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[摘 要]在我国城市发展、高层建筑不断建设的情况下，对建筑结构也具有了更高的要求。在本文中，将就高层建筑钢与混凝土组合结构设计进行一定的研究。
[关键词]高层建筑钢；混凝土；组合结构设计
中图分类号：TU528.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）04-0227-01
引言
在高层建筑高度提升、结构变化的情况下，做好结构形式以及体系的選择成为了非常关键的一项工作内容。对于目前应用较为广泛的混凝土结构来说，虽然其在受力性能方面具有较好的表现，且在建设中造价较低，但受到其较大自重的影响，在实际建设中经常会存在布置困难的情况。而对于钢结构而言，其则具有着较好的抗震性、较轻的自重优点，但在实际应用中也存在着结构刚度小以及造价较高的情况，通过两者的结合应用，则能够在取长补短的情况下获得更好的应用效果。
1 结构特点与布置
1.1 结构特点
在钢-混凝土结构中，其由箍筋、混凝土、钢管以及纵向钢筋这几部分组成，以钢管或型钢为骨架，以内填、外包方式形成组合构件，能够应用在梁、墙以及柱等不同用途，在实际应用中，将通过材料同连接件间粘结力的应用使混凝土同刚部件共同变形受力。对于混凝土材料来说，其自身具有较好的抗压性，但在抗裂性方面表现较差，通过钢材材料的应用，则能够通过其自身所具有的较好抗拉压性使其能够可靠、合力的连接在一处，以此获得具有更好的性能。对于该结构来说，其能够同钢结构构建以及混凝土构件形成具有混合特征的建筑结构体系，在该结构当中，其将钢结构所具有的延性、强度优势进行发挥，并通过大刚度混凝土部门的应用实現地震以及风荷载作用的承受，以高强度钢框架的应用实现竖向荷载的承担，以此在现今城市的高层建筑中获得了较好的应用，并形成框架-剪力墙、框架核心筒结构、底部大空间剪力墙结构以及框架结构等，而对于不同类型建筑，当其设防烈度为9度、且抗震等级为1级时，框架柱构件则需要使用型钢混凝土结构。
1.2 结构布置
高层建筑高度较高、层次多，结构需要按照其高度方向以规则、均匀的方式逐渐内收，避免出现过大的过挑以及突变，以此利于抗震以及抗风方面的处理。钢筋混凝土剪力墙以及核心筒是其中主要的抗侧力构建类型，从下到上其刚度逐渐递减，且剪力墙厚度也需要适当减薄处理。在实际工作中，不应当使用具有刚度突变的地层跨级啊剪力墙，钢框架部分竖向支撑需要按照从下到上的方式以均匀、连续的方式布置，除顶层大空间以及底层部分，要保证支撑在布置以及形式方面具有上下一致的特征。通常情况下，为了实现混凝土内筒以及结构侧移弯矩的减小，需要沿着竖向方向对几道加强层进行布置，而钢-混凝土结构也将分为里面以及平面两种布置类型：第一，结构平面布置。建筑结构平面布置会根据其应力布置情况保证水平荷载合力中心同结构抗侧力中心重合，并对偏心情况进行减少，否则需要做好扭转方面影响的考虑；第二，结构里面布置。在对型钢混凝土结构应用时，房屋的最大使用高度同普通混凝土结构高度相比可以适当提升，如全部构件都使用该结构，包括混凝土筒体以及型钢混凝土框架结构等，则需要设防烈度9度，并根据实际需求将房屋的最大高度提升30-40%。
2 组合结构件设计
在钢-混凝土结构设计中，其主要设计内容有：第一，梁设计与构造需求。在型钢混凝土中，其包括有抗减承载力以及抗弯承载力设计这两大方面，如果梁具有的荷载较大、需要较高的界面高度，为了能够在对钢材材料进行节约的情况下降低自重，则可以使用桁架空腹型钢混凝土梁，并根据混凝土结构设计规范当中要求计算受弯承载力，在实际计算中，需要梁上下型钢以纵向钢筋类型进行考虑，并将斜腹杆承载力竖向分力以受剪箍筋方式进行考虑；第二，柱的构造与设计要求。型钢混凝土柱方面，需要由钢筋、型钢以及混凝土三者组合的方式受力，在具体计算方面较为复杂。在具体计算中，其主要思路有变形协调模型以及强度叠架模型这两种，目前，我国使用的为相对简单的变形协调模型。