胡现良1 谷二永2
河北联合大学1 建研地基基础工程有限责任公司2
摘 要：简要介绍了型钢混凝土组合结构的特点,国内外应用、研究现状及计算理论，分析了国内在研究型钢混凝土结构中存在的不足之处，并提出了进一步研究的方向。
关键词：型钢混凝土结构；应用；计算理论
Summary on Researches and Applications of Steel Reinforced Concrete Structure
Hu Xianliang
Abstract: This paper briefly introduces the features and the present researches on and applications of Steel Reinforced Concrete Structure, expounds the calculating theory of this structure, and puts forward the direction of the further research on it.Disadvantages of the researches 金属钝化剂of Steel Reinforced Concrete Structure are analyzed.
Key Words: Steel Reinforced Concrete Structure; application; calculating theory
一、引言
随着经济的快速增长，现代建筑的用途和功能向综合性、多样化，超高方向发展。建筑底部多个楼层要求具有较大的使用空间，单一的钢筋混凝土结构构件，因截面过大占据较多使用面积，已经影响到建筑物使用功能的充分发挥，很难再适应发展的需要。由于型钢混凝土结构具有强度高、截面大小适中、耐火、防止腐蚀的优点，能够很好的解决上述问题。近些年，在北京、上海、深圳、香港等城市，型钢混凝土结构已经较多的应用于高层建筑中。
二、型钢混凝土结构的概念
型钢混凝土(Steel Reinforced Concrete，简称 SRC)是指在混凝土中主要配置型钢，并配有一定的纵向受力钢筋和横向箍筋的结构，是钢与混凝土组合结构的一种主要形式。其中，型钢混凝土结构根据所用型钢形式不同，主要分为实腹式和空腹式两大类。实腹式构件的型钢主要有轧制工字钢、槽钢、H 型钢及焊接 H 型钢。空腹式构件主要配由缀板或缀
条连接角钢或槽钢形式的型钢。实腹式构件制作简单，承载力大，抗震性能好[1]；空腹式构件比较节省材料，但制作工序繁多，其制作费用高，变形性能和受剪承载力也较小。图1 给出了不同配钢形式的型钢混凝土梁、柱断面。
(a) 实腹式型钢混凝土柱截面
(b)空腹式型钢混凝土柱截面
(c)实腹式型钢混凝土梁截面 (d)空腹式型钢混凝土梁截面
图1 型钢混凝土梁、柱截面
三、型钢混凝土结构的特点
型钢混凝土构件中的型钢和混凝土在箍筋及型钢本身约束下形成一体，使得两种材料的强度都能得到充分利用，其性能优于型钢与混凝土的简单叠加。型钢混凝土结构作为一种新型结构，汇集了钢筋混凝土结构和钢结构各自的主要优点，具有一系列不同的特性[2]。
1.与钢筋混凝土结构相比，具有以下特点：
1) 变形能力强，抗震性能好。
钢筋混凝土结构由于混凝土材料的脆特别是同一层柱刚度相差很大、担负剪力不均衡或是当结构存在较大偏心构件容易发生剪切破坏，结构的延性较差。型钢混凝土组合结构构件具有比钢筋混凝土结构构件更好的延性和耗能性能，改善了混凝土构件破坏时的脆性性质，和抗震性能。
2) 承载力高，构件自重小。
在抗震设计中，钢筋混凝土柱截面由轴压比决定。由压比限值的限制，混凝土柱的的截面尺寸选取得很大。使用型钢混凝土载力高于同截面钢筋混凝土结构的承载力，从而减小构件截面，不会形成肥梁胖柱，增加使用空间。
3) 传力性能好。
当钢筋混凝土结构和钢结构连接时，用型钢混凝土过渡层可以使结构的内力传递更为合理。
4) 施工周期短。
在施工时，型钢骨架自身能承受较大的荷载，可以做脚手架使用，如果再利用压型钢板作混凝土楼板的模板，可以节省模板和施工的时间，但构件中同时存在型钢和钢筋，浇筑混凝土会比较困难。
2.sis压片与纯钢结构相比，具有以下特点：
1) 受力合理，延性好。
型钢混凝土构件充分利用混凝土的抗压性能和钢材的抗拉压性能，钢筋混凝土与型钢形成整体，共同受力，有利于提高型钢的整体稳定性和钢板的局部屈曲，不易发生屈曲失稳及梁的侧向失稳，具有很好的延性。
2) 耐久性和耐火性良好
由于型钢埋入混凝土中，混凝土对型钢形成保护层作用，可以很好地钢材锈蚀和火灾危害，具有良好的耐久性和耐火性。
3) 经济效益好
与全钢结构相比，型钢混凝土结构可节约1/ 3左右的钢材，降低了造价，同时克服了钢结构防锈、防腐蚀、防火性能较差、需经常性维护等弱点[3]。
压片机模具4) 稳定性和抗风性能良好
结构自重小，刚度大，外力作用下变形小，在风荷载和地震作用下，结构的水平移可以得
到控制，具有明显的稳定性能和良好的抗风效果。
综上所述，型钢混凝土结构是一种很有发展前途的结构，应充分加强对它的研究和应用。
四、型钢混凝土结构在国内的应用
