時(shí)間：2022-05-30 00:40:06
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
近30年來，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)逐漸被應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)尤其是在高層建筑結(jié)構(gòu)中，隨著建筑物高度的增加，鋼管高強(qiáng)混凝土和鋼管超高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也將會得到快速的發(fā)展。混凝土的抗壓強(qiáng)度高，但抗彎能力很弱，而鋼材，特別是型鋼的抗彎能力強(qiáng)，具有良好的彈塑性，但在受壓時(shí)容易失穩(wěn)而喪失軸向抗壓能力。而鋼管混凝土在結(jié)構(gòu)上能夠?qū)⒍叩膬?yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，可使混凝土處于側(cè)向受壓狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度可成倍提高.同時(shí)由于混凝土的存在，提高了鋼管的剛度，兩者共同發(fā)揮作用，從而大大地提高了承載能力。鋼管混凝土作為一種新興的組合結(jié)構(gòu)，主要以軸心受壓和作用力偏心較小的受壓構(gòu)件為主，被廣泛使用于框架結(jié)構(gòu)中，如廠房和高層。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)對比分析，在造價(jià)、耗材、施工等各方面的綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著。特別是鋼管高強(qiáng)和超高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)在高層或超高層建筑中有廣闊的應(yīng)用前景。
1 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的對比分析
1. 1 結(jié)構(gòu)面積減小，有效使用面積增加
在建筑工程中鋼管混凝土通常用做柱子，由于鋼管混凝土是延性材料，在地震區(qū)可以做到不受軸壓比的限制，只控制其長細(xì)比，因此，柱截面面積可減少很多，有效使用面積增大，結(jié)構(gòu)自重減輕在50%以上，因此，地震作用和地基荷載均可減小，從而經(jīng)濟(jì)有效地解決了我國建筑工程領(lǐng)域長期存在而未能解決的“胖柱”問題。
1. 2 施工簡便，可大大縮短工期
鋼管混凝土柱和普通混凝土柱相比，免除了支模、拆模、綁扎鋼筋或焊接鋼筋骨架等工序，省工省時(shí)；和普通鋼柱相比，不用節(jié)點(diǎn)板，焊縫少，構(gòu)造簡單。縮短工期，提前投產(chǎn)，其綜合經(jīng)濟(jì)效益較好。
1. 3 同等承載力條件下有更大的經(jīng)濟(jì)效益
鋼管超高強(qiáng)混凝土柱的造價(jià)比普通混凝土柱的造價(jià)降低30%左右；鋼管高強(qiáng)混凝土柱的造價(jià)比普通混凝土柱的造價(jià)偏高或大略相等。可見，采用鋼管超高強(qiáng)混凝土柱有更大的經(jīng)濟(jì)效益。
1. 4 耐火性能好
鋼管混凝土柱（空心鋼柱用混凝土填實(shí)）有較高的耐火能力，因?yàn)殇撝鼰岷笥腥舾蔁崃繒鬟f到混凝土部分，減慢鋼柱的升溫速度，并且一旦鋼柱屈服，混凝土可以承受大部分的軸向荷載，防止結(jié)構(gòu)倒塌。組合梁的耐火能力也會提高，因?yàn)殇摿旱臏囟葧捻敳恳砭壈褵崃總鬟f給混凝土而降低。
2 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)目前存在和需要進(jìn)一步解決的問題
從現(xiàn)有的文獻(xiàn)資料來看，國內(nèi)外對鋼管混凝土的研究主要集中在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、靜力學(xué)性能、動(dòng)力學(xué)性能等方面，而真正對材料的研究相對較少。材料與結(jié)構(gòu)是一體不可分的，有了良好的材料設(shè)計(jì)，才會有良好的結(jié)構(gòu)性能，而目前鋼管混凝土所出現(xiàn)的一系列問題如施工不穩(wěn)定、脫空、膨脹性能低、混凝土力學(xué)性能達(dá)不到要求等都可以先從材料方面著手找到解決問題的方法。以下幾個(gè)方面是有待解決的問題。
2. 1 材料的要求高，成本提高
混凝土特別是高強(qiáng)度混凝土的配制較困難，目前，強(qiáng)度等級在C100以上的混凝土仍處于試驗(yàn)室階段，高強(qiáng)度鋼材的應(yīng)用在一定程度上提高了成本。
2. 2 材料的自身性質(zhì)
鋼管混凝土在收縮、徐變、溫度等影響下的材料自身性質(zhì)還需做系統(tǒng)全面的研究。
2. 3 復(fù)雜受力狀態(tài)
復(fù)雜受力狀態(tài)如彎、剪、壓、扭共同作用時(shí)構(gòu)件的計(jì)算方法還沒有完全確定，造成設(shè)計(jì)時(shí)只能簡單地忽略構(gòu)件的受扭和受剪，并加大構(gòu)件承載力的富裕度來處理。
2. 4 節(jié)點(diǎn)性能的研究
鋼管混凝土結(jié)構(gòu)工程采用的節(jié)點(diǎn)形式有很多樣。按材料分，現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁與鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)，鋼梁與鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)；按梁柱間的彎矩傳遞情況來分，有剛接節(jié)點(diǎn)、鉸接節(jié)點(diǎn)和彈性連接節(jié)點(diǎn)。目前，關(guān)于節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)和理論研究嚴(yán)重滯后于實(shí)際工程的應(yīng)用。
2. 5 動(dòng)力性能的研究
鋼管混凝土尤其鋼管高強(qiáng)混凝土和鋼管超高強(qiáng)混凝土的耐疲勞性能和抗震性能需做進(jìn)一步研究。
2. 6 鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)技術(shù)的要求
鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)包括防火、防腐、防銹。鋼結(jié)構(gòu)體系房屋造價(jià)高的主要原因是鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)技術(shù)要求較高，費(fèi)用較高。
3 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用現(xiàn)狀和應(yīng)用前景
我國于上世紀(jì)50 年代末開始進(jìn)行鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)的研究，主要集中在鋼管中澆灌混凝土的內(nèi)填充型鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。目前，在鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和設(shè)計(jì)方法、施工技術(shù)、耐火性能等方面展開了比較系統(tǒng)的研究工作，取得了巨大成就，其構(gòu)件性能、理論研究和實(shí)際應(yīng)用在國際上處于領(lǐng)先。
1963 年在北京地鐵車站首次應(yīng)用了鋼管混凝土柱，隨后，在一些廠房的柱子中逐步得到推廣應(yīng)用。上世紀(jì)80年代以來這種結(jié)構(gòu)材料在多層和高層建筑中得到進(jìn)一步應(yīng)用。自1990年在我國四川省建成了跨度110m 的下承式系桿鋼管混凝土拱橋―――旺港天橋以來，混凝土拱橋在我國得到了迅猛發(fā)展。廣州丫髻沙大橋?yàn)橹骺?60m的鋼管混凝土帶懸臂中承式剛架系桿，拱的跨徑突破了300m大關(guān)；四川省巫山長江大橋?yàn)榭鐝?00m的鋼管混凝土拱橋，這兩座橋梁的修建，標(biāo)志著我國鋼管混凝土拱橋的研究與應(yīng)用整體水平已經(jīng)提升至一個(gè)新的高度。鋼管混凝土拱橋在我國迅速發(fā)展，并先后頒布了有關(guān)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)程。
國內(nèi)一些大專院校、科研院所也對鋼管混凝土進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，取得了一些成果。韓林海和鐘善桐等對工程中常用的幾種形狀的鋼管混凝土力學(xué)性能進(jìn)行了探索和研究，提出了極限平衡法理論和鋼管混凝土統(tǒng)一理論，為鋼管混凝土的研究奠定了基礎(chǔ)；哈爾濱建筑大學(xué)王湛等通過試驗(yàn)研究了核心混凝土為C30～C50強(qiáng)度等級的鋼管膨脹混凝土；魏美娟等給出了鋼管混凝土構(gòu)件的計(jì)算條件，對構(gòu)件在臨時(shí)荷載作用下受彎的力學(xué)性能進(jìn)行了分析和計(jì)算；武漢理工大學(xué)的胡曙光和丁慶軍等針對鋼管高強(qiáng)膨脹混凝土的特性，圍繞鋼管混凝土工程應(yīng)用中所普遍存在的混凝土與鋼管脫粘問題和大跨度結(jié)構(gòu)工程的施工難題，進(jìn)行了長期深入、系統(tǒng)的研究；韓冰等在對鋼管混凝土受彎構(gòu)件徐變分析的基礎(chǔ)上，建立了長期荷載作用下鋼管混凝土受彎構(gòu)件的承載力計(jì)算方法，認(rèn)為徐變將降低鋼管混凝土受彎構(gòu)件的承載力。
目前，鋼管混凝土和鋼管高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用很廣泛，但鋼管超高強(qiáng)混凝土還處于試驗(yàn)室研究階段，隨著科研成果的積累和完善，本世紀(jì)鋼管高強(qiáng)混凝土和鋼管超高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)在高層和超高層建筑中一定會有廣闊的應(yīng)用前景。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]鐘善桐.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在我國的應(yīng)用和發(fā)展[J ].建筑技術(shù)， 2001 （2）
[2]蔡健.鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用現(xiàn)狀和存在問題[J ].建筑結(jié)構(gòu). 2001 （7）
【關(guān)鍵詞】鋼管混凝土結(jié)構(gòu);建筑;性能
0.前言
國外最早應(yīng)用型鋼混凝土結(jié)構(gòu),主要是用混凝土來保護(hù)鋼結(jié)構(gòu),使之防火性能及防腐蝕性能得到大大改善,不必要進(jìn)行經(jīng)常性的、工作量很大的日常維護(hù)。后來在結(jié)構(gòu)中才主要利用混凝土來提高結(jié)構(gòu)剛度,以減小結(jié)構(gòu)的側(cè)移。將型鋼混凝土用于高層、超高層及高聳鋼結(jié)構(gòu)中,以及用于地震區(qū)的建筑中,將使建(構(gòu))筑物的側(cè)移大大減小。一般在混凝土中再不配縱向鋼筋與鋼箍。所用鋼管一般為薄壁圓鋼管或方鋼管。方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究與應(yīng)用歷史較短,盡管其與圓鋼管混凝土相比有一定的優(yōu)點(diǎn),鋼管的制作,節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造較為簡單,對某些受力構(gòu)件,大偏心受壓構(gòu)件比圓鋼管受力性能要好,不必一定做成雙肢或多肢柱。
