讀書報告：淺談鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)摘要：組合結(jié)構(gòu)具有能發(fā)揮不同材料各自優(yōu)良性能的特點，使得不同材料的力學(xué)性能得到充分的發(fā)揮，具有較大的延性，抗震性能好，造價低，施工方便。由于組合結(jié)構(gòu)具有許多優(yōu)點，因而在許多國家得到了廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵字：鋼-混凝土，組合結(jié)構(gòu)，組合梁，組合樓板組合結(jié)構(gòu)：由幾種不同受力性質(zhì)的建筑材料組合的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)，在荷載作用下能共同受力、變形協(xié)調(diào)的結(jié)構(gòu)。組合結(jié)構(gòu)具有能發(fā)揮不同材料各自優(yōu)良性能的特點，使得不同材料的力學(xué)性能得到充分的發(fā)揮，具有較大的延性，抗震性能好，造價低，施工方便。由于組合結(jié)構(gòu)具有許多優(yōu)點，因而在許多國家得到了廣泛的應(yīng)用。一，組合結(jié)構(gòu)的分類土木工程中采用的組合結(jié)構(gòu)大致可分為以下幾類：1鋼混凝土組合梁：由鋼梁和樓板通過剪力連接件而組成的梁。混凝土樓板有現(xiàn)澆混凝土板，預(yù)制混凝土板，壓型鋼板組合板。鋼梁與樓板間通過栓釘連接件連成整體，保證鋼梁與樓板共同工作。2壓型鋼板混凝土組合板：在帶有各種形式的凹凸肋或各種形式槽紋的鋼板上澆混凝土而制成的組合樓板。它是依靠各種凹凸肋或各種形式的槽紋將鋼板與混凝土連接在一起。3型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)：由型鋼、縱筋、箍筋及混凝土組合而成，即核心部分有型鋼結(jié)構(gòu)、構(gòu)件，其外部則約以箍筋約束并配以適當?shù)目v向受力鋼筋的混凝土結(jié)構(gòu)。型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)分為以下兩類：（1）全部結(jié)構(gòu)構(gòu)件均采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)（2）部分結(jié)構(gòu)采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的共同工作則主要依靠箍筋的約束作用，有時也設(shè)抗剪連接件。4鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件：用混凝土填入薄鋼管內(nèi)形成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)是指主要構(gòu)件采用鋼管混凝土桿件所組成的結(jié)構(gòu)。目前，在工程中應(yīng)用最多的是鋼管混凝土柱。鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)的共同工作則主要是依靠鋼管與混凝土的相互約束，層間橫隔板等形成。二，組合結(jié)構(gòu)的特點1,鋼混凝土組合梁的特點：（1）組合梁能合理利用材料，充分發(fā)揮鋼和混凝土各自的材料特性，與鋼結(jié)構(gòu)相比，節(jié)約鋼材20%40%；（2）組合梁比鋼筋混凝土梁節(jié)約混凝土，減輕自重且截面高度小；（3）組合梁界面的上翼緣為寬大的混凝土板，增強了組合梁的側(cè)向剛度，可以防止鋼梁在使用荷載下發(fā)生扭曲失穩(wěn)；（4）組合梁的整體性、抗剪性能好，耗能能力強，因而表現(xiàn)出良好的抗震性能；（5）鋼梁在施工階段可作為混凝土支承，簡化施工工藝；（6）組合梁的耐火性能差、需要涂耐火性的涂料來提高鋼梁的耐火性。2,壓型鋼板混凝土組合板的特點： （1）施工工期短。壓型鋼板作為混凝土樓板的永久模板，取消了現(xiàn)澆混凝土所需的模板與支撐系統(tǒng)，免除了支模和拆模的施工工序，加快了施工進度；（2）自重輕，節(jié)約鋼材。壓型鋼板不僅可以作為混凝土板的永久模板，還可以起到組合板中受拉鋼筋的作用。這樣，只在樓板支撐處設(shè)置抵抗負彎矩的鋼筋即可，省去了鋼筋的敷設(shè)和綁扎工作。由于壓型鋼板自重輕，減小了結(jié)構(gòu)作用效果，從而使梁，柱截面尺寸減小，設(shè)計更加經(jīng)濟合理的地基與基礎(chǔ)；（3）增加結(jié)構(gòu)的抗震性能。組合樓板不僅增強了豎向剛度，而且壓型鋼板組合樓板和鋼梁起著加勁肋的作用，因而有很好的抗震和抗風(fēng)的作用；（4）防火性能差。壓型鋼板作為組合樓板的受力鋼筋，外表無保護，當遇到火災(zāi)時，耐火時間短，所以，應(yīng)在板底涂防火涂料；3,型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的特點：型鋼混凝土與鋼結(jié)構(gòu)相比，具有如下的特點：（1）耐火性能好。包裹在型鋼外的鋼筋混凝土，可取代型鋼外所涂的防銹和防火材料，由于混凝土的蓄熱較大，可以提高構(gòu)件的耐火性能；（2）節(jié)約鋼材。采用型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的高樓可以節(jié)約鋼材50%左右；（3）兼做模板支架。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的型鋼，在混凝土尚未澆之前即已形成鋼架，已具有相當大的承載力，可用作施工模板支架和操作平臺；型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)相比具有以下特點：（1）整體工作性能好。型鋼骨架與外包鋼筋混凝土形成整體，共同受力。（2）截面尺寸小。鋼筋混凝土受到配筋率的限制，提高承載力的途徑只能是加大截面尺寸，而型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)可以設(shè)置較大的型鋼，在截面尺寸相同的條件下，可以提高構(gòu)建的承載力。（3）構(gòu)件截面延性好。