SRC结构体系研究现状综述

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SRC结构体系研究现状综述

摘要：本文根据近年国内外各类权威期刊杂志、文献及书籍，对SRC钢骨混凝土结构的研究现状做了统一概述，并指出该研究领域存在的盲区，希望引起业内人士的注意，加强研究、完善资料。 关键词：SRC 研究现状 1．引言

钢骨混凝土结构作为组合结构的典型代表，自其诞生之日起，就以其优越的特性而得到超高层结构设计师的青睐。我国自从上个世纪五十年代从苏联引进钢骨混凝土结构到目前已有六十年，而这种结构体系真正广泛的在国内运用还是最近二三十年。另外，国内对该种结构体系的研究起始于上个世纪八十年代，由于历时比较短，研究并不充分，本文从整体上对钢骨混凝土结构研究现状做一概述，为后续研究者提供参考。

2． SRC结构体系研究现状

型钢混凝土结构是上个世纪初在国外开始出现的，日本于1921年建立的30层的日本兴业银行大厦是典型的全型钢混凝土结构，并因此种结构优越的抗震性能，此后而得到进一步的发展与研究。经过大量的实验及实际工程研究，日本于1958年颁布了《钢骨混凝土结构设计标准》，后又于80年代后期进行了三次修订[1]。

西方国家于上个世纪20年代开始使用型钢混凝土结构，其最初的目的是为了防火而在钢柱外边包裹一层混凝土，因而其设计也是按照钢柱设计的，但后来发现混凝土能够提高钢柱的刚度作用，因而在钢柱设计中考虑了折算刚度的作用，并与上个世纪八十年代将该计算方法纳入了欧洲统一规范。

型钢混凝土结构因钢骨能够承受支撑和模板等施工荷载的作用，从而可以加快施工进度，因而得到二战后亟待重建的苏联的青睐。此后，苏联于1949年颁布了《多层房屋劲性钢骨混凝土暂行设计技术条件》，后又于1978年颁布了《苏联劲性钢筋混凝土结构设计指南》。

我国于50年代从苏联引入了型钢混凝土结构，当时因为片面的强调节约钢材，而导致这种结构没有得到广泛的应用。直到改革开放以后，国内经济不断发展，带动了建筑行业的崛起，型钢混凝土结构才得到了真正的用武之地。随后武汉工业大学、冶金部建筑研究总院、中国建筑科学研究院、清华大学、西南交通大学等部门在大量钢骨砼构件及结构的实际研究的基础上，获得了许多很有价值的研究成果，为后人在这个领域作进一步的研究提供了宝贵的经验及大量珍贵的参考内容。此后，我国在参考日本设计规范的基础上，制定了我国的钢骨混凝土结构设计规范，该规范的制定还参考了国内外相关混凝土规范，并于二十一世纪初进行了第一次修订。在该规范中，其具体的计算方法是将型钢作用效果等效为钢筋来计算的，其实该计算方法与我国的混凝土规程中的相关方法是十分相似的。 纵观国内外对型钢混凝土结构研究的相关文献，可以得出这些研究主要集中在如下几个方面：（1）钢骨与砼之间的粘结和滑移性能研究（2）钢骨砼结构的抗震及防火性能研究（3） 钢骨砼柱的受力特性研究（4）钢骨砼梁的受力特性研究（5）梁柱节点的性能研究。下面就这些方面逐条介绍国内外的相关研究成果。 2.1 钢骨与砼之间的粘结和滑移性能研究：粘结滑移的实验研究类型主要 有两种[2]（如图1-6），这两种实验方法各有各的优点，其中压入实验与短柱实验




图1-6 钢骨与混凝土粘结滑移实验方法

相比在确定粘结强度和滑移刚度方面更有优势，而且其在模拟滑移时的受力状态方面较短柱实验更简单、方便，这种实验方法也是一种比较常用的实验方法；而短柱实验的优点则是能够更真实的反应短柱的实际受力状态。 2.2 钢骨砼结构的抗震及防火性能研究：

楚留声和白国良考虑到型钢混凝土构件塑性铰的确定问题，而用等刚度法将型钢混凝土等效为钢筋混凝土结构，从而使型钢混凝土结构可以用pushover法来进行分析，并得出型钢混凝土结构比混凝土结构具有更优越的抗震耗能能力。王连广、张海霞、吴利权假定模型中钢骨与混凝土无滑移、梁不考虑轴向变形等，并对比分析构件两端不出现、一端出现（分上小或左右两种）、两端都出现塑性铰四种工况下构件的性能，得出框架底部为薄弱部位，仍需加强。贾金青、姜睿、 厚童对13根剪跨比为2.75的钢骨混凝土进行了实验分析，得出随着轴压比的提高，试件的延性逐渐变差，而提高配箍率可在一定程度上使延性得到改善。 2.3 钢骨砼柱的受力特性研究：

丁焕龙、郝际平、姜维山通过大型有限元软件ANSYS对双向偏心受压的SRC柱正截面承载力进行模拟分析，并与实验结构进行对比分析，得出有限元程序模拟实验是可行的。通过实验分析，Stevens等人得出砼对型钢柱的承载力有很多的提高作用，从而在以后的设计中将砼对型钢的影响也考虑在内。在计算SRC柱的压弯承载力时，日本学者先后提出了两种方法：一般叠加法和简单叠加法。但该方法过于保守，我国学者叶列平、方鄂华等在此基础上进行了改进，得出了更为精确的计算方法，即改进简单叠加法。 2.4 钢骨砼梁的受力特性研究：

邵永健等通过对蜂窝、焊接箍筋、支座加劲肋等五根不同构造措施的钢骨混凝土梁进行抗弯实验，通过上述实验分析得出不同的构造方法对混凝土与型钢之间的粘结强度的影响程度是不同的。 2.5 梁柱节点的性能研究：

在型钢混凝土结构中梁柱的节点构造主要有以下几种形式：（1）SRC柱与SRC梁节点（2）SRC柱与钢梁节点（3）SRC柱与RC梁节点；日本对前两者的研究比较多，且在实际工程中得到了广泛应用，我国主要使用后两种节点构造形式。 国内学者对高层建筑结构的施工模拟方法研究比较多，也取得了很多可喜的成果，比如李丹、赵西安提出结构整体刚度一次形成，逐层改变右端荷载，来达到荷载逐层施加的效果，其计算方法简便，但没有考虑刚度逐层形成的影响。傅学怡[3]在此基础上提出了更加接近实际施工过程的计算方法，其将整个建筑荷载分为两个部分：施工阶段的垂直荷载和主体结构完成后的装修、填充墙等垂直荷载，并将第二部分荷载一次性加载到整体结构中算出各层变形，而第一部分则采用逆推法，首先计算顶层荷载对底下各层变形的影响，计算完后用杀死单元法将顶层的刚度杀死，同时顶层荷载也设为零，接着算倒数第二层，依此类推，最后将以上各部分算得的各层变形对应相加。另外还有苏静丽、高兑现提出的递推法，杨永明、尤君等提出的直接模拟法，李瑞礼、曹志远提出的超级有限元法，这三种方法中有的条件要求比较苛刻，有的计算机实现比较困难而没有得到广泛应用。陈万庆结合工程实例对比了软件PKPM中自带的五种施工模拟方法，并得出每种模拟方法的适用范围。方永明等通过实例对比分析了赵西安提出的方法、施工加载法、一次性加载法三种不同施工模拟方法，得出施工加载法优于其他两种加载方法。

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