在实际对混凝土柱型钢配筋率进行设计时，要避免该值过小，即通过一定量型钢的配置保证型钢混凝土构件同钢筋混凝土构件相比具有更好的延性以及承载力，同时，也需要在构件当中做好一定量纵向钢筋的配置，以此保证在纵筋、箍筋以及混凝土约束下，型钢能够更好的实现自身塑性性能以及强度的发挥；第三，节点设计。在型钢混凝土梁柱节点中，混凝土抗剪能力因钢骨翼缘以及腹板的约束作用而具有较大的提升，而混凝土材料的存在，也将保证腹板不会出现局部屈曲的情况。对此，在通常情况下，仅仅依靠节点位置型钢抗剪能力的存在，即能够满足节点抗减强度方面的需求，且箍筋的存在将避免纵筋出现压屈情况。而节点设计方面，即主要是对节点位置梁柱受弯承载力以及受剪承载力计算的控制。
3 混凝土要求
在建筑组合结构应用中，对混凝土材料的等级也具有着较高的要求。为了能够对建筑结构承载方面的需求进行满足、同时较好的实现工程造价节约，则需要在结构设计当中对梁混凝土以及上下柱方面选择具有不同强度等级的混凝土材料。保证钢-混凝土结构当中所使用混凝土材料的等级在C30以上。而在实际建设中，为了能够实现柱截面尺寸的减少、实现承载力的提升，也将使用具有较高等级的混凝土材料，而为了实现混凝土强度的提升，则可以在其中加入一定数量的硅粉，且可以通过塑化剂的加入实现其坍落度的增加。
4 结束语
在我国城市不断发展的过程中，更多的建筑得到了建设，且现今建筑不断向着高度更高、规模更大的方向发展。在该种情况下，即对建筑的结构具有了更高的要求，需要建筑能够做好结构方面的设计选择，以此保障建筑的应用稳定性。在上文中，我们对高层建筑钢与混凝土组合结构设计进行了一定的研究，在实际工程建设中，需要能够做好该结构设计，通过混凝土同钢材料两者优势的融合更好的提升建筑质量。
参考文献
[1] 杜德润，吴景福，蒋济同.不同类型钢-混凝土组合楼盖面内作用对比分析[J].钢结构.2016（12）.
[2] 闫怀东，胡夏闽，夏煜.钢-混凝土组合扁梁研究综述[J].江苏建筑.2013（03）.
[3] 代翠兰，欧亦盛.80m钢-混凝土组合桁架施工组织方案[J].西部探矿工程.2011（02）.
[关键词]高层建筑钢；混凝土；组合结构设计
中图分类号：TU528.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）04-0227-01
引言
在高层建筑高度提升、结构变化的情况下，做好结构形式以及体系的選择成为了非常关键的一项工作内容。对于目前应用较为广泛的混凝土结构来说，虽然其在受力性能方面具有较好的表现，且在建设中造价较低，但受到其较大自重的影响，在实际建设中经常会存在布置困难的情况。而对于钢结构而言，其则具有着较好的抗震性、较轻的自重优点，但在实际应用中也存在着结构刚度小以及造价较高的情况，通过两者的结合应用，则能够在取长补短的情况下获得更好的应用效果。
1 结构特点与布置
1.1 结构特点
在钢-混凝土结构中，其由箍筋、混凝土、钢管以及纵向钢筋这几部分组成，以钢管或型钢为骨架，以内填、外包方式形成组合构件，能够应用在梁、墙以及柱等不同用途，在实际应用中，将通过材料同连接件间粘结力的应用使混凝土同刚部件共同变形受力。对于混凝土材料来说，其自身具有较好的抗压性，但在抗裂性方面表现较差，通过钢材材料的应用，则能够通过其自身所具有的较好抗拉压性使其能够可靠、合力的连接在一处，以此获得具有更好的性能。对于该结构来说，其能够同钢结构构建以及混凝土构件形成具有混合特征的建筑结构体系，在该结构当中，其将钢结构所具有的延性、强度优势进行发挥，并通过大刚度混凝土部门的应用实現地震以及风荷载作用的承受，以高强度钢框架的应用实现竖向荷载的承担，以此在现今城市的高层建筑中获得了较好的应用，并形成框架-剪力墙、框架核心筒结构、底部大空间剪力墙结构以及框架结构等，而对于不同类型建筑，当其设防烈度为9度、且抗震等级为1级时，框架柱构件则需要使用型钢混凝土结构。
1.2 结构布置