由于構(gòu)件中型鋼的作用，型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的延性遠高于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。4, 鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的特點：與鋼結(jié)構(gòu)，混凝土結(jié)構(gòu)相比，具有如下的特點：（1）構(gòu)件承載力高。當鋼管混凝土構(gòu)件軸心受壓時，由于產(chǎn)生緊箍效應(yīng)，核心混凝土的強度大大提高，而鋼管也能充分發(fā)揮強度作用，因而構(gòu)件的抗壓承載力高；（2）具有良好的塑性和韌性。單純混凝土受壓屬于脆性破壞，但管內(nèi)的核心混凝土在鋼管約束下，不但在試用階段提高了彈性，擴大了彈性工作的階段，而且破壞是產(chǎn)生很大的塑性變形；（3）經(jīng)濟效益顯著。與鋼結(jié)構(gòu)相比，可節(jié)約鋼材50%左右，造價也可降低；（4）施工方便、可大大縮短工期。三，組合結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用1，鋼-混凝土組合梁 鋼-混凝土組合梁試驗始于20世紀20年代初，在這一時期，鋼-混凝土組合梁按照彈性理論進行分析，其基本原理是將組合截面換算成同一材料的截面，然后根據(jù)初等彎曲理論進行截面計算和設(shè)計。60年代以后，則逐漸轉(zhuǎn)入塑性理論分析，探討了組合梁的破壞形態(tài)，極限承載力，荷載與滑移的關(guān)系以及連續(xù)組合梁的性能和塑性內(nèi)力重分布的規(guī)律，并建立了相應(yīng)的計算公式。2，壓型鋼板混凝土板組合樓蓋20世紀60年代前后，日本等國家大量興建多層及高層建筑，采用壓型鋼板作為樓板的永久模板或用作施工作業(yè)平臺。隨后，結(jié)構(gòu)工程師發(fā)現(xiàn)在壓型鋼板表面上做出凹凸不平的齒槽，使它與混凝土粘結(jié)成整體共同受力，可以作為樓板的部分縱向受力鋼筋使用，之后，各國對此進行了大量的試驗研究工作。60年代末，美國鋼結(jié)構(gòu)學(xué)會和國際橋梁結(jié)構(gòu)工程聯(lián)合會制定了組合結(jié)構(gòu)統(tǒng)一規(guī)定。20世紀70年代以來，組合樓蓋結(jié)構(gòu)試驗和理論研究工作有了新的發(fā)展。日本建筑學(xué)會與1970年出版了壓型鋼板結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)范及其說明。歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會于1981年制定的組合結(jié)構(gòu)規(guī)程及說明，都有組合樓蓋的規(guī)定。1984年以來，我國興建的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑中大部分采用組合樓蓋。3型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)日本在1905年建造了第一棟型鋼混凝土柱的組合結(jié)構(gòu)，1921年日本采用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)建成了興業(yè)銀行，總面積1500左右，總高為30m，在1923年東京大地震中幾乎完整無損。在以后的地震調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形能力對結(jié)構(gòu)物抗震性能具有重要意義，從此開始對型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的延性進行研究。日本在1987年對型鋼混凝土結(jié)構(gòu)計算標準驚醒了第五次修訂，歐洲也進行了大量的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的研究和應(yīng)用。歐洲統(tǒng)一規(guī)范組合結(jié)構(gòu)規(guī)范中也包括型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計規(guī)定。我國從20世紀50年代中期應(yīng)用型鋼混凝土結(jié)構(gòu)，進入80年代以后，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，我國開始進行型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的研究和應(yīng)用，并制定了相應(yīng)的行業(yè)標準型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程。4鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在1879年，英國賽文鐵路橋的建造中采用了鋼管橋墩，在管中灌注了混凝土，以防止鋼筋內(nèi)壁服飾，并承受壓力。拜耳在1908年首次在美國紐約對外包混凝土的鋼柱進行了試驗，發(fā)現(xiàn)由于混凝土的存在，柱的承載能力提高了。之后前蘇聯(lián)，日本，英國，美國等對此進行了廣泛研究，并相繼制定和頒布了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程，或?qū)⑵湓O(shè)計部分納入國家設(shè)計規(guī)范。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在喬家梁結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用形式主要是拱式結(jié)構(gòu)，拱式結(jié)構(gòu)跨度很大，拱肋承受很大的軸向壓力，采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是十分合理的。而且，在施工時加工成型后的空鋼管骨架剛度很大，承載力高，重量輕，可以解決轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的承載力，剛度和轉(zhuǎn)體重量的矛盾，解決拱橋材料向高強度發(fā)展和無支架施工拱圈輕型化兩大問題，因此深受橋梁工程師的青睞。四：結(jié)語