型钢混凝土组合结构构件的计算
型钢混凝土结构（SRC）设计规程比较
型钢混凝土结构（SRC）设计规程比较发布时间：2021-12-09T02:21:27.858Z 来源：《中国建设信息化》2021年8月15期作者：黄承梁[导读] 结合深圳市宝安区老虎坑垃圾焚烧发电厂工程实例黄承梁中冶南方都市环保工程技术股份有限公司，湖北省武汉市，430000摘要：结合深圳市宝安区老虎坑垃圾焚烧发电厂工程实例，对我国现有关于型钢混凝土(SRC) 结构的两部规程《钢骨混凝土结构设计规程》( YB 9082 - 2006) 及《型钢混凝土组合结构技术规程》(J GJ 138 - 2016) 中有关型钢混凝土梁的正截面抗弯、斜截面抗剪承载能力的计算理论和计算方法进行了重点比较分析，对两部规程的应用方法、计算步骤和计算结果做了比较分析，为使用两部型钢混凝土结构设计规程提供参考。
关键词：型钢混凝土结构；承载能力；计算实例；设计规程；1. 型钢混凝土结构概述及规范背景型钢混凝土结构(简称SRC)是指在型钢（S）外包裹钢筋混凝土（RC）的一种独立的结构形式，这种结构体系在日本被称之为钢骨筋混凝土结构(SteelReinforeedConerete)，在英、美等西方国家称之为混凝土包钢结构(SteelEneasedConerete)，在前苏联则称之为劲性钢筋混凝土结构。
这种结构介于钢结构和混凝土结构之间。
由于在钢筋混凝土中增加了型钢，型钢固有的强度和延性，以及型钢、钢筋、混凝土的三为一体地工作使得型钢混凝土结构和传统的钢筋混凝土结构相比具有承载力高、刚度大、构件截面尺寸小、施工方便、良好的延性及抗震性能良好的优点；与钢结构相比，具有防火性能好，结构局部和整体稳定性好以及钢材用量少等优点。
推广和使用型钢混凝土结构，对于我国的多、高层建筑的发展，大型工业厂房设计优化和改善结构的抗震性能都有重要的意义。
型钢混凝土结构承载力高、刚度大、延性好,在日本欧美等国家,其应用已相当普遍，我国的应用亦日益广泛。
日本、美国和欧洲等都制定了型钢混凝土结构设计规范。
型钢混凝土组合结构设计要点
型钢混凝土组合结构设计要点型钢混凝土组合结构是指将型钢和混凝土结合起来形成一种新型的结构体系。
它集型钢的抗弯刚度和混凝土的抗压性能于一身，具有较高的承载能力和良好的耐久性。
在型钢混凝土组合结构的设计过程中，有一些关键要点需要注意。
1.结构布局：在设计过程中，应合理确定型钢和混凝土的布置，确保其协同工作。
一般情况下，型钢多用于抗弯构件，而混凝土则用于承压构件。
要根据实际情况选择适当的型钢和混凝土的布置方式，以充分发挥它们各自的优势。
2.强度设计：型钢混凝土组合结构的设计应满足一定的强度要求。
在设计中，需要根据结构的受力特点和荷载情况，采用合适的强度理论进行计算。
常用的强度理论包括弯曲破坏理论、屈服线理论和极限状态设计理论等。
根据不同的设计要求，选择合适的理论进行计算，确保结构的安全可靠。
3.抗震设计：抗震性能是型钢混凝土组合结构的重要设计指标之一、为了提高结构的抗震能力，应采取适当的抗震设计措施。
常见的抗震设计方法包括增加结构的刚度和强度、采用隔震和减震措施等。
在抗震设计中，应考虑到型钢和混凝土的相互作用，确保结构的整体抗震性能。
4.连接设计：型钢混凝土组合结构的连接设计是关键的一环。
连接部位牵涉到型钢和混凝土的协同工作，直接影响结构的整体性能。
在连接设计中，应选择适当的连接方式和连接件，使之能够满足结构的强度要求和刚度要求。
常用的连接方式包括焊接、螺栓连接和钢筋混凝土粘结等。
5.耐久性设计：型钢混凝土组合结构的耐久性设计非常重要。
由于型钢和混凝土具有不同的材料性质，容易发生腐蚀和锈蚀等问题。
因此，在设计过程中需要充分考虑结构的耐久性要求。
一般采用防腐措施和防护措施，延长结构的使用寿命。
6.施工技术要求：在型钢混凝土组合结构的设计中，施工技术要求非常关键。
