钢与混凝士组合结构的 研究展望 史庆轩 西安建筑科技火学 二00七年六月
钢与混凝土组合结构的 研究展望 史庆轩 西安建筑科技大学 二00七年六月
型钢混凝土结构在我国的研究与应用历史不长: ≯研究层次上:对单个构件性能研究相对较多,而对整体 结构和混合结构研究较少 ≯研究深度上:一般受力性能和工作机理研究较多,而对 诸如收缩和徐变、粘结、裂缝、刚度、疲劳等问题研究 较少 ≯应用范围上:建筑结构中使用型钢混凝士较多,而桥梁 海洋与港口、地下工程等领域应用较少 针对上述情况,建议研究的课题如下:
型钢混凝土结构在我国的研究与应用历史不长： ➢ 研究层次上：对单个构件性能研究相对较多，而对整体 结构和混合结构研究较少 ➢ 研究深度上：一般受力性能和工作机理研究较多，而对 诸如收缩和徐变、粘结、裂缝、刚度、疲劳等问题研究 较少 ➢ 应用范围上：建筑结构中使用型钢混凝土较多，而桥梁、 海洋与港口、地下工程等领域应用较少 针对上述情况，建议研究的课题如下：
1.复合受力型钢混凝土构件的工作机理 和抗震性能 以往的研究大都集中于受压构件、受弯构件、压 弯构件、压弯剪构件的试验分析,对于型钢混凝土构 件的受扭及与受扭相关的复合受力构件很少研究 正常使用状态下的性能研究 型钢混凝土往往应用于一些体量大的结构中,含 钢量大,同时混凝土截面也大,混凝土的收缩和徐变 变形影响不容忽视,在使用荷载和环境条件下的裂缝 开展,以及对大跨度型钢混凝土受弯和大偏压构件的 刚度、挠度影响,在某些特殊情况下将影响结构的使 用和安全
1. 复合受力型钢混凝土构件的工作机理 和抗震性能 以往的研究大都集中于受压构件、受弯构件、压 弯构件、压弯剪构件的试验分析，对于型钢混凝土构 件的受扭及与受扭相关的复合受力构件很少研究。 2. 正常使用状态下的性能研究 型钢混凝土往往应用于一些体量大的结构中，含 钢量大，同时混凝土截面也大，混凝土的收缩和徐变 变形影响不容忽视，在使用荷载和环境条件下的裂缝 开展，以及对大跨度型钢混凝土受弯和大偏压构件的 刚度、挠度影响，在某些特殊情况下将影响结构的使 用和安全
3.施工荷载下型钢混凝土结构的性能究 型钢混凝土结构的施工程序往往是先组装钢骨架, 然后再绑扎柔性钢筋并支撑模板,最后浇灌混凝土。 待混凝土达到一定强度后,型钢混凝土才共同承受 荷载。因此,对于空腹式和实腹式型钢混凝土在施 工期间的工作行为和受力性能必须研究楚。 4.型钢混凝土结构疲劳破坏机理和疲 劳极限研究 以前的研究大多集中于构件的低周反复荷载作用 和型钢混凝土标准试件的(静力)推出试验研究, 对于高频动力重复作用下的型钢混凝土构件的粘结 应力分布、粘结滑移本构关系、疲劳破坏机理和疲 劳强度尚未研究
3. 施工荷载下型钢混凝土结构的性能究 型钢混凝土结构的施工程序往往是先组装钢骨架， 然后再绑扎柔性钢筋并支撑模板，最后浇灌混凝土。 待混凝土达到一定强度后，型钢混凝土才共同承受 荷载。因此，对于空腹式和实腹式型钢混凝土在施 工期间的工作行为和受力性能必须研究楚。 4. 型钢混凝土结构疲劳破坏机 理和疲 劳极限研究 以前的研究大多集中于构件的低周反复荷载作用 和型钢混凝土标准试件的（静力）推出试验研究， 对于高频动力重复作用下的型钢混凝土构件的粘结 应力分布、粘结滑移本构关系、疲劳破坏机理和疲 劳强度尚未研究
5.预应力型钢混凝土结构的研究 在大跨度支撑式结构或复杂悬挑结构、连续组合 梁桥、连续箱形梁桥、斜拉桥结构中,可根据需要施 加预应力。 优点: 增大结构跨度; 扩大型钢混凝土结构的使用范围,取得技术经济效 防止或控制混凝土产生裂缝,增大构件刚度; 防止型钢和钢筋混凝土受有害环境侵蚀,增加型钢 混凝土结构的耐久性
5. 预应力型钢混凝土结构的研究 在大跨度支撑式结构或复杂悬挑结构、连续组合 梁桥、连续箱形梁桥、斜拉桥结构中，可根据需要施 加预应力。 优点： ➢ 增大结构跨度； ➢ 扩大型钢混凝土结构的使用范围，取得技术经济效 益； ➢ 防止或控制混凝土产生裂缝，增大构件刚度； ➢ 防止型钢和钢筋混凝土受有害环境侵蚀，增加型钢 混凝土结构的耐久性
