钢骨混凝土结构
钢骨混凝土组合结构连接的设计研究
钢骨混凝土组合结构连接的设计研究发布时间：2022-04-25T09:27:06.597Z 来源：《城镇建设》2022年1月第1期作者：王文灏[导读] 钢骨混凝土结构的强度及刚度较大，其分别保留着钢与钢筋混凝土两种构件的优点。
王文灏中恩工程技术有限公司摘要：钢骨混凝土结构的强度及刚度较大，其分别保留着钢与钢筋混凝土两种构件的优点。
通过钢与外部混凝土的结合，具有优秀的防腐、防锈及防火性能，且构件截面更小，节约空间满足建筑功能。
但钢骨混凝土连接节点在连接、配筋等方面较为复杂，所以设计人员应分认识并做好深化设计，保证节点受力合理以及可实施性。
在本文中，对钢骨混凝土组合结构，主要是型钢混凝土梁柱节点进行设计研究。
关键词：钢骨混凝土；梁柱节点；设计研究一、钢骨混凝土组合结构及其节点简介随着经济的发展，在建筑工程中出现了越来越多的大跨度结构和构件，普通钢筋混凝土构件由于截面过大无法满足建筑功能，而预应力钢筋混凝土构件工艺较复杂且需要一定的专门设备，对于大跨构件数量少的工程成本较高，且所需的施工工期比较长，在多跨连续梁的民建项目中较难实施。
钢骨混凝土组合结构构件保留了钢与钢筋混凝土两种结构构件的优点，相比钢结构，其防腐、防锈及防火性能优越，且局部及整体稳定性好，能够减小构件及结构整体的形变幅度；而相较于普通的钢筋混凝土结构构件，其构件截面更小、刚度更大、强度更高、抗震的延性和耗能能力也更强。
在浇灌混凝土前，拼装的钢骨构件已经形成了结构，具有相当大的承载力，能够承受构件的自重和施工荷载，极大的便利了施工，大大缩短了现场的施工工期。
钢骨混凝土组合结构构件可用于框架结构、框架-剪力墙结构、部分框支剪力墙结构、框架-核心筒结构、筒中筒结构等各种结构体系。
节点是结构体系中的重要部分，若是梁与柱和梁与墙节点受到破坏，那么整个结构的整体性就不能得到保障，更有甚者还会导致整个建筑体的崩塌。
在钢骨混凝土组合结构构件中，由于钢骨的存在，在节点区域，梁柱连接节点的核心区域受力较复杂，钢骨连接复杂、钢筋绑扎困难，且核心区钢材密集，混凝土浇筑质量也难以保证。
钢—混凝土组合结构概况
一钢—混凝土组合结构概况（一）钢—混凝土组合结构的一般概念组合结构定义：组合结构的种类繁多，从广义上讲，组合结构是指两种或多种不同材料组成一个结构或构件而共同工作的结构（Composite Structure）。
钢—混凝土组合结构是继木结构、砌体结构、钢筋混凝土结构和钢结构之后发展兴起的第五大类结构。
从广义概念上看，钢筋混凝土结构就是具有代表性的组合结构的一种。
组合结构分类：组合结构通常是指钢—混凝土组合结构，其中钢又分为钢筋和型钢，混凝土可以是素混凝土也可以是钢筋混凝土。
国内外常用的钢—混凝土组合结构主要包括以下五大类：（1）压型钢板混凝土组合板；（2）钢—混凝土组合梁；（3）钢骨混凝土结构（也称为型钢混凝土结构或劲性混凝土结构）；（4）钢管混凝土结构；（5）外包钢混凝土结构。
（二）钢—混凝土组合结构的发展概况钢—混凝土组合结构这门学科起源于本世纪初期。
于本世纪二十年代进行了一些基础性的研究。
到了五十年代已基本形成独立的学科体系。
至今组合结构在基础理论，应用技术等方面都有很大的发展。
目前钢—混凝土组合结构在高层建筑、桥梁工程等许多土木工程中得到广泛的应用，并取得了较好的经济效益。