1.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算模型假設(shè)
對于實(shí)心鋼管混凝土的研究，國內(nèi)有學(xué)者提出鋼管混凝土統(tǒng)一理論，即將鋼和混凝土視為一種組合材料來研究其綜合力學(xué)性能。
鋼管混凝土統(tǒng)一理論有如下基本假設(shè)：
(1)鋼管混凝土可視為一種組合材料。可以由構(gòu)件的工作曲線來研究其組合力學(xué)性能指標(biāo)，由整個(gè)構(gòu)件的形常數(shù)來計(jì)算其承載力。
(2)鋼管混凝土構(gòu)件在不同荷載組合作用下的性能變化是連續(xù)、統(tǒng)一的。
(3)鋼管混凝土構(gòu)件的性能隨幾何參數(shù)如長細(xì)比、含鋼率等的變化是連續(xù)、統(tǒng)一的。
(4)鋼管混凝土構(gòu)件的性能變化隨其截面形狀如圓形、多邊形、方形的改變是連續(xù)、統(tǒng)一的。
根據(jù)這些假設(shè)，統(tǒng)一理論研究的基本思路是：首先分別確定鋼材和核心混凝土的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系模型，再將應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系模型編入數(shù)值計(jì)算的程序當(dāng)中，利用數(shù)值分析方法計(jì)算出構(gòu)件受軸壓（拉）、純彎、純扭或純剪的荷載－變形關(guān)系曲線，進(jìn)而由荷載－變形關(guān)系曲線導(dǎo)出鋼管混凝土各項(xiàng)綜合力學(xué)性能指標(biāo)（如軸壓模量及強(qiáng)度指標(biāo)，抗彎剛度及抗彎模量等）。由于計(jì)算時(shí)采用的核心混凝土的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系模型中考慮了鋼材對混凝土的約束作用，所以在綜合荷載－變形關(guān)系中也就包含了這種作用效應(yīng)，因而在各項(xiàng)綜合力學(xué)性能指標(biāo)中也包含了這種效應(yīng)，比較符合實(shí)際應(yīng)用。
2.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)
2.1受力合理
能充分發(fā)揮混凝土與鋼材的特長,從而使構(gòu)件的承載能力大大提高。從另一方面而言,對于同樣的負(fù)荷,鋼管混凝土構(gòu)件的斷面將比鋼筋混凝土構(gòu)件顯著減小。對混凝土來說,由于鋼管約束,改變了受力性能,變單向受壓為三向受壓,使混凝土抗壓強(qiáng)度提高了幾倍。對鋼管來說,薄壁鋼構(gòu)件對于局部缺陷特別敏感。薄壁鋼管也不例外,局部缺陷特別是不對稱缺陷的存在,將使實(shí)際的穩(wěn)定承載力比理論值小得多。由于混凝土充填了鋼管,保證了薄壁鋼管的局部穩(wěn)定,使其弱點(diǎn)得到了彌補(bǔ)。
2.2具有良好的塑性性能
混凝土是脆性材料,混凝土的破壞具有明顯的脆性性質(zhì),即使是鋼筋混凝土受壓構(gòu)件,尤其是軸心受壓及小偏心受壓構(gòu)件的破壞,也是脆性破壞。而且在實(shí)際工程中軸心受壓、小偏心受壓的情況往往實(shí)際上是不可避免的,甚至是大量的。而鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中,由于核心混凝土是處于三向約束狀態(tài),約束混凝土與普通混凝土不同,不僅改善了使用階段的彈性性質(zhì),而且在破壞時(shí)產(chǎn)生很大的塑性變形,鋼管混凝土柱的破壞,完全沒有脆性特征,屬于塑性破壞。此外,這種結(jié)構(gòu)具有良好的抗疲勞、耐沖擊的性能。
2.3施工簡單,縮短工期
鋼管本身就是模板,因此比鋼筋混凝土構(gòu)件省去了模板。鋼管本身既是縱筋又是箍筋,這樣便省去了模板的制作安裝工作。鋼管的制作比鋼筋骨架的制作安裝也簡單,并且鋼管本身在施工階段即可作為承重骨架,可以節(jié)省腳手架。這些方面對施工都大為有利,不僅節(jié)省了大量施工中的材料,減少了施工工作量,而且大大減少了現(xiàn)場露天工作,改善了工作條件,同時(shí)也加快了施工、縮短工期。
2.4顯著的經(jīng)濟(jì)效果
與鋼結(jié)構(gòu)相比,節(jié)約了大量鋼材。根據(jù)多項(xiàng)工程統(tǒng)計(jì),鋼管混凝土大約能節(jié)省鋼材50%,因而相應(yīng)地也降低了造價(jià)。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比,大約可減少混凝土量的一半,而用鋼量大致相當(dāng)。這樣隨之帶來的優(yōu)越性是構(gòu)件自身大大減輕、構(gòu)件斷面大大減小,減少了結(jié)構(gòu)占地面積。由于省去了大量的模板,節(jié)省了大量木材,降低了費(fèi)用,因此其取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效果。
2.5良好的抗震性能
由于結(jié)構(gòu)自重大大減輕,這對減小地震作用大為有利。結(jié)構(gòu)具有良好的延性,這在抗震設(shè)計(jì)中是極為重要的。而對于一般鋼筋混凝土柱,尤其是軸壓和小偏心受壓柱是難以克服的缺點(diǎn)。
2.6具有美好的造型與最小的受風(fēng)面積
圓形柱不僅以其美好的造型而且因其無棱角,所以特別適用于公共建筑的門廳、大廳、車站\車庫、城市立交橋以及露天塔架等高聳結(jié)構(gòu)。
由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有一系列的優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛采用于多高層建筑、橋梁結(jié)構(gòu)、地鐵車站及各種重型、大跨的工業(yè)廠房以及高聳塔架等建筑物。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在國外應(yīng)用已有近百年歷史,20世紀(jì)初,美國就在一些單層和多層房屋中采用鋼管混凝土柱。
3.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在多層建筑中的應(yīng)用
例如1984年在上海建成的基礎(chǔ)公司特種基礎(chǔ)研究所科研樓,地下2層,地上5層均為雙跨鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)。邊柱與中柱分別為299與35l根鋼管混凝土柱,可見柱斷面及結(jié)構(gòu)占地面積均比鋼筋混凝土框架柱為小。1992年泉州市郵電局大廈,高87.5m,采用框架剪力墻結(jié)構(gòu),底部三層的框架柱采用的鋼管混凝土柱。廈門信源大廈高96m,地下2層\地上28層。地下至20層的全部框架柱及20～23層的四角柱采用了鋼管混凝土。廈門埠康大廈,高86.5m,地上25層,其中12層采用了鋼管混凝土柱。惠州嘉駿大廈28層,全部柱子采用鋼管混凝土柱。惠州富紳商住樓28層,地下2層、地上3層全部柱子采用了鋼管混凝土柱。這些高層建筑中采用鋼管混凝土柱不僅節(jié)約材料、減輕自重、縮短工期,并且如果采用鋼筋混凝土,柱斷面尤其是底下數(shù)層柱的斷面將會很大,結(jié)構(gòu)占據(jù)了很大的使用面積,也給使用帶來諸多不便。
4.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在公共建筑中的應(yīng)用
在北京地鐵車站站臺中廣泛采用了鋼管混凝土柱,不僅充分發(fā)揮了其優(yōu)良的受力性能,也獲得美好的景觀,縮短了工期。首鋼陶樓展覽館,全部柱子也采用了鋼管混凝土柱。江西省體育館的屋蓋由跨度為88m的拱懸掛。拱采用箱形截面,分別用四根鋼管置于箱形截面的四角,用角鋼做腹桿組成了箱形截面拱。四角鋼管中澆筑混凝土,以此箱形拱為依托,掛上模板,澆灌混凝土以形成鋼筋混凝土箱形截面拱。這樣解決了如此高大拱體現(xiàn)場澆筑混凝土的困難。充分體現(xiàn)了前述鋼管可作為施工時(shí)承重骨架的優(yōu)越性。這一結(jié)構(gòu),實(shí)際上是鋼管混凝土與空腹桁架配鋼的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的巧妙結(jié)合與新的發(fā)展。
5.鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在工業(yè)構(gòu)筑物中的應(yīng)用
鋼管混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常用于各種設(shè)備支架、塔架、通廊與倉庫支柱等各種工業(yè)構(gòu)筑物中。
工業(yè)構(gòu)筑物支架柱常為軸心受壓或接近軸心受壓,塔架等構(gòu)架的桿件常常以軸力為主,因此用鋼管混凝土柱受力合理,尤其對于室外的高度較高的塔架或倉庫等,用圓形柱減小了受風(fēng)面積,對承受風(fēng)力是理想的斷面形式。這些構(gòu)筑物中比較典型的有江西德興銅礦礦石貯倉柱。圓筒貯倉高達(dá)42m,包括礦石在內(nèi)總重達(dá)16000t,采用了16根鋼管混凝土柱支承。荊門熱電廠鍋爐構(gòu)架1982年建成,鍋爐及附屬結(jié)構(gòu)總重為4220t,構(gòu)架高50m,由六根鋼管混凝土平腹桿雙肢柱支承。構(gòu)架跨度22.4m,柱距12m,柱頂標(biāo)高47.93m。柱肢采用令800mmXl2mm的鋼管,顯得非常輕巧。另外筆者在萊鋼2x60萬噸水渣微粉項(xiàng)目中，立磨機(jī)框架高度52m，框架頂部工藝安置一臺50噸行車，框架柱采用了鋼管混凝土框架柱結(jié)構(gòu)，較好解決整體框架結(jié)構(gòu)頂部受力過大的問題。
華北電管局的微波塔于1988年建成,塔頂標(biāo)高117m,塔身由20根令273mmX8mm無縫鋼管內(nèi)注C15混凝土的鋼管輥凝土柱構(gòu)成空心圓柱形結(jié)構(gòu)。華東電力設(shè)計(jì)院1979年設(shè)計(jì)的500kV門式變電構(gòu)架采用鋼管混凝土A形柱,構(gòu)架高27.5m,采用420mmX6mm的鋼管,取得較好的經(jīng)濟(jì)效果。
6.結(jié)論
由于鋼管混凝土的合理受力性能,施工簡便,可加速工期并取得一定經(jīng)濟(jì)效果,因此已廣泛用于各種建構(gòu)筑物及橋梁工程。當(dāng)然,根據(jù)其受力特點(diǎn),主要用于以軸力為主尤其是以軸壓為主的構(gòu)件更顯其優(yōu)越性。由于工程中各種類型構(gòu)件均有,受力復(fù)雜,因此使用時(shí)應(yīng)根據(jù)構(gòu)件受力特點(diǎn),可與鋼結(jié)構(gòu)/鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及其他組合結(jié)構(gòu)結(jié)合使用,使各自發(fā)揮本身的特長而構(gòu)成合理受力結(jié)構(gòu),而不可勉強(qiáng)地一定采用某種單一的結(jié)構(gòu)體系。
【參考文獻(xiàn)】
［1］李俊峰.淺談鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與優(yōu)缺點(diǎn).寶鋼科技,2001,9(27).
