隨著人們對土木施工質(zhì)量有了越來越高的要求，鋼-混凝土的應(yīng)用也越來越廣泛。新型鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)也是目前重要的研究方向，為了擴大鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用前景，必須對其特點足夠了解。本文介紹了鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的主要特點，并討論其具體應(yīng)用和前景。

鋼-混凝土；組合結(jié)構(gòu)；特點；應(yīng)用

1 引言

鋼-混凝土是近年來運用十分廣泛的新型結(jié)構(gòu)，它是由鋼材和混凝土按照一定方式結(jié)合而成的，這種組合結(jié)構(gòu)能夠有效地發(fā)揮兩種不同材料各自的優(yōu)勢，并規(guī)避了各自的不足，在建筑、橋梁等施工領(lǐng)域中取得了良好的應(yīng)用效果，并逐漸成為公認的第五大結(jié)構(gòu)。鋼-混凝土在取得了巨大成功的當今，仍舊有十分廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景，可以實現(xiàn)更加優(yōu)秀的經(jīng)濟效益。

2 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的特點及應(yīng)用

在分析鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)是結(jié)合剛和混凝土兩類截然不同材料的力學(xué)特點而形成的一種新型結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)性能更加完善。鋼-混凝土不僅擁有更小的自重，而且穩(wěn)定性和耐久性也得到了保證。這樣就使得鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)可以抵抗地震的影響，空間利用效率更高，造價得以控制，施工周期更短。鋼-混凝土在我國最初運用于橋梁建設(shè)，由于經(jīng)濟性極高，組合結(jié)構(gòu)迅速得到了推廣，并誕生了許多新型的組合結(jié)構(gòu)，直到目前組合結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新仍未停止�？偠�言之，鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了4個重要階段：創(chuàng)始階段、發(fā)展階段、70年代和80年代后期。其中70年代組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用已經(jīng)得到廣泛的認可，并且歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會制定了相應(yīng)規(guī)范，明確了未來發(fā)展方向。80年代后期則對疲勞性能、非線性性能等具體的參數(shù)進行分析。鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)主要有以下幾種類型。

2.1 壓型剛板

壓型剛被是施工中常用的施工平臺，對于提高施工效率有重要意義。壓型鋼板能夠突出混凝土較高的抗壓能力和抗拉能力，材料受力均勻合理。

2.2 組合梁

組合梁是在鋼梁上方放置鋼筋混凝土板，并將二者用剪切連接件固定為一體，混凝土板和鋼梁一同作用而組成組合梁。鋼-混凝土組合梁的特點是混凝土布置與主要受壓區(qū)，鋼梁則布置在主要受拉區(qū)，這樣以來很好地發(fā)揮了混凝土的抗壓能力和鋼材的抗拉性能，使組合梁表現(xiàn)出優(yōu)秀的強度特點。除此之外，混凝土是梁翼緣的重要組成，所以鋼梁結(jié)構(gòu)在混凝土的保護下失穩(wěn)現(xiàn)象明顯減少，穩(wěn)定性大幅提升。鋼-混凝土組合梁相比非組合梁性能得到很大的提升，相同情況下截面大小和高度也更加適用于工程，有利于節(jié)省開支，經(jīng)濟性更強。

2.3 鋼骨混凝土構(gòu)件（SRC）

2.4 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)

鋼管混凝土是把混凝土裝入壁厚較小的圓形鋼管內(nèi)形成的組合結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土的特點是內(nèi)部混凝土大大增加外壁鋼管的穩(wěn)定性，相反，在鋼管的約束作用下，混凝土始終處于受壓狀態(tài)，因此表現(xiàn)出很高的抗壓、抗變形水平。鋼管混凝土也經(jīng)常用于抗震設(shè)計，能夠有效控制結(jié)構(gòu)尺寸，使用面積能夠充分利用。鋼管混凝土相比以往鋼筋柱能夠降低50%自重，抗震延性十分優(yōu)異。鋼管還具備很好的抗火能力和耐久性。

