翼 缘而成为梁的一部分，发挥比钢梁更大的作用，无论强度和刚度都大大 提高了（图4.2） 。 两者的组合作用是靠焊在钢梁上，浇筑在混凝土板中的剪切连接件来实 现的。剪切连接件的种类与计算如第一章所述。钢梁可以用轧制型钢或 焊接型钢，例如工字钢、槽钢。槽钢经常用作楼盖、平台或阳台的边梁 （见图4.3），可以获得平整的外表面。
（4）组合梁在施工阶段的承载力计算 1）钢梁的受弯承载力 在弯矩 M x 作用下，钢梁的正应力应满足
Mx f xWnx
（4.9）
在弯矩 M x和 M y 共同作用下，钢梁的正应力应满足
My Mx f xWnx yWny
（4.10）
M y —分别为绕x轴和y轴的弯矩（对工字形截 其中 M x 、 面，x轴为强轴，y轴为弱轴）；
（2）荷载短期效应设计时用的截面特征计算：
1）钢梁的截面特征 钢梁截面积
A bt tt bbtb hwtw
（4.2）
钢梁中和轴至钢梁顶面的距离
0.5bt tt2 hwtw (0.5hw tt ) bbtb (tt hw 0.5tb ) yt A
钢梁中和轴至钢梁底面的距离
混凝土翼缘的有效宽度be可按下式计算 ：
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第一节 一般要求和结构的整体作用
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3、型钢与混凝土共同作用 • 配置充满型实腹型钢
▫ 当梁上翼缘处于截面受压区，且配置一定 的构造钢筋时，型钢与混凝土能保持较好 的共同工作，截面应变分布基本上符合平 截面假定
第一节 一般要求和结构的整体作用
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第二节 型钢混凝土框架梁
1、截面形式和构造 2、正截面受弯承载力 3、斜截面受剪承载力 4、变形和裂缝宽度验算
第二节 型钢混凝土框架梁
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1、截面形式和构造 1.2 构造要求： 1）截面尺寸，相应的配筋要求； 2）保证刚度的措施； 3）转换层设计要求； 4）保证“强剪弱弯”； 5）其他特殊要求；
第二节 型钢混凝土框架梁
34
基于平截面假定的计算方法计算较为繁复，但能较好 反映钢材和混凝土的共同作用。简单叠加法计算简单， 但偏于保守
第二节 型钢混凝土框架梁
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3、斜截面受剪承载力 3.1 斜截面受剪性能和破坏形态 • 破坏形态主要有三种类型：
第二节 型钢混凝土框架梁
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3、斜截面受剪承载力 3.1 斜截面受剪性能和破坏形态 • 破坏形态主要有三种类型： （1）斜压破坏 • 剪跨比λ<1.0，以及1.0~1.5 且含钢率较大的情况
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技术规程
• YB 9082－97（钢骨混凝土结构设计规程）
▫ 叶列平教授参考了日本和美国的规范 ▫ 日本建筑学会《铁骨铁筋コンクリート计算规准. 同解说》 若林实
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• JGJ138－2001（型钢混凝土组合结构技术规程）
▫ 西安建筑科技大学（姜维山、赵鸿铁、白国良）、 西南交大赵世春等 ▫ 根据实验研究结果，在苏联模式上进行了修正
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2、正截面受弯承载力 2.2 受弯承载力计算的简化叠加法： 1）一般叠加方法： • 型钢混凝土梁的受弯承载力由型钢截面承担的受 弯承载力Ma和钢筋混凝土部分承担的受弯承载力 MRC叠加，取Ma ＋MRC最大值 • 该叠加法是根据塑性理论下限定理建立的，没有 考虑型钢和混凝土的共同工作，而且直接应用较 为困难。 • 对于对称截面，可采用简化叠加方法。
第一节 一般要求和结构的整体作用
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1、型钢配置形式： 1）实腹式：良好的延性和耗能能力 2）空腹式：
第一节 一般要求和结构的整体作用
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3、型钢与混凝土共同作用 • 型钢混凝土组合结构中，型钢表面积 与截面面积之比较小，且表面平整， 粘结强度小，二者之间容易产生滑移， 仅靠粘结强度是无法实现共同工作的。 • 共同工作的标志：忽略的相对滑移 • 措施：
