型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)發(fā)展應(yīng)用研究

張仁杰，張陽(yáng)光

（1. 遼寧海星建設(shè)工程有限公司，遼寧 營(yíng)口 115000；2. 營(yíng)口峰茂建設(shè)監(jiān)理有限公司，遼寧 營(yíng)口 115000）

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)發(fā)展應(yīng)用研究

張仁杰1，張陽(yáng)光2

（1. 遼寧海星建設(shè)工程有限公司，遼寧 營(yíng)口 115000；2. 營(yíng)口峰茂建設(shè)監(jiān)理有限公司，遼寧 營(yíng)口 115000）

文章簡(jiǎn)要總結(jié)了型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程、研究現(xiàn)狀，介紹了國(guó)內(nèi)外不同的設(shè)計(jì)分析方法，重點(diǎn)分析比較了JGJ 13822001和YB 9082297中計(jì)算型鋼混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)存在的異同點(diǎn)，以期為此類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工提供參考。

型鋼混凝土結(jié)構(gòu)；發(fā)展；研究

型鋼混凝土（Steel Reinforced Concrete，以下簡(jiǎn)稱SRC）結(jié)構(gòu)是指在型鋼周圍布置鋼筋，并澆筑混凝土的結(jié)構(gòu)。型鋼分為實(shí)腹式和空腹式。實(shí)腹式SRC構(gòu)件具有較好的抗震性能，而空腹式 SRC構(gòu)件的抗震性能與普通混凝土（Reinforced Concrete，以下簡(jiǎn)稱RC）構(gòu)件基本相同。因此，目前在抗震結(jié)構(gòu)中多采用實(shí)腹式SRC構(gòu)件。實(shí)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(guó)外的研究

20世紀(jì)初，歐美就開始對(duì)SRC柱進(jìn)行了研究。1908年，Burr做了空腹式SRC柱的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)混凝土的外殼能使柱的強(qiáng)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(yàn)。在1989年的美國(guó)鋼筋混凝土設(shè)計(jì)規(guī)范ACI2318中，將型鋼視為等值的鋼筋，然后再以RC結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行SRC構(gòu)件設(shè)計(jì)，這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)SRC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮了構(gòu)件的“變形協(xié)調(diào)”和“內(nèi)力平衡”，但沒有考慮型鋼材料本身的殘余應(yīng)力和初始位移。在1993年的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范C2LRFD中，采用極限強(qiáng)度設(shè)計(jì)法來設(shè)計(jì)SRC結(jié)構(gòu)，將RC部分轉(zhuǎn)換為等值型鋼，再以純鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并考慮了殘余應(yīng)力和初始位移。英國(guó)在理論分析資料的基礎(chǔ)上，于1969年將建筑中的SRC柱列入英國(guó)鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范BS 449的第三部分，隨后將橋梁中的SRC柱列入英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS 5400的第五部分。

2 我國(guó)SRC結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與研究

20世紀(jì)50年代初，我國(guó)從前蘇聯(lián)引進(jìn)了SRC結(jié)構(gòu)，后由于片面追求節(jié)省鋼材，于20世紀(jì)60年代末幾乎停止使用。20世紀(jì)80年代后，隨著我國(guó)建筑業(yè)的迅猛發(fā)展，SRC結(jié)構(gòu)在全國(guó)興起，北京、上海、江蘇等省市的高層建筑中應(yīng)用了 SRC和RC的混合結(jié)構(gòu)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果。“勁性鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性能及設(shè)計(jì)方法”課題，自1987年開始，在查閱各國(guó)有關(guān)規(guī)范、研究成果、工程應(yīng)用基礎(chǔ)上，進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究。主要進(jìn)行了以下工作：①受壓構(gòu)件專題組中武漢工業(yè)大學(xué)共進(jìn)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(yàn)；中國(guó)建筑科學(xué)研究院進(jìn)行了 10個(gè)壓彎構(gòu)件試驗(yàn)；冶金部建筑研究總院進(jìn)行了18根偏心受壓中長(zhǎng)柱試驗(yàn)；武漢工業(yè)大學(xué)進(jìn)行了5根偏壓柱試驗(yàn)；西南交通大學(xué)進(jìn)行了偏壓構(gòu)件試驗(yàn)；同濟(jì)大學(xué)對(duì)配置角鋼的格構(gòu)式勁性鋼性鋼混凝土柱進(jìn)行了試驗(yàn)；②受彎構(gòu)件專題組6個(gè)單位總共進(jìn)行了35個(gè)構(gòu)件的試驗(yàn)，其中鄭州工學(xué)院8個(gè)T型截面簡(jiǎn)支梁試驗(yàn)；中國(guó)建筑科學(xué)研究院3個(gè)矩形截面梁；西安冶金建筑學(xué)院12個(gè)；西南交通大學(xué)12個(gè)；華南理工大學(xué)2個(gè)；南京建筑工程學(xué)院4個(gè)；③短柱受力性能專題組三個(gè)單位共進(jìn)行了58個(gè)試件的試驗(yàn)。

