钢-混凝土组合结构作为一种重要的结构形式，具有优越的工作性能，正被越来越多学者所关注。本文介绍了钢—混凝土混合结构五种主要的类型，并对钢－混凝土组合梁、钢管混凝土结构、压型钢板与混凝土组合板、外包钢混凝土结构、钢骨混凝土结构的特点进行了分析。

 

一、前言

 

钢-混凝土组合结构是在在构件层次上由钢材和混凝土两种不同性质的材料组合的一种新型结构形式。它充分发挥了混凝土抗压性能好，钢材抗拉强度高、塑性好的的优点，弥补了彼此各自的缺点，是一种合理的组合方式。此外，两种材料之间的相互贡献、协同互补和共同工作的优势，还使得其具有较好的耐火性能及火灾后可修复性。常用的钢-混凝土组合结构主要包括以下五大类：钢-混凝土组合梁、钢管混凝土结构、压型钢板与混凝土组合板、外包钢混凝土结构、钢骨混凝土结构。

 

二、钢-混凝土组合结构的类型和特点

 

1、钢－混凝土组合梁

 

钢－混凝土组合梁是将钢梁放置于钢筋混凝土板的下部，两者用剪切连接件进行连接，因此混凝土板可作为钢为梁的翼缘，并且与钢梁组合在一起形成T型或倒L型组合梁。组合梁主要包括了钢梁、混凝土翼缘板和剪切连接件等组件，为了增大截面，有时还会设置板托。混凝土板主要包括了现浇混凝土板、预制混凝土板、预应力混凝土板和压型钢板混凝土组合板等类型。钢梁一般采用焊接或轧制的钢梁。钢梁的截面形式主要有槽钢、工字钢或箱型钢梁等。

 

在钢－混凝土组合梁中，钢梁在下部，主要受拉；混凝土板在上部，主要受压。充分发挥了钢筋抗拉和混凝土抗压的优势。作为梁翼缘的混凝土板具有很大的侧向刚度，与钢梁连接在一起，从而避免了钢梁结构的整体失稳和局部失稳。研究表明，在不增加材料用量和截面高度的等情况下，组合梁要比非组合梁的正截面承载力和抗弯刚度高很多，变形也显著减小。因此，组合梁可以减小截面尺寸，尤其可以减小截面高度，将增加净高，其材料用量也会明显降低，节省了工程造价。在施工时，组合梁可省去模板，加快了施工速度。组合梁被广泛应用于桥梁、工业房屋与高层、超高层民用建筑中。

 

2、压型钢板与混凝土组合板

 

压型钢板与混凝土组合板是一种典型的组合板构件，通过将厚度为0.7-2mm的薄钢板压制成带凹凸肋及各种槽纹的波形板，在凹凸相间的压型薄钢板上现浇混凝土，且配置适量的钢筋，整体共同工作而形成的一种板。

 

在施工阶段，由于压型钢板的工厂化，压型钢板或钢板可作为浇筑混凝土的永久模板，减少了脚手架得到搭设和模板的安装与拆除，大大缩短了是施工的周期，节省了成本。在正常使用阶段，受压性能好的混凝土分布在组合板的受压区，压型钢板分布在受拉区，起受力钢筋的作用，与混凝土共同工作，使不同性质的材料发挥出其各自的性能，受力合理。另外，由于截面几何形状的特殊性，使得组合板具有较大的刚度，并且省去了部分受拉区混凝土，减轻了结构自重，地震反应降低，对结构的受力更为有利。压型钢板与混凝土组合板可以用作为墙板、楼面板、屋面板与工业厂房中的操作平台板等。

 

3、钢管混凝土结构

 

钢管混凝土（也称为钢管套箍混凝土）是指在钢管内灌填混凝土而形成的组合构件，它是借鉴了螺旋箍筋钢筋混凝土柱中螺旋箍筋对核心区混凝土的约束作用，并且结合了型钢混凝土组合结构的特征，演变而成的。钢管混凝土构件最常见的截面形式是圆形，由于建筑结构体型、平面的多样化，方形、矩形、L形等异性钢管混凝土构件也得到了广泛应用。钢管内的混凝土一般为素混凝土，也有一些特殊情况，在钢管内采用的是钢筋混凝土。

 

在钢管混凝土杆件中，钢管对核心区混凝土有一定的约束作用，在轴向受压时，钢管的侧向约束了混凝土的横向膨胀，限制了混凝土纵向裂缝的出现和开展，此时混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的极限抗压强度。此外，钢管内的混凝土对钢管壁起到了支撑的作用，增强了杆件的稳定性，改变了钢管的失稳模态，避免或延缓了钢管过早出现局部屈曲，提高了杆件的承载力。

 

4、外包钢混凝土结构

 

外包钢混凝土结构是在改进装配式钢筋混凝土结构的某些缺点的基础上发展起来的，就是在混凝土外部配置型钢的组合结构。外包钢混凝土结构在外包型钢的杆件拼装完成后，再内部浇灌混凝土而成的。

 

外包钢混凝土结构不需要任何纵向钢筋以及预埋件，有利于混凝土浇筑捣实。也有利于采用高强度混凝土，从而减小杆件截面，简化了设计和施工。外包的钢骨架对核心混凝土有一定的约束作用，提高了混凝土的强度，增大了构件的极限承载力。外包钢混凝土结构可用于建筑中的楼面梁、板、柱，也用于厂房中的柱及工作平台梁、吊车梁等。

 

5、钢骨混凝土结构

 

在型钢周围配置钢筋并浇筑混凝土后，使型钢部分与钢筋混凝土部分成为一体，这种组合构件称之为型钢混凝土构件，又称SRC构件。

 

由于钢骨混凝土结构在混凝土中配置了整体的型钢骨架，提高了结构的强度、刚度、延性等，明显改善了结构的抗震性能，减小了构件的截面面积，增大了建筑层高和建筑使用面积。由于型钢被混凝土包裹，改善了钢结构防火、防腐蚀性能，同时有解决了钢结构容易失稳的问题。

 

结语

 

钢-混凝土组合结构充分发挥了钢材和混凝土材料各自的优势，其力学性能、抗震和抗风性能与普通混凝土结构相比具有很大优势。随着对钢-混凝土组合结构研究的深入，新的组合结构形式将不断出现，其研究理论将进一步完善。

 

作者简介：张超（1989-），男，陕西咸阳人，硕士，讲师，主要从事土建类专业教学工作。