哈尔滨工业大学建筑设计研究院
摘要：随着型钢混凝土技术研究的逐步深入与成熟，由普通混凝土转向高性能混凝土，型钢混凝土的研究逐步由构件转向体系，由单一型钢混凝土体系的研究转向型钢混凝土与混凝土、钢及预应力技术相组合所产生的新结构体系。本文通过对型钢混凝土结构的性能及施工技术进行阐述，促进对该项技术在我国高层建筑结构中更多的应用。
关键词：型钢混凝土；技术；结构；性能
前言
型钢混凝土（简称SRC）结构是由混凝土包裹型钢做成的，是在型钢周围布置钢筋，浇筑混凝土的结构，是钢与混凝土组合的一种新型结构。在2002 年建设部发布《型钢混凝土组合结构技术规程》，将型钢混凝土组合结构（Steel Reinforced Concrete Composite Structure）定义为混凝土内配置轧制型钢或焊接型钢和钢筋的结构，简称SRC 结构。SRC 结构跨度大、截面小、刚度大等特点，因此在建筑工程领域应用十分广泛。
一、型钢混泥土结构发展与应用
欧美SRC结构技术在1989年的美国钢筋混凝土设计规范ACI2318中，将型钢视为等值的钢筋。在我国自50年代，从前苏联引进了SRC结构，80年代中后期，随着我国建筑业的迅猛发展，SRC结构才开始逐步在高层建筑中应用SRC结构。如上海环球金融中心、深圳地王大厦等超高层建筑采用了型钢混凝土组合结构，但发展自今全国采用SRC建筑面积还不到建筑总面积的千分之一。我国自1987年开始对SRC结构技术研究，1998年我国冶金部颁布了我国第一部YB9082297钢骨混凝土结构设计规程。2002年建设部颁布了JGJ3822001型钢混凝土组合结构技术规程。
二、型钢混凝土结构的类型及性能
1、型钢混凝土结构的类型
型钢混凝土结构分为实腹式和空腹式。实腹式SRC构件具有较好的抗震性能，型钢采用轧制H型钢（宽翼缘工字钢）、双工字钢、双槽钢、十字型钢、矩形及圆形钢管，或采用钢板、角钢、槽钢等拼制焊接。空腹式SRC构件型钢由缀板或缀条连接角钢或槽钢组成，抗震性能与普通混凝土（以下简称RC）构件基本相同。因此，目前在抗震结构中多采用实腹式SRC构件。实腹式型钢可由钢板焊接拼制而成或直接采用轧制型钢。
2、型钢混凝土结构的性能特点
（1）型钢混凝土结构的优点：
型钢混凝土对于高层建筑，构件截面减小，可以增加使用面积和层高，经济效益很大。
实腹式型钢混凝土结构的延性比钢筋混凝土结构明显提高，抗震性能好。
型钢混凝土中型钢不受含钢率的限制，型钢混凝土构件的承载能力可以高于同样外形的钢筋混凝土构件的承载能力一倍以上，因而可以减小构件截面，型钢混凝土框架较钢框架可节省钢材50％以上。
型钢在混凝土浇筑之前已形成钢结构，具有较大的承载能力，能承受构件自重和施工荷载，可将模板悬挂在型钢上，模板不需设支撑，简化支模，加快施工速度。在高层建筑中型钢混凝土不必等待混凝土达到一定强度就可继续施工上层，可缩短工期。
（2）型钢混凝土结构缺点：
型钢混凝土结构与钢结构和钢筋混凝土结构对比，型钢混凝土结构的缺点主要是其既要求进行钢构件的制作和安装工序增多，施工精度要求高，又要求支模板、绑扎钢筋和浇筑混凝土，施工工序增多。
3、型钢混凝土结构与钢结构性能比较
型钢混凝土构件能显著改善型钢的出平面扭转屈曲性能，使钢骨的钢材强度得以充分发挥。
具有更大的刚度和阻尼比（约为0.04），有利于控制风或地震作用下高楼的变形和风振加速。
节约钢材50％以上。
4、型钢混凝土结构与普通混凝土性能比较
有利于加快整个高楼结构的施工速度。
构件截面面积约减少50％。
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构件的受压、受剪和压弯承载力大幅度提高。
框架梁柱节点的抗震性能得到显著改善。
二、型钢混凝土梁柱节点的构造与施工
1、型钢混凝土梁柱节点的构造
型钢混凝土构件，型钢混凝土构件是采用型钢配以纵向钢筋和箍筋浇筑混凝土而成，其基本构件有型钢混凝土梁和柱。型钢混凝土构件中的型钢分为实腹式和空腹式两类，实腹式型钢由轧制的型钢或钢板焊成，空腹式型钢由缀板或缀条连接角钢或槽钢组成。实腹式型钢制作简便，承载能力大，空腹式型钢节省材料，但制作费用高。