【關(guān)鍵詞】鋼管混凝土結(jié)構(gòu)；建筑；性能
隨著當(dāng)前人們對建筑質(zhì)量要求的不斷提高，在當(dāng)前社會發(fā)展的過程中各種施工措施和施工手段成為影響建筑施工的主要措施和關(guān)鍵，一般在混凝土中再不配縱向鋼筋與鋼箍。在鋼管混凝土施工的過程中所用鋼管一般為薄壁圓鋼管或方鋼管。這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用的優(yōu)勢在于其構(gòu)造簡單，受力偏心合理有效，避免其在施工的過程中形成的各種手段和措施。鋼管混凝土在當(dāng)前施工的應(yīng)用中應(yīng)用在各個(gè)方面，成為混凝土施工的主要措施和施工控制手段。
一、鋼管混凝土的優(yōu)點(diǎn)
（1）受力合理,在鋼管混凝土施工和使用的過程中，由于其隨著鋼管管材的影響而在使用的過程中受力均勻合理，使得其大大的提高了混凝土的受力過程，增加了建筑物的質(zhì)量保證，從而使構(gòu)件的承載能力大大提高。在另外一方面，由于在混凝土施工的過程中各種施工手段和裂縫形式是影響當(dāng)前建筑物的主要缺陷，鋼管混凝土由于其受力均勻，避免了其由于承壓不足而出現(xiàn)的裂縫，在一定程度上降低了混凝土裂縫。對混凝土來說,由于鋼管約束,改變了受力性能,變單向受壓為三向受壓,這樣提高了混凝土的抗壓能力，更是加強(qiáng)了其承壓過程，被各種道路和橋梁施工中廣泛的使用。使混凝土抗壓強(qiáng)度提高了幾倍。對鋼管來說,薄壁鋼構(gòu)件對于局部缺陷特別敏感。薄壁鋼管也不例外,局部缺陷特別是不對稱缺陷的存在,將使實(shí)際的穩(wěn)定承載力比理論值小得多。由于混凝土充填了鋼管,保證了薄壁鋼管的局部穩(wěn)定,使其弱點(diǎn)得到了彌補(bǔ)。
（2）具有良好的塑性性能。混凝土是脆性材料,混凝土的破壞具有明顯的脆性性質(zhì),即使是鋼筋混凝土受壓構(gòu)件,尤其是軸心受壓及小偏心受壓構(gòu)件的破壞,也是脆性破壞。而且在實(shí)際工程中軸心受壓、小偏心受壓的情況往往實(shí)際上是不可避免的,甚至是大量的。而鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中,由于核心混凝土是處于三向約束狀態(tài),約束混凝土與普通混凝土不同,不僅改善了使用階段的彈性性質(zhì),而且在破壞時(shí)產(chǎn)生很大的塑性變形,鋼管混凝土柱的破壞,完全沒有脆性特征,屬于塑性破壞。
此外,這種結(jié)構(gòu)具有良好的抗疲勞、耐沖擊的性能。
（3）施工簡單,縮短工期。鋼管本身就是模板,因此比鋼筋混凝土構(gòu)件省去了模板。鋼管本身既是縱筋又是箍筋,這樣便省去了模板的制作安裝工作。鋼管的制作比鋼筋骨架的制作安裝也簡單,并且鋼管本身在施工階段即可作為承重骨架,可以節(jié)省腳手架。這些方面對施工都大為有利,不僅節(jié)省了大量施工中的材料,減少了施工工作量,而且大大減少了現(xiàn)場露天工作,改善了工作條件,同時(shí)也加快了施工、縮短工期。
（4）獲得了很好的經(jīng)濟(jì)效果。與鋼結(jié)構(gòu)相比,節(jié)約了大量鋼材。根據(jù)多項(xiàng)工程統(tǒng)計(jì),鋼管混凝土大約能節(jié)省鋼材50%,因而相應(yīng)地也降低了造價(jià)。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比,大約可減少混凝土量的一半,而用鋼量大致相當(dāng)。這樣隨之帶來的優(yōu)越性是構(gòu)件自身大大減輕、構(gòu)件斷面大大減小,減少了結(jié)構(gòu)占地面積。由于省去了大量的模板,節(jié)省了大量木材,降低了費(fèi)用,因此其取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效果。
（5）具有良好的抗震性能。由于結(jié)構(gòu)自重大大減輕,這對減小地震作用大為有利。結(jié)構(gòu)具有良好的延性,這在抗震設(shè)計(jì)中是極為重要的。而對于一般鋼筋混凝土柱,尤其是軸壓和小偏心受壓柱是難以克服的缺點(diǎn)。
由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有一系列的優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛采用于多高層建筑、橋梁結(jié)構(gòu)、地鐵車站及各種重型、大跨的工業(yè)廠房以及高聳塔架等建筑物。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在國外應(yīng)用已有近百年歷史,20世紀(jì)初,美國就在一些單層和多層房屋中采用鋼管混凝土柱。
二、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在多層建筑中的應(yīng)用
1984年在上海建成的基礎(chǔ)公司特種基礎(chǔ)研究所科研樓,地下2層,地上5層均為雙跨鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)。邊柱與中柱分別為令299與個(gè)35l的鋼管混凝土柱,可見柱斷面及結(jié)構(gòu)占地面積均比鋼筋混凝土框架柱為小。廈門埠康大廈,高86.5m,地上25層,其中12層采用了鋼管混凝土柱。惠州嘉駿大廈28層,全部柱子采用鋼管混凝土柱。惠州富紳商住樓28層,地下2層、地上3層全部柱子采用了鋼管混凝土柱。這些高層建筑中采用鋼管混凝土柱不僅節(jié)約材料、減輕自重、縮短工期,并且如果采用鋼筋混凝土,柱斷面尤其是底下數(shù)層柱的斷面將會很大,結(jié)構(gòu)占據(jù)了很大的使用面積,也給使用帶來諸多不便。
三、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在公共建筑中的應(yīng)用
北京地鐵車站站臺柱。在北京地鐵車站站臺中廣泛采用了鋼管混凝土柱,不僅充分發(fā)揮了其優(yōu)良的受力性能,也獲得美好的景觀,縮短了工期。首鋼陶樓展覽館,全部柱子也采用了鋼管混凝土柱。江西省體育館的屋蓋由跨度為88m的拱懸掛。拱采用箱形截面,分別用四根鋼管置于箱形截面的四角,用角鋼做腹桿組成了箱形截面拱。四角鋼管中澆筑混凝土,以此箱形拱為依托,掛上模板,澆灌混凝土以形成鋼筋混凝土箱形截面拱。這樣解決了如此高大拱體現(xiàn)場澆筑混凝土的困難。充分體現(xiàn)了前述鋼管可作為施工時(shí)承重骨架的優(yōu)越性。這一結(jié)構(gòu),實(shí)際上是鋼管混凝土與空腹桁架配鋼的型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的巧妙結(jié)合與新的發(fā)展。
四、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)
除廣泛應(yīng)用于多高層民用建筑、公共建筑及工業(yè)廠房以及橋梁中外,也經(jīng)常用于各種設(shè)備支架、塔架、通廊與倉庫支柱等各種構(gòu)筑物中。
因?yàn)檫@些平臺或構(gòu)筑物支架柱常為軸心受壓或接近軸心受壓,塔架等構(gòu)架的桿件常常以軸力為主,因此用鋼管混凝土柱受力合理,尤其對于室外的高度較高的塔架或倉庫等,用圓形柱減小了受風(fēng)面積,對承受風(fēng)力是理想的斷面形式。這些構(gòu)筑物中比較典型的有江西德興銅礦礦石貯倉柱。圓筒貯倉高達(dá)42m,包括礦石在內(nèi)總重達(dá)16000t,采用了16根鋼管混凝土柱支承。荊門熱電廠鍋爐構(gòu)架1982年建成,鍋爐及附屬結(jié)構(gòu)總重為4220t,構(gòu)架高50m,由六根鋼管混凝土平腹桿雙肢柱支承。構(gòu)架跨度22.4m,柱距12m,柱頂標(biāo)高47.93m。柱肢采用令800mmXl2mm的鋼管,顯得非常輕巧。另外用于高爐和鍋爐的構(gòu)架還有首鋼二號高爐\四號高爐構(gòu)架,太鋼1.053m3高爐構(gòu)架。
【關(guān)鍵字】工業(yè)建筑；鋼管混凝土；結(jié)構(gòu)；應(yīng)用
人們對建筑物的首要要求就是性能安全性，建筑物的結(jié)構(gòu)必須符合人們的居住、使用安全需求，外觀造型、功能結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)是在滿足安全性之后的提升，隨著環(huán)境破壞的嚴(yán)重性，地震、洪水、泥石流、山體滑坡的頻率增加，工業(yè)建筑的安全性顯得尤為重要。工業(yè)建筑的穩(wěn)固性與材料的選用和材料本身的構(gòu)造密不可分，通過總結(jié)施工技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)鋼管混凝土的穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)性有著很大的可塑空間。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)分為兩種：薄壁圓鋼管或方鋼管中充填混凝土而形成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和在圓鋼管中充填混凝土形成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。圓鋼管中充填混凝土形成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件在現(xiàn)代施工建筑中應(yīng)用的越來越多。
一、鋼管混凝土的性能和結(jié)構(gòu)原理
（一）鋼管與混凝同分擔(dān)壓力
受壓構(gòu)件中的共同承受壓力來自于鋼管與混凝土兩個(gè)方面，壓力的計(jì)算方法不是每個(gè)受力構(gòu)件承載力的單純的加減乘除，而是利用材料力學(xué)和工程力學(xué)原理計(jì)算平衡壓力。要達(dá)到一定的抗壓強(qiáng)度，鋼材的高強(qiáng)度性能是首先要考慮的因素。與圓鋼管中充填混凝土形成的結(jié)構(gòu)構(gòu)件相比較，薄壁鋼管的結(jié)構(gòu)受壓構(gòu)件承受過大壓力的負(fù)荷有著一定的局限性，當(dāng)外界的壓力超出預(yù)估時(shí)候，薄壁鋼管內(nèi)部無法釋放而造成壁面局部彎曲，鋼材固有的強(qiáng)度也就失去了功能發(fā)揮的空間。通過對多個(gè)施工項(xiàng)目工程進(jìn)行工藝交流和總結(jié)，發(fā)現(xiàn)將混凝土填充到薄壁鋼管中之后，管壁的側(cè)面剛度就大大提高了，鋼管對混凝土的吸附力也顯著增加，此時(shí)，當(dāng)發(fā)生巨大壓力的時(shí)候，鋼材的強(qiáng)度屬性也能完全體現(xiàn)出來。
正是借助這一明顯的優(yōu)勢，科學(xué)地應(yīng)用鋼管對混凝土的附著力能發(fā)揮鋼管混凝土的受力的結(jié)構(gòu)性能，而且，附著力的存在，打破了原來的鋼管與混凝土之間的受力的分力分配，將之前由鋼管單一地承受外界的壓力改善為鋼管、鋼管混凝土、鋼管與混凝土之間的附著點(diǎn)這三個(gè)方向的力學(xué)分配，大家都知道，三角形是最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，三方受力明顯提高了鋼管的抗壓能力，也開創(chuàng)了混凝土在施工項(xiàng)目中應(yīng)用領(lǐng)域，打破了混凝土的材料性能的單一性，將混凝土納入承載力強(qiáng)、抗壓能力高的材料類別。
