[科普中国]-劲性混凝土结构

劲性混凝土结构是钢-混凝土组合结构的一种主要形式，是在钢筋混凝土内部加入型钢所形成的特殊复合材料。由于型钢芯犹如骨骼一般的存在，可以有效改善混凝土的延性，大大提高混凝土的抗震性能；而混凝土对于钢材的侧向约束，保证了钢材力学性能的发挥，不会因失稳提前退出工作。由于其承载能力高、刚度大、耐火性好及抗震性能好等优点，已越来越多地应用于大跨结构和地震区的高层建筑以及超高层建筑。1

定义劲性混凝土结构比钢结构可节省大量钢材，增大截面刚度，克服了钢结构耐火性、耐久性差及易屈曲失稳等缺点，使钢材的性能得以充分发挥，采用劲性混凝土结构，一般可比纯钢结构节约钢材50%以上。与普通钢筋混凝土结构相比，劲性混凝土结构中的配钢率要大很多，所以劲性混凝土构件的承载能力可以高于同样外形的钢筋混凝土构件的承载能力一倍以上，从而可以减小构件的截面积，避免钢筋混凝土结构中的肥梁胖柱现象，增加建筑结构的使用面积和空间，减少建筑的造价，产生较好的经济效益。尽管和钢管混凝土相比，劲性混凝土的抗压能力相对弱一些，但其用途更加广泛。由于其外形截面可以是任何形状，因此可以被用于几乎所有的构件。

劲性混凝土结构的特殊问题首先，钢骨的含钢率。关于劲性混凝土构件的最小和最大含钢率，目前没有统一的认识，但当钢骨含钢率小于2%时，可以采用钢筋混凝土构件，而没有必要采用劲性混凝土构件。当钢骨含钢率太高时，钢骨与混凝土不能有效地共同工作，混凝土的作用不能完全发挥，且混凝土浇筑施工有困难。一般说来，较为合理的含钢率为5%~8%。

其次，钢骨的宽厚比。钢板的厚度不宜小于6mm，一般为翼缘板20mm以上，腹板16mm以上，但不宜过厚，因为厚度较大的钢板在轧制过程中存在各向异性，在焊缝附近常形成约束，焊接时容易引起层状撕裂，焊接质量不易保证。钢骨的宽厚比应满足规范的要求

再次，钢骨的混凝土保护层厚度，根据规范规定，对钢骨柱，混凝土最小保护层厚度不宜小于120mm，对钢骨梁不宜小于100mm。

最后，要重视劲性混凝土柱与钢筋混凝土梁在构造连接上的配合协调问题。2

劲性混凝土优点劲性混凝土具有强度高、构件截面尺寸小、与混凝土握裹力强、节约混凝土、增加使用空间、降低工程造价、提高工程质量等优点。

本词条内容贡献者为:

杨晓红 - 副教授 - 西南大学