張貝貝 馮 瑤 劉 甜 陳月娥 趙安琪

（青島理工大學(xué) 山東省青島市 266011）

1 鋼-混組合結(jié)構(gòu)

1.1 壓型薄鋼板與混凝土組合板

將混凝土澆筑在壓型薄鋼板中，根據(jù)鋼板頂部和底部的不平肋和不同的凹線(xiàn)，將鋼板和混凝土結(jié)合形成鋼襯組合。組合板使得材料受力均勻合理，減少應(yīng)力集中現(xiàn)象，發(fā)揮鋼筋和混凝土的優(yōu)勢(shì)。作為混凝土壓型鋼板，有良好的抗拉性能及較高的抗壓輕度。另外，壓型薄鋼板可用作在施工期間澆筑混凝土的模具和施工平臺(tái)，可大大縮短工期提高效率。

1.2 鋼骨混凝土構(gòu)件

鋼筋與骨加固相結(jié)合的混凝土中的鋼材輪廓成為鋼骨混凝土（CSRC）。在型鋼混凝土基礎(chǔ)上提出核心型鋼混凝土CSRC復(fù)合結(jié)構(gòu)體系。通過(guò)將小橫截面鋼放置在鋼筋混凝土框架柱或異形柱中以及將深色柱芯放置在異形柱中而形成的新型鋼-混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)，常用截面形式如圖1所示。

圖1 CSRC截面形式

1.3 鋼管混凝土構(gòu)件

鋼管混凝土（CFT）是通過(guò)在鋼管中填充混凝土而澆筑而來(lái)的復(fù)合結(jié)構(gòu)。使用鋼管限制混凝土，混凝土從單向壓縮狀態(tài)變?yōu)槿驂嚎s狀態(tài)，促使混凝土的抗壓強(qiáng)度提高了一倍以上。將鋼骨，鋼管和混凝土結(jié)合在一起，形成一個(gè)鋼混凝土復(fù)合柱，共同的常用截面形式如圖2所示。和傳統(tǒng)的鋼筋混凝土相比，其壓彎承載力更高，延性和耗能能力也更好。

1.4 鋼混混合結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用

圖2 鋼管混凝土柱截面形式

在日本，每年發(fā)生1000多次小地震。根據(jù)建筑物抗震標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，建筑物的高度應(yīng)超過(guò)45，并在靜止?fàn)顟B(tài)下使用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。在日本的超過(guò)6層以上的建筑中，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和10～15層中約有42.5%由鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)制成，第16層及更高樓層中約有一半由鋼混凝土結(jié)構(gòu)制成，其余一半由鋼制成。在中國(guó)，由于鋼的價(jià)格相對(duì)較高，目前在摩天大樓中使用鋼筋混凝土。如表1所示，根據(jù)中國(guó)十大建筑物的材料統(tǒng)計(jì)，鋼和混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)的比例超過(guò)一半。

表1 我國(guó)內(nèi)地100棟最高建筑所用材料分類(lèi)

福建會(huì)堂位于福州西湖湖畔，西湖賓館內(nèi)，會(huì)場(chǎng)的前部以八字形打開(kāi)，入口平臺(tái)的上方有一個(gè)彎曲的網(wǎng)格狀玻璃屋頂。它由一個(gè)大廳和一個(gè)五層的裙樓組成，是福建省的一項(xiàng)重大工程。主會(huì)堂上方22.8m處有一個(gè)35m的會(huì)議廳。經(jīng)多次調(diào)查設(shè)計(jì)、修改、比對(duì)，最終使用35m跨度的預(yù)應(yīng)力空腹組合簡(jiǎn)支梁，樓板的主梁有三根Ⅱ形預(yù)應(yīng)力鋼梁。不僅滿(mǎn)足了強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性等方面要求，還滿(mǎn)足大跨度空間的施工要求，解決施工難題。

