浅谈钢-混组合结构的特点及应用--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

浅谈钢-混组合结构的特点及应用

发表时间：2020/10/10 来源：《基层建设》2020年第17期作者：张丽蔡顺曹猛

[导读] 摘要：简述了钢-混组合结构的国内外发展现状，通过具体选取轻钢轻质混凝土剪力墙进行分析，研究了轻钢轻质混凝土剪力墙的优点，找出了影响剪力墙轴心受压和抗剪性能因素，最后提出了钢-混组合结构的发展应用。

        山东科技大学土木工程与建筑学院山东青岛 266590
        摘要：简述了钢-混组合结构的国内外发展现状，通过具体选取轻钢轻质混凝土剪力墙进行分析，研究了轻钢轻质混凝土剪力墙的优点，找出了影响剪力墙轴心受压和抗剪性能因素，最后提出了钢-混组合结构的发展应用。
        关键词：钢-混组合结构；剪力墙；特点因素；发展应用
        引言
        近年来，工程实践应用比较多的结构是钢-混组合结构，力学性能良好、效率高、有效节约钢材成本备受众多学者的青睐。钢-混组合结构主要是由钢结构和钢筋混凝土结构组成的组合结构，主要是组成各类梁柱，完美的将两种材料的性能发挥到极致。组合结构被许多国家广泛传播与应用，并且为之制定了比较标准的设计规范。由于我国对于组合结构的研究起步阶段比较晚，目前尚未形成一套完整的规范与教程，应用与推广被大大限制。本文讲述了组合结构的国内外研究发展现状和特点，具体选择了轻钢轻质混凝土剪力墙作为研究对象，讲述了组合结构的应用领域。
        1 钢混组合结构的发展现状及特点
        19世纪末20世纪初期，钢筋混凝土得以发展和应用，现已成为工程建设中应用最广泛的建筑材料之一。1940年欧洲出现少数的组合梁及钢管内填混凝土的结构形式。40年代组合梁发展迟缓，原因是：当时用铆接连接件，很不经济。焊接连接出现后才迅速发展。五十年代钢管混凝土结构得到了发展，六十年代发展较快。我国在型钢混凝土结构方面的研究与应用始于20世纪80年代。
        钢混组合结构是指钢与混凝土两种材料通过一定方式组合成整体共同工作、并承受外部作用的结构体系。该结构的优点有：（1）承载力高，减少结构面积；（2）外包混凝土可以防止钢构件局部屈曲，减少侧移；（3）外包混凝土提高钢构件的防火、防锈性能；（4）型钢在施工阶段可以作为支架结构；（5）方便施工，工厂化制作程度高加快施工安装速度，改善劳动条件。本文主要针对近年来比较兴起的轻钢轻质混凝土剪力墙进行一定的研究分析。
        2轻钢轻质混凝土结构体系
        该结构体系主要是以薄壁型钢，轻质混凝土为主要材料，形成一种轻钢轻混凝土骨架结构，并在骨架的外面覆上想要的板材，板材充当免拆摸板。该骨架结构是以快速搭建的轻钢构架为基础，集成墙体和楼盖免拆模板技术，将轻钢构件工厂化生产制品现场装配施工与轻质混凝土现浇相结合，具有显著工业化特征，符合我国建筑产业发展政策导向的新型建筑结构体系。它是将轻质钢材和轻质混凝土结合起来，有效的利用了二者的优点，并且弥补了各自结构体系存在的问题，使得优势最大化合理有效的发挥出来。
        3装配整体式外覆钢板轻钢混凝土剪力墙的结构形式
        本文章主要探究了一种装配整体式外覆钢板轻钢混凝土剪力墙结构，该剪力墙结构是一种装配工业化绿色建筑，是以轻钢轻质混凝土剪力墙为基础，对轻钢轻质混凝土剪力墙进行了重要的发展，该剪力墙结构符合轻钢轻质混凝土结构体系的主要特点，如图1所示。该装配整体式外覆钢板轻钢混凝土剪力墙结构采用冷弯薄壁型钢骨架作为结构体系的主要受力钢骨架，外覆轻质钢板作为免拆模板，形成了钢板-型钢空心腔体，在里面浇筑轻质高强混凝土，在混凝土硬化后，混凝土与钢骨架和外覆钢板通过螺栓连接等构造措施形成一个整体，构成了墙体和楼板等结构构件，通过在工厂预制装配化施工钢骨骨架和在现场浇筑混凝土，符合装配式快速施工的特点。
        型钢骨架是由 C 型、U 型冷弯薄壁型钢通过抗拔件和自攻螺钉连接成整体的受力骨架，其中 C 型冷弯薄壁型钢作为钢骨架的内立柱、端立柱，U 型冷弯薄壁型钢作为钢骨架的导轨。混凝土采用的是高强混凝土，具有密度低、热工性能佳和强度等级高等特点。钢板所使用的是热轧不锈钢钢板，具有密度低、热工性能佳和强度等级高等特点。
        4装配整体式外覆钢板轻钢混凝土剪力墙的主要优点
        （1）构造合理。在装配整体式外覆钢板轻钢混凝土剪力墙剪力墙中，冷弯薄壁型钢相当于普通钢筋混凝土剪力墙中的纵向钢筋，同时具有固定住不锈钢钢板的作用，这就更加增强了型钢，钢板与混凝土的粘结；不锈钢秆板具有较高的强度，并且同时作为浇注混凝土的模板，而且它还具有保温隔热的作用；混凝土具有保温隔热的作用。
        （2）保温隔热性能良好。由于不锈钢钢板和高强混凝土具有较低的导热系数，且其传热性能低于其它常规建筑材料建造的墙体，例如砌块、混凝土、钢结构等。它可以使热量较慢的传递于外界，可以更好的保持好自身温度，并且使得墙体作为一个良好的隔热屏障。
        （3）良好的隔声降噪性能。高强混凝土作为墙体的内填充结构材料，能够消除现有轻钢结构墙体的空鼓声，能够满足国家建筑隔声标准的要求。
        （4）较高的抗侧刚度、整体性和抗震性能。在装配构件的拼装处，浇筑高强混凝土可使得该装配式结构体系拥有与现浇结构体系相同的整体性和抗侧刚度。同时，高强混凝土与冷弯薄壁型钢和不锈钢钢板的协同工作，提高了墙体的延性和耗能能力等抗震性能。