在国外，钢—混凝土组合结构最初大量应用于土木工程旨在二次世界大战结束后，当时的欧洲急需恢复战争破坏的房屋和桥梁，工程师们采用了大量的钢—混凝土组合结构，加快了重建的速度，完成了大量的道路桥梁和房屋的重建工程。
1968年日本十胜冲地震以后，发现采用钢—混凝土组合结构修建的房屋，其抗震性能良好，于是钢—混凝土组合结构在日本的高层与超高层中得到迅速发展。
60年代以后世界上许多国家（包括英、美、日、苏、法、德）根据本国的试验研究成果及施工技术条件制定了相应的设计与施工技术规范。
1971年成立了由欧洲国际混凝土委员会（CES）、欧洲钢结构协会（ECCS）、国际预应力联合会（FIP）和国际桥梁及结构工程协会（IABSE）组成的组合结构委员会，多次组织了国际性的组合结构学术讨论会，并于1981年正式颁布了《组合结构》规范。
建筑钢骨混凝土结构施工技术论文
浅谈建筑钢骨混凝土结构施工技术【摘要】本文首先阐述了钢骨混凝土结构的特点，进而详细论述了钢骨混凝土结构的施工工艺流程和施工要点，以供参考。
【关键词】钢骨混凝土结构；施工1 前言钢骨混凝土结构（steel reinforced concrete，简称src）是钢筋混凝土结构与钢结构的一种组合结构形式，它是在钢筋混凝土中配置钢骨（型钢），并使钢骨与混凝土组合成为一个整体共同工作。
与钢结构相比，钢骨混凝土结构具有承载力大、刚度大、抗震性能好、结构局部稳定和整体稳定性好及钢材用钢量少等优点，被广泛用于高层及超高层建筑中。
在此，本文就钢骨混凝土结构的施工技术进行阐述，以供参考。
2 钢骨混凝土结构的特点2.1 钢骨混凝土结构与钢筋混凝土结构相比，承载力较高，约为钢筋混凝土结构的1.5-2.0倍。
由于承载力的提高，可使构件截面尺寸减小，利于减轻结构的自重，增加使用空间，并降低基础造价。
2.2钢骨混凝土结构与钢筋混凝土结构相比，其刚度较大。
2.3 钢骨混凝土结构的抗震性能比钢筋混凝土结构好，具有较好的延性和耗能特性。
2.4与钢结构相比，钢骨混凝土结构可节省很多钢材，其耗用钢材每平方米可减少近30%。
2.5 由于混凝土可以作为型钢的保护层，劲性混凝土结构的耐久性、耐火性，无疑要比钢结构好得多，它比纯钢结构具有更大的刚度和阻尼，有利于控制结构的变形和振动。
2.6 钢骨本身是劲性承重骨架，在施工阶段可以起钢骨架的作用，焊接工作量远小于一般钢结构；可以利用钢骨承受施工阶段的荷载，并可将模板悬挂在钢骨架上，省去支撑，加快施工速度，缩短施工周期。
3 钢骨混凝土结构施工工艺3.1 施工工艺流程工艺流程：钢骨制作→半成品检验一钢柱定位放线→钢柱（梁）吊装→高强螺栓安装→钢柱（梁）验收→钢柱（梁）钢筋绑扎一钢柱（梁）支模→钢柱（梁）浇筑混凝土→混凝土养护→拆模。
3.2 钢骨柱与混凝土梁的连接方式3.2.1梁钢筋从钢骨上开的钢筋孔中穿过；3.2.2在与钢骨混凝土柱连接的梁端，设置一段钢梁与梁主筋搭接；3.2.3梁内部分主筋穿过钢骨混凝土柱连续配置，部分主筋在柱两侧截断，与钢骨伸出的钢牛腿可靠焊接。
钢-混凝土组合结构综述
钢-混凝土组合结构综述摘要：本文介绍了钢-混凝土组合结构的一般概念和发展概况，对钢-混凝土组合结构的研究和工程应用进行了叙述，总结了组合梁、压型钢板与混凝土组合板、钢管混凝土结构、型钢混凝土组合结构的特点，对钢-混凝土的前景进行展望。
关键词: 钢-混凝土组合结构；应用；发展；未来展望引言钢一混凝土组合结构是由钢材和混凝土两种不同性质的材料经组合而成的一种新型结构。