6.轻型钢混凝土结构的研究 采用轻质混凝土可以减少结构自重,降低基础造 价,在地震区还可降低地震作用,节省结构的投资 同时,可利用工业废料和天然轻集料、人造轻集料, 降低材料造价。 7.高配钢率型钢混凝土构件研究 欧美、日本等很多国家的型钢混凝土构件配钢率 大多都大于我国的规定,采用高配钢率型钢混凝土构 件可以使截面做的更小,若能够同时保证其抗震性能 其综合效益更加良好
6. 轻型钢混凝土结构的研究 采用轻质混凝土可以减少结构自重，降低基础造 价，在地震区还可降低地震作用，节省结构的投资； 同时，可利用工业废料和天然轻集料、人造轻集料， 降低材料造价。 7. 高配钢率型钢混凝土构件研究 欧美、日本等很多国家的型钢混凝土构件配钢率 大多都大于我国的规定，采用高配钢率型钢混凝土构 件可以使截面做的更小，若能够同时保证其抗震性能 其综合效益更加良好
8.高性能型钢混凝土结构的机理和抗震 性能研究 髙性能混凝土使用更加广泛,在型钢混凝土结构 中采用高性能混凝土也是大势所趋,研究其机理和抗 震性能十分必要 9.特殊、复杂结构构件和节点试验研究 随着结构类型的不断更新,出现了许多特殊、复 杂的结构构件,如:柱内墙内设置宽翼缘型钢柱。不 同类型子结构混合后出现的如混凝土柱和钢梁连接节 混凝土剪力墙和钢梁连接节点、竖向不同类型构 连接节点等都需要研究
8. 高性能型钢混凝土结构的机 理和抗震 性能研究 高性能混凝土使用更加广泛，在型钢混凝土结构 中采用高性能混凝土也是大势所趋，研究其机理和抗 震性能十分必要。 9. 特殊、复杂结构构件和节点试验研究 随着结构类型的不断更新，出现了许多特殊、复 杂的结构构件，如：柱内墙内设置宽翼缘型钢柱。不 同类型子结构混合后出现的如混凝土柱和钢梁连接节 点、混凝土剪力墙和钢梁连接节点、竖向不同类型构 件连接节点等都需要研究
10.非对称截面的双向受力研究 以往的研究大都集中于对称截面构件的试验研究, 对非对称截面的双向受力构件很少研究。 11.高烈度地震区与型钢混凝土结构复合 而成的混合结构体系研究 型钢混凝土框架和钢筋混凝土筒体结合可以解决 钢框架—钢筋混凝土筒体混合结构体系中内外子结构 侧向刚度差异大、不同构件材料特性、不同应力水平 导致的竖向变形差异大、由混凝土徐变和温度等因素 引起的结构附加内力以及钢与混凝土连接节点抗震可 靠性差等问题
10.非对称截面的双向受力研究 以往的研究大都集中于对称截面构件的试验研究， 对非对称截面的双向受力构件很少研究。 11.高烈度地震区与型钢混凝土结构复合 而成的混合结构体系研究 型钢混凝土框架和钢筋混凝土筒体结合可以解决 钢框架—钢筋混凝土筒体混合结构体系中内外子结构 侧向刚度差异大、不同构件材料特性、不同应力水平 导致的竖向变形差异大、由混凝土徐变和温度等因素 引起的结构附加内力以及钢与混凝土连接节点抗震可 靠性差等问题
12.重大、特殊型钢混凝士结构物的研究 穿海隧道、穿山隧道、地下铁道、海洋平台的下 部沉箱和大型上下水道等的地下隧道工程,可采用型 钢混凝土制成的密封筒体,顶进法施工。对于不同结 构组成和特点的大型型钢混凝土特殊结构进行包括结 构形式、受力特征、设计方法、构造要求和施工方法 的研究具有重要的理论意义和应用价值
12.重大、特殊型钢混凝土结构物的研究 穿海隧道、穿山隧道、地下铁道、海洋平台的下 部沉箱和大型上下水道等的地下隧道工程，可采用型 钢混凝土制成的密封筒体，顶进法施工。对于不同结 构组成和特点的大型型钢混凝土特殊结构进行包括结 构形式、受力特征、设计方法、构造要求和施工方法 的研究具有重要的理论意义和应用价值
随看建筑造型和结构类型的不断创新, 钢一混凝土组合结构研究的的不新深入, 人们也会面临越来越多的复杂而特殊的问 题,需要结构科研工作者更加不断努力 不新创新 谢谢
随着建筑造型和结构类型的不断创新， 钢—混凝土组合结构研究的的不断深入， 人们也会面临越来越多的复杂而特殊的问 题，需要结构科研工作者更加不断努力， 不断创新！ 谢 谢!