鋼和混凝土組合結構
正文
鋼部件和混凝土或鋼筋混凝土部件組合成為整體而共同工作的一種結構，兼具鋼結構和鋼筋混凝土結構的一些特性。可用於多層和高層建築中的樓面梁、桁架、板、柱，屋蓋結構中的屋面板、梁、桁架，廠房中的柱及工作平台梁、板以及橋樑，在中國還用於廠房中的吊車梁。鋼和混凝土組合結構有組合梁、組合板、組合桁架和組合柱四大類。組合梁 由鋼樑、連線件和鋼筋混凝土板組成，常用形式見圖1。組合梁的上翼緣有截面面積較大的鋼筋混凝土板承受壓力，致使鋼樑上翼緣截面減小,從而節約鋼材,鋼樑下翼緣則承受拉力，這是組合梁的受力特點。組合梁的鋼樑，可用熱軋成型的工字鋼(圖1a)；或在工字形的下翼緣焊一塊鋼板，不設上翼緣板而將連線件焊在鋼樑腹板兩側（圖1b）荷載較大時，則採用焊接上下不對稱工字形截面（圖1c）或箱形截面（圖1d）；為了節約鋼材，便於穿越管道，有時也採用蜂窩梁（見鋼樑）。
鋼和混凝土組合結構連線件也稱剪力件，它保證鋼樑與鋼筋混凝土板成為整體而共同工作。連線件的形式較多，基本上分成用鋼筋製作的柔性連線件(圖1a)，和用帶加勁肋的角鋼製作的剛性連線件(圖1c)。帶頭栓釘作連線件施工速度快、質量好,使用較為普遍;此外，也有用摩擦型高強螺栓傳遞預製鋼筋混凝土板與鋼樑之間的剪力；這兩種連線件，一般也屬於柔性連線件。
組合梁已有約60年的歷史，在50年代獲得廣泛的套用。中國自50年代開始研究，首先用在鐵路橋樑上，此後在房屋建築上也逐漸採用。
組合板 在壓型鋼板上先焊接連線件，後灌築鋼筋混凝土板而形成組合板結構。連線件採用帶頭栓釘或鋼筋。
在混凝土未達到設計強度之前，施工活荷載、鋼筋混凝土板及壓型鋼板自重，由壓型鋼板單獨承受。當混凝土達到設計強度後，組合板上的找平層、活荷載等荷載，全部由組合板承受。組合板除需驗算強度及撓度外，還需驗算顫動。
壓型鋼板在組合板結構中起著雙重作用，在施工階段作為模板；在使用階段作為抗拉主鋼筋抵抗作用於組合板底面的正彎矩,還可利用壓型鋼板的波紋間的槽,供鋪設電力、通信與通風管道之用。組合板自50年代初開始採用，70年代已獲得廣泛的套用。
組合桁架 在鋼桁架上弦焊接鋼筋或帶頭栓釘的柔性連線件，然後灌築鋼筋混凝土板而形成組合桁架（圖2）。桁架上弦用鋼板或T形鋼，上澆鋼筋混凝土板，下弦用槽鋼或T形鋼,腹桿用圓鋼。採用組合桁架可使管道穿越結構層比較方便。50年代以來在屋蓋結構中，採用另一種結構體系的組合桁架，上弦桿用鋼筋混凝土構件，受拉腹桿及下弦桿用鋼構件，受壓腹桿用鋼筋混凝土或鋼構件。在節點處將鋼構件和鋼筋混凝土構件組裝成組合桁架。此種組合桁架跨度為12～24米。
鋼和混凝土組合結構鋼管本身，既是模板，又是鋼筋（兼有縱向鋼筋和橫向箍筋的作用），也是勁性承重骨架，施工時，可省去模板、鋼筋和臨時支撐的工序和材料。因此，鋼管混凝土柱是一種高強度、輕質、性能優越、施工簡便的組合結構材料，代替型鋼和鋼筋混凝土的受壓桿件，可使傳統的桿件結構體系的優點進一步發揮，尤其是在高層、大跨、重載和抗震的建築中，更能較好地滿足設計和施工的一系列要求。
在土木建築工程中套用鋼管混凝土柱已有80多年的歷史。早在20世紀初，美國就在一些單層和多層房屋建築中採用鋼管混凝土柱。30年代末，在蘇聯曾套用於跨度逾100米的橋樑。60年代以來,鋼管混凝土柱在許多國家都有套用。中國自1959年開始研究鋼管混凝土柱的性能和套用,60年代首先用於北京地下鐵道車站,以後又相繼在廠房框架（見彩圖）、高爐和鍋爐構架和其他工程結構中套用。
鋼和混凝土組合結構
鋼和混凝土組合結構R.P.Johnson,Composite Structures of Steel andConcrete，vol.1， Beams， Columns， Frames and Applications in Buildinɡ,Crosby Lockwood Staples,London，1975.
