钢骨混凝土结构发展论文

钢骨混凝土结构发展论文

摘要：随着我国现代化建设的发展，高层、超高层建筑迅速发展，钢骨混凝土结构的应用越来越广泛。目前，国内外对钢骨混凝土结构有诸多方面的研究，也取得了许多科研成果。但在一些设计和计算方法上仍略显落后，应适时引进一些先进的结构设计理念，进一步完善钢骨混凝土结构设计理论，为钢骨混凝土在工程上推广应用提供科学依据。

0引言

钢骨混凝土结构是指在钢筋混凝土结构的基础上加入钢骨，使两者形成整体而充分发挥各自优势、达到共同工作的组合结构。这种结构在日本称为钢骨钢筋混凝土结构（Steel Reinforced Concrete Structure，简称SRC）[1-2]，在英、美等西方国家称之为混凝土包钢结构（SteelEncasedConcreteStructure）[3-4]，我国过去一直将其称为劲性钢筋混凝土结构。

在钢骨混凝土结构中，钢骨与外包钢筋混凝土形成整体，共同承担荷载的作用，可以充分利用各自优点，其受力性能优于这两种结果的简单叠加。这种结构优点有：（1）配置钢骨使构件的承载力大为提高，尤其是配置实腹式钢骨柱的抗剪承载力有很大提高，有利于减小构件截面尺寸和结构抗震；（2）具有更大的刚度和阻尼，有利于控制结构的变形；（3）外包混凝土提高了结构的耐久性和耐火性。

1钢骨混凝土结构的发展

钢骨混凝土的研究始于20世纪的欧美。1904年在英国，为满足钢结构的防火要求，在钢柱表面包裹一层混凝土，形成包钢结构，是SRC柱的雏形。1908年Burr完成了空腹式钢骨混凝土柱的试验，发现型钢在外包了混凝土后强度和刚度大大提高。

从1960年起，英国开始改进组合柱设计方法的研究，以此为基础形成了英国规范B55400：part5（1979）。1981年德国制定了SRC 柱设计草案，1984年形成正式版本。1985年英、德、法、荷四国共同制定了欧洲组合结构设计规范Eurocodes，此规范假定型钢与混凝土完全交互作用，构成截面仅有一个对称轴，将型钢和混凝土均按照矩形应力块理论考虑，采用极限强度设计方法进行设计。

1979年美国由SSLC提出了基于纯型钢的允许应力设计方法；1989年的美国混凝土规范ACI-318中将型钢视为等值的钢筋，然后再以钢筋混凝土结构的设计方法进行SRC构件的设计；1993年，钢结构设计规范AISC-LRFD则采用了极限强度的设计方法来设计SRC结构，将钢筋混凝土部分转换成等值型钢，按照钢结构的设计方法进行设计；1994年NEHRP建筑业抗震设计规则的建议草案中设置了专章讨论组合结构的设计，综合了ACI与AISC-LRFD设计方法，并增加了组合结构的设计内容。

前苏联于1949年建筑科学技术研究所编制了《多层房屋劲性钢筋混凝土暂行设计技术条件》（BTY-03-49），1951年苏联电力工业部出版了《劲性钢筋混凝土设计规范》，1978年制定并颁布了《劲性钢筋混凝土结构设计指南》。

日本由于客观条件原因在建筑中多采用抗震性能较好的钢骨混凝土结构形式。早在1905年，白石直野设计的和田东京仓库的柱就采用了钢骨混凝土柱。1921年东京建成了高30m的日本兴业银行，就是日本典型的全钢骨混凝土结构，在1923年的东京大地震中表现出良好的抗震性能。从此钢骨混凝土结构被大量采用，1951年开始对SRC结构进行系统研究，1958年制定了《钢骨混凝土结构设计标准》。日本标准以“强度叠加法”作为理论基础，没有考虑钢骨与混凝土之间的相互作用，设计偏于保守。

我国在上世纪80年代以后，冶金部建筑研究总院率先进行了钢骨混凝土轴压短柱、偏压短柱、偏压长柱和钢骨混凝土梁的试验研究。另外，中国建筑科学研究院、清华大学、同济大学、东南大学、西南交通大学等单位先后对各种形式的钢骨混凝土构件进行了试验研究。在这些研究成果的基础上，1997年11月冶金工业部建筑研究总院负责编制了《钢骨混凝土结构设计规程》（YB9082-97）。

2钢骨混凝土的工程应用

钢骨混凝土结构具有良好的力学性能，早就得到了广大结构工程师的重视，特别是在一些多震的发达国家和地区。

美国：休斯顿得克斯商业中心大厦，79层，305m高，均采用钢骨混凝土外框架一钢骨混凝土内筒结构；休斯顿海湾大楼，52层，221m高，采用钢骨混凝土柱一钢梁框架结构。

其它地区：香港中银大厦，72层，363m高，下部为钢骨混凝土结构，上部为钢结构；悉尼恺特斯中心，198m高，采用钢筋混凝土

内筒、型钢混凝土刚性悬挂内部楼层、型钢混凝土外柱结构；新加坡财政部大楼，55层，242m高，型钢混凝土核心筒结构。

前苏联在二战后的厂房及桥梁设计中采用大量此结构，并出版了“设计指南”。

日本在经历几次大地震后，钢骨混凝土结构经受了考验，更加促进了钢骨混凝土结构在日本的研究和发展。1981-1985年之间日本所建造的六层以上的建筑，钢骨混凝土结构的占了45.2%，占总面积的62.8%，其中10-15层的高层建筑中，钢骨混凝土结构占了90%。

我国从50年代开始主要在工业厂房方面应用钢骨混凝土结构。20世纪80年代以来，我国在北京、上海等地相继建了一批该种结构的高层建筑。如北京香格里拉饭店，地上24层，地下2层，高82.7米，为钢骨混凝土和钢筋混凝土混和结构一钢骨混凝土框架、钢筋混凝土核心筒，底层外柱尺寸为800mm*1000mm，内柱为800mm*800mm；上海瑞金大厦，地上27层，地下1层，总高度107米，1到9层为钢骨混凝土和钢筋混凝土混和结构，9层以上为钢柱一钢筋混凝土内筒结构；北京的国际贸易中心大厦、上海的金茂大厦、深圳的鸿昌大厦等都部分或者全部采用了型钢混凝土结构。随着我国多、高层建筑的迅速发展，钢骨混凝土在我国的应用将越来越广泛。

3结语

随着我国现代化建设的发展，高层、超高层建筑迅速发展，钢骨混凝土结构的应用越来越广泛。目前，国内外对钢骨混凝土结构有诸多方面的研究，也取得了许多科研成果。但在一些设计和计算方法上

仍略显落后，应适时引进一些先进的结构设计理念，进一步完善钢骨混凝土结构设计理论，为钢骨混凝土在工程上推广应用提供科学依据。

参考文献

[1]日本建筑学会.钢骨钢筋混凝土结构设计标准及解说.冯乃谦，叶列平等译.北京：能源出版社.

[2]Architectural Institute of Japan. AIJ Standards for Structural Calculation of Steel Reinforced Concrete Structures （1987）.1991

[3]British Standard Institution.Steel，Concrete and Composite Bridges Parts.Code of Practice for Design of Composite Brige， l979

[4]Johnson R P. Beams， columns， Frames and Applications in Building. Composite Structure of Steel and Concrete. Vol.

1. New York：Halsted Press， 1975