要根据各个构件的特点和施工工艺的要求，制定详细的施工技术方案，并且监督施工过程中的质量控制，确保结构能够按照设计要求进行施工。
总之，型钢混凝土组合结构设计是一个复杂而繁琐的工作，需要综合考虑结构的力学性能、抗震性能、耐久性能和施工技术要求等方面。
型钢混凝土组合结构设计
型钢混凝土组合结构设计摘要：组合结构的使用已经广泛，其中钢与混凝土的组合结构是最为常见的结构形式，而且相当成熟，已经自成独立的结构体系。
在我国，组合结构仍属新的结构形式，随着大量建筑物的兴建，组合结构作为新兴结构得到越来越广泛的采用，应用前景越来越好。
所以，对钢与混凝土组合结构的结构形式及性能特点有一定的了解是很有必要的。
关键词：型钢混凝土；组合结构；计算；要求引言近年来，随着我国建筑业的快速发展，型钢混凝土组合结构在各种工程结构中得到了更为广泛的应用。
在大跨度建筑、高层以及超高层建筑工程中，型钢混凝土组合结构体现出了比钢结构和钢筋混凝土结构更加优越的特性。
一、型钢混凝土结构的概述由混凝上包裹型钢做成的结构被称为型钢混凝土结构。
它的特征是在型钢结构的外面有一层混凝土的外壳。
型钢混凝土中的型钢除采用轧制型钢外，还广泛使用焊接型钢。
此外还配合使用钢筋和钢箍。
我国过去也采用劲性钢筋混凝土这个名称。
型钢混凝土梁和柱是最基本的构件。
型钢可以分为实腹式和空腹式两大类。
实腹式型钢可由型钢或钢板焊成，常用的截面型式有I、H、工、T、槽形等和矩形及圆形钢管。
空腹式构件的型钢一般由缀板或缀条连接角钢或槽钢而组成。
型钢混凝土框架是由型钢混凝土柱以及梁构成的，框架的组合形式多样，有钢筋混凝土梁、组合梁以及钢梁。
通常钢筋混凝土剪力墙在高层建筑型钢混凝土框架设置比较常见，此外型钢支撑或者型钢桁架也比较多见，由此型钢混凝土剪力墙的组合形式就比价多样，其抗剪性能也比一般的钢筋混凝土要好很多，其使用作用在建筑工程结构中会更好地发挥。
二、型钢混凝土结构的优点分析1、型钢混凝土的型钢可不受含钢率的限制，其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；可以减小构件的截面，对于高层建筑，可以增加使用面积和楼层净高。
2、型钢混凝土结构的施工工期比钢筋混凝土结构的工期大为缩短。
型钢混凝土中的型钢在混凝土浇灌前已形成钢结构，具有相当大的承载能力，能够承受构件自重和施工时的活荷载，并可将模板悬挂在型钢上，而不必为模板设置支柱，因而减少了支模板的劳动力和材料。
埋入式型钢混凝土柱脚计算
（４）
（５）
（６）
ｆ上］］ 耻蟛＋华一半ｌｋ２ ＼ｂ。。矗）３
当‰≤＾。时（图４ｂ）
Ｎ Ｂ＝Ｎ ｄ
（８）
％＝屹 Ｍ｜＝ｒｉｍａ
（１０）
３１０
ＭＢ＝Ｍ：城－ｈＢ一毕ｈ：
式中：Ｍ。——柱脚型钢底板下的弯矩设计值 ⅣＢ——柱脚型钢底板下轴力设计值 ％——柱脚型钢底板下剪力设计值
Ｍ！——底层柱下端截面组合的弯矩设计值；
删
型钢截面形
式及承压方
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，。＋２ｄｒ；
３，。＋４ｄｒ
ｆ。——腹板厚度； ｄｆ——腹板外表面至腹板弧端距离； ｈＦ——柱脚埋入深度；
必——型钢的弯矩（必＝肜一／），Ｗ“为对Ｘ轴的净截面塑性抵抗矩；
，。——混凝土轴心抗压强度设计值
玎——底层柱下端截面组合的弯矩设计值增大系数，根据《建筑抗震设计规范》（ＧＢ
的规定：一、二、三级框架结构的底层柱分别取１．５、１．２５和１ １５。
５００１１
２００１）６．２
３
Ｊｖ。、必为柱脚型钢（型钢芯柱）在基础顶面处所承受的轴力、弯矩设计值
３底板下混凝土强度验算
在上述公式所确定的型钢混凝土柱底轴力Ⅳ口和弯矩ＭＢ的作用下，埋八式柱脚型钢底板下的混凝土应满
足下列公式要求： Ｎ日≤ＮＢ。
（１２）ＭＢ。——型钢底板下混凝土部分的承载力设计值。计算时取型钢底板的混凝土截面．将型
钢底板的锚栓作为受拉钢筋，按钢筋混凝土截面计算其承载力。
４柱脚受剪承载力
