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摘要：随着时代的发展和社会的进步人们对建筑的使用要求越来越高，高层结构、大跨度结构层出不穷，新材料、新结构、新技术得以蓬勃发展，为了更好地迎合建筑业的发展和需求，型钢混凝土组合结构成为了必然的产物，本文主要是分析了型钢混凝土结构设计的优势，以及相关要素内容，以供参考。
关键词：型钢混凝土；梁；柱；节点；柱脚；建议
一、概述
型钢混凝土组合结构的特性是在型钢结构的外面有一层混凝土的外壳，过去也采用劲性钢筋混凝土结构这个名称。型钢混凝土组合结构构件中除配置型钢外，一般还应配置普通纵向钢筋和箍筋。在型钢混凝土组合结构构件中型钢可以分为实腹式和空腹式两大类。空腹式型钢比较节省材料，但制作费用较多，实腹式型钢制作简便，承载能力大。
型钢混凝土组合结构具有以下优点：
1.型钢混凝土组合结构承载力高，刚度大，截面小，更能满足高层及超高层建筑的要求。
2.型钢混凝土组合结构施工速度快，工期短。
3.型钢混凝土组合结构的延性好，抗震性能更加优越。
4.型钢混凝土组合结构的耐久性和耐火性均好于钢结构。
5.型钢混凝土组合结构与钢结构相比，可大大的节约钢材。型钢混凝土框架比钢框架可节省钢材达50%或者更多一些。
二、型钢混凝土结构设计实例分析
杭州某小区商住楼，建筑面积40509.7㎡，其中地上面积30792.60㎡，地下面积13017.10㎡，建筑高度69.65m。本工程地下三层，地上二十三层的商住宅楼，其结构形式为框支剪力墙结构，转换层设设备管道夹层。在设计过程中主要考虑到建筑的使用功能，建筑造型、体型复杂，基本风压大，抗震烈度高，高位转换及造价等因素，故本工程采用型钢混凝土组合结构，转换层及以下层的截面尺寸1600mmx1600mm的框支柱采用（800X28钢管）型钢混凝土柱；转换层的截面尺寸1000mmx1600mm的框支梁采用（H1200x300x24x32）型钢混凝土梁。
2.1型钢混凝土梁的构造要求
型钢混凝土梁中的型钢，宜采用工字型轧制型钢或工字型焊接型钢。钢的布置，宜将一侧翼缘位于受压区，一侧翼缘位于受拉区，设计中应考虑保护层不宜小于100mm，型钢混凝土梁的纵向受拉钢筋不宜超过二排，其配筋率不宜小于 0.3%，直径宜取16~25mm，梁的纵筋宜避免穿过柱中型钢的翼缘。梁的腹板高度大于 450mm时，在梁的两侧应沿高度方向设置纵向构造钢筋，纵向构造钢筋的间距不宜大于200mm。梁箍筋的加密区范围内，宜在两侧纵向构造钢筋之间设置拉结钢筋，其间距不宜大于 600mm，且直径不宜小于 8mm。梁在支座处和上翼缘受有较大固定集中荷载处，应在型钢腹板两侧对称设置支承加劲肋。对抗震设防的结构，当梁净跨小于梁截面高度的4倍时，梁全跨按箍筋加密要求配置。非加密区的箍筋最大间距不宜大于加密区箍筋间距的2倍。
2.2型钢混凝土柱的设计
型钢混凝土柱中的型钢截面可采用H形、十字形、箱形焊接型钢、钢管等。本工程型钢混凝土柱采用800X28钢管。型钢混凝土柱的长细比不宜大于80，型钢混凝土柱的型钢率不宜小于4%，型钢混凝土柱的纵向钢筋最小配筋率不宜小于0.8%，且在四个角应各设置一根直径不小于16mm的纵向钢筋以及型钢混凝土柱箍筋的构造设计应满足高规2010中有关规定。
2.3 节点构造
型钢混凝土柱与梁的连接节点，柱内型钢宜采用贯通型。型钢混凝土柱内型钢与梁内型钢或钢梁的连接一般应采用刚性连接，且梁内型钢翼缘与柱内型钢翼缘应采用全熔透焊缝连接；梁腹板与柱现场连接时宜采用摩擦型高强度螺栓连接，连接承载力应能满足型钢传力的要求；悬臂梁段翼缘与柱应采用全熔透焊缝连接，腹板与柱宜采用双面角焊缝连接，腹板厚度大于16mm时应采用K形坡口焊缝连接。
型钢混凝土框架梁和框架柱的纵向受力钢筋在框架节点区的锚固和搭接应符合国家标准《混凝土结构设计规范》的规定。节点设计时，尽量将型钢混凝土梁柱中钢筋避开型钢，无法避开时可采用钢筋穿孔，但应尽量避免在型钢的翼缘穿孔。当必须在柱内型钢腹板上预留贯穿孔时，型钢腹板截面损失率宜小于腹板面积25%。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆当钢筋穿孔造成型钢截面损失不能满足承载力要求时，可采取型钢截面局部加厚的办法补强。加厚板件与型钢构件应有可靠连接。在型钢上穿孔应兼顾减少型钢截面损失与便于施工两个方面。型钢钢板上的孔洞，应在工厂采用相应的机床或专用设备钻孔，严禁现场用氧气切割开孔。钢筋混凝土次梁与型钢混凝土主梁连接时，次梁中的钢筋应穿过或绕过型钢混凝土主梁中的型钢。