2.5 組合蜂窩梁

組合蜂窩梁由于結(jié)構(gòu)鏤空，自重很小，而且各部件之間受力均勻，力學(xué)性能良好。相比原型鋼梁截面高度更高，可以承受更大的抗彎剛度，從而節(jié)省原材料。在組合蜂窩梁腹板處可以添加勁肋，使穩(wěn)定性大大提升。組合蜂窩梁的生產(chǎn)過程自動化程度高，可以實現(xiàn)高效的拼裝，而且施工方便，對于縮短施工周期有重要作用。除此之外，組合蜂窩梁結(jié)構(gòu)十分美觀，鏤空的結(jié)構(gòu)使布線更加方便，在城市立交橋等施工環(huán)境下表現(xiàn)出良好的施工特性和使用特性。隨著有限元技術(shù)的發(fā)展，寬高比、徑高比等系數(shù)可以通過精確的計算進行控制，組合蜂窩梁開孔腹板將表現(xiàn)出更優(yōu)秀的抗剪能力。

3 鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的不足與展望

鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)早在上世紀60年代就在西方發(fā)達國家得到了廣泛的應(yīng)用，許多大型橋梁都離不開鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)，我國鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也不算太晚，1957年武漢長江大橋的修建就已經(jīng)使用了鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)，隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展，新的組合結(jié)構(gòu)得到越來越多工程建設(shè)的青睞。由于日本地理條件的特殊性，鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)很早就運用于建筑建設(shè)，基本上低于45米的建筑90%均采用了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。由于我國鋼材產(chǎn)量的限制，只有在超高層建筑中使用實腹鋼型鋼混凝土。

鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的運用和目前國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略思想是一致的，不僅可以實現(xiàn)更高的經(jīng)濟效益，更可以實現(xiàn)很高的社會效益。中空鋼管等新型結(jié)構(gòu)也逐漸投入使用，鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)很好地滿足了工程結(jié)構(gòu)向輕量、大跨度方向轉(zhuǎn)變的要求。但是在多年的工程實踐中，也暴露出這種新型結(jié)構(gòu)的不足。例如壓型鋼板組合板如果不能確保焊接質(zhì)量，將會影響連接的穩(wěn)定性，對施工造成隱患；組合梁耐火性能很差；鋼管混凝土節(jié)點連接方式的設(shè)計很難實現(xiàn)等。但是隨著相關(guān)研究人員工作的推進，上述問題正逐漸得到解決。

3.1 型鋼混凝土的展望

優(yōu)化型鋼混凝土的性能就必須提高其縱向抗剪能力，并解決連接問題。目前研究有了新的進展，鋼箱-混凝土組合梁等新的組合結(jié)構(gòu)在未來可能替代型鋼混凝土的地位。加強型鋼混凝土的應(yīng)用效果，需要結(jié)合相關(guān)理論，采用力學(xué)分析方法進行深入探討。其中疲勞破壞機理是一項重要的研究方向。

3.2 組合結(jié)構(gòu)計算理論的發(fā)展

為了優(yōu)化組合結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的疊加法、基于鋼結(jié)構(gòu)或者混凝土結(jié)構(gòu)的計算法逐漸得到改進，更多研究人員把鋼骨和混凝土看作一個整體，忽略之間的滑動現(xiàn)象。隨著計算機科學(xué)技術(shù)的進步，數(shù)值迭代法等基于計算機的算法逐漸凸顯出優(yōu)勢。

4 小結(jié)

各種鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)在國內(nèi)實際工程運用過程中都已展現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性，加大此結(jié)構(gòu)的研究是和我國發(fā)展情況相適應(yīng)的，也是建筑結(jié)構(gòu)發(fā)展的迫切需求，國內(nèi)外學(xué)者對于新型組合結(jié)構(gòu)的研究與開發(fā)都有充足的熱情。隨著鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)得到進一步的發(fā)展，相應(yīng)施工技術(shù)會越來越成熟，設(shè)計理論和設(shè)計規(guī)范也將更加完善，相信在不久的將來，許多更加優(yōu)越的新型組合結(jié)構(gòu)會投入工程運用。