钢混组合结构在房屋建筑中的应用

2015-04-08周景润

四川水泥 2015年11期

关键词：钢骨钢混钢梁

周景润

(咸宁职业技术学院建筑学院，湖北咸宁 437100)

钢混组合结构在房屋建筑中的应用

周景润

(咸宁职业技术学院建筑学院，湖北咸宁 437100)

随着我国科学技术的不断发展，由于钢混组合结构能够同时发挥钢材和混凝土两者的各自优点，并以其优异的力学性能，已经被越来越多的房屋结构所釆用。钢混组合结构组合结构能否充分发挥其自身的力学性能，很大程度上取决于钢材与混凝土是否能良好连接，因此需要对房屋建筑结构中的钢混结合段进行充分研究和探讨。

钢混组合结构房屋建筑应用发展前景

引言：钢混组合结构房屋技术中房屋结构存在的问题要求对房屋新材料和技术进行全面的研究及运用，我国已把新型建筑体系列入高新发展的技术领域范畴中。钢混组合结构已是房屋结构中最适合选用的创新体系之一。

1. 钢混组合结构的发展及特点

钢混组合结构在国外的发展很早，可以追溯到1922年加拿大对外包混凝土钢梁的实验，以后在不断的发展。到六七十年代已经进入了全面发展研究的实用阶段。目前在进一步的进行研究和推广并对其进行完善。我国虽起步较晚，但发展却比较快。现在的研究水平和国际上的并没有太大的差距。钢混组合结构具有承载力,刚度强,抗震性能好,构件尺寸较小，省脚手架和模板，施工快，交通不中断，交叉作业，现场作业少等优点。缺点则是耐火性差，这种组合结构在国内首先应用于高层建筑,地下结构,桥梁结构等领域，所证实综合效益比较好。因此适于向普通的房屋建筑结构推广。

2. 钢混组合结构的优势

(1)能够改善建筑效果、合理布置。钢混组合结构梁与钢筋混凝土梁比重量能减少50%以上，并可很大程度的减小梁高以及所需支撑结构的横截面积。同时组合梁可以有很大的跨度，所以，建筑工程师可以依据人们的要求来设计多种隔断，室内布置能够多样化。并能有跨度大且无竖向结构的内部空间。钢管混凝土柱不但比混凝土柱承载力大，且不会有像混凝土柱那样在使用中出现表面裂缝的现象，外表更加的美观，能够达到人们的审美要求。

(2).承载力高、抗震性比较好。在钢混组合结构中钢所承载力的能力有很大的提高，其结构重量比较轻，地震作用减小了。并且钢材本身的延性也较高，进而抗震性能更加优越。

(3).施工简化、缩短了周期、很多的构件能够在工厂制作、不用支模、不用打脚手架，不但使成本降低了，又施工速度加快了。钢混组合梁柱的连接较简单，在节点处不会有钢混结构中纵横钢筋密集交错的现象发生。同时环境污染比较小，使施工的机械化水平有所提高。

(4).综合效益较好、造价较低、自重比较轻、地基比较容易处理。因为在工程造价中基础占有比较大一部分，重量轻的上部结构可以减少基础的造价，进而减少整个项目的投资。因为施工机械化程度增高，所以可以减少人工费和模板等辅助材料等很多费用。并且很大程度的缩短了工期，能够提前投入使用，使隐性经济效益有所提高。钢混组合结构也能通过计算机软件的使用而缩短设计周期。和传统结构相比，在设计使用过程中,施工以及综合效益等方面，钢混组合结构都各自具有优势。钢混组合结构综合造价也不比普通钢筋混凝土结构高。因此，采用钢混组合结构房屋建筑中用钢量比较低，造价比较低，经济效益非常明显。

(5).相对于钢结构体系的优势，钢-混组合结构是在钢筋混凝土结构和钢结构基础上发展起来的结构体系，扬长避短，混凝土和钢材的各自的优点充分得到利用。钢混组合梁与钢梁相比较，节约钢材混凝土的使用增加了整体结构的稳定性，降低了结构高度，并使隔热、隔声、防渗的能力提高了，同时增强耐久性，动力性能有所改善。

3. 钢-混组合结构设计

（1）设计原则。钢混结构与一般原则一样，都尽可能的采取简单的建筑布局。并有明确的传力方法，减少刚度的突变等等。一般都采用框架结构体系，高层建筑中针对竖向荷载和水平侧荷载都要认真的考虑。水平侧向荷载包括风荷载和地震作用。如果横向刚度不足，就要设置侧向支撑抵抗水平荷载。

（2）钢混组合梁更加适合应用于房屋建筑中。这种梁通过剪力连接件把钢梁和混凝土板组结合起来，剪力连接件传递钢梁与混凝土翼缘交界面上的剪力，确保其共同工作，混凝土受压，钢梁受拉，物尽其用。由于增大刚度，组合梁比全钢梁的截面高度减小，混凝土板作为组合梁的连续侧向支撑，使整体稳定性和钢梁的局部稳定性有所提高。箱形梁蜂窝梁及桁架等，混凝土翼缘同时就是楼板，可以用现浇、预制板、叠合板、压型钢板等形式。现浇时，钢梁可作为纵向模板，采用后几种板则不用支模。既简便，又可加快施工速度。压型钢板使用很广泛，作为楼板，可使天棚很美观。值得注意的是钢筋混凝土组合梁中剪力连接件是关键。元件不能忽视对它的设计，并应考虑滑移效应对强度的影响。混凝土翼缘中还应设置横向钢筋，以防止纵向劈裂。钢混组合结构的防火，防锈性能较好，但仍是比较薄弱。现在钢材防锈的办法比较成熟，许多新型涂料防锈的期限一般可达20～30a，房屋建筑中暴露的钢材需覆盖防锈涂料和防火材料等措施。

（3）结构体系。组合结构的房屋建筑体系很灵活，可以采用大组合的形式，即竖向构件和横向构件都是组合构件，如钢混柱或钢骨混凝土柱加组合梁；非高层的建筑也可以采用部分组合形式，如砼柱加组合梁；柱子可用焊接、型钢、冷弯薄壁型钢、轻型热轧型钢等作为钢骨，外包混凝土，形成钢骨混凝土柱。这种柱子主要由钢骨承担荷载，外包混凝土可以防止钢骨被压屈，也可用钢管砼，有方钢管和圆钢管两种。钢管内的混凝土同样防止钢管的压屈，提高钢管的稳定承载力。钢管则对混凝土约束作用，提高其抗压强度。这两种形式的柱子的承载都得到提高，延性性能大为改善，提高了抗震性能，并且可使构件截面小而美观。

（4）房屋建筑大都是着眼于钢管混凝土柱的推广应用，梁板仍采用普通钢筋混凝土结构。在房屋建筑结构设计中，由于梁、柱、板均采用了组合结构，充分发挥了钢与混凝土两种材料各自的特性，大幅度地提高了结构的有效性，使耗材也大幅度下降。

4. 钢混组合结构房屋建筑的发展前景

钢混组合结构是一个效率高、技术含量高、达到国内持续发展的战略建筑目标的标准。在现阶段国内组合结构的研究和国际上有关项目研究是在同一水平线的。钢混组合结构的房屋建设使国内建筑业又迎来新的国际上的挑战，并带动建材，化工等其他行业的迅速发展。近年来由于我国钢产量大幅度的增涨，有关的规范和标准也在不断的制定和出台，同时国内的应用技术也在不断的迅猛发展。所以，钢混组合结构房屋建设有着光明的发展前途。