（二）混凝土抗壓承載力高的原理
據(jù)力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究前后的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，鋼材在彈性階段的泊松比一般處在0.27～0.32之間，波動(dòng)范圍為0.05，是一個(gè)比較狹小的波動(dòng)量，將混凝土充實(shí)到鋼管中之后，應(yīng)力的增加顯著地使混凝土的泊松比有所上升。混凝土的泊松比在低應(yīng)力時(shí)約為9/50，在高應(yīng)力時(shí)約為1/2，接近破壞時(shí)可超過1/2。比較低應(yīng)力階段的泊松比，可以得出：混凝土有著與普通鋼筋受壓構(gòu)件相似的性能。基于這一性能原理，將混凝土填充到鋼管內(nèi)部后，混凝土可以與鋼管一起承擔(dān)外界壓力，只能是部分分擔(dān)，混凝土承載壓力還是存在一定的缺陷，尤其是在增加縱向壓應(yīng)力的情況下，混凝土的橫向變形是鋼管的橫向變形無法抵擋的。
這種情況難道就無法避免嗎？當(dāng)混凝土發(fā)生橫向變形以后，鋼管會在混凝土產(chǎn)生的橫向變形力的應(yīng)對下產(chǎn)生向外擴(kuò)展的環(huán)向拉力，直至達(dá)到承載力的受力最期階段。薄壁鋼管的抗拉強(qiáng)度在承受環(huán)向拉力為主的鋼管構(gòu)件中的作用較大地發(fā)揮出來了。在產(chǎn)生較大環(huán)拉力的同時(shí)，混凝土要承受著由鋼管產(chǎn)生的較強(qiáng)的緊箍力——徑向壓力。混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著自身的承載力的上升而大大提升，通過以上的分析可知，在單向受壓狀態(tài)下，與普通鋼筋混凝土柱相比較，鋼管混凝土柱的承載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出普通的鋼筋混凝土柱。
二、 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點(diǎn)
鋼管混凝土的性能和結(jié)構(gòu)有著如此大的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)逐步被用于我國的工業(yè)建筑領(lǐng)域，鞏固了建筑的結(jié)構(gòu)，使工業(yè)建筑的造型有著可塑性。下面主要分析了鋼管混凝土的在受力、防變形、抗震等方面的優(yōu)勢特點(diǎn)。
（一）顯著提高了構(gòu)件承載力
與普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比較，處在同一橫斷面下，鋼管混凝土的結(jié)構(gòu)明顯趨于一些，而且受力比較均勻、平衡性較強(qiáng)，構(gòu)件的承載力大大提高了，能夠承受高荷載壓力。
（二）鋼材不易變形
混凝土幾乎不具備剛性性能，是一種脆性的材料，混凝土的破壞的屬性屬于脆性的。當(dāng)混凝土被填充到鋼管里面，混凝土的破壞特征在軸心受壓和小偏心受壓的條件下還是屬于脆性。與鋼管組合后，鋼管混凝土構(gòu)件承受了三方壓力，一方面增強(qiáng)了鋼管的自身的彈性性能，另一方面改變了混凝土在破壞的性質(zhì)，市混凝土的破壞產(chǎn)生了一定的變形能力，朝著塑性的方向改變。打破了混凝土遇到破壞時(shí)候的脆性特征，擁有了可塑性，不易變形的特點(diǎn)。鋼材的彈性模量和強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，應(yīng)按下表采用。
鋼材的彈性模量和強(qiáng)度設(shè)計(jì)值
（三）加強(qiáng)了抗震能力
隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對建筑物的要求日益嚴(yán)格，除了造型的美觀、大氣以外，抗震和能抵抗洪水等災(zāi)難的侵襲是人們更加關(guān)注的。安全性與抗震性是工業(yè)建筑設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)要求，現(xiàn)在嚴(yán)格要求的安全質(zhì)量管理和項(xiàng)目質(zhì)量管理都是對工業(yè)建筑物的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)管的。與普通的鋼筋混凝土相比較而言，鋼管混凝土的抗壓能力明顯增強(qiáng)，在承載力上升的情況下降低了結(jié)構(gòu)的自身的負(fù)荷，大大提高了工業(yè)建筑物的抗震能力。
（四）提高項(xiàng)目工程施工進(jìn)度
以前的鋼管構(gòu)件的施工需要鋼筋混凝土的柱縱筋和箍筋以及澆灌混凝土的模版，還需要骨架和腳手架的輔助，而鋼管混凝土的施工過程省去了鋼筋骨架和鋪設(shè)模板，大大降低了施工材料的費(fèi)用，同時(shí)精簡了人力、物力，有利于施工項(xiàng)目的成本控制，使工業(yè)建筑的工作量分配減少，簡化施工流程，保障了施工進(jìn)度的控制。
三、工業(yè)建筑中鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
通過了解以上的鋼管混凝土的結(jié)構(gòu)原理和優(yōu)點(diǎn)，可以預(yù)測的是，鋼管混凝土在我國的工業(yè)建筑領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景，鋼管混凝土在多層廠房結(jié)構(gòu)、跨度大的柱距或重載單層廠房柱、大型支架或構(gòu)架等工程中已經(jīng)得到了大量的應(yīng)用。
（一）多層廠房結(jié)構(gòu)
多層廠房的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是能夠承受較大的機(jī)器設(shè)備的重量，廠房的支撐面積范圍大，鋼管混凝土土柱的可塑性強(qiáng)、承載力大，省去了模板流程，而且突破了以往的空間三維支撐體系的造成的施工空間扁小的瓶頸，而且鋼管混凝土的施工方便，在保障多層廠房的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提下節(jié)約了材料，縮短了工期，增加了廠房的平整性，改良了制造業(yè)作業(yè)的精準(zhǔn)性。隨著我國中小企業(yè)的規(guī)模擴(kuò)大，廠房也在不斷擴(kuò)大，鋼管混凝土在各種大型廠房中得到了很好的應(yīng)用。
（二）柱距或重載廠房柱
近些年，我國興起了一些新興產(chǎn)業(yè)，而且廠房大都安置了環(huán)保處理設(shè)備，這些大型設(shè)備之間通常采用柱子或連接板聯(lián)通，當(dāng)前的廠房結(jié)構(gòu)的最大跨度已經(jīng)達(dá)到50米左右，柱距約達(dá)30米，車間排污處設(shè)置了大型的排污設(shè)備，便于產(chǎn)品在各個(gè)車間的快速流通，許多廠房還配有起重量200噸左右的大型吊車，廠房之間的跨度和設(shè)備的重量大大加強(qiáng)了廠房柱的豎向荷載。傳統(tǒng)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無法承載承這一豎向荷載了。而采用雙肢柱或三肢柱的多階式鋼管混凝土制作廠房柱下柱，加大了承受軸向壓力，分?jǐn)偭烁鱾€(gè)單肢柱所承受的在橫向和豎向的荷栽，受力均勻、平衡性強(qiáng)，發(fā)揮了鋼管混凝土的構(gòu)件承載力，使廠房的可用空間擴(kuò)大。
（三）電力電網(wǎng)的大型支架或構(gòu)架
隨著我國的電力電網(wǎng)的發(fā)展，電力系統(tǒng)設(shè)施構(gòu)架、輸送機(jī)通廊支架以及管道設(shè)備支架是電力電網(wǎng)改造常用的輔助結(jié)構(gòu)，這些大型結(jié)構(gòu)必須能夠承受較大的軸向力。鋼材結(jié)構(gòu)能承受較大的軸向力，但是成本太高；只使用混凝土澆筑不利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，而且給施工帶來了一定的困難。鋼管混凝土能有效地彌補(bǔ)這兩者的缺陷，產(chǎn)生更大的優(yōu)勢，便于電力電網(wǎng)的工程施工。
結(jié)論
工業(yè)建筑的發(fā)展代表著一個(gè)國家的發(fā)展進(jìn)程，象征著時(shí)代和文化進(jìn)步的力量，工業(yè)建筑的質(zhì)量是土建工程的安身立命之本，鋼管混凝土性能和結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的鋼筋混凝土，受到了工業(yè)建筑的業(yè)內(nèi)人士的一致好評，能為社會創(chuàng)造更多的效益。
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關(guān)鍵詞：高層建筑；鋼管混凝土；定義；施工要點(diǎn)
Abstract：The high-rise buildings to the requirements of the pile foundation and more high, due to the high building volume and high quality characteristics such as high, weight, high building of pile foundation must be confined, resistance to deformation in the performance, such as excellent performance, steel tube concrete structure is a new pile foundation technology, organic combination of the steel and concrete advantages of two kinds of material, effectively improve the high-rise building pile foundation plasticity and toughness, become at present for pile foundation project in high-rise building mainly adopts a technology. This paper in the high-rise building of concrete filled steel tube structure construction experience of the definition and construction technology are discussed, the concrete filled steel tube structure of the high-rise building is of certain reference to the construction.
