钢箱－混凝土组合梁设计与应用分析

戴厚军 梁群

安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司 安徽 合肥 230000

引言

随着我国建筑设计领域的创新和发展，钢箱-混凝土组合梁成为建筑领域中的常见设计内容。一方面，钢箱-混凝土组合梁设计，能够满足多种建筑的实际需求，同时还能够对建筑局部区域的承载情况进行强化，另一方面，钢箱-混凝土组合梁的应用，能够减少建筑结构的施工难度和施工成本，从而实现建筑建造成本的有效控制。

1 钢箱－混凝土组合梁设计研究

钢箱－混凝土组合梁设计，是近年来提出的创新性设计理论，能够将钢箱梁的特点进行有效融合，并且还能够降低局部失稳问题带来的影响，因此，越来越多的钢箱－混凝土组合梁设计逐步应用到建筑工程中，发挥出重要的结构承载作用。与传统钢管混凝土结构相对比，钢箱－混凝土组合梁结构，具有自重较轻、承载力强、建筑高度小等一系列优势，能够规避钢管混凝土结构的不足和缺陷，同时还能够实现良好的黏合效果，降低建筑结构开裂问题等。因此，基于钢箱－混凝土组合梁设计的优势和特点，在实践应用过程中，展现出多个方面的结构优势和技术价值，成为现代建筑工程设计中的重要研究内容。

2 钢箱－混凝土组合梁设计和应用

2.1 结构尺寸的科学拟定

基于BIM技术的应用理念，结合广联达、AutoCAD等结构设计软件，能够钢箱－混凝土组合梁进行结构尺寸的拟定和分析。通过对结构截面形式的测算和研究，能够快速得出对应的尺寸截面。当承压区处于极限荷载时，混凝土的大部分强度要满足相应的承载要求，并且钢箱的高度要设定为梁高的0.4倍范围内。另外，在设计过程中，还应该考虑正弯矩区截面形式，并且要根据对应的承压情况进行设计和研究，必要时可以提高对应的混凝土浇筑高度，从而增加对应的承压能力。通常，在进行梁的高度设计时，要结合跨中截面抗弯强度以及支座截面抗剪强度的基本要求，以简支梁为例，要符合梁跨度的1/15到1/25，连续梁的设定为跨度的1/20到1/30。一方面，截面宽度不足，必然会引发抗压混凝土截面不足等实际问题，需要在设计过程中保障对应的强化指标；另一方面，截面宽度过大，极有可能造成局部稳定性不足，结合剪应力带来的影响和干扰，会导致钢材强度利用程度不足。因此，在设计过程中，截面宽度可以选取对应高度的1/3到1/2。需要注意的是，当截面宽度过大时，可以利用稍钉进行加固，从而提升钢箱局部的稳定性，助力钢筋混凝土与钢箱的整体设计效果。

板件尺寸拟定，要根据钢箱板件的高厚比进行确认，同时还要考虑钢箱受压顶板厚度，确保钢箱不会出现弹性局部屈服等问题。当前板件尺寸设计，可以借助多种应用软件进行计算和分析，能够降低人工计算过程中不足和缺陷。另外，在进行结构设计时，需要将多个影响因素进行考虑，从而确保板件尺寸计算的精准性和有效性。

2.2 结构设计计算

结构设计计算，主要考虑荷载内力效应计算、结构应力变形验算、结构强度验算，当前相关结构的计算过程，已经实现全部智能化的计算模式，借助BIM技术的应用理念以及钢箱－混凝土组合梁的设计软件，能够实现高效化的设计成效和设计价值，不仅如此，以广联达为例，还能够根据结构设计的三维立体承载模式进行网格化管理，能够提升结构设计的应用价值和设计成效。例如，钢箱－混凝土组合梁，需要满足稳定性、强度、刚度以及承载力等一系列的设计要求，在混凝土浇筑完毕后，还要确保对应的结构荷载、结构恒载等一系列内容，要充分考虑多种组合结构带来的影响性和多样性。

以结构应力、变形验算为例，在进行设计时，需要结合钢箱－混凝土组合梁的受力情况，结合弹性叠加理论计算进行分析和探索，并对混凝土硬化前以及硬化后的作用情况进行梳理，结合钢箱－混凝土组合梁在浇筑完毕后产生的混凝土结构应用，还需需要考虑可能存在的结构变形以及构件顶面弯曲正应力带来的影响。在计算过程中，需要对各个参数的取值进行对比研究，尤其是与标准数据进行分析，确保结构设计的强度和指标满足相应设计要求[1]。

2.3 钢箱-混凝土组合梁的应用

钢箱－混凝土组合梁，能够充分利用混凝土的结构优势，强化构件的设计强度和局部性能，能够实现多样化的设计理念和设计标准，同时相关建筑的建设以及部分工程的改造作业，都显现出极为显著成效，为相关施工企业带来巨大的经济效益和施工价值。例如，钢管－混凝土组合梁，与钢箱-混凝土组合梁相对比，具有极为显著的优势和特点，上海长江隧桥主桥，采用的正是钢箱－混凝土组合梁施工技术，不仅实现梁体设计结构的创新和提升，同时对应的结构功能以及设计理念，都上升到新的高度。其中，梁体长105m、宽17m，梁体重量超过2300t，成为我国钢箱－混凝土组合梁的标杆和代表，也是世界钢箱－混凝土组合梁设计体系的第一梁体，受到世界建筑领域的关注和重视。不仅如此，郑州市博物馆新馆的建设，也同样应用了钢箱－混凝土组合梁设计技术，引发行业的关注和重视。由此可见，越来越多的大型建筑，开始应用钢箱－混凝土组合梁设计技术，不断成为行业发展的重要内容，成为推动建筑设计创新发展的重要标志[2]。

3 结束语

综上所述，通过对钢箱－混凝土组合梁设计的研究和探索，结合现代建筑的应用案例进行分析和阐述，进一步说明钢箱－混凝土组合梁设计的优势和价值，结合现代化建筑的设计发展趋势，必将成为提升建筑设计领域发展的重要内容。