它是钢和混凝土两种材料的组合,充分发挥了钢材抗拉强度高、塑性好和混凝土抗压性能好的优点,弥补彼此各自的缺点,已被广泛的应用在高层超高层建筑、重工业建筑、桥梁结构、大跨度和高耸结构中,并逐渐形成了与传统四大结构(钢结构、混凝土结构、木结构、砌体结构)并列的第五大结构。
我国自80年代以来开始系统研究钢一混凝土组合结构,对梁、柱、连接节点等进行了深人的试验研究和理论分析,并在实际工程中得到了较好的应用,取得了良好的经济效益和社会效益。
1 概述钢与混凝土组合结构依照钢材形式与配钢方式不同又有多种种类,并且一些新的结构形式仍在不断出现。
目前研究较为成熟与应用较多的主要有下列几种：(1) 组合梁将钢梁与混凝土板组合在一起形成组合梁。
混凝土板可以是现浇混凝土板,也可以是预制混凝土板、压型钢板混凝土组合板或预应力混凝土板。
钢梁可以用轧制或焊接钢梁。
其特点同样是混凝土受压,钢梁主要受拉与受剪,受力合理,强度与刚度显著提高,充分利用混凝土的有利作用。
并且由于侧向刚度大的混凝土板与钢梁组合连接在一起,很大程度上钢结构容易发生整体失稳和局部失稳。
组合梁较非组合梁不仅节约钢材，降低造价，还降低了梁的高度。
这在建筑或工艺限制梁高的情况下，采用组合梁结构特别有利。
在一般的民用建筑中，钢梁截面往往由刚度控制，而组合梁由于钢梁与混凝土板共同工作，大大地增强了梁的刚度。
增加了梁的承载力，降低冲击系数。
抗震性能好，抗疲劳强度高，局部受压稳定性能良好，使用寿命长。
（2）压型钢板与混凝土组合板这是在压成各种形式的凹凸肋与各种形式槽纹的钢板上浇筑混凝土而制成的组合板,依靠凹凸肋及不同槽纹使钢板和混凝土组合在一起。
钢骨混凝土组合结构的应用和施工
二 、 １ ６层钢骨混凝 土结构 的施工方法
钢骨混凝土结构施工主要工序有 ： 型钢柱 、 型 层 钢 骨 柱 每 根 重 １ ｔ钢 骨 梁 每 根 重 ３２， 面 及 ．， ２ ．ｔ剖 钢梁制作＿ 型钢柱安装＿ 钢骨柱钢筋安装 钢骨 锚 固大样 见 图 ２ 图 ３ ＋ ＋ 、 。
１ ｏ ２ ０ ３
（９ ７） ９ ． ５屋琦 （５ ２ ）６ ８ ． ５２Ｆ
２Ｆ １
３ ０ ５ ０
Ｌ
１
／
Ｖ／／／ Ｖ／／／／￣ ／／／／ ／／／， ／
２ ０ ．４ ０Ｌ ８ ０｛ １０
２５ ） ３ Ｆ Ｆ（０ ）
（ ９５—６７． ６４． ８５） （ ３６ ８ ．５ ７ ． ５— ２ ３ ＞
ｉ
１１ １ １ １
１２０２００
ｌ
１０ １６
加、 肋 一 劲 ９
６００
Ｌｌ
图 １ 南湖之都钢骨混凝土组合结构竖 向布置示意图
１ ２２
维普资讯
钢 骨混 凝 土 组合 结 构 内既 有 钢 结构 又 有 钢 筋 梁 底筋 安装 ＿ 型钢 梁 安 装＿ 梁 上起 柱 插筋 设 置＿ ＋ ＋ ＋
混凝土结构 ，如何用传统 的施工方法将两者合二 为一 ， 是一个难点。本文 以南湖之都 １ 层 的钢骨 ６ 柱 和钢骨梁施工为例对钢骨混凝土组合结构的施 工做简 单 的介绍 。
Ｃ ｍｕａｉｅｙＮＯ．８ ｕ ｌｔ ｌ ｖ ８
钢骨混凝土 组合 结构 的应 用和施工
张 碧 颖
［ 摘 要 ］ 钢骨混凝土组合结构是 一种继钢 结构和混凝土结构之后发展起来的新型结构 。它综合 了 结构和混凝土 钢
结构的优点 ， 小结构构件截面尺寸 。 可缩 增大使 用空间。文章介绍钢 骨混凝 土组合结构的应用和施工。 ［ 关键词 ］ 钢骨混凝土 ； 骨制作 ； 钢 钢筋安装 ； 混凝土浇捣 ［ 作者简介 ］ 张碧 颖。 西建工集 团第二建筑工程有限责任公 司工程师 ， 西 南宁。３０１ 广 广 ５０３ ［ 中图分类号 ］ Ｕ ７ Ｔ ３５ ［ 文献标识码 ］ Ａ ［ 文章编 号］ ０７ ７２（０７０ 一 １２ ００ １０— ７３２０ ）９Ｏ ２— ０４