对于型钢埋置深度较浅（ＡＢ≤ｈ。）的埋八式柱脚（图４ｂ），其型钢底板底面在水平剪力％作用下，应满足
钢骨混凝土梁的力学性能及计算原理
钢骨混凝土梁的力学性能及计算原理（浙江东南建筑设计有限公司 310000）摘要：高层建筑越来越多，带转换层的建筑也比较普遍。
转换层的存在使竖向刚度发生突变导致力的传递发生改变，在转换层处受力变得复杂，在考虑地震情况下，更是复杂。
所以对转换层的研究是非常必要的。
关键词：钢骨；梁；计算原理1、钢骨混凝土梁的性能钢骨混凝土（src）构件和普通钢筋混凝土（rc）构件相比，其受力性能的差别主要表现如下：1、src构件的含钢量比rc构件的含钢量大得多，所以src构件比rc构件的刚度明显提高。
这为在风荷载和地震作用下控制结构的水平位移提供了有利的条件。
2、src构件的强度、刚度和延性较好，采用src结构不仅具有足够的抗震能力，而且可以使得梁、柱等构件截面大大减小，因此能减少构件的面积，降低建筑物高度，在改善房间功能、降低造价和能耗及结构抗震方面都极为有利，可获得较好的综合效益。
3、src构件的混凝土有利于提高型钢的整体稳定性，防止发生局部屈曲、弯曲失稳及梁发生侧向失稳的不利现象。
4、src构件的耗能性能好。
从试验中得到src柱滞回曲线饱满，所围的面积较大，这说明其耗能性能好。
2、钢骨混凝土梁计算的基本假定我国冶金部颁布的《钢骨混凝土结构设计规程》isl（ybgo82一97）中规定：型钢混凝土框架梁的正截面受弯承载力应按下列基本假定进行计算；（1）截面应变分布符合平截面假定；（2）不考虑混凝土的抗拉强度；（3）受压边缘混凝土极限压应变气取0.003，相应韵最大压应力取混凝土轴心抗压强度设计值关，受压区应力图形简化为等效的矩形应力图，其高度取按平截面假定所确定的中和轴高度乘以系数0.8，矩形应力图的应力取为混凝土轴心抗压强度设计值；（4）型钢腹板的应力图形为拉、压梯形应力图形。
设计计算时，简化为等效矩形应力图形；（5）钢筋应力取等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但不大于其强度设计值。
受拉钢筋和型钢受拉翼缘的极限拉应变气取0.01。
混凝土及钢筋混凝土工程工程量计算规则
四、混凝土及钢筋混凝土工程工程量计算规则
3.柱 按图示断面尺寸乘以柱高以立方米计算。柱高按下列规定 确定： (1) 有梁板的柱高，应自柱基上表面(或楼板上表面)至上 一层楼板上表面之间的高度计算。 (2) 无梁板的柱高，应自柱基上表面(或楼板上表面)至柱 帽下表面的高度计算。 (3) 框架柱的柱高，应自柱基上表面至柱顶高度计算。 (4) 构造柱按全高计算，与砖墙嵌接部分的体积并入柱身 体积内计算。 (5) 依附柱上的牛腿，并入柱身体积内计算。
四、混凝土及钢筋混凝土工程工程量计算规则
6.墙：外墙按图示中心线长度、内墙按图示净长乘以墙高及 厚度以立方米计算，应扣除门窗洞口0.3m2 以外孔洞的体 积，墙垛及突出部分并入墙体积内计算。 7.整体楼梯，包括休息平台、平台梁、斜梁及楼梯的连接梁， 按图示实体体积以立方米计算，伸入墙内部分不计算。 8.阳台、雨蓬(包括带反檐的雨蓬)、挑檐(悬挑板)，按图示 伸出墙外的实体体积计算。栏板(包括其伸入砌体内部分) 按图示尺寸实体体积以立方米计算。 9.预制板补现浇板缝时，按平板计算。
(2)10以外的竖向钢筋单根长度在墙、柱等结构中，层高在4.5m 以内时，两层计一个安装接驳点；层高在4.5m以上时，一层 计一个安装接驳点。 (3)钢筋的安装接驳搭接长度，设计有规定时，按设计规定计算， 设计无规定时，按规范规定计算。冷驳后再加电焊的，其费用 另计。
(4) 上述规定以外的接驳和施工损耗，已包括在钢筋制安子目损 耗率内，不另计算。钢筋电渣压力焊接、套筒挤压等接头，以 个计算。
表2.5 箍筋弯钩长度
四、混凝土及钢筋混凝土工程工程量计算规则
3.1 方形或矩形单箍 A.方形 如右图
L4＝4b-8a+2△Lg B. 矩形 如右图 L4＝（b+h）*2-8a+2△Lg
