2023年7月30日发(作者：)

第３９卷第３期　・４２・　２　０　１　３年１月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　Ｖ０ｌ＿３９　Ｎｏ．３　Ｊａｎ．　２０１３　文章编号：１００９—６８２５（２０１３）０３—００４２—０２　型钢混凝土梁抗扭性能的研究与展望　王立干　（盐城市爱达建筑工程有限公司，江苏盐城２２４０５３）　摘要：为了研究型钢混凝土梁在扭矩作用下的受力性能，进行了２根型钢混凝土梁纯扭试验。通过试验研究，揭示了型钢混凝　土梁在纯扭作用下的受力形态，同时总结了国内外对型钢混凝土梁的研究现状，提出了有待进一步研究的问题。　关键词：型钢混凝土，扭矩，受力性能，研究现状　中图分类号：ＴＵ３７５．１　文献标识码：Ａ　０　引言　型钢混凝土（Ｓｔｅｅｌ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ）是指把型钢或焊接型　力，但它没有考虑到型钢与混凝土之问的相互影响作用。　中国台湾国立中央大学的Ｈ－Ｌ．Ｈｓｕ教授进行了１４根型钢混　凝土梁式构件、２１根空腹式型钢混凝土构件的低周反复荷载作用　钢置入钢筋混凝土中，使型钢、钢筋和混凝土三种材料形成整体、　下的抗扭性能试验研究。得出了斜向钢筋对ＳＳＲＣ梁的极限扭矩　协同工作以抵抗各种外部作用。它是钢一混凝土组合结构形式　具有很大的作用，影响的大小与斜向钢筋的截面积有关；根据简　之一，根据内置型钢的形式，型钢混凝土梁式构件可以分为实腹　单的叠加原理，还推导得出了型钢混凝土纯扭构件受扭承载力公　式和空腹式两种类型，见图ｌ。近年来随着国家经济和科技实力　式和ＳＳＲＣ构件弯扭承载力的相关方程等成果　。　迅速发展和增强，我国建筑结构中的用钢量也逐渐增加，型钢混　东南大学的张根俞对实腹式ＳＲＣ梁的抗扭性能进行了理论　凝土结构从原来的局部采用逐步发展到整个结构的采用。　分析及试验研究，进行了２根钢筋混凝土对比梁，６根Ｈ形型钢混　凝土梁在单调荷载作用下的纯扭受力性能试验研究，揭示了Ｈ形　型钢混凝土梁在纯扭受力情况下的破坏形态、工作机理及裂缝的　发展和分布情况；提出了Ｈ形型钢混凝土梁的开裂扭矩计算公　式，钢筋和型钢对Ｈ形型钢混凝土梁开裂扭矩的提高作用可以忽　图１型钢混凝土结构截面类型　在目前的建筑结构中，受扭构件是普遍存在的，如框架边梁、　雨棚梁、超高层建筑转换层大梁、体育场和影剧院的眺台梁、承受　钢混凝土梁的复合弯扭受力性能试验研究，得出当扭弯比较大　水平制动作用的吊车梁等。因此结构设计和科研工作中除了考　时，扭矩起控制作用，试件将发生扭型破坏，当扭弯比较小时，弯　虑轴力、弯矩和剪力对梁的影响外，扭矩也是不容忽视的外力。　矩起控制作用，试件将发生弯型破坏　Ｊ。　而且实际工程中很多构件如阳台梁、托梁、风荷载或地震荷载作　苏州科技学院成健研究了角钢桁架型钢混凝土梁在扭矩作　用下的结构竖向构件、曲线形或螺旋形楼梯梁等，还处于弯矩、剪　用下的受力性能，进行了６根角钢桁架型钢混凝土梁和１根钢筋　力和扭矩共同作用下的复合受扭状态。　混凝土对照梁纯扭试验。通过试验研究，揭示了角钢桁架型钢混　略不计，按索混凝土构件计算开裂扭矩能达到满意的精度。同时　以扭弯比为研究参数，进行了３根Ｈ形型钢混凝土梁，３根箱形型　１　型钢混凝土梁的抗扭性能研究现状　凝土梁在纯扭作用下的受力机理与破坏形态，分析了角钢桁架型　目前对于型钢混凝土构件的受扭研究，国内外尚未对其进行　钢混凝土梁受扭性能的影响因素，得出了角钢桁架型钢混凝土梁相　较为系统的研究。随着建筑经济的发展和建筑抗震要求的提高，　比普通钢筋混凝土梁的受扭性能有很大的提高，基本上随着腹杆体　型钢混凝土构件的受扭性能研究应得到重视。　日本《钢骨钢筋混凝土结构计算标准及解说》　中提到了型　积配钢率的提高而增大，其中增加斜腹杆的试件抗扭性能最好　Ｊ。　西安建筑科技大学的任瑞为了研究槽钢骨架型钢混凝土梁　钢混凝土构件的受扭承载力计算等方面的内容。其将型钢骨架　（Ｃｈａｎｎｄ　Ｓｔｅｅｌ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｂｅａｍ，简称ＣＳＲＣＢ）在扭矩作用　和钢筋混凝土各自受扭承载力叠加得出了型钢混凝土的受扭承载　下的受力性能，进行了８根配槽钢骨架型钢混凝土梁和１根普通　连大有恬园建设节能省地型住宅调研报告［Ｊ］．建设科技，　２００５（１３）：７６＿７７．　４３．４４．　［６］　刘志峰．大力推进住宅产业现代化，走低碳发展之路［Ｊ］．２１　世纪建筑材料居业，２０１１（４）：６５—６６．　［５］　郭松海，王全良．住宅部品标准化［Ｊ］．