钢-混凝土组合结构讲义.docx

钢-混凝土组合结构一、钢—混凝土组合结构概况（一）钢—混凝土组合结构的一般概念组合结构定义：组合结构的种类繁多，从广义上讲，组合结构是指两种或多种不同材料组成一个结构或构件而共同工作的结构（CompositeStructure）。钢—混凝土组合结构是继木结构、砌体结构、钢筋混凝土结构和钢结构之后发展兴起的第五大类结构。从广义概念上看，钢筋混凝土结构就是具有代表性的组合结构的一种。组合结构分类：组合结构通常是指钢—混凝土组合结构，其中钢又分为钢筋和型钢，混凝土可以是素混凝土也可以是钢筋混凝土。国内外常用的钢—混凝土组合结构主要包括以下五大类：（1）压型钢板混凝土组合板；（2）钢—混凝土组合梁；（3）钢骨混凝土结构（也称为型钢混凝土结构或劲性混凝土结构）；（4）钢管混凝土结构；（5）外包钢混凝土结构。（二）钢—混凝土组合结构的发展概况钢—混凝土组合结构这门学科起源于本世纪初期。于本世纪二十年代进行了一些基础性的研究。到了五十年代已基本形成独立的学科体系。至今组合结构在基础理论，应用技术等方面都有很大的发展。目前钢—混凝土组合结构在高层建筑、桥梁工程等许多土木工程中得到广泛的应用，并取得了较好的经济效益。在国外，钢—混凝土组合结构最初大量应用于土木工程旨在二次世界大战结束后，当时的欧洲急需恢复战争破坏的房屋和桥梁，工程师们采用了大量的钢—混凝土组合结构，加快了重建的速度，完成了大量的道路桥梁和房屋的重建工程。1968年日本十胜冲地震以后，发现采用钢—混凝土组合结构修建的房屋，其抗震性能良好，于是钢—混凝土组合结构在日本的高层与超高层中得到迅速发展。60年代以后世界上许多国家（包括英、美、日、苏、法、德）根据本国的试验研究成果及施工技术条件制定了相应的设计与施工技术规范。1971年成立了由欧洲国际混凝土委员会（CES）、欧洲钢结构协会（ECCS）、国际预应力联合会（FIP）和国际桥梁及结构工程协会（IABSE）组成的组合结构委员会，多次组织了国际性的组合结构学术讨论会，并于1981年正式颁布了《组合结构》规范。我国对钢—混凝土组合结构的研究和应用起步较晚，从五十年代才开始开展组合梁的研究和应用，至今除了钢与混凝土组合梁已纳入《钢结构设计规范》（GBJ17-88）外，其余的组合结构和构件还停留在行业标准的基础上。具有代表性的三部行业标准是：（1）国家经济贸易委员会颁布的中华人民共和国电力行业标准《钢—混凝土组合结构设计规程》（DL/T5085-1999）；（2）国家冶金工业部颁布的行业标准《钢骨混凝土结构设计规程》（YB9082-97）；（3）中国工程建设标准化协会标准《钢管混凝土结构设计与施工规程》（CECS28:90）。这三部规程的颁布标志着我国的钢—混凝土组合结构实际应用已进入一个崭新的时代。（三）压型钢板混凝土组合板的概况及优缺点压型钢板可作为墙板和屋面板之用，也可用作楼板。压型钢板在施工阶段用作楼面混凝土板的永久性模板，在混凝土未凝固之前的施工阶段。它仅承受自重、湿混凝土重及施工活荷载。组合板中的压型钢板，在使用阶段当作组合板结构中的下部受力钢筋之用，从而减少混凝土板中的钢筋。20世纪60年代前后，在西欧、美、日等国大量兴建高层建筑的情况下，由于压型钢板自重轻、施工快等一系列的优点，获得了广泛的采用，并促进了压型钢板的生产。国内使用压型钢板起步较晚，但发展较快。冶金工业部颁布了《压型金属板设计施工规程》(YBJ216-88)、《钢与混凝土组合楼层设计施工规程》(YB9238-92)，为国家采用压型金属板与组合板奠定了基础。80年代以来，我国兴建了大量高层建筑，如北京香格里拉饭店、长富宫中心、京城大厦、上海静安饭店、上海锦江饭店、深圳发展中心大厦等都已经采用压型钢板作楼层永久性模板或作组合板。组合板具有下列的优点：1.不需要模板，因此也不需模板拆卸安装工作，也可避免由易燃的模板而引起的建筑失火的危险。2.压型钢板的作用相当于抗拉主钢筋，用以抵抗板底面的正弯距，只在认为需要之处才加设抵抗混凝上收缩及温度影响的钢筋。3.压型钢板本身为混凝土楼层提供了平整的顶棚表面。4.压型钢板可叠在一起，并可置于集装箱内，易于运输、存储、堆放与装卸。5.压型钢板的波纹间有预加工的槽，供电力、通信等工程之用。6.在安装后，压型钢板可用作工人、工具、材料、设备的安全工作台。7.使用组合板，施工时间人为减少，可以继续进行另一楼层混凝上的浇灌，而不需要等待前一层浇灌的楼板达到要求的混凝上强度等级。8.整个结构的恒荷载减少，节约了下部基础的费用。（四）钢—混凝土组合梁的概况及优缺点组合梁由于能充分发挥钢与混凝土两种材料的力学性能，在国内外获得广泛的发展与应用。20年代初，在加拿大和英国进行了最早的研究，至30年代组合梁结构体系得到了一些试验成功，并建立了组合