混凝土-型钢平面外计算长度的确定
混凝土—型钢组合柱平面外计算长度的确定【摘要】本文以梁柱屈曲理论为依据推导出在无柱间支撑情况下混凝土—型钢组合柱的上段钢柱计算长度系数，并采出通用有限元程序对结果进行了校核，希望对以后该类型结构的设计起一定的指导作用关键词：混凝土—型钢组合柱、计算长度一、问题的提出在石油化工行业中，为了架设管道常使用管架结构，因此管架是石油化工厂中最常见的构筑物。
管架一般有多层，有时为了防火或其他原因，底层管架采用钢筋混凝土结构，而上层采用钢结构，我们可以将这种管架称为混凝土—型钢组合管架，如图1所示。
对于这种结构，如何确定上层钢柱的计算长度需分如下几种情况进行分析：一、钢柱平面内的计算长度：由于混凝土梁、柱以及钢梁、钢柱均采用刚接，可根据各梁柱的线刚度比按《钢结构设计规范》(GB50017-2003)附录D-1、D-2公式来计算钢柱平面内的计算长度；二、钢柱平面外计算长度：1、底层混凝土管架顶在各柱间有纵梁相连且相隔一个或几个柱间有柱间支撑，如图2所示。
在这种情况下，可近似认为混凝土的侧移和转动能力均被限制，可作为上层钢柱的固定支座，因此上层钢柱的计算长度可近似取为0.7h1；2、底层混凝土管架顶在各柱间无纵梁相连，且各柱间无柱间支撑，如图3所示，在这种情况下，各榀管架在纵向相当一排架结构，管架底层柱对上层钢柱只提供弹性约束，不能看作是上层钢柱的固定支座，因此上层钢柱的计算长度不易确定。
如果按2h1考虑，一定偏于不安全，如果按2(h1+h2)考虑，又过于保守。
下面就针对这种情况下上层钢柱的计算长度作进一步分析。
图1 管架正立面 图2 管架侧立面(有柱间支撑及纵梁)图3 管架侧立面(无柱间支撑及纵梁) 图4 计算简图二、钢柱平面外计算长度的确定由图4可知，柱顶有轴线荷载P1，变截面处有轴线荷载P2，柱上、下段长度和刚度分别为h1 、E1 I1和h2 、E2 I2，根据压杆在屈曲下的平衡条件可得：(1)(2)式中 v——柱顶挠度；、——分别为上段和下段任意截面的挠度；——变截面处的挠度。
混凝土-型钢组合柱平面外计算长度的确定
－
混 凝 土
＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿— ＿ —
混 凝 土 柱
＿＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿ ●＿＿●＿＿ 一
计规范》 Ｇ ５０ ７—２０ ） 录 Ｄ一１ Ｄ一 （ Ｂ０ １ ０３ 附 、 ２公式来计算 钢柱
平面 内的计算长度 ； （） ２ 钢柱平面外计 算长 度 ： 底层混 凝土管 架顶 在各柱 ①
＋ＡＣ８ｋ ｈ＋Ｂ ｓ １ ＝ ＾ ０ ｌ ｎ ｈ ｉ （） ５
ｄ ｖ，
Ｅ ， —＿！ Ｐ】 一Ｙ ）＋Ｐ （ Ｂ—Ｙ ） ２２ ＝ （ ２ ２Ｙ ２
（） ２
式中 ： 为柱 顶挠度 ： 。Ｙ 别为上段 和下段 任意截 面 的挠 ｙ、 分
度 ； 为 变 截 面 处 的 挠 度 。 ｙ
纵
。
长度可近似取为 ０ ７ｈ ； ． ．②底层混凝土管架顶 在各柱 问无纵
梁相连 ， 各柱 间无柱 问支撑 ， 且 如图 ３所 示 ， 在这 种情况 下 ，
各 榀管 架 在 纵 向 相 当一 排 架 结 构 ， 架 底 层 柱 对 上 层 钢 柱 只 管
提供 弹性约束 ， 不能 看作是 上层 钢柱 的 同定支 座 ， 因此 上层 钢柱 的计算 长度不易确定 。如果按 ２ｈ． 考虑 ， 一定偏于不安
Ｙ ＝ ＋Ａ ＣＳ七 ＋Ｂ ｓ １ ｌ Ｏ ｌ ｎｋ ｉ — 《 （ Ｏ ｋｘＪ ｌ— １一ＣＳ ２ ）
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Ｅｌ 】 ，
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： Ｐｌ 一Ｙ ） （ １