城市住宅，２００９（１１）：　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｋｅｙ　ｉｓｓｕｅｓ　ｉｎ　ＰＣ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｆ　ｈｏｕｓｉｎｇ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ　ＹＡＯ　Ｙａｎ－ｙａ　（Ｗｕｘｉ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＶｏｃａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｘｉ　２１４０６３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｂｒｉｅｆ　ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ＰＣ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｉｓｓｕｅｓ　ｏｒ　ｆｔｈｅ　ＰＣ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｏｕｓｉｎｇ　ｉｎｄｕｓｔｉａｌｒ—　ｉｚａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｔａｇｅ，ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｓｔａｇｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｓｔａｇｅ，ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｅｎｈａｎｃｅ　ｔｈｅ　ｓｐｅｅｄｙ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｏｕｓｉｎｇ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　ａｎｄ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｌｏｗｅｒ　ｈｏｕｓｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ，ＰＣ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｗｈｏｌｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｎ　ｓｕｒｖｅｙ　ｏｆ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ・ｂａｓｅｍｅｎｔ　ｃｏｎｔａｃｔ　ｓｕｒｆａｃｅ　收稿日期：２０１２－１ｌ一１６　作者简介：王立干（１９７０一），女，工程师　第３９卷２　０１３器１年　月　　智　王立干：上　ｌ：型钢混凝土梁抗扭性能的研究与展望　土下　僦Ｊ－木］儿　上上Ｊ工丹匕口　ｌ　７　主　・４３・　钢筋混凝土对照梁的试验研究。揭示了槽钢骨架型钢混凝土梁在　当达到极限荷载时，主裂缝的数目不再增大，但裂缝宽度不　受扭作用下的破坏形态，分析了槽钢骨架和混凝土的共同工作机　断增加，主裂缝之间出现了细小的横向裂缝。破坏时，裂缝沿整　理，研究了受扭作用下的影响因素。试验得出了槽钢骨架型钢混　个梁身分布，加载端尽管有相当大的扭转角，但试件仍能持续相　凝土梁中钢筋和槽钢骨架对提高梁的开裂扭矩不明显，可以按素　当长的一段时问且裂缝宽度也相对较小；最终ＳＲＣ梁由于型钢屈　混凝土构件计算公式乘以槽钢骨架影响系数来计算ＣＳＲＣＢ构件　服，试件棱角处混凝土被压碎破坏（见图３），ＳＲＣＢ－２是由于加载　的开裂扭矩；槽钢骨架可以较大幅度的提高梁构件的极限扭矩和　端位移过大而停止加载，所以ＳＲＣ梁的破坏属于延性破坏。　后期的抗扭刚度，并能显著改善构件的延性；混凝土强度等级的高　低对构件的抗扭刚度有较大的影响，基本上成正比例关系；缀条形　式对构件的抗扭刚度影响比较小，缀条角度和缀条间距对构件的　抗扭刚度有直接的影响，在一定的范围内，缀条问距越大抗扭效果　越好　。　２型钢混凝土梁的抗扭性能试验研究　图３试件ＳＲＣＢ．１最终破坏形态　２．１　试件设计　３结论及有待进一步研究的问题　本次试验制作了２根空腹式ＳＲＣ梁，主要考虑在试件截面尺　ＳＲＣ梁的受扭过程可以分为三个阶段：试件开裂前的弹性阶　寸和角钢型号相同的情况下，研究腹杆体积配钢率等变化参数是　否对试件受扭性能产生影响。试件体积尺寸统一为２３０　ｎｌｌｎ×　段，开裂后的弹塑性阶段以及达到极限扭矩之后的破坏阶段。试　３００　ｍＥ×２　２００　ｍｉｎ，角钢型号为等边角钢：５０　ｍｍ×５　ｎｕｎ，腹杆为　件开裂前的弹性阶段由混凝土承担主要荷载，开裂后的弹塑性阶　２５　ｍｉｌｌ×４　ｍｍ扁钢；试件截面含钢率约为２．７８％（不包括腹杆的　段由型钢骨架和混凝土共同承担扭矩荷载作用，极限扭矩之后的　面积），测试区腹杆间距为２００　ｎｌｍ和１００　ｍｍ，非测试区腹杆间距　破坏阶段几乎完全由型钢骨架来承担扭矩荷载作用。型钢混凝　统一为７０　ｍｍ。试件基本设计参数见表１，试件的截面配钢形式　土梁作为重要的横向承重构件，已经在工程界得到了广泛的重视　见图２。　和应用，型钢混凝土梁受扭性能的研究越来越重要。本文对型钢　表１试件设计参数列表　混凝土梁的受扭性能作了一些探讨，但由于时间，试验条件的限　试件编号　混凝土强度等级　腹杆配置形式　腹杆体积配钢率　保护层厚度　制，目前，型钢混凝土梁的抗扭性能有待进一步研究的问题有：　ｍｍ　％　１）对复合受扭下实腹式及空腹式ＳＲＣ梁的受扭性能及型钢　ＳＲＣＢ－１　Ｃ３０　腹杆间距２００　０．８２　２５　骨架和混凝土之间的粘结滑移等有待进一步研究。　