Keywords: high building; Steel tube concrete; Definition; Key points of construction
中圖分類號：TU97文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
前言
目前高層建筑成為城市建筑和大型設(shè)施建設(shè)中不可或缺的主體，高層建筑對樁基的要求越來愈高，由于高層建筑體積大、高度高、質(zhì)量重等特點(diǎn)，高層建筑的樁基必須在承壓、抗形變等性能上有優(yōu)異的表現(xiàn)，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是高層建筑施工中一項(xiàng)新興的樁基技術(shù)，它有機(jī)地結(jié)合鋼材和混凝土兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，有效提高了高層建筑樁基的塑性和韌性，成為目前進(jìn)行高層建筑樁基工程主要采用的工藝。應(yīng)該在高層建筑鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的施工經(jīng)驗(yàn)入手，科學(xué)進(jìn)行高層建筑鋼管混凝土的定義，做好高層建筑工程鋼管混凝土施工的步驟，才能從根本上保障高層建筑工程鋼管混凝土施工的質(zhì)量。
1高層建筑鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的概述
1.1高層建筑鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的定義
高層建筑鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是指，在進(jìn)行高層建筑樁基施工時(shí)先將鋼管填入樁坑，在樁坑內(nèi)安裝鋼筋環(huán)梁，最后進(jìn)行混凝土澆筑使其成為一體，變?yōu)橐环N新型的組合材料，為高層建筑物提供堅(jiān)實(shí)的樁基。
1.2高層建筑鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
首先，高層建筑鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有優(yōu)異的力學(xué)特點(diǎn)，鋼管混凝土具備鋼材和混凝土兩種材料的綜合性優(yōu)勢，承力性能、抗形變能力和塑性跟同體積其他樁基比有較高的力學(xué)優(yōu)勢。其次，高層建筑鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)行高層建筑鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的施工可以有效節(jié)約施工材料和必要?jiǎng)趧?dòng)時(shí)間，有利于建筑企業(yè)控制工程的造價(jià)。最后，高層建筑鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有便于普及的特點(diǎn)，高層建筑鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工，可以將工藝進(jìn)行有效分解為鋼管施工、鋼筋施工和混凝土澆筑施工三大部分，這些部分在普通建筑施工時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)，有利于高層建筑鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的普及和推廣。
2高層建筑鋼管混凝土鋼管施工的要點(diǎn)
2.1鋼管柱制作
應(yīng)該按照高層建筑鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)范對鋼管柱的各部件、焊接尺寸、位置和標(biāo)高進(jìn)行科學(xué)合理的制作和檢驗(yàn)，保證鋼管、內(nèi)襯管、環(huán)形封頂板、抗剪環(huán)箍、柱腳定位環(huán)板及螺栓配件等部件的制作質(zhì)量。
2.2鋼管柱的拼接組裝
應(yīng)減少焊接變形引起的鋼管柱垂直度偏差，采取順序焊接和對稱焊接的辦法，明確責(zé)任，保證質(zhì)量，做好鋼管柱拼接的測量和軸向偏移控制，確保焊縫的均質(zhì)性和鋼管體的誤差范圍。2.3鋼管柱的吊裝安裝
首先，采用適合高度和適合起重規(guī)格的起重設(shè)備進(jìn)行吊裝作業(yè)，在作業(yè)中注意鋼絲繩的捆綁部位和捆綁方式。其次，鋼管柱安裝前先清理預(yù)埋鋼板面，按柱安裝方向劃出十字線，在線上標(biāo)出柱半徑，在底板鋼筋鋪設(shè)完成，各軸線及標(biāo)高檢查正確無誤后，用塔吊將定位器吊到安裝位置，并粗定位。最后，進(jìn)行鋼管柱安裝和校正，鋼管柱垂直度的校正，采用吊線法校正，然后用經(jīng)緯儀復(fù)檢的方法同時(shí)進(jìn)行，用千斤頂調(diào)整鋼管柱的垂直度及標(biāo)高，所有尺寸符合規(guī)范要求后，兩個(gè)焊工對稱沿環(huán)向點(diǎn)焊。
3鋼管混凝土結(jié)構(gòu)柱環(huán)粱鋼筋制作的要點(diǎn)
3.1環(huán)梁骨架鋼筋成型。環(huán)梁鋼筋骨架成型時(shí)，為方便環(huán)梁鋼筋的就位和綁扎，采用鋼管搭設(shè)鋼筋加工架。用以確定環(huán)梁鋼筋的立體空間位置。將焊好的己經(jīng)制作成型的環(huán)筋與箍筋分別套在鋼管搭設(shè)的加工架上，大中小箍筋均勻放置，為便于框架梁帶彎鉤的鋼筋錨人環(huán)梁骨架中，環(huán)梁腰筋暫不綁扎就位，先綁扎上排環(huán)筋，然后綁扎下排環(huán)筋，環(huán)梁腰筋待吊裝就位后將框架主筋穿入時(shí)再綁扎。制作完畢的環(huán)粱鋼筋應(yīng)固定牢固可靠，保證吊裝過程不變形。3.2制作環(huán)梁環(huán)形鋼筋尺寸成型模具
環(huán)梁環(huán)形鋼筋尺寸成型模具是在鋼板上按實(shí)際尺寸放出環(huán)梁環(huán)形鋼筋大樣，在不同半徑圓環(huán)鋼筋的兩側(cè)焊若干短鋼筋。
3.3支環(huán)粱及框架粱底模
采用將環(huán)梁及框架梁模板分兩次支設(shè)的方法，即第一次先將環(huán)粱底模和框架梁底模支設(shè)好，第二次待其鋼筋安裝后再支側(cè)模。
3.4環(huán)梁鋼筋籠的安裝
吊裝時(shí)將兩條鋼絲繩對稱穿在鋼筋籠兩側(cè)，吊裝處箍筋與主筋應(yīng)全部點(diǎn)焊加固，吊裝過程保持鋼筋籠的水平放置，放置穩(wěn)妥后檢查有無松動(dòng)的箍筋及鋼管抗剪筋與環(huán)梁箍筋的間隙尺寸，而后協(xié)調(diào)進(jìn)行綁扎環(huán)梁腰筋。
3.5環(huán)梁鋼筋骨架安裝
用塔吊將環(huán)梁骨架分別套人每根鋼管柱上，并放在環(huán)粱底模上，隨即在底模上墊好鋼筋保護(hù)層墊塊。
4高層建筑鋼管混凝土澆筑的要點(diǎn)
影響鋼管柱核心混凝土粘結(jié)強(qiáng)度的主要因素為柱截面形式、混凝土齡期和強(qiáng)度、鋼管徑厚比、長細(xì)比以及混凝土的澆筑質(zhì)量等，其中以混凝土澆筑質(zhì)量影響較為明顯。鋼管內(nèi)的混凝土澆筑工作，宜連續(xù)進(jìn)行，必須間歇時(shí)，間歇時(shí)間不應(yīng)超過混凝土的終凝時(shí)間。需留施工縫時(shí)，應(yīng)將管口封閉，防止水、油和異物等落人，當(dāng)混凝土澆筑到鋼管頂端時(shí)，可以使混凝土稍溢出后，再將留有排氣孔的層間隔板或封頂板緊壓在管端，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后進(jìn)行補(bǔ)焊。
后記
綜上所述，做好高層建筑樁基工程，鋼管混凝土施工技術(shù)是一個(gè)重要的措施，值得在適合的地區(qū)大面積推廣和應(yīng)用。高層建筑鋼管混凝土工藝是一項(xiàng)新興的技術(shù)，對于提高高層建筑的穩(wěn)定性和耐久性有重要的作用，高層建筑鋼管混凝土施工具有高程高、部件多和施工復(fù)雜的特點(diǎn)，做好鋼管混凝土施工成為建筑企業(yè)進(jìn)行高層建筑工程時(shí)必須掌握的高新技術(shù)。只要我們能科學(xué)定義高層建筑鋼管混凝土技術(shù)的定義，遵守高層建筑鋼管混凝土施工的工藝，就能夠?qū)Ω邔咏ㄖ摴芑炷潦┕べ|(zhì)量起到保障的作用。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】鋼管混凝土；承載力；延性好
1. 鋼管混凝土工作的基本原理
1.1 鋼管可以對其核芯受壓混凝土施加側(cè)向約束，使鋼管內(nèi)的核芯受壓混凝土始終都處于三向受壓應(yīng)力狀態(tài)，從而可以最大程度的延緩內(nèi)部混凝土縱向微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。因此，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度和抗壓縮變形的能力比普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有了明顯的提高。
1.2 鋼管壁內(nèi)的核芯混凝土可以對鋼管壁提供輔助支撐的作用。因而鋼管壁的幾何穩(wěn)定性得以增強(qiáng)并改變其失穩(wěn)模態(tài)，最終使得鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的承載能力大幅度提高更好地適應(yīng)現(xiàn)代工程的要求。
綜上所述，組成鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的鋼管和混凝土是相輔相成、相互作用的，即：內(nèi)部混凝土由于鋼管壁的橫向約束作用使其自身處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，從而使混凝土的延展性（塑性和韌性性能）得到明顯改善并且混凝土的強(qiáng)度也得到了提高。同時(shí)，內(nèi)部混凝土的輔助支撐作用使得鋼管壁可以延緩甚至避免其局部屈曲的發(fā)生，保證鋼管壁混凝土材料性能的充分發(fā)揮。除此之外，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的自架設(shè)能力較強(qiáng)，在其施工過程中鋼管壁還可以作為澆筑其內(nèi)部混凝土的模板。總之通過鋼管和混凝土組合而成為鋼管混凝土，不僅可以彌補(bǔ)兩種材料各自材料的缺點(diǎn)，而且能夠充分發(fā)揮二者的優(yōu)點(diǎn)，這也正是鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)勢所在。
2. 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性
2.1 承載能力高。如前所述，鋼管壁和內(nèi)部混凝土兩種材料相互作用、相輔相成最終提高其承載能力。鋼管壁對其內(nèi)部混凝土的橫向約束起到了套箍作用，體現(xiàn)在當(dāng)混凝土進(jìn)入塑性階段以后內(nèi)部混凝土沿著徑向劇烈膨脹，而此時(shí)鋼管壁能有效的約束這種膨脹并能延遲縱向微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，從而使混凝土處于三軸受壓狀態(tài)強(qiáng)度得以大大提高。混凝土可以輔助支撐鋼管壁，避免其過早的發(fā)生局部屈曲。兩種材料彌補(bǔ)了各自的缺點(diǎn)卻發(fā)揮了彼此的長處。