钢骨混凝土组合框架结构节点设计
钢骨混凝土组合框架结构节点设计摘要：它描述了钢骨混凝土组合框架结构节点之间的关系。
根据节点连接的简单结构、强受力和施工方便的原则，深化了原有结构的连接方法，强调了施工阶段的关键技术问题和协调问题，施工质量得以保证。
关键词：组合结构;钢骨混凝土;节点;深化设计钢筋混凝土结构是一种组合结构，其中钢筋混凝土构件的结构属于由钢筋混凝土柱、钢梁或钢筋混凝土梁组成的框架结构。
大跨承载力高钢筋混凝土框架结构的梁节点和柱节点的连接比普通钢筋混凝土框架和钢筋框架更为复杂。
因此，节点结构在整个结构设计过程中尤为重要。
1工程概况本项目主要是一个工业厂房项目，包括一号厂房建筑面积68575.91㎡，二号厂房建筑面积50483.04㎡，地下车库建筑面积29556.17㎡，总建筑面积约14.61万㎡、基础为承台板基础，主体结构为钢筋混凝土框架结构，钢骨混凝土结构,钢结构，钢混结构。
地下室部分为钢骨混凝土结构，包括地下室167根钢筋混凝土柱、26根钢骨混凝土柱和197根钢骨混凝土梁。
刚性钢构件均焊接H型钢和箱型型钢，劲性钢构件的材质为Q355-B。
劲性钢柱、钢梁的部分为圆柱头焊钉。
劲性柱和刚梁的翼缘和腹板梁翼缘设有栓钉，劲性的钢柱栓钉为19×200mm，钢梁栓钉为19×100mm，抗拉强度等于或大于400 N/mm2。
2钢骨混凝土节点形式1.钢骨混凝土组合柱的造型。
钢骨混凝土组合柱的截面尺寸为1100 x 1100、1200 x 1200、900 x 900等。
混凝土柱中钢骨的尺寸分别为H500*400*20*30 H型钢骨和600×600*40*40（mm）箱型钢骨。
钢骨和底板用锚固螺栓连接，C45在柱底部和底板之间填充了高强度的灌浆料。
由于钢骨截面小于混凝土柱截面，钢筋沿钢骨柱外部锚入基础内，锚固长度符合16G101-3规范要求，如图1所示。
图1钢骨混凝土柱2.型钢-混凝土梁(GGL)与柱的交点造型。
5第五章 型钢混凝土结构
3.T形截面梁的计算
T形截面梁当中和轴在梁的受压翼缘中通过时，可按宽为的矩形截面梁 进行计算见图(5.9)。
bf As
bf As
as ar
as hs ar
x hf h as
ar as hs ar
x hf h
Ass As b/2 b/2
(a)
图4.4
Ass As b/2 b/2
(b)
图5.9
若为图a的配钢情况,可按下式判定中和轴在梁的受压翼
则能保证型钢全截面屈服，此时极限承载能力按下式计算
M u f y A s h a r x f s A s h s x a s 0 . 5 h s
fy A s x a r 0 .5 fcb2x
（5.8）
若
0.8a's 1 fs
x 0.8(has) 1 fs
（5.10）
如果按4.5式或5.4a、5.4b式算得的 x0，.8而as按5.6式算得
的x又有
，x则0.可8a视s 为第三种情况，即按5.1和5.2计算
极限承载力，不论哪种情况均应有
MMu
（5.11）