高层建筑高度较高、层次多，结构需要按照其高度方向以规则、均匀的方式逐渐内收，避免出现过大的过挑以及突变，以此利于抗震以及抗风方面的处理。钢筋混凝土剪力墙以及核心筒是其中主要的抗侧力构建类型，从下到上其刚度逐渐递减，且剪力墙厚度也需要适当减薄处理。在实际工作中，不应当使用具有刚度突变的地层跨级啊剪力墙，钢框架部分竖向支撑需要按照从下到上的方式以均匀、连续的方式布置，除顶层大空间以及底层部分，要保证支撑在布置以及形式方面具有上下一致的特征。通常情况下，为了实现混凝土内筒以及结构侧移弯矩的减小，需要沿着竖向方向对几道加强层进行布置，而钢-混凝土结构也将分为里面以及平面两种布置类型：第一，结构平面布置。建筑结构平面布置会根据其应力布置情况保证水平荷载合力中心同结构抗侧力中心重合，并对偏心情况进行减少，否则需要做好扭转方面影响的考虑；第二，结构里面布置。在对型钢混凝土结构应用时，房屋的最大使用高度同普通混凝土结构高度相比可以适当提升，如全部构件都使用该结构，包括混凝土筒体以及型钢混凝土框架结构等，则需要设防烈度9度，并根据实际需求将房屋的最大高度提升30-40%。
2 组合结构件设计
在钢-混凝土结构设计中，其主要设计内容有：第一，梁设计与构造需求。在型钢混凝土中，其包括有抗减承载力以及抗弯承载力设计这两大方面，如果梁具有的荷载较大、需要较高的界面高度，为了能够在对钢材材料进行节约的情况下降低自重，则可以使用桁架空腹型钢混凝土梁，并根据混凝土结构设计规范当中要求计算受弯承载力，在实际计算中，需要梁上下型钢以纵向钢筋类型进行考虑，并将斜腹杆承载力竖向分力以受剪箍筋方式进行考虑；第二，柱的构造与设计要求。型钢混凝土柱方面，需要由钢筋、型钢以及混凝土三者组合的方式受力，在具体计算方面较为复杂。在具体计算中，其主要思路有变形协调模型以及强度叠架模型这两种，目前，我国使用的为相对简单的变形协调模型。在实际对混凝土柱型钢配筋率进行设计时，要避免该值过小，即通过一定量型钢的配置保证型钢混凝土构件同钢筋混凝土构件相比具有更好的延性以及承载力，同时，也需要在构件当中做好一定量纵向钢筋的配置，以此保证在纵筋、箍筋以及混凝土约束下，型钢能够更好的实现自身塑性性能以及强度的发挥；第三，节点设计。在型钢混凝土梁柱节点中，混凝土抗剪能力因钢骨翼缘以及腹板的约束作用而具有较大的提升，而混凝土材料的存在，也将保证腹板不会出现局部屈曲的情况。对此，在通常情况下，仅仅依靠节点位置型钢抗剪能力的存在，即能够满足节点抗减强度方面的需求，且箍筋的存在将避免纵筋出现压屈情况。而节点设计方面，即主要是对节点位置梁柱受弯承载力以及受剪承载力计算的控制。
3 混凝土要求
在建筑组合结构应用中，对混凝土材料的等级也具有着较高的要求。为了能够对建筑结构承载方面的需求进行满足、同时较好的实现工程造价节约，则需要在结构设计当中对梁混凝土以及上下柱方面选择具有不同强度等级的混凝土材料。保证钢-混凝土结构当中所使用混凝土材料的等级在C30以上。而在实际建设中，为了能够实现柱截面尺寸的减少、实现承载力的提升，也将使用具有较高等级的混凝土材料，而为了实现混凝土强度的提升，则可以在其中加入一定数量的硅粉，且可以通过塑化剂的加入实现其坍落度的增加。
4 结束语
在我国城市不断发展的过程中，更多的建筑得到了建设，且现今建筑不断向着高度更高、规模更大的方向发展。在该种情况下，即对建筑的结构具有了更高的要求，需要建筑能够做好结构方面的设计选择，以此保障建筑的应用稳定性。在上文中，我们对高层建筑钢与混凝土组合结构设计进行了一定的研究，在实际工程建设中，需要能够做好该结构设计，通过混凝土同钢材料两者优势的融合更好的提升建筑质量。
参考文献
[1] 杜德润，吴景福，蒋济同.不同类型钢-混凝土组合楼盖面内作用对比分析[J].钢结构.2016（12）.
[2] 闫怀东，胡夏闽，夏煜.钢-混凝土组合扁梁研究综述[J].江苏建筑.2013（03）.
[3] 代翠兰，欧亦盛.80m钢-混凝土组合桁架施工组织方案[J].西部探矿工程.2011（02）.