通過以上系統(tǒng)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(yīng)用。經(jīng)過幾年的研究和工程實(shí)踐，參考日本鋼骨混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，［1］1998年我國(guó)冶金部頒布了我國(guó)第一部YB 9082297鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程。此規(guī)程基本沿用了日本標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方法，包括其名稱在內(nèi)。將型鋼作為等效鋼筋，參照我國(guó)的混凝土規(guī)范及國(guó)外有關(guān)規(guī)范，2002年建設(shè)部頒布了JGJ 13822001型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程。此規(guī)程中的設(shè)計(jì)方法與我國(guó)的混凝土規(guī)范相近。

3 我國(guó)的設(shè)計(jì)方法

在試驗(yàn)及理論研究的基礎(chǔ)上，對(duì)于SRC結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，我國(guó)學(xué)者也提出了多種計(jì)算方法，反映在規(guī)范規(guī)程上，有冶金部的YB 9082297鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程（以下簡(jiǎn)稱《鋼骨規(guī)程》）和建設(shè)部的JGJ 13822001型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（以下簡(jiǎn)稱《型鋼規(guī)程》）。《鋼骨規(guī)程》參照日本規(guī)范的疊加方法，進(jìn)一步提出了較為準(zhǔn)確的軸力分配方法，稱為改進(jìn)簡(jiǎn)單疊加法。改進(jìn)簡(jiǎn)單疊加方法與理論方法和一般疊加法基本吻合。在《鋼骨規(guī)程》中，無論是構(gòu)件的承載力計(jì)算還是剛度、裂縫驗(yàn)算，均采用疊加原理，原理清晰，計(jì)算簡(jiǎn)單。在《型鋼規(guī)程》中，構(gòu)件的承載力計(jì)算采用平截面假定，鋼骨與混凝土變形協(xié)調(diào)，通過構(gòu)件內(nèi)里平衡方程求解構(gòu)件承載力。在承載力計(jì)算中，公式復(fù)雜，適合于已知各配筋條件的承載力驗(yàn)算，而已知內(nèi)力求配筋則計(jì)算復(fù)雜。剛度計(jì)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(guī)程》相近，計(jì)算公式有差異，在長(zhǎng)期剛度的計(jì)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(guī)程》中沒有區(qū)分鋼骨部分和型鋼部分，公式中用的是整體剛度。受彎構(gòu)件裂縫計(jì)算兩者也不一致，《型鋼規(guī)程》中將型鋼受拉翼緣簡(jiǎn)化為等效鋼筋，并考慮型鋼腹板的部分影響；《鋼骨規(guī)程》中采用疊加原理，通過彎矩分配，計(jì)算混凝土部分承擔(dān)的彎矩，在考慮型鋼受拉翼緣影響的基礎(chǔ)上，計(jì)算裂縫寬度。

1 日本建筑學(xué)會(huì).鋼骨鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)及解說（馮乃謙、葉列平譯）［M］.北京：能源出版社，1998

2 中國(guó)建筑科學(xué)研究院.混凝土結(jié)構(gòu)研究報(bào)告選集［R］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)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