（） １
积分常数 Ａ、 Ｂ可由柱 顶挠度 ” 及 当 ＝ｈ ， ，时这两段 挠度相 等的条件求得 ， 因此 有 ：
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型钢混凝土组合结构构件的计算
【摘要】总结了承载能力极限状态下型钢混凝土组合梁、柱的正截面、斜截面的计算要点，再简要介绍了型钢混凝土梁柱节点、剪力墙的计算要点。
【关键词】型钢混凝土组合梁;型钢混凝土组合柱;型钢混凝土剪力墙;承载能力极限状态;正截面计算;斜截面计算;组合结构
0.概述钢筋混凝土结构容易出现开裂，普通重型钢结构民用建筑中含钢量高导致造价高和容易出现几何非线性的失稳和屈曲，将这两种结构从构件层次上通过剪力件进行组合，形成型钢混凝土组合结构可以很好的解决以上两种结构形式的缺点。
我国从20世纪50年代开始应用型钢混凝土结构，但研究起步较晚。
到了80年代初中国才有组织的进行对SRC结构的系统研究，全国许多单位对型钢混凝土结构构件（包括梁、柱、节点等）的承载力、刚度、裂缝以及延性进行了试验，依据试验结果进行了有关设计理论与计算方法的研究。
1997年参照日本规程，原冶金部编制并颁发了《钢骨混凝土结构设计规程》（YB9082－97），2002年建设部又颁发了《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138－2001）。
我国现采用的SRC结构计算方法是根据《型钢混凝土组合结构技术规程》（JGJ138－2001）基于钢筋混凝土结构的计算方法。
型钢混凝土结构是由混凝土包裹型钢做成的，也是钢与混凝土组合的一种新型结构。
过去，我国对这种结构的名称叫法不一致，有的称之为劲性钢筋混凝土结构，有的称之为钢骨混凝土结构。
2002年建设部发布了《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。
型钢混凝土可以做成多种构件，更能组成各种结构，它可代替钢筋混凝土结构和钢结构应用于各类建筑和桥梁结构中。
我国对型钢我国《规程》对型钢混凝土组合梁的计算方法是在钢筋混凝土的计算方法基础上进行考虑的，本文重点旨在对常见型钢混凝土组合构件的承载能力计算状态进行归纳总结。
1.型钢混凝土组合梁的计算1.1正截面受弯计算型钢混凝土框架梁，其正截面受弯承载力应按下列基本假定进行计算：(1)截面应变保持平面。
(2)不考虑混凝土的抗拉强度。
(3)受压边缘混凝土极限压应变?着■取0.003，相应的最大压应力取混凝土轴心抗压强度设计值f■，受压区应力图形简化为等效的矩形应力图，其高度取按平截面假定所确定的中和轴高度乘以系数0.8，矩形应力图的应力取为混凝土轴心抗压强度设计值。
(4)型钢腹板的应力图形为拉、压梯形应力图形。
设计计算时，简化为等效矩形应力图形；钢筋应力取等于钢筋应变与其弹性模量的乘积，但不大于其强度设计值。
受拉钢筋和型钢受拉翼缘的极限拉应变?着■取0.01。
根据中和轴的位置型钢截面可以分为三种情况，即第一种情况，中和轴在型钢腹板中通过；第二种情况，中和轴部通过型钢；第三种情况，中和轴恰好在型钢受压翼缘中通过。
这三种情况在规范中通过M■,N■控制。
型钢截面为充满型实腹型钢的型钢混凝土框架梁
3.小结I.对于型钢混凝土结构而言，目前我国规程计算理论趋于成熟，完全
可以在各个领域中很好的应用，可以在此基础上由行业规程进一步深入写成规范以更好的应用到实际中。
II.目前我国规程基于型钢混凝土的计算方法还是在钢筋混凝土的理论计算方法，而实际上这两者的差别在于是否能很好的协同受力，规程都是基于平截面假定即型钢和混凝土没有相对滑移，这大大的简化了计算。
但是我们必须通过构造来加强平截面假定的成立。
【参考文献】
［１］型钢混凝土组合结构技术规程，JGJ138－2001，中华人民共和国建设部.2001,10.
［２］赵鸿铁.钢与混凝土组合组合结构.科学出版社，2001,3.。