在我国，20世纪50年代初，我国开始从前苏联引进了型钢混凝土结构，主要用于工业厂房， 如包头电厂主厂房、鞍山钢铁公司的沉铁炉基础等。20世纪 80 年代后，型钢混凝土结构开始应用于高层、超高层建筑中。下面对一些主要的工程应用作简要介绍
1) 香港中国银行73层，总高368 m。采用巨型桁架结构，它的竖杆为型钢混凝土结构，斜杆为钢结构，组成4个三角形空间桁架。其中角柱的截面为4000 mm×4000 mm；
2)上海瑞金大厦27层，由型钢混凝土及普通钢筋混凝土内筒、型钢混凝土框架组成。1～9层为型钢凝土结构，主要柱截面为600 mm×600 mm ，次要柱截面为400 mm×400 mm ，柱内为焊接十字形型钢，9层以上为钢柱。
3)上海金贸大厦，地上88层，地下3层，总高度 420. 5m，国内第一，世界第三，其主体结
构采用了核心筒加圈复合巨型柱的方案，其巨型柱是由 H 型钢、钢筋和高强混凝土复而成。
4)北京长富宫饭店，地上25层，地下3层，高 88 m，地下部分至 2层范围为型钢混凝土结构， 上部为钢框架结构；
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5) 北京香格里拉饭店，地上26 层，地下 2 层，总高 82. 75 m，结构形式为框架剪力墙体系， 其框架柱均采用了型钢混凝土结构柱。
型钢混凝土结构除应用于高层建筑及一些特殊结构外，在桥梁工程上的应用也已从局部构件发展到桥梁整体结构。预应力型钢混凝土结构由于自身所特有的低容重 强度比、刚度大、截面利用率高、施工方便等优点，成为最具竞争力的一种结构形式。因此，尽管型钢混凝土结构在桥梁工程中的应用时间不是很长，但已经得到了迅速发展，比如万县长江大桥、杭州市钱江四桥等。
五、型钢混凝土结构的研究
1.国内研究发展及研究现状
20世纪50年代初，我国从前苏联引进了SRC结构，后由于片面追求节省钢材，于60年代末几乎停止使用。80年代后，随着我国建筑业的迅猛发展，SRC结构在全国兴起，北京、上海、江苏等省市的高层建筑中应用了SRC和RC的混合结构，取得了良好的经济效果。“劲性钢筋混凝土结构性能及设计方法”课题，自1987年开始，在查阅各国有关规范、研究成果、工程应用基础上。进行了系统的试验研究。主要进行了以下工作： ①受压构件专题组中武汉工业大学共进行了三根配有工字型钢，5根配有角钢的型钢混凝土轴心受压柱的承载力试验；中国建筑科学研究院进行了10个压弯构件试验；冶金部建筑研究总院进行了18根偏心受压中长柱试验；武汉工业大学进行了5根偏压柱试验；西南交通大学进行了偏压构件试验；同济大学对配置角钢的格构式劲性钢性钢混凝土柱进行了试验。
②受弯构件专题组6个单位总共进行了35个构件的试验(郑州工学院8个T型截面简支梁试验；中国建筑科学研究院3个矩形截面梁；西安冶金建筑学院12个；西南交通大学12个；华南理工大学2个；南京建筑工程学院4个)。
③短柱受力性能专题组三个单位共进行了58个试件的试验(其中，西南交通大学32个，西安
建筑学院18个，东南大学8个)。
④西安建筑科技大学赵鸿铁、姜维山等于1988年对SRC柱-SRC梁中柱节点进行试验研究，通过柱端低周反复加载，轴压比为0～0.352，以轴压比为主要参数，得出的节点破坏类型为剪切破坏。
⑤中国建筑科学研究院对6个矩形钢骨混凝土柱-钢筋混凝土梁的中柱节点进行了低周反复荷载试验。主要研究了这种节点的抗震性能以及轴压比、柱型钢等对节点性能的影响[15]。
⑥中国建筑科学研究院孙惠中等于1990年对SRC柱-SRC梁中柱节点进行试验研究，以梁、柱端反复加载为加载方式，轴压比为0.36，以混凝土强度、含钢率、配箍率为主要参数，得出结点的破坏形式为剪切破坏。
⑦东南大学唐九如等对5个模型比例为1:2的边柱节点进行了低周反复荷载试验，重点考察了节点核心区的抗剪机理、抗剪强度，其中两个矩形钢骨混凝土柱-钢梁节点，两个矩形钢骨混凝土柱-钢骨混凝土梁节点，并与钢筋混凝土节点进行对比试验，同时研究了箍筋对节点性能的影响[17]。
⑧西南交通大学陈家夔等对6个顶层边柱节点的矩形钢骨混凝土柱-钢骨混凝土梁节点进行了单调荷载试验，通过改变节点核心区内型钢腹板的厚度，比较了型钢腹板的作用，并与纯钢结构对比试验。卷绕电池
通过以上系统研究，取得了一系列的研究成果，并在一些高层建筑工程中应用。经过几年的研究和工程实践，参考日本钢骨混凝土设计标准[5]，1998 年我国冶金部颁布了我国第一部 YB 9082-97《钢骨混凝土结构设计规程》[6]。此规程基本沿用了日本标准的设计方法，包括其名称在内。将型钢作为等效钢筋，参照我国的混凝土规范及国外有关规范，2002 年建设部颁布了 JGJ 138-2001 型钢混凝土组合结构技术规程[7]。此规程中的设计方法与我国的混凝土规范相近。
目前， 型钢混凝土结构的试验研究正从一般的梁、柱局部构件试验研究分析，发展到对各种复杂的节点构造、大比例全结构模型的试验研究(如型钢混凝土框架弹塑性地震反应试验研究、型钢混凝土桩基承台抗冲击性能的试验研究等)及型钢混凝土粘结滑移性能的研究、保护层的弹塑性屈曲分析等。
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