ＳＲＣＢ－２　Ｃ３０　腹杆间距１００　１．６４　２５　２）型钢混凝土梁复合受扭的承载力计算分析和弯剪扭相关　工　曲线的分析。　腹杆２角钢５０ｘ５　５ｘ４＠２００　４ｆ　Ｉ／　３　角钢５０ｘ５　ｆ　３）与其他结构形式的空腹式型钢混凝土梁抗扭性能的对比　研究。　混凝土Ｃ３０　腹杆２混凝土Ｃ３０　，５ｘ４＠１Ｏ０　４　　＿／　４）在低周反复荷载作用下型钢混凝土梁的受扭承载力和破　ａ）ＳＲＣＢ一１　ｂ）ＳＲＣＢ一２　坏机理研究。　图２试件截面形式　参考文献：　２．２试验结果分析　［１］　日本建筑学会．钢骨钢筋混凝土结构计算标准及解说［Ｍ］．　两根ＳＲＣ梁的受扭破坏过程基本相同，在弹性阶段，扭转角　冯乃谦，叶列平，陈延年，等，译．北京：能源出版社，１９９８．　相对较小。当达到开裂扭矩时，第一条裂缝一般出现在试件测试　［２］　Ｈ—Ｌ．Ｈｓｕ．Ｆｌｅｘｕｒａｌ—ｔｏｒｓｉｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｉｎ—ｗａｌｌｅｄ　ｓｔｅｅｌ　ｈｏｌ—　区底面左端位置，分级施加扭矩，斜裂缝与ＳＲＣ梁的水平轴线约　ｌｏｗ　ｂｏｘ　ｃｏｌｕｍｎｓ　ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ　ｔｏ　ａ　ｃｙｃｌｉｃ　ｅｃｃｅｎｔｉｒｃ　ｌｏａｄ［Ｊ］．Ｔｈｉｎ—　呈４５。。　Ｗａｌｌｅｄ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２００７（３）：７１－７３．　随着荷载的增加，斜裂缝开始延伸，逐渐向两端延伸，旧的斜　［３］　张根俞．型钢混凝土梁受扭性能的试验研究及理论分析　裂缝也随着扭矩的增大向两端延伸，新的斜裂缝不断向加载端延　［Ｄ］．南京：东南大学，２００９．　伸发展，同时，试件的底面、顶面出现的裂缝逐渐与背面、正面的　［４］　成健，邵永健，陈宗平，等．角钢桁架型钢混凝土梁纯扭性　斜裂缝形成环绕整个试件的螺旋形通缝。随着斜裂缝的开展，试　能试验研究［Ｊ］．四川建筑科学研究，２０１２（４）：１４—１８．　件出现了１条～２条贯通的主裂缝，试件的顶、底、正及背四个面也　【５］　任瑞．配槽钢骨架的型钢混凝土梁受扭性能试验研究［Ｄ］．　布满了多条斜裂缝，试件被形成一个带裂缝工作的空间桁架结构。　西安：西安建筑科技大学，２０１１．　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ｏｎ　ａｎｔｉ－ｔｏｒｑｕｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｂｅａｍ　ＷＡＮＧ　Ｌｉ－ｇａｎ　（Ｙａｎｃｈｅｎｇ　Ａｉｄａ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｅｎｇｉｍｅｒｉｎｇ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｙａｎｃｈｅｎｇ　２２４０５３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｂｅａｍ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｔｏｒｑｕｅ　ｅｆｆｅｃｔ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｃａｒｒｉｅｓ　ｏｕｔ　ｔｗｏ　ｓｔｅｅｌ　ｒｅｉｎ。　ｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｂｅａｍ　ｔｏｒｑｕｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｉｔ　ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓ　ｔｈｅ　ｓｔｒｅｓｓ　ｓｈａｐｅ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｂｅａｍ　ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｐｕｒｅ　ｔｏｒｑｕｅ，ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　ｓｔｅｅｌ　ｒｅｉｆｎｏｒｃｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｂｅａｍ　ａｔ　ｈｏｍｅ　ａｎｄ　ａｂｒｏａｄ，ａｎｄ　ｆｉｎａｌｌｙ　ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ｓｏｍｅ　ｉｓｓｕｅｓ　ｎｅｅｄｉｎｇ　ｆｕｒ—　ｔｈｅｒ　ｒｅｓｅａｒｃｈ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅｅｌ　ｒｅｉｆｎｏｒｃｅｄ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｔｏｒｑｕｅ，ｓｔｒｅｓｓ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｓｔａｔｕｓ