钢骨混凝土结构的构造及性能分析

（一）钢骨混凝土结构及截面形式

钢骨混凝土结构是在钢筋混凝土内部埋置型钢或焊接钢构件而形成的结构，主要有钢骨混凝土梁和钢骨混凝土柱。主要应用于桥梁结构和高层建筑的框架结构中。

钢骨混凝土梁的截面形式主要有矩形和T形，如图5-21所示。

图5-21　钢骨混凝土梁的截面形式

钢骨混凝土柱的截面形式如图5-22所示。工字形钢骨适用于单向受弯柱，十字形钢骨常用于中柱，T形钢骨适用于边柱，L形钢骨适用于角柱。

（二）钢骨混凝土结构的优点

（1）承载力高，截面面积小。由于钢骨混凝土结构不受含钢率限制，其承载力比相同截面的钢筋混凝土结构高出一倍还多。

（2）节省支模劳动力和材料。钢骨在浇筑混凝土以前即形成钢结构，它具有相当大的承载力，能够承受构件自重和施工荷载，并可以将模板悬挂在钢骨上，而不必为模板设置支柱，因而减少了劳动力和材料。

（3）施工速度快，工期短。钢骨混凝土结构的多层及高层建筑不必等待混凝土达到一定强度就可以进行上一层施工，因而缩短了施工工期。另外，由于施工中不需架立临时支柱，因而留出设备安装工作面，可以让土建和安装工序实行平行作业，使整个建设工期大为缩短。

图5-22　钢骨钢筋混凝土柱的截面形式

（4）抗震性能好。钢骨混凝土结构内部设置钢骨，从而提高了结构的延性与耗能能力，因而具有良好的抗震性能。

（5）抗火与抗腐蚀性能优良。由于钢骨混凝土结构外包混凝土，混凝土的抗火性能、抗腐蚀性能优于钢结构。

（三）钢骨混凝土结构的构造要求

1.钢骨混凝土梁的构造要求

梁中配置的钢骨有实腹式和空腹式两种。

实腹式钢骨一般为工字形截面，可以采用轧制工字形型钢和H形型钢，也可以由钢板或型钢焊接拼制而成。焊接拼制钢骨截面可以根据需要确定，上、下翼缘不必相等。一般下翼缘的面积可大一些。钢骨板材的厚度不小于6mm，宽厚比应满足表5-3的规定，表中符号意义见图5-23。

表5-3　钢骨混凝土梁钢骨的宽厚比的限制值

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图5-23　钢骨混凝土梁钢骨的宽厚比

钢骨截面可以偏置在梁截面的受拉区[图5-21（c）]，也可以使钢骨上翼缘伸入受压区[图5-21（a）、（b）、（d）、（e）]。对于钢骨偏置在受拉区的配置形式，应在钢骨上翼缘设置足够数量的剪力连接件，以保证钢骨与外包混凝土的共同工作，防止钢骨上翼缘与混凝土的界面之间产生剪切黏结破坏。对于钢骨上翼缘伸入受压区的情况，一般在达到最大承载力以前不会发生剪切黏结破坏。钢骨的保护层厚度一般不小于50mm，为便于混凝土的浇筑，通常取100mm。

空腹式钢骨一般是由角钢拼接或焊接而成，有格构式和桁架式两种形式。可参考有关书籍学习，这里不再介绍。

为使外包混凝土与钢骨能较好地共同工作，截面中应配置一定的柔性钢筋。一般至少应在截面四角配置4根纵向钢筋，钢筋直径不宜小于12mm。纵向钢筋应布置在梁两侧，不宜超过两排。纵向钢筋的保护层厚度及净距不小于25mm。纵向钢筋到钢骨截面的最短净距不小于25mm，且不小于混凝土骨料粒径的1.5倍，以便于混凝土的浇筑。梁中箍筋配置应满足表5-4的要求，箍筋间距也不应大于梁高的1/2。对有抗震设防要求的梁，在距梁端1.5倍梁高的范围内，箍筋间距应加密，当梁净跨小于梁截面高度的4倍时，梁全跨按箍筋加密要求配置。钢骨混凝土梁的截面构造细节见图5-24。

表5-4　梁箍筋直径和间距的要求

图5-24　钢骨混凝土梁的截面构造

2.钢骨混凝土柱的构造要求

柱中钢骨板材的厚度不小于6mm，宽厚比应满足表5-5的要求。表中符号意义见图5-25。

表5-5　钢骨钢筋混凝土柱钢骨的宽厚比的限制值

图5-25　钢骨钢筋混凝土柱钢骨的宽厚比

钢骨混凝土柱至少应在四角配置一根直径12mm的纵向钢筋，受压侧纵向钢筋的配筋率不应小于0.2%。柱中箍筋的体积配箍率不小于0.5%，箍筋直径、间距应满足表5-6的要求。对有抗震设防的结构，在距柱上下端1.5倍截面高度的范围内，箍筋间距应加密，当柱净高小于柱截面高度的4倍时，柱全高按箍筋加密要求配置。钢骨混凝土柱的截面构造见图5-26。

表5-6　柱箍筋直径和间距的要求

图5-26　钢骨混凝土柱的截面构造