2.2 延展性能好。傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)脆性較大，在動(dòng)力荷載作用下容易呈現(xiàn)脆性破壞。但鋼管混凝土結(jié)構(gòu)由于鋼管壁對其內(nèi)部混凝土的約束作用改善了彈性性能并且在其破壞階段也具有較大的塑性變形。此外，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的抗撞擊能力和振動(dòng)性能都較好。尤其是圓形鋼管混凝土構(gòu)件各方向等強(qiáng)度，使其在抵抗不確定方向的地震作用時(shí)具有較大的優(yōu)越性。
2.3 施工方便、耐火性能好、性價(jià)比高。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)無需支模、拆模、綁筋等復(fù)雜費(fèi)時(shí)的施工工序，且焊接工程量較小，因而能縮短工期，降低造價(jià)。此外，鋼管混凝土構(gòu)件具有很好整體性。即便在經(jīng)受火災(zāi)后，已局部屈服的鋼管壁在常溫下力學(xué)性能會有所改善，強(qiáng)度也會有所提高。從而最大程度上避免了結(jié)構(gòu)失效以至于倒塌的危險(xiǎn)。
3. 結(jié)語
由于鋼管混凝土的合理受力性能，施工簡便，可加速工期并取得一定經(jīng)濟(jì)效果，因此已廣泛用于各種建構(gòu)筑物及橋梁工程。鋼管混凝土有結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn)，但在許多方面也存在著出現(xiàn)蜂窩或孔洞等缺點(diǎn)，但它的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于缺點(diǎn)，確實(shí)是其它結(jié)構(gòu)形式所不及的。隨著科技水平的不斷提高及新材料的出現(xiàn)，我相信鋼管混凝土的缺點(diǎn)會進(jìn)一步改善，優(yōu)點(diǎn)充分體現(xiàn)出來，成為一種完善的結(jié)構(gòu)形式。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】:鋼管混凝土,環(huán)梁,鋼管樁
Abstract ：The article introduces the characteristics of steel pipe concrete structure, steel pipe pile, steel pipe pile assembled hoisting, puts forward the matters need attention in construction of steel pipe concrete structure, thereby improving the constructing quality of steel tube concrete.
Key word ：Concrete filled steel tube、Ring beam、Steel pipe pile
中圖分類號：TU37文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
1、前言
鋼管混凝土就是把混凝土灌入鋼管中并搗實(shí)以加大鋼管的強(qiáng)度和剛度。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是由混凝土填入鋼管內(nèi)而形成的一種新型組合結(jié)構(gòu)。由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)能夠更有效地發(fā)揮鋼材和混凝土兩種材料各自的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了鋼管結(jié)構(gòu)容易發(fā)生局部屈曲的缺點(diǎn)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)按照截面形式的不同可以分為矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)和多邊形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)等，其中矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)和圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用較廣。
2、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
2.1承載力高，延性好，抗震性能優(yōu)越
鋼管混凝土柱中，鋼管對其內(nèi)部混凝土的約束作用使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度；鋼管內(nèi)部的混凝土又可以有效地防止鋼管發(fā)生局部屈曲。鋼管和混凝土之間的相互作用使鋼管內(nèi)部混凝土的破壞由脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄云茐模瑯?gòu)件的延性性能明顯改善，耗能能力大大提高，具有優(yōu)越的抗震性能。
2.2施工方便，工期大大縮短
鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)，鋼管可以作為勁性骨架承擔(dān)施工階段的施工荷載和結(jié)構(gòu)重量，施工不受混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間的影響；鋼管混凝土內(nèi)部沒有鋼筋，便于混凝土的澆注和搗實(shí)。
2.3有利于鋼管的抗火和防火
由于鋼管內(nèi)填有混凝土，能吸收大量的熱能，因此遭受火災(zāi)時(shí)管柱截面溫度場的分布很不均勻，增加了柱子的耐火時(shí)間，減慢鋼柱的升溫速度，并且一旦鋼柱屈服，混凝土可以承受大部分的軸向荷載，防止結(jié)構(gòu)倒塌。組合梁的耐火能力也會提高，因?yàn)殇摿旱臏囟葧捻敳恳砭壈褵崃總鬟f給混凝土而降低。
2.4耐腐蝕性能優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)
鋼管中澆注混凝土使鋼管的外露面積減少，受外界氣體腐蝕面積比鋼結(jié)構(gòu)少得多，抗腐和防腐所需費(fèi)用也比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省。
3、鋼管混凝土的施工方法
3.1鋼管柱的拼接組裝
構(gòu)件除銹、防腐處理:鋼管柱制作完成后外表面進(jìn)行手工除銹處理,外表面涂富鋅防銹漆兩度,共厚100um,鋼管柱內(nèi)表面涂純水泥漿兩道。
鋼管的長度,可根據(jù)運(yùn)輸條件和吊裝條件確定,一般以不長于12m為宜,也可根據(jù)吊裝條件,在現(xiàn)場拼接加長。鋼管對接時(shí)應(yīng)嚴(yán)格保持焊后肢管的平直。肢管對接間隙宜放大0.5mm-2.0mm,以抵消收縮變形,具體數(shù)據(jù)可根據(jù)試焊結(jié)果確定。
焊接前,對小直徑鋼管可采用點(diǎn)焊定位;對大直徑鋼管可另用附加鋼筋焊于鋼管外壁作臨時(shí)固定,固定點(diǎn)的間距可取300mm左右,且不得少于3點(diǎn)。鋼管在焊接過程中如發(fā)現(xiàn)點(diǎn)焊定位處的焊縫出現(xiàn)微裂縫,則該微裂縫部位須全部鏟除重焊。
為確保連接處的焊接質(zhì)量,可在管內(nèi)接縫處設(shè)置附加襯管,其寬度為20mm,厚度為3mm,與管內(nèi)壁保持0.5mm的膨脹間隙,以確保焊縫質(zhì)量。鋼管構(gòu)件必須在所有焊縫檢查合格后,方能按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行防腐處理。吊點(diǎn)位置應(yīng)有明顯標(biāo)記。
3.2鋼管柱的吊裝
在底板鋼筋鋪設(shè)完成,各軸線及標(biāo)高檢查正確無誤后,用塔吊將定位器吊到安裝位置,并粗定位。
定位器校正:定位器吊裝就位后,其軸線與地面軸線基本對齊,其高度與安裝標(biāo)高基本對準(zhǔn)后,用6Φ25的螺紋鋼分兩排將3支調(diào)節(jié)螺栓固定,然后用調(diào)節(jié)螺栓調(diào)節(jié)定位器高度,使得筒節(jié)上的標(biāo)高檢驗(yàn)線與預(yù)定標(biāo)高相吻合,再移動(dòng)定位器,待定位器軸線與地面軸線相吻合,擰緊螺母將定位器固定,檢驗(yàn)無誤后,用一些短鋼筋將定位器與樁基鋼筋固定,保證定位器在澆筑混凝土?xí)r不會發(fā)生移動(dòng)。
鋼管柱組裝后,在吊裝時(shí)應(yīng)注意減少吊裝荷載作用下的變形,吊點(diǎn)的位置應(yīng)根據(jù)鋼管柱本身的承載力和穩(wěn)定性經(jīng)驗(yàn)算后確定。必要時(shí),應(yīng)采取臨時(shí)加固措施。吊裝鋼管柱時(shí),應(yīng)將其上口包封,防止異物落入管內(nèi)。
鋼管柱安裝及校正。鋼管柱垂直度的校正,采用吊線法校正,然后用經(jīng)緯儀復(fù)檢的方法同時(shí)進(jìn)行。鋼管柱吊裝就位后,將鋼管柱上下端的十字軸線對齊,用鐵尖、鐵碼將上下筒節(jié)壁板調(diào)平且保證2mm的縫隙,用千斤頂調(diào)整鋼管柱的垂直度及標(biāo)高,所有尺寸符合規(guī)范要求后,兩個(gè)焊工對稱沿環(huán)向點(diǎn)焊將鋼管固定。報(bào)驗(yàn)合格后,方可施焊。
3.3環(huán)梁鋼筋的制作與安裝
⑴環(huán)筋成型
環(huán)筋成型分兩次完成,第一次:先將直筋一端插入模具,然后由2人沿模具轉(zhuǎn)動(dòng)鋼筋,使其250mm長度形成弧狀。第二次:將其從模具上取出來,再將另一端插入模具,在不松動(dòng)的同時(shí)由焊工將接頭處點(diǎn)焊3點(diǎn),然后再均勻地從模具上將環(huán)筋撬出來,為控制環(huán)筋焊接受熱后變形,制作一個(gè)特殊的卡具。
卡具的使用方法為:利用預(yù)壓反彈原理,即先將點(diǎn)焊好的環(huán)筋安放在卡具上,并預(yù)壓一定的值,使其有意變形成橢圓狀,焊好后再反彈回來正好滿足要求。經(jīng)試驗(yàn)和實(shí)踐得出,用卡具下壓鋼筋時(shí),對于Φ20鋼筋下壓40mm,對于Φ25鋼筋下壓30mm,焊完停5min-6min松開卡具,即可反彈回來。
⑵環(huán)梁骨架鋼筋成型
環(huán)梁鋼筋骨架成型時(shí),將已經(jīng)制作成型的環(huán)筋與箍筋,分別放在兩個(gè)馬凳和4Φ48鋼管搭設(shè)的架子上成型。為便于框架梁帶彎鉤的鋼筋錨入環(huán)梁骨架中,環(huán)梁腰筋暫不綁扎就位,先臨時(shí)吊綁在上層環(huán)筋下。
⑶支環(huán)梁及框架梁底模
為方便環(huán)梁鋼筋骨架安裝,以利于框架梁鋼筋錨入環(huán)梁骨架筋中,采用將環(huán)梁及框架梁模板分兩次支設(shè)的方法,即第一次先將環(huán)梁底模和框架梁底模支設(shè)好,第二次待其鋼筋安裝后再支側(cè)模。
⑷環(huán)梁鋼筋骨架安裝
用塔吊將環(huán)梁骨架分別套入每根鋼管柱上,并放在環(huán)梁底模上,隨即在底模上墊好鋼筋保護(hù)層墊塊。為控制抗剪筋與環(huán)梁箍筋之間有20mm的空隙,采用4個(gè)木楔均開打入鋼管柱與環(huán)梁之間。
