钢—混凝土组合梁在我国的发展趋势

钢—混凝土组合梁在我国的发展趋势

钢-混凝土组合梁是基于钢结构、钢筋混凝土结构及施工技术而新兴的一种建筑结构，目前已与砌体结构、木结构、钢筋混凝土结构以及钢结构一同列为五大组合结构，其主要是利用连接件将钢粱与混凝土板有机地连接成一个整体，从而实现共同负荷的受弯构件。本文将对钢-混凝土组合梁特点、钢-混凝土组合梁问题以及钢-混凝土组合梁的发展问题进行分析，并在此基础上就钢-混凝土组合粱发展过程中仍需深入研究的问题进行探析，以期为我国建筑及桥梁建设事业的发展做出一点贡献。

标签 钢-混凝土组合梁；结构；特点；发展趋势；研究

从实践来看，钢-混凝土组合梁采用了一种相对比较简单的方式将混凝土梁与钢梁自身的优势有效地结合在了一起，组合梁保留了受压区混凝土翼板，而受拉区只是对钢梁进行了配置，两者通过抗剪连接构件有效地组合成一个整体。在外界荷载下，混凝土板会受到一定的压力，钢粱也因此会受到一定的拉力，这样就可以充分地发挥出钢材、混凝土材料自身的优势和特性。基于此，钢-混凝土组合梁有效地兼顾了钢结构与混凝土结构二者的优势，技术经济效益与社会效益非常的明显，因此必将成为未来结构体系的主流发展方向，应用前景也非常的广阔。

1、钢-混凝土组合梁特点分析

对于钢-混凝土组合梁而言，它首先是从截面组成上有效地发挥了型钢材料与混凝土各自的优势和特性，较之于普通的钢筋混凝土梁，该结构表现出如下特点：

混凝土重点受压，钢梁受拉，这就充分发挥了各种的自身特性和优势，而且还可以将

钢筋混凝土板和钢梁有机地组合成一个统一的整体，从而使钢筋混凝土板变成组合梁结构中的一部分。因此，这种结构比传统的非组合梁承载能力要有显著的提高，其中混凝土板参与梁的作业，而且钢筋混凝土板也将成为梁结构的一部分。在同样的钢梁结构条件下，组合梁的刚度要远远超过非组合梁竖向上的刚度。较之于传统的钢梁方案而言，梁结构的扰度可按照需求进行相应的调整，并且还可以有效地提高梁结构的自振频率；组合梁上的翼缘板一般都比较宽大，这样就可以有效地提高钢梁侧向上的刚度和承载强度。实践中我们可以看到，混凝土结构处在受压区域和正弯矩段，而钢梁则处在受拉区域，这样一来，两种不同材料均可充分地发挥自身的长处。该结构不仅受力设计合理，而且还可以有效的节约建筑材料。从实践来看，处在受压区域的钢筋混凝土板自身的刚度非常的大，这对有效地避免钢梁整体和局部之间的失稳性现象具有非常明显的效果。同时，组合梁可以有效降低梁的高度及房屋总高度，大大节约了钢材的使用量，从而降低了整个工程的总造价和施工成本。

从实践来看，组合梁在吊车梁、桥梁结构建设中的应用要比普通钢梁的抗疲劳性能、抗冲击能力要强很多。钢-混凝土组合梁在中等跨度桥梁建设过程中，已经得到了非常广泛的应用。其主要优点在于：组合结构可充分发挥钢结构与混凝土结构两种材料的优势，最大程度地实现工厂化制造，最大限度地减少施工现场的操作环节，对于保证场地的清洁度也具有非常重要的作用；同时，钢材部分也可以适当的回收和利用，对于节能环保具有非常重要的作用。较之于传统的钢桥而言，钢-混凝土组合梁可以大大节省钢材、减少冲击、降低高度，同时还具有非常强的耐疲劳性，对于减少钢梁腐蚀、噪音具有非常明显的效果。

2、钢-混凝土组合梁问题

虽然钢-混凝土组合梁具有非常多的优势和先进性，但实践中也存在着一些问题，比如钢型与混凝土之间的连结一直没有得到非常好的解决，二者之间的滑移与掀起现象也应当

给予高度的重视。实践中我们可以看到，混凝土纵向上的抗剪性能存在着一定的不足与缺陷，若横向上的钢筋配置不当，则很可能或出现先于抗弯破坏的纵向劈裂问题，从而增加了施工与设计难度；实际操作过程中，不易对其横向上的稳定性进行有效的把握，尤其对于扭转破坏而言，钢梁和混凝土面板抗扭能力存在着严重的不平衡问题，钢梁抗扭性能难以充分的发挥作用。对于该种截面而言，通常情况下很难用作连续结构，尤其是承受负弯矩过程中，可能会导致混凝土翼缘因受拉而产生裂缝病害。

