文档介绍：新型钢-混凝土组合结构的应用与展望
摘要:简要介绍新型组合结构的类型及优越性,并对其在国内外的发展过程及应用现状做出评述,分析新型钢-混凝土组合结构的发展方向和需进一步解决的问题,对推动钢筋混凝土组合结构在结构工程中的应用具有理论意义和实用价值。
关键词:钢-混凝土组合结构型钢混凝土结构钢管混凝土结构
THE PRESENT RESEARCH AND PROSPECT OF NEW
STEEL-POSITE STRUCTURE
Abstract:The type and superiority of posite structure were process of development at home and abroad and the present status of application were also ,the direction of development and research topics of the new steel-posite structure were pointed has theoretical and practical importance in promoting the application of steel-posite structure in structural engineering.
Keywords:steel- concrete struct- -ure concrete filled steel tubular Structure
组合结构通过把钢和混凝土巧妙的组合在一起,充分发挥了钢和混凝土的材料特性,加快了施工进度,提高了经济效益,因而在世界各国得到了越来越广泛的应用。
1、组合结构的概念和类型
从材料性能与组合的效果,以及经济性和实际应用上来看,作为与土木工程相关的组合结构,钢与混凝土或钢与钢筋混凝土的组合仍然最具适用性,被大量研究和应用。组合结果即是:至少应使用两种以上的材料,不包括只单独发挥各自作用的、单纯重叠的和单独承受外部作用的形式,材料之间必须能以某种形式传递荷载或作用。就材料而言,“组合”的目的是希望得到单一材料不具有的力学性能和改善单一(或两种)材料组成构件或结构的综合性能。
按照目前国内外的一般认识,组合结构是组合异种材料构成结构构件,并作为完整整体而发挥作用的结构。它包括:钢管混凝土结构(Concrete Filled Steel Tubular Structures);型钢钢筋混凝土结构;其他类钢-混凝土组合结构,如外包钢混
凝土结构,压型钢板与混凝土组合楼板结构,钢与混凝土组合梁、混合梁、混合柱,组合节点结构体系等。他们实现组合结构的途径表现在两个方面:构件界面的“组合”及多种单一材料或多种材料的“组合”。发挥组合结构特性的保证条件是:钢与混凝土两者之间必须有牢固的粘结,因为组合结构的力学特性不仅受到连接材料特性的影响,还受到连接面应力传递特性的影响。
根据我国国情,很多设计单位将钢管混凝土、型钢混凝土与钢筋混凝土结构构件组合起来,在高层建筑中,采用钢管混凝土柱-钢筋混凝土梁、型钢混凝土柱-钢筋混凝土梁、钢筋混凝土柱-钢与混凝土组合梁等组成框架,用钢管混凝土柱-钢筋混凝土无梁楼盖组成板柱结构,从而形成以钢-混凝土组合构件为主要承重构件的新型结构体系,有人称之为“新型钢-混凝土组合结构”[1]。组合结构在目前我国得到越来越广泛的应用,其中以型钢混凝土和钢管混凝土构件最为常见[2]。
2、型钢混凝土及钢管混凝土的概念及优点
型钢混凝土(SRC)结构是把型钢(S)置入钢筋混凝土(RC)中,使型钢、钢筋(纵筋和箍筋)、混凝土三种材料协同工作以抵抗各种外部作用的一种结构。它是钢-混凝土组合结构的一种形式,同传统的钢结构相比,型钢混凝土结构有更大的刚度和强度,更好的局部和整体稳定性,防腐蚀和防火性能好,节约钢材。同钢筋混凝土结构相比,这种结构承载力大、刚度大,具有良好的变形能力和延性,抗震性能优越;尤其在大跨度、超高层、重荷载的土木工程结构中,较单独采用钢筋混凝土结构有更好的适用性———减小构件截面、增大使用空间、减小构件挠度、节省模板和支撑等[3]。钢管混凝土是将普通混凝土填入薄壁圆型钢管内而形成的组合结构。钢管混凝土可借助于内填混凝土增强钢管壁的稳定性;借助钢管对核心混凝土的套箍(约束)作用,而使混凝土处于三向受压状态,从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和抗变形能力。它与传统的钢筋混凝土柱相比,具有以下几个优点:重量轻、塑性好、强度高、抗震性能好;钢