3.4鋼管內(nèi)混凝土的澆筑
鋼管混凝土的特點(diǎn)之一是它的鋼管就是模板,具有很好的整體性和密閉性,不漏漿、耐側(cè)壓。
混凝土自鋼管上口灌入,用振搗器搗實(shí)。管徑大于350mm時(shí),采用內(nèi)部振搗器。每次振搗時(shí)間不少于30s,一次澆筑高度不宜大于2m。當(dāng)管徑小于350mm時(shí),可采用附著在鋼管上的外部振搗器進(jìn)行振搗。外部振搗器的位置應(yīng)隨混凝土澆筑的進(jìn)展加以調(diào)整。
鋼管內(nèi)的混凝土澆筑工作,宜連續(xù)進(jìn)行,必須間歇時(shí),間歇時(shí)間不應(yīng)超過混凝土的終凝時(shí)間。需留施工縫時(shí),應(yīng)將管口封閉,防止水、油和異物等落入。
每次澆筑混凝土前,應(yīng)先澆筑一層厚度為100mm-200mm的與混凝土等級相同的水泥砂漿,以免自由下落的混凝土粗骨料產(chǎn)生彈跳現(xiàn)象。當(dāng)混凝土澆筑到鋼管頂端時(shí),可以使混凝土稍溢出后,再將留有排氣孔的層間隔板或封頂板緊壓在管端,隨即進(jìn)行點(diǎn)焊,待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)值的50%后,再將橫隔板或封頂板按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行補(bǔ)焊。
管內(nèi)混凝土的澆筑質(zhì)量,可用敲擊鋼管的方法進(jìn)行初步檢查,如有異常,則應(yīng)用超聲波檢測。對不密實(shí)的部位,應(yīng)采用鉆孔壓漿法進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),然后將鉆孔補(bǔ)焊牢固。
參考文獻(xiàn):
【1】李軍習(xí);徐誠，某工程鋼結(jié)構(gòu)鋼管混凝土施工方案，工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2008-09
【關(guān)鍵詞】鋼管 混凝土 廠房 應(yīng)用
中圖分類號：TU37文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
前言
早在19世紀(jì)80年代，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)就已經(jīng)出現(xiàn)，隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長和社會需求的不斷擴(kuò)大，促使工業(yè)廠房不斷朝著大跨度、大柱距、大噸位吊車的方向發(fā)展，而鋼管混凝土作為一種新興的主要結(jié)構(gòu)，以軸心受壓和作偏心較小的受壓構(gòu)件為主的組合結(jié)構(gòu)，克服了鋼管結(jié)構(gòu)容易發(fā)生局部屈曲的缺點(diǎn)，已被越來越廣泛的應(yīng)用在單層或多層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)、各種框架柱、棧橋柱、高層和超高層建筑以及橋梁等結(jié)構(gòu)中。
鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
1、施工方便、縮短工期
鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)，鋼管可以作為勁性骨架承擔(dān)施工階段的施工荷載和結(jié)構(gòu)重量，施工不受混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間的影響。由于鋼管內(nèi)部沒有鋼筋，便于混凝土的澆筑和搗實(shí)；鋼管混凝土施工時(shí)，鋼管本身即為耐側(cè)壓的模板，不需要模板，既節(jié)省了支模、拆模的材料和人工費(fèi)用，也節(jié)省了時(shí)間。鋼管混凝土柱的外皮鋼管具有鋼筋的功能，兼有縱向鋼筋和橫向箍筋的作用，所以管內(nèi)沒鋼筋，省了鋼筋下料和綁扎鋼筋等一系列工藝。
2、有利于鋼管的抗火和防火
由于鋼管內(nèi)填有混凝土，能吸收大量的熱能，因此遭受火災(zāi)時(shí)管柱截面溫度場的分布很不均勻，延長了柱子的耐火時(shí)間，減慢了鋼柱的升溫速度。
3、耐腐蝕性能優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)
鋼管中澆筑混凝土使鋼管的外露面積減少，受外界氣體腐蝕面積比鋼結(jié)構(gòu)少得多，抗腐和防腐所需費(fèi)用也比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省。
鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在單層和多層工業(yè)廠房中的應(yīng)用
在單層工業(yè)廠房中的柱屬于偏心受壓構(gòu)件，能夠充分發(fā)揮鋼管和核心混凝土協(xié)同工作的優(yōu)勢，因此在很多實(shí)際工程中均將廠房柱設(shè)計(jì)成格構(gòu)式組合柱，截面形式包括單肢柱、雙肢柱、三肢柱和四肢柱，把偏心彎矩轉(zhuǎn)化為軸心力。典型工程實(shí)例有：本溪鋼鐵公司二煉鋼軋輥鋼錠模車間的鋼管混凝土柱采用四肢柱；太原鋼鐵公司第一軋鋼廠第二小型廠的廠房下柱采用雙肢柱；上海電機(jī)廠露天車間的廠房結(jié)構(gòu)車間采用鋼管混凝土三肢柱，內(nèi)填C40混凝土（如圖1 所示）。
圖1 上海電機(jī)廠露天車間廠房
經(jīng)分析計(jì)算可知，與鋼筋混凝土柱和普通鋼柱相比，鋼管混凝土組合柱外觀輕巧，施工方便，耐火性能好，經(jīng)濟(jì)效果好，同時(shí)強(qiáng)度高，塑性和韌性好。單層工業(yè)廠房中采用鋼管混凝土柱時(shí)，鋼管中混凝土的澆注可以在全部主體結(jié)構(gòu)安裝完成后進(jìn)行，大大縮短了工期。1982 年建成的上海三十一棉紡廠，該多層工業(yè)廠房采用鋼管混凝土框架柱，與鋼筋混凝土柱相比，具有柱子截面小，施工速度快、勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)。在試點(diǎn)工程中可以達(dá)到節(jié)約水泥50%左右，施工中可節(jié)省全部模板，用鋼量增加15%左右；與鋼結(jié)構(gòu)柱相比，鋼材節(jié)約十分顯著。該工程施工場地狹小吊裝困難，采用鋼管混凝土柱，工程施工周期提前了二個(gè)月，由此獲得經(jīng)濟(jì)效益近40 萬元(廠房總投資只有35 萬元) 。
三、實(shí)例分析
1、工程概況
本車間東西向總長266m，跨度36m。柱距有9.5 m，12m，14.5m，19m四種。36m跨內(nèi)布置雙層吊車，上層350t(A6)，250t(A6)橋式起重機(jī)各一臺，軌高20 m；下層50t(A5)橋式起重機(jī)兩臺和一臺32t(A5)橋式起重機(jī)，軌高14 m。
圖2 車間剖面圖
2、結(jié)構(gòu)選型
廠房結(jié)構(gòu)形式采用“鋼管混凝土格構(gòu)柱+實(shí)腹鋼梁”的單層鋼框架結(jié)構(gòu)。因車間內(nèi)布置雙層吊車，且大噸位在上層，軌高20 m，所以將柱設(shè)計(jì)成兩階柱(見圖2)，第一階柱直接延伸到上層吊車梁下翼緣標(biāo)高，用以承受吊車梁傳來的吊車豎向荷載。下層吊車相對噸位較小，軌高14 m，設(shè)計(jì)成由內(nèi)柱肢懸挑出牛腿，以承受下層吊車豎向荷載。下柱截面采用四肢柱，柱截面高度為2.3 m，肢寬1 m，采用直徑為402×10的螺旋焊接管(見圖3)；上柱采用焊接H型鋼450×1100××25。屋面梁采用焊接H型鋼與柱剛接，以減小柱子的側(cè)向位移。屋面圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用高頻焊接H型鋼檁條加單層彩色壓型鋼板。
圖3廠房柱斷面圖
經(jīng)橫向鋼框架計(jì)算比較分析在柱截面高度尺寸相同，且滿足強(qiáng)度、變形條件下，采用“鋼管混凝土格構(gòu)柱+實(shí)腹鋼梁”比采用“鋼格構(gòu)柱十鋼桁架”具有更好的結(jié)構(gòu)側(cè)向剛度和更大的強(qiáng)度安全儲備。采用桁架式屋蓋比實(shí)腹梁屋蓋具有更好的屋蓋豎向剛度和更大的上柱強(qiáng)度安全儲備，但無論是采用“鋼管混凝土格構(gòu)柱+實(shí)腹鋼梁”還是“鋼格構(gòu)柱十鋼桁架”，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度基本在同一水平上。因而，“鋼管混凝土格構(gòu)式柱+實(shí)腹梁屋蓋”結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度比“鋼格構(gòu)式柱+桁架”結(jié)構(gòu)要好一些。結(jié)果同時(shí)顯示“實(shí)腹梁輕質(zhì)屋蓋”完全可滿足規(guī)范對重型廠房橫向位移的要求。
2、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)
（1）柱腳
柱腳采用插入式。柱腳端部設(shè)置封板封閉，這樣有利于柱與基礎(chǔ)連接面的局部受壓。由于柱肢與基礎(chǔ)混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度較弱，柱肢上焊有幾圈栓釘。本工程鋼管混凝土柱肢直接插入杯口基礎(chǔ)，因柱承受的水平荷載較大，插入深度取4倍管徑。待柱校正固定后，再用細(xì)石混凝土澆筑與基礎(chǔ)連為一體。柱腳留有頂升式澆筑混凝土的法蘭連接管，而在肩梁處均留有排氣孔。
（2）肩梁
肩梁是上下柱連接的關(guān)鍵部位，相當(dāng)于轉(zhuǎn)換梁，上柱荷載通過肩梁轉(zhuǎn)換傳給下柱，同時(shí)吊車豎向荷載也通過肩梁傳給下柱。由于吊車豎向荷載遠(yuǎn)大于上柱傳來的屋面荷載，傳遞吊車豎向荷載的肩梁腹板b穿過柱內(nèi)肢管并與管壁焊接；連接上柱的肩梁腹板a一側(cè)穿外肢管管心，另一側(cè)焊在內(nèi)肢管管壁上；肩梁由上下翼緣、腹板與柱肢剖口焊縫連接。為了加強(qiáng)剛度與傳力可靠性，肩梁腹板盡可能穿過柱肢，并加設(shè)加勁肋。經(jīng)分析，吊車豎向荷載85％由焊縫a傳遞，為確保安全此處焊縫采用熔透焊縫(見圖4)。
圖4 b-b剖面圖
四、結(jié)論：
鋼管混凝土作為一種新興的組合結(jié)構(gòu)，主要以承受軸向壓力和偏心較小的軸向力為主，應(yīng)用于重型或特重型單層工業(yè)廠房，能充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)承壓能力高、剛度大及抗震性能好的特點(diǎn)，承壓愈大，經(jīng)濟(jì)效果愈明顯。此外，使用鋼管混凝土柱還可以減少柱的用鋼量及自重，減少焊接工作量，節(jié)省大量的焊接材料，縮短制造工期，而且其工作性能完全滿足廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，有進(jìn)一步研究和推廣應(yīng)用的價(jià)值。
【參考文獻(xiàn)】
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[3] 沈希明,湯關(guān)柞,招炳泉.鋼管混凝土工業(yè)廠房柱設(shè)計(jì)[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào),1982(1):34-37.
