型钢混凝土结构在我国发展应用研究

张仁杰，张阳光

（1. 辽宁海星建设工程有限公司，辽宁 营口 115000；2. 营口峰茂建设监理有限公司，辽宁 营口 115000）

型钢混凝土结构在我国发展应用研究

张仁杰1，张阳光2

（1. 辽宁海星建设工程有限公司，辽宁 营口 115000；2. 营口峰茂建设监理有限公司，辽宁 营口 115000）

文章简要总结了型钢混凝土组合结构的发展过程、研究现状，介绍了国内外不同的设计分析方法，重点分析比较了JGJ 13822001和YB 9082297中计算型钢混凝土结构时存在的异同点，以期为此类结构的设计施工提供参考。

型钢混凝土结构；发展；研究

型钢混凝土（Steel Reinforced Concrete，以下简称SRC）结构是指在型钢周围布置钢筋，并浇筑混凝土的结构。型钢分为实腹式和空腹式。实腹式SRC构件具有较好的抗震性能，而空腹式 SRC构件的抗震性能与普通混凝土（Reinforced Concrete，以下简称RC）构件基本相同。因此，目前在抗震结构中多采用实腹式SRC构件。实腹式型钢可由钢板焊接拼制而成或直接采用轧制型钢。

1 国外的研究

20世纪初，欧美就开始对SRC柱进行了研究。1908年，Burr做了空腹式SRC柱的试验，发现混凝土的外壳能使柱的强度和刚度明显提高。1923年，加拿大开始做空腹式配钢的SRC梁的试验。在1989年的美国钢筋混凝土设计规范ACI2318中，将型钢视为等值的钢筋，然后再以RC结构的设计方法进行SRC构件设计，这种方法的优点在于对SRC结构设计时考虑了构件的“变形协调”和“内力平衡”，但没有考虑型钢材料本身的残余应力和初始位移。在1993年的钢结构设计规范C2LRFD中，采用极限强度设计法来设计SRC结构，将RC部分转换为等值型钢，再以纯钢结构的设计方法进行组合结构设计，并考虑了残余应力和初始位移。英国在理论分析资料的基础上，于1969年将建筑中的SRC柱列入英国钢结构规范BS 449的第三部分，随后将桥梁中的SRC柱列入英国标准BS 5400的第五部分。

2 我国SRC结构的应用与研究

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20世纪60年代末几乎停止使用。20世纪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3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，其中郑州工学院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。

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，［1］1998年我国冶金部颁布了我国第一部YB 9082297钢骨混凝土结构设计规程。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 13822001型钢混凝土组合结构技术规程。此规程中的设计方法与我国的混凝土规范相近。

3 我国的设计方法

在试验及理论研究的基础上，对于SRC结构的设计方法，我国学者也提出了多种计算方法，反映在规范规程上，有冶金部的YB 9082297钢骨混凝土结构设计规程（以下简称《钢骨规程》）和建设部的JGJ 13822001型钢混凝土组合结构技术规程（以下简称《型钢规程》）。《钢骨规程》参照日本规范的叠加方法，进一步提出了较为准确的轴力分配方法，称为改进简单叠加法。改进简单叠加方法与理论方法和一般叠加法基本吻合。在《钢骨规程》中，无论是构件的承载力计算还是刚度、裂缝验算，均采用叠加原理，原理清晰，计算简单。在《型钢规程》中，构件的承载力计算采用平截面假定，钢骨与混凝土变形协调，通过构件内里平衡方程求解构件承载力。在承载力计算中，公式复杂，适合于已知各配筋条件的承载力验算，而已知内力求配筋则计算复杂。刚度计算采用钢筋混凝土与型钢钢骨两部分刚度叠加的方法，与《钢骨规程》相近，计算公式有差异，在长期刚度的计算中，混凝土收缩、徐变的影响仅考虑混凝土部分的影响，但《型钢规程》中没有区分钢骨部分和型钢部分，公式中用的是整体刚度。受弯构件裂缝计算两者也不一致，《型钢规程》中将型钢受拉翼缘简化为等效钢筋，并考虑型钢腹板的部分影响；《钢骨规程》中采用叠加原理，通过弯矩分配，计算混凝土部分承担的弯矩，在考虑型钢受拉翼缘影响的基础上，计算裂缝宽度。

1 日本建筑学会.钢骨钢筋混凝土结构计算标准及解说（冯乃谦、叶列平译）［M］.北京：能源出版社，1998

2 中国建筑科学研究院.混凝土结构研究报告选集［R］.北京：中国建筑工业出版社，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