第一节 一般要求和结构的整体作用
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• 优点：
3）显著加快施工速度
可平行流水施工
4）结构延性与耗能能力较好
以实腹柱为最好
5）与钢结构相比，其耐久性和抗火性能较 好。
• 可以单独使用，也可以与钢筋混凝土 或钢结构组合使用
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• 关键技术：
第一节 一般要求和结构的整体作用
1）与不同结构材料的连接节点 2）避免沿高度因结构类型改变引起的承载 力和刚度突变 应重视过渡层的设计
第二节 型钢混凝土框架梁
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2、正截面受弯承载力 2.1 梁的受弯性能： • 型钢偏置: ▫ 交界面处可能发生相对滑移 ▫ 接近破坏时交界面附近将产生较大的纵向裂缝 ▫ 混凝土压碎高度较大，延性较差 ▫ 应设置足够数量的抗剪连接件。 • 设置足够的抗剪连接件后，受力过程中基本上符 合平截面假定，破坏时型钢上翼缘与混凝土的交 界面并无明显纵向裂缝。
1
第三章 型钢混凝土组合结构
2
简介
• 型钢混凝土结构是以型钢为钢骨并在型钢周围配 置钢筋和浇筑混凝土的埋人式组合结构体系。 • 日本：钢骨混凝土结构(Steel Reinforced Concrete)。 • 英、美等西方国家称之为混凝土包钢结构(Steel Encased Concrete) • 前苏联称之为劲性钢筋混凝土结构。
第二节 型钢混凝土框架梁
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2、正截面受弯承载力 2.3 以平截面假定为基础的计算方法： （1）基本假定： 1）截面应变分布符合平截面假定，型钢与混凝土之 间无相对滑移； 2）不考虑混凝土抗拉强度； 3）取受压边缘混凝土极限压应变0.003，相应的最 大压应力取混凝土轴心受压强度设计值 4）型钢腹板的应力图取为拉、压梯形应力图形。 设计计算时，简化为等效矩形应力。
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第一节 一般要求和结构的整体作用
• 钢与混凝土两种材料的组合体
▫ 型钢 ▫ 纵向钢筋和箍筋 ▫ 混凝土
• 从受力性能而言，其基本属于钢筋混 凝土结构的范畴
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• 优点：
第一节 一般要求和结构的整体作用
1）含钢率不受限制，承载力高，刚度大 可以减小构件截面，增加建筑物使用面 积和楼层高度； 与钢结构框架相比，节省钢材50％ 2）结构可以二次受力 施工阶段的第一阶段荷载 与硬化混凝土共同承担使用荷载 可以有效减小梁的变形和裂缝宽度。
第二节 型钢混凝土框架梁
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3、斜截面受剪承载力 3.1 斜截面受剪性能和破坏形态 • 型钢混凝土与钢筋混凝土梁的受剪性能： （4）可能会发生剪切粘结破坏。型钢与混凝土交 界面粘结强度较低，型钢混凝土梁破坏时受压侧 保护层混凝土剥离范围大，设计中应通过配置必 要的构造箍筋、增加型钢外围混凝土厚度等措施 来提高剪切粘结承载力。
技术规程
• YB 9082－97（钢骨混凝土结构设计规程）
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▫ 正截面承载力计算某些情况计算结果小得离谱（相 比试验值）。而且，正截面计算偏小，相对来说容 易造成事实上的强梁弱柱，抗震不利。所以不是结 果偏小就好
• JGJ138－2001（型钢混凝土组合结构技术规程）
▫ 正截面承载力基本上可以说不能用，漏洞百出，结 果离谱（相比试验值） ▫ 节点连接；柱脚计算不合理；抗弯计算
第二节 型钢混凝土框架梁
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2、正截面受弯承载力 2.1 梁的受弯性能： • 完全粘结梁： ▫ 充满型型钢混凝土梁以及型钢虽然偏置在 截面受拉区、但设置了足够数量抗剪连接 件的梁 • 非完全粘结梁： ▫ 型钢偏置在截面受拉区而未设置抗剪连接 件的梁 • 设计中应避免采用非完全粘结梁
第二节 型钢混凝土框架梁
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3、型钢与混凝土共同作用 • 抗剪连接件