2.4 柱脚
型钢混凝土柱的柱脚分为埋入式柱脚和非埋入式柱脚。对中间柱，埋入式柱脚型钢的混凝土保护层厚度不得小于180mm对边柱和角柱，外侧混凝土保护层厚度不得小于250mm。
2.5 栓钉的设置
在柱脚部位和柱脚向上一层的范围内，型钢翼缘外侧宜设置栓钉。过渡层内的型钢翼缘外侧应设置栓钉。当框架柱一侧为型钢混凝土梁，另一侧为钢筋混凝土梁时，型钢混凝土梁中的型钢伸长段范围内，型钢上、下翼缘应设置栓钉。栓钉的直径规格宜选用19mm和22mm，长度不应小于4倍栓钉直径，间距不宜大于22mm，也不宜小于4倍栓钉直径，且栓钉至型钢钢板边缘距离不宜小于50mm。
2.6 型钢制作与安装
型钢的制作和安装是型钢混凝土结构设计必须充分考虑的问题，首先，型钢混凝土梁宽不宜过小。型钢上翼缘侧边至梁侧边距离不宜小于100，否则角筋与型钢距离太小，振捣棒难以下去。其次，型钢上翼缘顶面距梁顶面距离不宜小于120cm。否则，当梁采用双排筋时，钢筋交叉导致顶部保护层厚度不足。再次，剪力墙暗柱、暗梁内若采用型钢，要充分考虑到施工的可行性，应尽量采用窄翼缘型钢。设计时，应仔细排布钢筋与型钢的关系，保证振捣棒能下去。否则，墙体振捣不实影响墙体混凝土质量，带来结构安全隐患。
2.7经济性分析
型钢混凝土结构与钢结构相比，节省钢材包裹在钢骨架外面的钢筋混凝土，不仅在刚度和强度上发挥作用，还作为钢骨的保护层，可以取代钢骨外涂的防锈漆和防火涂料，不仅节省经常性维护费用，而且由于混凝土的蓄热量较大，从而提高了构件的耐火性。另外型钢混凝土结构中的钢骨架，在混凝土未浇注之前即已形成钢构架，具有相当大的承载力，可用作其上楼层平行施工的模板支架和操作平台，施工速度仅次于钢结构而大大优于普通混凝土结构。
三、建议与结语
3．1 全型钢混凝土框架结构体系的优越性
工程上一般将型钢混凝土结构分为：全型钢混凝土框架结构体系和半型钢混凝土框架结构体系。其中，全型钢混凝土框架结构体系为柱和梁均采用型钢混凝土结构。半型钢混凝土框架结构体系为柱采用型钢混凝土构件，而框架梁采用钢梁或钢筋混凝土梁。
半型钢混凝土框架结构体系中，柱采用型钢混凝土构件，框架梁采用钢梁的结构形式，因其结构自重轻、构造简单等特点，不失为一种优良的结构体系，但是其刚度小、防火性能差的缺点不容忽视。
型钢混凝土柱一钢筋混凝土梁的结构形式归属于混凝土结构体系。（该种结构形式中型钢混凝土结构刚度大、承载力高、结构整体延性性能好、利于施工等特点不能充分发挥）？？，柱一梁节点构造设计复杂，在确定结构方案和体系时建议慎重采用。
全型钢混凝土框架结构体系构造设计简单、可靠，结构整体性高。该结构体系在国内外均有较完善的实验研究，其结构性能得到广泛的验证和认可，可以充分利用成熟的设计方法和经验，是一种很有发展前景的结构形式。
3．2 型钢混凝土构件中普通钢筋和型钢的合理配置
曾经在设计实践中遇到为满足型钢混凝土柱中型钢含钢率的某个合理值而大伤脑筋。因为曾经有人提出型钢混凝土柱合理含钢率为4％--8％。
其实，型钢混凝土结构构件中型钢和混凝土通过相互粘结强度而协同工作。试验表明，当型钢含钢率较大时，型钢与混凝土之间粘结破坏特性更为显著，构件的极限承载力反而会下降。型钢和混凝土的粘结破坏特性完全可以通过增加型钢与混凝土接触面抗剪能力来解决，例如型钢表面设置抗剪栓钉。因此，建议设计中通过控制型钢截面与钢筋混凝土截面轴心抗压承载力比值.5—1.2为宜。
型钢混凝土构件设计时，应充分发挥型钢作用，尽量减少普通钢筋量，普通纵向钢筋含钢率对于柱宜为0.8％--1.0％，对梁宜为0.4％--0.6％。
参考文献：
[1]型钢混凝土组合结构技术规程JGJ138-2001.北京：中国建筑工业出版社
[2]刘大海，杨翠如.型钢钢管混凝土高楼计算和构造.北京：中国建筑工业出版社
论文作者:叶国华
论文发表刊物:《基层建设》2015年17期
论文发表时间:2015/12/1
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