对混凝土结构、钢结构、钢-混凝土组合结构的比较分析

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1、DOI：10．3969／j。issn．1672—4011。2013。01。015对混凝土结构、钢结构、钢．混凝土组合结构的比较分析范荣荣(中国建筑西南设计研究院有限公司，四川成都610041)摘要：目前在工程上常用的结构形式有混凝土结构、钢结构、钢一混凝土组合结构这三种。它们之间互有优缺点。那么如何在工程中选择一种合理的结构形式。使得建筑工程既坚固又经济。本文将对这三种结构形式逐个进行分析，并讨论在实际工程中的选用，以达到最优化的结构形式。关键词：混凝土结构；钢结构；钢一混凝土组合结构中图分类号：Tu37文献标志码：B文章编号：1

2、672—401112013)01—0031—03l三种结构形式各自的优缺点1．1混凝土结构混凝土结构在土建工程中的应用十分广泛，主要是因为有以下优点。(1)材料利用合理。钢筋和混凝土的材料强度可以得到充分发挥，结构的承载力与其刚度比例合适，基本无局部稳定问题，单位面积造价低，对于一般工程结构，经济指标优于钢结构。(2)可模性好。混凝土可根据设计需要浇注出各种形状和尺寸的结构，适用于各种形状复杂的结构，如空间薄壳、箱形结构等。近年来采用高性能混凝土可浇注的清水混凝土，具有特殊的建筑效果。(3)耐久性和耐火性较好，维护费用低。钢筋与混

3、凝土具有良好的化学相容性，混凝土属碱性性质，会在钢筋表面形成一层氧化膜，钢筋有混凝土的保护层，一般环境下不会产生锈蚀，而且混凝土的强度随时问的推移而增加；混凝土是不良导热体，使钢筋不致因发生火灾时升温过快而丧失强度，一般30咖厚混凝土保护层，可耐火约2．5h；同时，在常温至300℃范围，混凝土的抗压强度基本不降低。(4)现浇混凝土结构的整体性好，且通过合适的配筋，可获得较大的延性，适用于抗震、抗爆结构；同时防振性能和防辐射性能较好，适用于防护结构。(5)刚度大、阻尼大，有利于结构的变形控制。(6)易于就地取材。混凝土所用的大量砂、

4、石，易于就地取材。近年来，利用工业废料来铡造人工骨料，或利用粉煤灰作为水泥的外加成分来改善混凝土性能，既可废物利用，又可保护环境。但是，混凝土结构也有一些缺点，主要有。(1)自重大。不适用于建造大跨、高层结构，因此需发展和研究轻质混凝土、高强混凝土和预应力混凝土。(2)抗裂性差。普通钢筋混凝土结构，在正常使用阶段往往是带裂缝工作的。一般情况下，因荷载作用产生的微小裂缝，不会影响混凝土结构的正常使用。但由于开裂，限制了普通钢筋混凝土用于大跨结构，也影响到高强钢筋的应用。此外，在露天、沿海、化学侵蚀等环境较差的情况下，裂缝的存在会影响

5、混凝土结构的耐久性；对防渗、防漏要求较高的结构也不适用。(3)承载力有限。与钢材相比，混凝土的强度还是很低的，因此普通钢筋混凝土构建的承载力有限，用作承受重载结构和高层建筑底部结构时，往往会导致构件尺寸太大，占据较多的使用空间。发展高强混凝土、钢骨混凝土可较好地解决这一问题。(4)施工复杂，工序多(支模、绑钢筋、浇注、养护、拆模)，工期长，施工受季节、天气的影响较大。利用钢模、飞模、滑模等先进施工技术，采用泵送混凝土、早强混凝土、商品混凝土、高性能混凝土、免振自密实混凝土等，可大大提高施工效率。(5)混凝土结构一旦被破坏，其修复、

6、加固、补强比较困难。但新型混凝土结构的加固技术不断发展，如最近研究开发的采用粘贴碳纤维布加固混凝土结构的新技术，不仅快速简便，而且不增加原结构重量。(6)混凝土结构对资源、环境和生态的不利影响。作为工程结构的主要形式，混凝土结构的原材料，水泥和钢铁都是大量消费资源和高耗能的产品，而砂和石(包括生产水泥的原材料)的大量使用又对环境造成很大影响。1．2钢结构钢结构具有以下优点。(1)材质均匀，可靠性高。钢材组织均匀，接近于各向同性均匀质体。钢材由钢厂生产，控制严格，质量比较稳定。钢结构的实际工作性能比较符合目前采用的理论计算结果，所以

7、钢结构可靠性较高。(2)强度高，重量轻。钢材强度较高，弹性模量亦高，因而钢结构构件小而轻。当今有多种强度等级的钢材，即使强度较低的钢材，其密度与强度的比值一般也小于混凝土和木材，从而在同一受力情况下钢结构自重小，可以做成跨度较大的结构。由于杆件小，所占空间少，亦便于运输和安装。(3)塑性和韧性好。钢结构的抗拉和抗压强度相同，塑性和韧性均好，适于承受冲击和动力荷载，有较好的抗震性能。(4)便于机械化制造。钢结构由轧制型材和钢板在工厂制成，便于机械化制造，生产效率高、速度快，成品精确度较高，质量易于保证，是工程结构中工业化程度最高的～

8、种结构。(5)安装方便，施工期限短。钢结构安装方便，施工工期短，可尽快地发挥投资的经济效益。(6)密封性好。钢结构的密封性较好，容易做出密不漏水和密不漏气的常压和高压容器结构和大直径管道。(7)耐热性较好。结构表明温度在200℃以内时，钢材强度变化