摘要：现阶段，国民经济的飞速发展和科学技术的日新月异推动着建筑结构体系的性能提升。框架结构拥有较大的应用空间，得益于其受力的清晰、结构的简单、布局的灵活，以及其良好的延展性。由于在工程造价的性价比、混凝土的握裹强度、力学性能等方面的优越，劲性钢混凝土被广泛地应用于高层建筑中。
关键词：劲性钢结构；建筑；运用
引言
当今社会中，人口的增长与可利用面积的减少决定了建筑高度的迅速增加，新型结构体系——劲性钢混凝土结构应时而生，切实解决了现存的建筑物基底部柱截面积问题。劲性钢结构凭借其强大的承载强度、长久的耐用性、优良的防火性能，尤其在防灾抗震领域中处于领跑地位，被广泛应用于多种高层的建筑结构和桥梁、地铁等重型工业建筑中。
1劲性钢结构的定义
作为钢－混凝土组合结构的主要形式，加筋型钢混凝土是指钢筋混凝土中加入钢材形成的一种特殊的复合材料，又称型钢混凝土或劲钢混凝土。钢、混凝土、箍筋和纵向钢筋是复合结构的组成构件。劲钢混凝土组成结构分为全部结构构件采用劲性混凝土的结构和部分结构构件采用劲性混凝土的结构。由刚性混凝土构成的结构分为所有结构构件由刚性混凝土构成的结构，一些结构构件由刚性混凝土构成的结构。劲性钢结构简称SRC结构。
2劲性钢的分类
实腹式和空腹式是劲性钢骨混凝土两类分类，分类依据为差异化的内部配钢操作模式。实腹式型钢混凝土的性价比极大地优越于空腹式型混凝土，因为实腹式型钢混凝土的核心配置为槽钢、工字钢、H型钢，制作工序简洁易操作，承载力度较强，抗震性能也较为突出。而空腹式型混凝土的关键配置是由角钢的空间桁架式骨架构成，虽然在钢材的使用数量上相对较少，但造价的高昂及抗震性能的平凡决定了空腹式型混凝土只能在劲性钢产生及最初发展的时代和国家里大规模使用，如二战建设恢复期的前苏联和日本。当今社会，大多数国家和地区的建筑行业普遍采用实腹式型钢混凝土结构来建造大中型高层及超高层建筑。
3劲性钢结构的特点及适用范围
劲性钢结构将土梁混凝到旧有的钢筋里，掺入到固有的钢柱等构件中，大大提升了构件的承载能力，同时降低了构件的轴压比。钢芯和混凝土唇齿相依，钢芯是混合结构的真正支撑，对于混凝土延展性和抗震性的提高起到了较大的改善作用；同时混凝土侧向约束着钢材，避免了其工作的失稳，是发挥钢材力学性能的切实保障。
3.1劲性钢与钢结构的对比
相较于钢结构而言，劲性混凝土结构通常可以节省一半以上的钢材。针对钢结构生锈腐蚀、难以防火、维护频率高等弱点，劲性钢增大了截面刚度，充分发挥了钢材的性能。在混凝土尚未浇灌之前，劲性钢结构中的型钢自身已形成了稳定的钢结构，具备了一定的承载能力。在施工过程中，劲性钢混凝土不需要多余的支柱，只需要将模板悬挂在型钢上。因此，极大的节约了支模板的建筑材料所需和劳动力使用量，即使混凝强度尚未达到较高的程度，也可以继续在上层施工，有效地缩短了工程期限。
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3.2劲性钢与普通钢筋混凝土结构的对比
钢配率是考察钢筋混凝土结构的重要指标。在这一性能指标中，劲性钢混凝土远高于普通钢筋混凝土，这一性能所产生的影响便是承载能力的倍数级增长和建筑造价的大幅度降低，达到了构件截面积的规模性减少的效果。钢筋混凝土结构中的肥梁胖柱问题也得到了有效解决，扩展了建筑结构的活动面积和使用空间，推动了建筑行业经济效益的提高。
3.3劲性钢与钢管混凝土的对比
劲性钢混凝土比钢管混凝土的抗压能力相对较弱，但劲性钢混凝土在建筑业的用途却远远广于钢管混凝土。因为劲性钢具备优良的可塑性，不管是外形还是截面的制作，都没有形状的限制，故而适用于绝大多数的混合构件。
3.4与钢筋混凝土的对比