型钢混凝土结构与钢筋混凝土结构及钢结构设计不同，往 往不是根据内力计算出钢筋面积或型钢面积，然后选择配 筋或型钢的大小，而是梁断面确定后，先配置型钢，然后 验算其承载能力是否满足。对于配钢的形式与型钢的尺寸 应当尽量优化，在保证安全的前提下，尽量配得构件受力 合理（尤其是型钢）而且经济，这就需要丰富的设计经验 以及工程界人士进一步深入研究。
0.00E3ss
0.00E3ss
（5.9）
则说明中和轴距上翼缘很近，不考虑上翼缘作用
可按情况三计算（ 5.2 ）,然后对型钢上翼缘取矩，可得极限承载能力
钢-混凝土组合概述
体系的基本构成
• 钢—钢筋混凝土组合结构住宅体系建筑是由钢管砼柱、抗侧力支撑、 双向轻钢密肋组合楼盖、复合外墙板等构件组成的钢结构框—撑结构 体系。 • 钢管砼柱是在螺旋焊接钢管内灌注高强度等级砼，形成两种材料相辅 相成共同工作的机理。它具有承载力高、抗震性能好、施工简捷的特 点，一般每三层为一个制作安装单元，整根钢管柱一次吊装就位，为 主体结构安装创造了流水作业的条件。 • 钢骨砼梁是在钢梁周围配置钢筋，浇注砼后使钢骨与砼成为一体共同 工作的组合结构构件。由于钢骨的存在使得构件延性得到很大改善， 其变形能力强，抗震性能好，承载力高。混凝土对钢骨的包裹解决了 钢结构的防腐、防火问题。施工时钢梁骨架有较大的承载力，可大大 节省模板工作量。 • 抗侧力支撑是由钢管斜撑杆与钢管柱、钢框架梁焊接组成的抗侧力架 体。考虑建筑专业的门窗布置，在不影响建筑功能的前提下，支撑可 以采用X型、单斜杆型、人字型、W型等形式，还可采用偏心耗能支 撑。采用抗侧力支撑取代了传统的砼剪力墙，不仅减轻了结构自重， 而且提高了结构延性，对于优化抗侧刚度，改善抗震性能起到了积极 抗震的作用。
1.4钢管混凝土
• 钢管混凝土结构是在型钢混凝土结构、配螺旋箍混凝土结 构以及钢管结构的基础上发展起来的。钢管混凝土是将普 通混凝土填入薄壁圆型钢管内而形成的组合结构。按截面 形式不同，分为方钢管混凝土、圆钢管混凝土和多边形钢 管混凝土等。钢管混凝土可借助于内填混凝土增强钢管壁 的稳定性；借助钢管对核心混凝土的套箍(约束)作用，而 使混凝土处于三向受压状态，从而使核心混凝土具有更高 的抗压强度和抗变形能力。 • 钢管混凝土结构由于其受力性能及结构特点使其具有以下 的优点： • 1)受力合理，能充分发挥混凝土与钢材的特长，从而使构 件的承载能力大大提高；
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一、钢骨混凝土结构
（一）钢骨砼梁与钢筋砼柱节点连接
在钢筋砼柱内预埋钢骨段的办法来解决钢骨砼梁与钢筋砼柱的连接，为了避免因预埋钢骨段而引起钢性产生突变，应将预埋钢骨设计成变截面钢骨。
（二）钢骨热处理
1、热处理
焊前热处理和焊后消氢处理焊前热处理即加热阻碍焊接区自由膨胀、收缩的部位。
可用多把气焊炬同时进行预热。
焊后消氢处理也是低温时效，应在构件接头焊完后尚未冷却时进行。
即把加热温度控制在200℃左右，保温2h，加速接头处氢的扩散逸出，消除氢脆倾向，稳定组织和尺寸，并消除部分残余应力。
2、高温时效消除残余应力。
用加热器把构件接头处加热至600℃±20℃，然后保温冷却。
由于加热的最高温度为600℃低于700℃温度。
因此，在整个过程中不发生组织变化。
焊接应力主要通过保温和冷却过程中消除，为了使焊接应力消除得更彻底，加热过程要控制，加热至300℃后升温速度为100℃/h。
按照钢板厚度20〜40mm保温时间定为0.5h〜1h。
保温时温差控制在50℃，达到保温时间后开始冷却。