1.5 展望

鋼和混凝土的完全組合結(jié)構(gòu)利用了兩種材料各自本身具有的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際工程中取得了極好的經(jīng)濟(jì)效益。但是，由于建筑形式越來(lái)越復(fù)雜，在以下幾個(gè)方面促進(jìn)了鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，并在實(shí)際工程中取得了一些成果：

（1）高強(qiáng)度、高性能混凝土具有強(qiáng)度高、形變小和剛度高的特點(diǎn)，可以減小截面尺寸和結(jié)構(gòu)重量。因此，這是結(jié)構(gòu)發(fā)展的方向，但是高強(qiáng)度混凝土的延展性也很弱，通常是由于建筑項(xiàng)目的抗震性所致。無(wú)法保證性能，并且覆蓋范圍有限。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的延展性，同時(shí)可以提高框架柱的強(qiáng)度和抗震性能。因此，超高性能混凝土在工程領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。伴隨建筑工程結(jié)構(gòu)和橋梁結(jié)構(gòu)向輕質(zhì)，大跨度和重載發(fā)展，普通的鋼與混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)常常不能完全符合實(shí)際建筑工程的需要。在這種情況下，使用預(yù)應(yīng)力鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)是一種合理而有效的結(jié)構(gòu)解決方案。

（2）使用新型復(fù)合結(jié)構(gòu)類(lèi)型，例如空心鋼管，鋼管-鋼骨-混凝土結(jié)構(gòu)。

（3）在混凝土中添加鋼纖維，玻璃纖維或PPF，以改善混凝土的拉伸，撓曲，剪切，沖擊，耐磨性，耐疲勞性，防爆性和抗裂性。

2 鋼-木組合結(jié)構(gòu)

2.1 鋼木組合樓梯

鋼木組合樓梯的優(yōu)點(diǎn)是輕質(zhì)、曲線(xiàn)優(yōu)美、耐久性好、修復(fù)少，所以鋼木組合樓梯比較受業(yè)主的青睞，在市場(chǎng)上也是消費(fèi)者的首選。其綜合了鋼木兩種樓梯的優(yōu)勢(shì)，采用鋼制透空主梁（單梁和雙梁）實(shí)木踏板、玻璃和不銹鋼扶手，木制扶手踏板配套。鋼木組合樓梯保留了鋼樓梯的輕盈優(yōu)雅，輔以木結(jié)構(gòu)樓梯的溫馨復(fù)古，并且十分堅(jiān)固，較之普通樓梯，減少了維護(hù)的次數(shù)。

2.2 鋼-木組合結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用

在中國(guó)，木結(jié)構(gòu)體系已經(jīng)逐漸應(yīng)用到工程中。在國(guó)外，如美國(guó)、芬蘭等國(guó)家，木結(jié)構(gòu)大多應(yīng)用于低層民用住宅。因此，就有必要使用木材與鋼材協(xié)同工作的鋼木組合結(jié)構(gòu)體系。其中，諸如柱和梁的受力構(gòu)件是鋼結(jié)構(gòu)，而外部結(jié)構(gòu)是木質(zhì)的。

鋼-木復(fù)合結(jié)構(gòu)的典型組成部分是鋼木分析框架。鋼木分析框架用圓鋼或型鋼代替了木框架中的下弦，明顯提高了框架的可靠性和剛度，并減少了非彈性變形。這種結(jié)構(gòu)被采用在日本AIRA體育公園的屋頂上，木殼結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)的組合是通過(guò)在傳統(tǒng)機(jī)架中用木殼代替上弦來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展和人們對(duì)周邊建筑工程要求的不斷提高，更高質(zhì)量的工程建設(shè)對(duì)組合結(jié)構(gòu)提出了新的要求。新技術(shù)、新材料不斷研究和發(fā)展，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)體系的創(chuàng)新與突破。鋼-混組合結(jié)構(gòu)的高抗壓性能以及鋼-木組合結(jié)構(gòu)的耐久性能，在建筑工程中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。