▫ 当钢梁全截面受拉且未在钢梁上翼缘配置 抗剪连接件，则当截面拉应力较大时，型 钢上翼缘与混凝土交界面处的较大剪力将 使交界面发生粘结破坏，出现纵向裂缝。
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第一节 一般要求和结构的整体作用
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3、型钢与混凝土共同作用 • 配置必要的纵筋和箍筋
▫ 箍筋除了增强截面抗剪承载力外，约束核 心混凝土的作用尤为突出，能够增强构件 塑性铰区的变形能力和耗能能力，是保证 混凝土和型钢、纵向钢筋共同工作的重要 因素（防止保护层在破坏阶段时严重剥落）
第二节 型钢混凝土框架梁
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2、正截面受弯承载力 2.3 以平截面假定为基础的计算方法： （1）基本假定： 5）钢筋应力等于其应变与弹性模量的乘积，但不大 于其强度设计值
第二节 型钢混凝土框架梁
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2、正截面受弯承载力 2.3 以平截面假定为基础的计算方法： （2）正截面受弯承载力： • 把型钢翼缘作为纵向受力钢筋考虑，破坏时上、 下翼缘达到屈服强度fa和fa’
第二节 型钢混凝土框架梁
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2、正截面受弯承载力 2.1 梁的受弯性能： • 在最大承载力之前，梁中型钢截面的应变分 布与外包混凝土截面的应变分布基本协调一 致，中和轴重合，且接近于直线分布，表明 型钢与外包混凝土的粘结作用在最大荷载之 前一般不会被破坏。 • 仍可以假定梁截面中型钢与混凝土的应变符 合平截面假定。
第二节 型钢混凝土框架梁
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3、斜截面受剪承载力 3.1 斜截面受剪性能和破坏形态 • 破坏形态主要有三种类型： （2）剪压破坏 • 剪跨比λ>1.5且含钢率较小的情况 • 斜裂缝端部剪压区混凝土在正应力和剪应力的共 同作用下被压碎
第二节 型钢混凝土框架梁
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3、斜截面受剪承载力 3.1 斜截面受剪性能和破坏形态 • 破坏形态主要有三种类型： （3）剪切粘结破坏 • 不配箍筋或箍筋很少、且剪跨比较大的情况 • 型钢与混凝土的粘结力极易丧失，传递剪力的能 力降低，于是在型钢翼缘外侧的混凝土中产生应 力集中 • 在型钢翼缘附加产生劈裂裂缝，沿型钢翼缘水平 方向发展，导致保护层脱落
▫ 日本兴业银行，是一座总面积约14000m2、高 约30m的型钢混凝土建筑，经受了1923 年的关 东大地震而几乎没有破坏。
5
日本
• 1978年，宫城县冲绳地震
▫ 在调查的95栋型钢混凝土建筑中，仅有17栋发 生主体轻微破坏。
• 20 世纪30 年代至60 年代日本的型钢混凝土以 空腹式配钢为主，70 年代以来以实腹式配钢 为主要形式。
技术规程
• YB 9082－97（钢骨混凝土结构设计规程）
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▫ 忽略型钢与混凝土之间的粘结作用，认为二者独立 工作，并考虑混凝土主要承受轴压力，型钢主要抗 弯，承载力叠加计算 ▫ 计算结果偏小,不适合我国国情
• JGJ138－2001（型钢混凝土组合结构技术规程）
▫ 假定是沿用钢筋混凝土构件计算中的钢筋与混凝土 变形协调假定 ▫ 刚度可以简单叠加法 ▫ 承载力计算复杂
欧美
• SRC结构在欧美的研究应用远不如日本广泛， 但是最早的型钢混凝土结构却是出现在欧洲。 • 1904年，在英国，为了提高建筑物内钢柱的耐 火性能而将其埋置于混凝土内，从而产生了世 界上最早的型钢混凝土柱。随后，欧美各国开 始了对这种新型结构的研究与应用。
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欧美
• • • • • 美国达拉斯第一国际大厦，72层，726m 休斯顿第一城市大楼，共49层，高207m 休斯顿得克斯商业中心大厦，79层，305m 休斯顿海湾大楼，52层，221m 澳大利亚悉尼堪特斯中心198m，采用钢筋混凝 土内筒，型钢混凝土外柱。 • 新加坡财政大楼，55层，242m，采用型钢混凝 土核心筒。 • 雅加达中心大厦，23层，84m，采用型钢混凝土 柱，钢筋混凝土梁及钢梁。