梁柱节点构造，梁柱节点的基本要求是：内力传递明确，不产生局部应力集中现象，主筋布置不妨碍浇筑混凝土，型钢焊接方便。在梁柱节点处柱的主筋一般在柱角上，这样可以避免穿过型钢梁的翼缘。但柱的箍筋要穿过型钢梁的腹板，也可将柱的箍筋焊在型钢梁上。梁的主筋一般要穿过型钢柱的腹板，如果穿孔削弱了型钢柱的强度，应采取补强措施。如图4。
2、型钢混凝土结构的施工
型钢混凝土结构亦称为劲性钢筋混凝土结构或包钢混凝土结构，是在型钢结构的外面包裹一层混凝土外壳形成的钢一混凝土组合结构。
1）型钢骨架的施工和钢筋的绑扎
型钢骨架施工，在安装柱的型钢骨架时，首先是在上下型钢骨架处作临时连接，然后观测纠正其垂直偏差，再进行焊接或高强度螺栓连接，其次是在梁的型钢骨架安装后，要再次对型钢骨架进行观测纠正。
型钢混凝土结构的钢筋绑扎与钢筋混凝土结构中的钢筋绑扎基本相同，但也有其特点。由于柱的纵向钢筋不能穿过梁的翼缘，因此柱的纵向钢筋只能设在柱截面的四角或无梁的部位。
模板与混凝土浇筑
型钢混凝土结构与普通钢筋混凝土结构的区别在于型钢混凝土结构中有型钢骨架，在混凝土未硬化之前，型钢骨架可作为钢结构来承受荷载，因此施工时可利用这个特点，合理选择模板材料和支模方法。在高层建筑现浇型钢混凝土结构施工中，经济效益较显着的模板体系有：无支撑模板体系、升梁提（滑）模体系和外挂脚手升降体系等。
混凝土浇筑由于型钢周围钢筋密集，且柱顶有型钢梁的影响，用普通混凝土很难浇筑，选用具有自流平和自密实性能的自密实混凝土能很好的保证施工质量，混凝土浇筑速度不能过快，每次下灰高度控制在0.5m左右，两次下灰时间间隔控制在15分钟左右，这样可避免模板侧压力过大而致使模板体系涨坏。混凝土浇筑时利用橡皮锤敲击模板外侧，尤其是柱子四角处应多敲击，这样可以检查混凝土浇筑是否密实，而且有利于排除混凝土内部的气孔。
3、型钢混凝土结构施工质量控制重点
1）为了解决型钢混凝土框架中的梁、柱节点处型钢与钢筋在空间上的矛盾，以实现柱中主筋自下而上连续、贯通，保证其整体性，在型钢梁、柱加工前需进行钢筋穿孔位置的深化设计；另外，为了模板支设时对拉螺栓的使用，还得进行型钢柱上对拉螺栓眼位置的深化设计。
2）钢结构安装前应对建筑物的定位轴线、基础轴线和地脚螺栓位置、标高等进行检查，并对基础进行检测和办理交接验收手续。基础混凝土强度必须达到设计要求方可进行安装；基础轴线标志和标高的基准点要准确、齐全；型钢柱安装：控制标高、控制垂直度、控制点位、地脚螺栓及支撑面位置必须准确。
3）钢筋型钢柱主筋需严格按照主筋位置排布的深化设计结果进行插筋，必须保证穿过型钢梁翼缘板的主筋位置准确，且在柱子的整个施工过程中需该部分钢筋的竖直度。穿过型钢梁或钢支撑牛腿翼缘板的主筋安装时先将待连接的钢筋从下往上穿过穿筋孔，然后利用专用套筒与下端钢筋连接。
4）型钢混凝土框架节点处的箍筋由于受到型钢梁、钢支撑牛腿腹板的影响只能加工成开口套，该部分箍筋安装时，需与腹板上预焊的胡子筋焊接。
5）柱顶锚固钢板加工时需根据主筋排布方式深化设计结果预留出钢筋孔，柱顶钢筋安装时穿过柱顶钢板上的预留孔后，切除多余的钢筋头，进行塞焊，焊缝需充满预留孔与钢筋间的空隙，焊缝顶部应与锚固板顶面平齐。
6）模板竖楞、柱箍、对拉螺栓间距必须严格按方案施工。模板安装应拼缝严密平整，保证不漏浆、不不变形错台、不跑模、不涨模。
结语
随着我国经济迅猛发展，型钢混凝土结构凭借自身的特点，在高层建筑工程中开始不断的应用。对型钢混凝土结构的系统深入了解和研究，掌握其自身的结构性能及施工技术，对我国建筑结构的应用有着划时代的意义。
参考文献
[1]范涛；浅述型钢混凝土结构的特点及应用[J]；四川建筑科学研究；2004年04期
[2]郑之俊；王杰光；；国内外型钢混凝土结构设计方法的比较[J]；安徽建筑；2006年01期
论文作者:寇俊同
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第31期
论文发表时间:2019/1/10
标签：型钢论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 混凝土结构论文; 构件论文; 结构论文; 梁柱论文; 《建筑学研究前沿》2018年第31期论文;