3、钢-混凝土组合梁的发展

近年来，随着我国建设事业的快速发展，为全面提高钢-混凝土组合梁结构的承载能力，节约钢材使用数量，扩大组合梁结构的弹性作用范围，并提高其抗疲劳强度，在组合梁发展方面有了新的研究成果。

（1）外包钢-混凝土组合梁

对于新型的外包钢-混凝土组合梁而言，该组合梁较之与传统的组合梁而言具有非常鲜明的区别，它主要是以较厚的钢板作为底板，薄冷弯薄壁型钢作为腹板，通过焊缝使其连接成一个形截面，在形截面上再浇注适量的混凝土材料，作为该组合梁之肋部；翼缘是由现浇楼板材料构成的，钢-混凝土利用其剪力连接件一起工作，该结构形式具有非常明显的优点，主要表现在钢梁可在工厂内即可装配好，同时截面形式也可根据实际需要进行形状设计。实践中我们可以看到，填充混凝土和拉结钢筋布设过程中，应当注意加强梁整体性及其稳定性建设，提高加梁自身的刚度，并对抵抗板和梁交界位置的纵向剪力起到非常重要的作用。

实践证明，新型外包钢-混凝土组合梁工作性能非常的突出，尤其表现为抗弯承载能力

非常的大，而且还具有良好的延性特点，适于跨度相对较大的工程项目使用。填充混凝土对控制钢梁局部失稳现象效果非常的明显，梁截面对于平截面假定比较符合，在完全剪切连接状况下，其抗弯承载能力可依据弹塑性理论进行计算，滑移影响在该结构中基本上可以忽略掉。新型外包钢-混凝土组合梁，在实际受力过程中总是存在两个薄弱面，即钢与填充混凝土之间的交界面；翼缘板和梁之间的接触面。

（2）钢管混凝土钢箱组合梁

对于钢管混凝土钢箱组合梁而言，它主要是将小直径的钢管混凝土连接在一起，与钢箱翼缘紧密地固结起来，从而有效地替代混凝土板进行承压。从实践来看，该梁受压翼缘上的混凝土结构从原来的单向受压变成了现在的三向受压。实践证明，钢管混凝土钢箱组合梁将原来的组合梁混凝土单向受压变成三向受压状态，大幅度地提高了梁结构的极限承载强度，同时梁结构的延性也随之不断的增大，混凝土材料的施工用量明显的减少，截面的自重也随之降低。该中组合梁在大跨度较大的桥梁建设过程中具有非常广阔的应用前景。当梁承受一定的负弯矩时，可在钢管混凝土中内置适量的预应力筋，施工简单便捷，具有较强的实用性。（3）轻钢-混凝土组合梁

该组合梁主要是由压型钢板、冷弯薄壁构件等薄壁板材组成的一个可以共同发挥作用的结构形式，实践中我们可以看到，因轻钢-混凝土组合梁可以充分地发挥钢材与混凝土结构的性能，因此具有非常好的实用性。实践证明，轻钢-混凝土组合梁具有非常好的工作性能，尤其是钢梁的底面、侧面卷边，能够有效地改善钢梁与混凝土材料之间的粘结性，而且混凝土中的卷边与肋越多，其粘结性就越强。由于混凝土结构具有较强的吸热功能，大幅度提高了该结构自身的抗火性，加之薄壁型钢与钢板均可作为施工模板，因此也就有效地减少了木材的大量消耗、加快了施工进度；同时，该结构的使用还可以有效地减少钢筋绑扎过程中所需的各种费用和材料，但轻钢-混凝土组合梁粘结面可能会出现剪切破坏问

题； 对于普通的建筑构件而言，应当充分地考虑其防火构造以及配筋布设等问题。因此，实践中应当采取有效的措施来提高结构的粘结性。

虽然当前对组合梁自身的受力行为及其承载极限有了一定的研究，但该结构的计算量非常的大，而且不设计计算非常不便，因此在未来发展过程中应当建立一个科学合理的简化模型。组合粱结构中的滑移可能会对其受力状况产生一定的影响，为应对剪切滑移、负弯矩区域的混凝土开裂以及局部与整体之间的失稳性，该结构的弹性、塑性以及受力性能试验应当进一步加深。此外，还要研制一些具有高承载性能、高塑性、可通用的连接构件。同时还要研法新型的结构体系，比如预应力钢-混凝土组合粱、钢箱-混凝土组合粱以及钢管混凝土组合粱等结构，以提高组合梁在大跨度建筑领域的应用性。

结语：钢-混凝土梁可以适应自当前工程结构向大跨度、重载工程建设方向转变之需求，符合当前施工技术逐渐转向工业化发展方向的客观要求，因此未来应用前景一定非常的广阔，而且企业应当向着新工艺引入与高性能材料应用方向发展。

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