                     图1轻钢轻质混凝土墙
        （5）耐久性好。高强混凝土包裹纵向冷弯薄壁型钢，可以有效避免轻钢在潮湿环境中锈蚀和在火灾中其强度快速退化，使得装配整体式外覆钢板轻钢混凝土剪力墙具有良好的耐久性和耐火性能，远优于现有轻钢结构体系。同时，不锈钢钢板具有良好的防火性能。
        （6）采用装配整体式建造方式，装配整体式外覆钢板轻钢混凝土剪力墙和楼板均在工厂内标准化且高精度生产，在现场通过连接件和现浇高强混凝土完成装配，具有较高的工业化程度。
        5钢混组合结构房屋建筑的发展趋势
        经过国家几十年的深入研究后，钢混组合结构在高层和超高层结构、大跨度结构以及桥梁结构领域得到了广泛的应用，该组合结构可以充分发挥钢材与混凝土两种材料的优点，目前，钢混组合结构的发展主要表现为以下几个方面：
        5.1由构件向体系的转变
        我国至今尚无一部非常全面、成熟的关于组合结构设计的国家规范。近年来在大量学者的研究成果与应用基础上，各部制订了一些专项规程。但是现有规范多从构件方向进行研究分析，尚未形成完善的理论体系和计算方法。随着组合结构的发展，将会形成广义概念上的组合结构体系，以此来发挥构件的性能优势。
        5.2新材料的应用方面
        在钢混组合结构中采用轻质冷弯薄壁型钢、高强材料，可以降低钢材的使用量，节约成本；采用轻质高强混凝土不仅可以对墙体提供竖向承载力，减少竖向变形和相对竖向位移，而且可以与冷弯薄壁型钢进行很好的接触，限制住冷弯薄壁型钢的弯曲变形，使二者可以更好的结合，发挥其性能。
        5.3设计方面的优化加强
        设计方法和过程更加追求精准系统化，通过对组合结构的施工阶段和正常使用阶段的受力过程的分析和模拟，可以提高结构构件的性能，延长构件的寿命周期，运用当前的现代计算技术，剪力结构数值模拟模型，运用软件精准分析结构的受力情况和破坏阶段。
        6.结语
        本文介绍了钢混结构的发展现状和主要工程应用，因为该结构是一个拥有高技术含量，效率比较高的建筑目标标准，优点诸多，广泛应用在各类建筑结构中，拥有比较广泛的发展前景。推广该类建筑结构，是比较符合当前我国的基本建设国情，符合当前我国的建筑发展方向。
        参考文献：
        [1]范宇岐. 轻钢龙骨泡沫混凝土组合轻质墙体抗剪性能研究[D].河北工业大学,2018.
        [2]李波.钢-混凝土组合结构发展趋势探析[J].吉林建筑工程学院学报,2010,27(02):17-19.
        作者简介:张丽（1995.05-),女，山东聊城人，硕士，研究方向：结构方向