组合结构在建筑工程的应用

2020-12-31张贝贝陈月娥赵安琪

建材与装饰 2020年1期

张贝贝冯瑶刘甜陈月娥赵安琪

（青岛理工大学山东省青岛市 266011）

1 钢-混组合结构

1.1 压型薄钢板与混凝土组合板

将混凝土浇筑在压型薄钢板中，根据钢板顶部和底部的不平肋和不同的凹线，将钢板和混凝土结合形成钢衬组合。组合板使得材料受力均匀合理，减少应力集中现象，发挥钢筋和混凝土的优势。作为混凝土压型钢板，有良好的抗拉性能及较高的抗压轻度。另外，压型薄钢板可用作在施工期间浇筑混凝土的模具和施工平台，可大大缩短工期提高效率。

1.2 钢骨混凝土构件

钢筋与骨加固相结合的混凝土中的钢材轮廓成为钢骨混凝土（CSRC）。在型钢混凝土基础上提出核心型钢混凝土CSRC复合结构体系。通过将小横截面钢放置在钢筋混凝土框架柱或异形柱中以及将深色柱芯放置在异形柱中而形成的新型钢-混凝土复合结构，常用截面形式如图1所示。

图1 CSRC截面形式

1.3 钢管混凝土构件

钢管混凝土（CFT）是通过在钢管中填充混凝土而浇筑而来的复合结构。使用钢管限制混凝土，混凝土从单向压缩状态变为三向压缩状态，促使混凝土的抗压强度提高了一倍以上。将钢骨，钢管和混凝土结合在一起，形成一个钢混凝土复合柱，共同的常用截面形式如图2所示。和传统的钢筋混凝土相比，其压弯承载力更高，延性和耗能能力也更好。

1.4 钢混混合结构在建筑工程中的应用

图2 钢管混凝土柱截面形式

在日本，每年发生1000多次小地震。根据建筑物抗震标准规定，建筑物的高度应超过45，并在静止状态下使用钢筋混凝土结构。在日本的超过6层以上的建筑中，钢筋混凝土结构和10～15层中约有42.5%由钢筋混凝土结构制成，第16层及更高楼层中约有一半由钢混凝土结构制成，其余一半由钢制成。在中国，由于钢的价格相对较高，目前在摩天大楼中使用钢筋混凝土。如表1所示，根据中国十大建筑物的材料统计，钢和混凝土复合结构的比例超过一半。

表1 我国内地100栋最高建筑所用材料分类

福建会堂位于福州西湖湖畔，西湖宾馆内，会场的前部以八字形打开，入口平台的上方有一个弯曲的网格状玻璃屋顶。它由一个大厅和一个五层的裙楼组成，是福建省的一项重大工程。主会堂上方22.8m处有一个35m的会议厅。经多次调查设计、修改、比对，最终使用35m跨度的预应力空腹组合简支梁，楼板的主梁有三根Ⅱ形预应力钢梁。不仅满足了强度、刚度、稳定性等方面要求，还满足大跨度空间的施工要求，解决施工难题。

1.5 展望

钢和混凝土的完全组合结构利用了两种材料各自本身具有的优点，在实际工程中取得了极好的经济效益。但是，由于建筑形式越来越复杂，在以下几个方面促进了钢混凝土组合结构的应用，并在实际工程中取得了一些成果：

（1）高强度、高性能混凝土具有强度高、形变小和刚度高的特点，可以减小截面尺寸和结构重量。因此，这是结构发展的方向，但是高强度混凝土的延展性也很弱，通常是由于建筑项目的抗震性所致。无法保证性能，并且覆盖范围有限。钢管混凝土结构具有良好的延展性，同时可以提高框架柱的强度和抗震性能。因此，超高性能混凝土在工程领域具有广泛的应用。伴随建筑工程结构和桥梁结构向轻质，大跨度和重载发展，普通的钢与混凝土复合结构常常不能完全符合实际建筑工程的需要。在这种情况下，使用预应力钢-混凝土组合结构是一种合理而有效的结构解决方案。

（2）使用新型复合结构类型，例如空心钢管，钢管-钢骨-混凝土结构。

（3）在混凝土中添加钢纤维，玻璃纤维或PPF，以改善混凝土的拉伸，挠曲，剪切，冲击，耐磨性，耐疲劳性，防爆性和抗裂性。

2 钢-木组合结构

2.1 钢木组合楼梯

钢木组合楼梯的优点是轻质、曲线优美、耐久性好、修复少，所以钢木组合楼梯比较受业主的青睐，在市场上也是消费者的首选。其综合了钢木两种楼梯的优势，采用钢制透空主梁（单梁和双梁）实木踏板、玻璃和不锈钢扶手，木制扶手踏板配套。钢木组合楼梯保留了钢楼梯的轻盈优雅，辅以木结构楼梯的温馨复古，并且十分坚固，较之普通楼梯，减少了维护的次数。