摘要：型钢混凝土结构（Steel Reinforced Concrete Structure，以下简称SRC结构）是指将型钢放入混凝土中作为主要承受荷载的部分，同时混凝土中也配备受力筋以及架立筋的钢-混凝土组合结构形式，其中的型钢依据是否有腹板存在，有实腹式型钢和空腹式型钢的差异。型钢混凝土结构结合了型钢和混凝土两种建筑材料各自的优点，越来越受到人们的重视。
关键词：型钢混凝土结构、优点、重视
1.型钢混凝土结构的特点
随着历史的不断发展，人类居所也在发生着翻天覆地的变化，从最原始的木结构、土石结构到“秦砖汉瓦”，工业革命以来，钢铁冶炼和水泥生产技术的发展将人类建筑带入钢筋混凝土时代，钢筋混凝土结构成为近现代以来建筑工程最重要的组成部分。
近年来，随着社会经济水平的不断发展，人类对建筑功能要求也在逐渐提升，为了取得更好的社会经济效益，需要不断减小结构构件尺寸，增大建筑内部可利用空间。建筑形式也在朝着高层及超高层、内部空间增大、大跨度等方向发展，而钢筋混凝土结构不能完全满足这些要求，钢与混凝土组合结构成为人们的首选。钢混组合结构有很多型式，其中比较常见，应用较多的有：组合板梁结构、钢管混凝土结构以及本文要研究的SRC结构。
SRC结构是指将型钢放入混凝土中作为主要承受荷载的部分，同时混凝土中也配备受力筋以及架立筋的钢-混凝土组合结构形式，其中的型钢依据是否有腹板存在，有实腹式型钢和空腹式型钢的差异。与传统的钢筋混凝土结构相比，由于混凝土内部包裹型钢，而型钢具有刚度大、强度高、延性大等诸多优点，使得构件的承载能力、刚度提高较多，构件尺寸得以减小很多，房屋实际可利用面积增加，同时SRC结构的抗震性能，延性也得到改善。传统钢结构的耐腐蚀性能、耐火性能较差[1]，钢结构还需经常维护，而型钢外部包裹有混凝土之后，这些问题都迎刃而解，而且相比纯钢结构，SRC结构可有效减少钢材用量，降低工程造价。但SRC结构施工较复杂，由于型钢的存在，结构构造复杂，现场混凝土浇筑比较困难，这也限制了其进一步推广应用。
2.型钢混凝土结构的研究概况
对SRC结构的研究及应用始于20世纪的欧美和日本[2-3]，当时SRC结构主要是为了解决钢结构建筑的耐腐蚀性能、耐火性能较差以及增加钢构建筑侧向刚度，没有考虑型钢和混凝土的组合作用，仅仅按照钢结构的的理论进行设计，忽略了型钢外围混凝土对承载力的贡献。其后随着一些学者对SRC结构理论和试验研究的深入，以及日本早期SRC结构建筑在地震中所表现出的良好抗震性能，SRC结构逐渐受到人们的重视，并得以迅速发展起来。
早期的SRC结构大多是配置空腹式型钢，但经过实际工程发现配置实腹式型钢建筑的抗震受力性能优于配置空腹式型钢建筑，因此现在SRC结构更多是配置实腹式型钢。
欧美国家的专家学者们在很早就开始对SRC结构进行了试验研究工作，并取得了很多重要成果。进入20世纪后不久，美国专家做了配有无腹板型钢混凝土柱的研究试验，结果表明，在包裹混凝土后，柱的刚度和强度均有较大提高；20世纪20年代加拿大做了同类型的型钢混凝土梁的试验，试验结果表明型钢与混凝土的共同工作性能很好，为SRC结构走向工程实践打下了基础；其后英美两国专家学者又对SRC结构做了很多试验，并取得了较为理想的的研究结果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆美国混凝土规范ACI-318、钢结构规范和英国标准中都对型钢混凝土梁和柱的设计计算做了具体的条文规定，欧洲的统一规范中也对组合结构的设计计算做了专门的条文规定。
20世纪以来，日本对SRC结构的试验研究和实际工程应用较多。相比欧美国家是在大量理论和试验研究论证之后再投入应用，日本则是首先从大量工程实践中积累经验，认识到SRC结构的优势，继而对其进行深入的试验研究，并大规模应用于工程实践。1905年的东京仓库、1921年的兴业银行都是SRC结构的早期代表，但正如前面所述那样，工程师只是按照钢结构的的理论进行设计，没考虑混凝土对承载力的贡献。在试验研究成果的基础上，日本在1958年就出版了SRC结构计算标准，明确规定考虑混凝土作用，以叠加法计算SRC结构承载力。其后，在1968年和1978年的两次大地震中，SRC结构的建筑破坏程度明显小于其他类型建筑。经过近一个世纪的发展，SRC结构在日本已成为最重要的建筑结构形式，日本的SRC结构设计和施工技术领先世界。
目前国外已建成的高层、超高层型钢混凝土结构建筑包括：采用型钢混凝土框架结构，高726m的美国拉达斯第一国际大厦；采用型钢混凝土外框架，型钢混凝土内筒结构，高207m的休斯顿第一城市大楼和高305m的休斯顿德克斯商业大厦；采用型钢混凝土核心筒，高242m的新加坡财政部大楼。
我国对SRC结构的研究应用远远落后于其他国家，直到20世纪50年代才以前苏联的设计方法进行了SRC结构工业厂房的建设。而对其进行系统的研究则到了20世纪80年代，以西安建筑科技大学为领导的我国科研院所对SRC结构进行了众多试验研究。
在试验研究并广泛参考外国成果的基础上，总结制定了适用于我国的规范方法，2006年原冶金部颁布了《钢骨混凝土结构技术规程》（YB9032-2006），但此规程在计算理论和计算方法上面参考日本规范较多；2001年建设部编制了行业标准《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138-2001），2016又对其进行了更新，编制了行业标准《组合结构设计规范》（JGJ138-2016），这些规范方法的发布使我国工程技术人员有了工作依据，极大地促进了SRC结构的应用。我国目前已出现许多应用SRC结构建造的高层、超高层建筑，420.5米高的金茂大厦和492米高的环球金融中心采用了SRC柱，155.2米高的国贸大厦和208米高的京广大厦采用了SRC框架，244m高的台湾长谷世贸联合国大厦下部采用了SRC结构，363m高的香港中国银行以型钢混凝土作为其巨型空间桁架的竖杆，107m高的上海瑞金大厦，1-9层采用了SRC结构。
3.结语
目前我国SRC结构主要出现在一些经济发达地区，还没有推广普及到全国。随着工程人员理论和施工经验的不断积累，SRC结构在我国的建筑行业中定会起到举足轻重的作用。
参考文献
[1]薛建阳，赵鸿铁.型钢混凝土粘结滑移理论及其工程应用[M].北京：科学出版社，2007
[2]Shun chi Nakamura. Construction Consideration for Composite Steel- and-Concrete Floor Systems. Journal of Structural Engineering,2002,128(9)：1009-1100
[3]Ohnson R P.Buckby R J .Composite Structure of Steel and Concrete.Volume 2-Bridge,with a Commentary on BS 5400 Part 5.Crosby Lockwood Stapies: Granada Publishing Limited,1979
论文作者:孙巍
论文发表刊物:《基层建设》2019年第20期
论文发表时间:2019/9/20
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