型鋼混凝土組合結構研究進展

胡鵬飛　羅輝輝　陳琪琪

(1.揚州大學建筑科學與工程學院，江蘇 揚州　225127;2.揚州大學廣陵學院，江蘇 揚州　225127;　3.江蘇筑森建筑設計股份有限公司，江蘇 揚州　225127)

型鋼混凝土(Steel Reinforced Concrete，以下簡稱SRC)組合結構[1]綜合鋼結構和鋼筋混凝土結構兩者的優點，既提高了混凝土結構承載力，又解決了鋼結構耐火性能差的問題。因為型鋼混凝土結構的高承載力、耐火性好和延性好等優點，得到廣泛的應用，對促進我國建筑的發展做出了重大的貢獻，有著不可替代的作用。

本文介紹了國內型鋼混凝土組合結構近年來的研究進展，主要包括型鋼混凝土梁受力性能和型鋼混凝土異形柱、節點以及組合框架抗震性能四個方面，其中型鋼混凝土梁主要介紹實腹式型鋼混凝土梁研究進展，型鋼混凝土柱主要介紹異形柱研究進展。

1　型鋼混凝土梁受力性能

我國從20世紀80年代開始對型鋼混凝土結構進行系統研究。其中實腹式型鋼混凝土梁研究較多，為了研究實腹式型鋼混凝土梁正截面受力性能，文獻[2]中6家單位共設計35根型鋼混凝土試驗梁。試驗結果表明：1)型鋼混凝土梁有與鋼筋混凝土類似的正截面受力性能，正常的受力情況下，型鋼混凝土梁受力過程可以分為整體工作階段、帶裂縫工作階段、彈塑性工作階段和整體工作階段。2)試驗結果表明型鋼混凝土梁符合平截面假定，并提出計算其正截面抗彎承載力的公式為了研究型鋼混凝土梁斜截面受力性能，文獻[2]中3家單位共設計49根試驗梁。研究結果表明：1)型鋼混凝土梁主要出現斜壓和剪壓兩種破壞形態，但也存在少數發生粘結破壞的型鋼混凝土梁；2)鋼筋混凝土結構由于加入型鋼，顯著提高了構件的變形能力，改善了構件的延性性能。并結合試驗結果，給出了型鋼混凝土梁分別在集中荷載和均布荷載作用下受剪承載力建議公式。

基于研究成果，冶金工業部頒發《鋼骨混凝土結構設計規程》[3]和建設部頒發《型鋼混凝土組合結構技術規程》[1]，兩部規程主要適用于實腹式型鋼混凝土梁，空腹式型鋼混凝土梁尚無適用規范。

2　型鋼混凝土柱抗震性能

異形柱是指截面形狀為L形、T形、十字形或Z形的結構柱。近年來，有學者針對型鋼混凝土異形柱的抗震性能進行試驗研究。陳小剛等[4]對8根剪跨比為3，十字型鋼混凝土柱進行了低周反復荷載試驗，研究型鋼混凝土柱的抗震性能。主要分析了試驗構件的破壞形態、滯回曲線、骨架曲線、延性系數和耗能能力。

劉祖強等[5]為研究實腹式型鋼混凝土T形柱的力學性能，完成了5個試件的低周反復加載試驗，獲得了滯回曲線和骨架曲線，分析了軸壓比和配鋼率對承載力和變形性能的影響。

3　型鋼混凝土梁柱節點抗震性能

型鋼混凝土梁柱節點的好與壞對整個結構的安全起著至關重要的作用，許多學者開始關注節點安全，研究節點的力學性能。

部分學者對矩形截面柱組合框架節點進行了試驗研究。陳麗華等[6]通過設計兩種不同的構造形式共4個外包鋼—混凝土組合梁與鋼筋混凝土柱的連接節點的低周反復荷載試驗研究。對節點的破壞形態、滯回曲線、強度、延性和鋼筋、鋼板的應變等性能進行探討。王秋維等[7]設計了正十字形和斜向十字形兩種異試件節點試件并對其開展低周反復荷載試驗，研究了試件的破壞特征、滯回曲線、骨架曲線、剪切變形和鋼材應變。

部分學者還對異形柱框架節點進行了試驗研究。陳宗平等[8]為了研究型鋼混凝土十形截面柱—梁框架節點在平面受力與空間受力狀態下受低周循環荷載作用的滯回性能，以柱截面配鋼形式和水平加載角度為變化參數,進行了4個平面和3個空間十形截面柱—梁節點的低周反復加載試驗。比較研究了兩類節點在破壞形態、滯回曲線、承載能力、耗能能力及變形延性等抗震性能指標上的差異。隨后薛建陽等[9]設計不同位置共22個異形柱節點，開展低周往復加載試驗，研究其受力過程和破壞形態。

預應力作用將會對框架節點抗震性能產生一定影響，但目前對這類框架節點的研究相對較少。金懷印等[10]通過5個試件的低周反復荷載試驗,對預應力型鋼混凝土梁—鋼管混凝土柱節點的受力過程、破壞形態、滯回曲線、骨架曲線、強度與變形特征值、延性、變形恢復能力、剛度退化、耗能能力等抗震性能進行了較為系統的研究，分析了預應力、軸壓比、預應力筋穿越鋼管壁的成孔方法(先成孔與后成孔)等因素對節點抗震性能的影響。

4　型鋼混凝土組合框架抗震性能

目前國內對型鋼混凝土組合框架的抗震性能研究相對較少。

李忠獻等[11]為了研究翼緣削弱的型鋼混凝土框架的抗震性能，對1榀框架開展低周反復荷載試驗，分析了框架模型的延性、耗能、強度降低、剛度退化以及破壞機制。

薛建陽等[12,13]對2榀兩跨三層的框架模型進行低周反復加載試驗，分別研究實腹式型鋼混凝土(SRC)異形柱中、邊框架的抗震性能。觀察其受力過程及破壞形態、分析其荷載—位移滯回曲線和骨架曲線、承載能力、層間位移角、延性、耗能以及剛度退化等力學特性。

王琨等[14-16]分別開展型鋼混凝土梁—角鋼混凝土柱組合框架和鋼管混凝土柱—鋼骨混凝土梁組合框架試件的水平低周往復加載試驗，考察這兩類組合框架的滯回特性、骨架曲線、剛度退化、耗能能力、殘余變形、破壞形態等抗震性能。并基于試驗結果，建立組合框架數值模型，開展力學性能和滯回全過程分析。

賈冬青等[17]為研究鋼骨超高強混凝土柱—鋼骨混凝土梁組合框架的抗震性能，完成了兩個兩跨三層框架模型的低周反復荷載試驗，觀察其破壞形態、荷載—位移滯回曲線、水平承載力、位移延性、耗能能力、承載力退化和剛度退化。

方有珍等[18]為研究T形件焊接加強型節點卷邊PEC柱—鋼梁組合框架層間倒塌機理，對1榀組合框架開展擬靜力試驗，分析其滯回特性、承載力、抗側剛度、耗能能力、變形模式和倒塌破壞機構等抗震性能。

5　結語

1)加強空腹式型鋼混凝土梁研究；節點和組合框架抗震性能研究較少，且試驗大部分為擬靜力試驗。

2)應進一步研究節點和組合框架空間性能和動力試驗研究；加強數值模擬與試驗的結合研究預應力技術對型鋼混凝土結構的影響。