当温度大于300℃时冷却速度按150℃/h下降，当温度降到300℃以下时才允许增大冷却速度至常温。
3、防风雨措施
为了防止热处理过程中遇风雨，使该范围内的钢材由于温度急速变化而发生性能改变，在热处理过程中外覆盖防风雨罩。
（三）钢骨焊接
焊接质量受材料的性能、设备、工艺参数、气候和焊工技术等因素的影响，但同条件下C02气体保护焊较其他焊接方式的质量容易控制。
1、确定工艺参数
选择具有代表性的接头形式进行焊接方法的工艺试验，焊后经外观检查及超声波检测符合要求，据此确定的焊接工艺参数为C02焊。
焊机KR500型，焊丝JM-56，焊丝直径1.2mm，电流250〜300A，电压29〜34V，焊速350〜450mm/min，
层间温度50〜80℃，焊丝伸出长度20mm，气体流量40〜60L/min。
2、焊接程序
焊前检查→预热→将焊垫板及引弧板→测温再预热→焊接→保温或后热→检验→填定作业记录表。
全过程实行工艺卡传递制，不符合要求者详细记录，且工艺卡不得流向下一道工序。
3、施焊
第一层的焊缝应封住坡口内母材与垫板之间连接处，然后逐道逐层累焊至满坡口，每焊一道焊缝均应清理铲磨，出现焊接缺陷应及时磨去并修补。
每道焊接层间温度控制在50〜80℃，温度太低时重新预热，太高时应暂停焊接。
一个接口连接焊完，必须中途停焊时，再焊前重新预热。
4、质量控制要求
焊接环境湿度不宜低于5℃，坏境温度不宜高于80%。
露天焊接应有防风、雨措施。
组装、焊接前必须把待焊区域及两侧30〜50mm范围内铁锈、氧皮、油污、水分等除去，露出金属光泽。
5、螺栓安装精度
钢骨梁安装完后质量，经实测偏差值均控制在1mm以内，小于标准允许偏差2mm的要求。
（四）钢骨混凝土梁内钢筋的施工
在主梁和次梁交接部位，考虑到次梁端部有负弯矩存在，当次梁主筋受主梁型钢腹板阻隔时，宜于主梁型钢腹板上开孔，次梁上部钢筋穿孔贯通，次梁下部钢筋伸至主梁型钢腹板边缘后沿腹板往上锚固在主梁内。
型钢混凝土梁的钢筋绑扎应在梁型钢安装完毕后进行，受型钢的约束，梁钢筋的绑扎工艺流程
在梁型钢上翼缘布置钢筋马凳→梁上部钢筋连接→布置梁箍筋→梁下部钢筋上一层筋连接就位，并上升至型钢底→梁下部钢筋上二层筋连接就位，并上升至上层筋底→梁下部钢筋底筋连接、绑扎→梁下部钢筋上层筋分层下降至设计位置并绑扎
（五）模板工程
模板工程对施工成本影响也较大。
所以选择合理的模板材料和支模方法是至关重要的。
型钢混凝土结构的一个显著特点就是，除了可以采用常规的钢筋混凝土结构模板体系外，可利用结构中的型钢骨架来承受混凝土的重量和施工荷载。
（六）砼工程
<1>由于钢骨限制砼的流动，且箍筋、拉筋密集，如梁型钢翼缘下部混凝土不易充分填满，在梁交接处钢筋密集，又有型钢加劲肋的存在，使得混凝土的浇筑和捣实变得更加困难。
为保证钢骨砼浇筑质量，采取以下措施施工。
<2>劲性钢骨梁混凝土采用“自密实混凝土”技术，并对混凝土浇灌施工方案进行反复研究筛选，严格按确定审批的“自密实混凝土施工专项方案”组织实施。
<3>采用在钢骨四面均匀下料法，Φ30mm振捣棒进行振捣，间隙狭小处采用钢筋钎人工插捣，确保砼的密实。
<4>为保证梁内型钢骨架的变形对称，梁板混凝土宜由中心部位往四周辐射浇筑。
<5>在梁的型钢翼缘下部和梁柱接头处，由于浇筑混凝土时有部分空气不易排出或因梁的型钢翼缘过宽妨碍浇筑混凝土，为此在适当部位预留空气排出孔和混凝土浇筑孔。
拆模后混凝土无气泡、收缩分离和裂纹，质量达到《混凝土结构工程施工质量验收规范》。