劲性钢的强度和刚度、耐久性和耐火度都高于钢筋混凝土，能够减少构件的断面，降低建筑结构的高度，减少其面积。同时，劲性钢结构可以优化建筑物的内部构造，有较强的抗震能力。相比较钢筋混凝土而言，高层建筑物应用劲性钢筋混凝土结构可以大幅度提升自身的抗震安全度，因为劲性钢混凝土结构的延性远高于钢筋混凝土结构，此性能在以日本为代表的多地的多次地震中通过了时间的考验和实践的验证。此外，钢筋混凝土和型钢的结合整体共同受力使得劲性钢混凝土混合构件的受力情况更加的科学合理，钢材的抗拉性能和混凝土的抗压特性在构件中得到了高水平的展现与融合。
3.5焊接质量要求
1）矫正后的钢材表面，不应有明显的凹面或损伤，划痕深度不得大于0.5mm。2）焊接球表面不得有裂纹、折皱，并应经机械加工坡口后焊成圆球。3）焊接连接组装的允许偏差应符合以下规定：对口错边允许偏差t/10且不大于3.0mm，间隙允许偏差±1.0mm，搭接长度允许偏差±5.0mm，缝隙允许偏差1.5mm，垂直度允许偏差b/100且不大于2.0mm，中心偏移允许偏差±2.0mm。4）栓钉焊接后应进行弯曲试验检查，检查数量不应少于1%；当用锤击焊钉头，使其弯曲至30°时，焊缝和热影响区不得有肉眼可见裂纹。5）所有对接及角接焊缝的焊波应均匀，不得有裂纹，未熔合夹渣、焊瘤、咬边、焊穿、弧坑及针状气孔等缺陷，焊接区无飞溅残留物。6）对不要磨平的焊缝咬边深度不得大于0.5mm，且累计总长度不得超过沓缝隙长度的10%，对要求修磨的焊缝，不允许产生咬边。7）对接焊缝的余高不得低于母材，且不高于3.5mm。
4劲性钢在建筑业中的发展及应用
4.1劲性钢在国外建筑业中的发展及应用
劲性钢混凝土结构在世界各地的建筑行业都颇受青睐，其发展历史也较为迅速。在工业领域，为了提高钢材的损耗率，提高其耐久性和防火性，欧美国家诞生了最初的型钢混凝土结构，但是其计算和设计的理论是建立在钢结构理论的基础上进行的，而混凝土的强度和刚度等性能并没有纳入考虑范围之内。因此，虽然劲性钢混凝土结构产于欧美国家，但其实在欧美国家中更多地应用于公路桥梁、海洋工程等领域，而非建筑结构领域。近20年来，随着城市化发展的进行，城市人口密度不断提升，对高层建筑的需求持续增加，从吉隆坡的双子塔到台北101大楼，包括迪拜塔、上海中心大厦等超高层建筑都达到了500m以上建筑高度。同传统建筑相比，复杂高层与超高层建筑的材料结构多为钢结构及混合结构，且对风力、降水、抗震等指标的要求更高，因此，后者在设计时需要考虑更多因素，结构设计难度也更大。
4.2劲性钢混凝土在国内的发展及应用
现在建筑行业的现状是开发商要求极短的时间内完成施工，以此来回笼资金，再继续以此循环往复，但是购房业主就会对房屋质量从产生质疑，极短的竣工时间，房子的质量就难以保证。顾客对于房子质量的要求一定是越来越高，对于超高层建筑，劲性钢结构结构应运而生。不管是建设周期，还是质量都比较符合以后的市场，同时政府和建筑企业都在努力探索改善劳动方式，依靠机械化和自动化来缩短建筑周期，提高工作效率，最终找到符合市场的工业化建筑模式。
结语
劲性钢筋混凝土性能优越，拥有承载力高、抗震性强、刚度大、截面尺寸较小、使用空间大、提高工程质量等优点，已然成为了当下建造超高层建筑、地震区的高层建筑与大跨结构的性价比首选。总之，劲性钢筋混凝土结构的发展前景十分广阔，应加大对劲性钢的体系探索和性能研究。建筑如果采用劲性钢筋混凝土结构，施工单位就必须从母材的材质选取，施工过程中各个构件特别是钢骨柱的制作，钢柱的安装、焊接以及各构件的校正等方面，要加强各施工工艺的操作和特殊过程的质量控制，以确保整个工程的施工质量。
参考文献
[1]韩孟，石立艳，杨飞.高泉型钢混凝土结构节点常见问题及措施浅析[J].安徽建筑，2018（3）：86.
论文作者:周乐辉
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第34期
论文发表时间:2019/4/10
标签：混凝土论文; 构件论文; 结构论文; 钢结构论文; 型钢论文; 混凝土结构论文; 钢筋论文; 《建筑学研究前沿》2018年第34期论文;