關(guān)鍵詞：鋼管混凝土；耗鋼量；工程造價(jià)
中圖分類號：TU37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
目前，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越多，越來越廣，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在結(jié)構(gòu)受力和經(jīng)濟(jì)效果方面具有較為突出的優(yōu)勢，是未來一個(gè)很重要的結(jié)構(gòu)形式。目前鋼管混凝土設(shè)計(jì)主要有《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》CECS 28：90和一些地方標(biāo)準(zhǔn)。
本文分別采用CECS 28：90和工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)（DBJ03-28-2008）對某已建成的工程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對比前后結(jié)果，考察鋼管混凝土的優(yōu)越性以及兩本不同的規(guī)范之間的技術(shù)差異。
1.工程背景及設(shè)計(jì)方案介紹
某車間共計(jì)7跨，最大跨度36m，吊車噸位最大達(dá)到280t。工程中采用結(jié)構(gòu)形式為全鋼結(jié)構(gòu)，下柱采用焊接工字型鋼雙肢格構(gòu)柱，鋼材材質(zhì)采用Q345-B（f =295（265）N/mm2），柱肢中心寬度3000m，下柱肢間采用雙片T型型鋼綴條，鋼材材質(zhì)為Q235-B（f =14.3N/mm2）。
1.1優(yōu)化方案1介紹
下柱采用鋼管混凝土雙肢格構(gòu)柱，空鋼管綴條，；上柱采用工字型實(shí)腹結(jié)構(gòu)；本方案主要的設(shè)計(jì)依據(jù)為《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》CECS 28：90。
下柱截面：，，內(nèi)灌注混凝土為C30
綴條截面：，
上柱截面：，
1.2優(yōu)化方案2介紹
下柱采用鋼管混凝土雙肢格構(gòu)柱，空鋼管綴條，；上柱采用工字型實(shí)腹結(jié)構(gòu)；本方案的主要設(shè)計(jì)依據(jù)為《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)（DBJ03-28-2008）。
下柱：，，內(nèi)灌注混凝土為C30
綴條：，
上柱：，
2. 優(yōu)化方案1設(shè)計(jì)
2.1截面參數(shù)計(jì)算
下柱單肢截面參數(shù)：
，長度H1=26250mm：
折算特性：
下柱格構(gòu)式截面參數(shù)：
折算特性：
上柱截面參數(shù)：
，長度H2=17013mm：
上下柱軸力：
由CECS 28：90可得：
折減系數(shù)為0.7：
階形柱等效計(jì)算長度為：
2.2 格構(gòu)式下柱計(jì)算
2.2.1平面外單肢承載力計(jì)算
（1）單肢驗(yàn)算：
最不利組合
軸心受壓，即
由CECS 28：90
由CECS 28：90
軸力和彎矩按各柱肢的面積分配
2.2.2腹桿驗(yàn)算
由內(nèi)力組合：，故取驗(yàn)算
腹桿：，，Q235鋼（）
由GB 50017-2003：
2.2.3格構(gòu)式構(gòu)件平面內(nèi)整穩(wěn)驗(yàn)算
最不利組合
由 CECS 28：90
由CECS 28：90
由CECS 28：90
3. 優(yōu)化方案2設(shè)計(jì)
3.1截面參數(shù)計(jì)算
下柱單肢參數(shù)：
，長度H1=26250mm：
下柱格構(gòu)式截面參數(shù)：
，長度H2 = 17013mm：
上下柱軸力：
由GB 50017-2003：
由GB 50017-2003：
由GB 50017-2003
3.2格構(gòu)式下柱計(jì)算：
3.2.1平面外單肢驗(yàn)算
（1）單肢驗(yàn)算：
最不利組合
約束效應(yīng)系數(shù)
軸壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值：
由自治區(qū)標(biāo)準(zhǔn)
軸力和彎矩按各柱肢的面積分配，可得壓力：
3.2.2腹桿驗(yàn)算
格構(gòu)柱整體含鋼率為：
由標(biāo)準(zhǔn)，
格構(gòu)柱整體約束效應(yīng)系數(shù)為：
格構(gòu)柱整體軸壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為：
由內(nèi)力組合：，故取進(jìn)行驗(yàn)算
腹桿：，，Q235鋼
由GB 50017-2003：
，滿足要求
3.2.3格構(gòu)式構(gòu)件平面內(nèi)整穩(wěn)驗(yàn)算
選取最不利組合
由標(biāo)準(zhǔn)
格構(gòu)柱換算長細(xì)比：
由自治區(qū)標(biāo)準(zhǔn)
由自治區(qū)標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)算公式5.3.6：
4.經(jīng)濟(jì)效果分析及總結(jié)
本經(jīng)濟(jì)效果分析是建立在以上三種設(shè)計(jì)方案的計(jì)算結(jié)果基礎(chǔ)上，以格構(gòu)式下柱為分析對比目標(biāo)，計(jì)算出了相應(yīng)建筑材料的實(shí)際用量，參考當(dāng)時(shí)建材市場相應(yīng)建材的報(bào)價(jià)，給出了工程實(shí)際造價(jià)。以下為按照采用三種方案設(shè)計(jì)，格構(gòu)式柱在本工程中實(shí)際耗鋼量及經(jīng)濟(jì)性比較。
下面通過圖表可以更加直觀的反應(yīng)出三種方案在耗鋼量與造價(jià)兩方面的對比。
圖1 耗鋼量對比圖圖2 建材造價(jià)對比圖
5.結(jié)論與總結(jié)
通過以上兩種優(yōu)化方案與原設(shè)計(jì)方案的對比可以看出，鋼管混凝土在受力性能方面優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)，體現(xiàn)在造價(jià)上，以本項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目在方案1與方案2的優(yōu)化設(shè)計(jì)下，節(jié)省造價(jià)在12%~17%左右，而內(nèi)蒙自治區(qū)標(biāo)準(zhǔn)在造價(jià)控制方面則具有更大的優(yōu)越性。
參考文獻(xiàn)
[1]工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)（DBJ03-28-2008）. 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程, 呼和浩特, 2009．
[2]韓林海. 2004. 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)－理論與實(shí)踐[M]. 北京: 科學(xué)出版社
[3]韓林海,楊有福. 2004. 現(xiàn)代鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)[M]. 北京: 中國建筑工業(yè)出版社
【關(guān)鍵詞】鋼管混凝土;混凝土質(zhì)量控制;混凝土強(qiáng)度；密實(shí)度。
一、鋼管混凝土含義及特點(diǎn)
鋼管混凝土是“鋼管套箍混凝土”（SteelTube-ConfinedConcrete）的簡稱，英文縮寫為STCC。是指在鋼管中填充混凝土而形成、且鋼管及其核心混凝土能共同承受外荷載作用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，可以認(rèn)為是套箍混凝土的一種特殊形式，在國外也稱之為“concrete-filledconcrete”（混凝土填心鋼管）。
鋼管混凝土按截面形式的不同，可以分為圓鋼管混凝土、方形、矩形和多邊形截面鋼管混凝土等。鋼管混凝土利用鋼管和混凝土兩種材料在受力過程中的相互作用，即鋼管對其核心混凝土的套箍約束作用。使鋼管混凝土具有一系列優(yōu)越的力學(xué)性能，同時(shí)也處于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)之下，需要我們從實(shí)際需要出發(fā)，堅(jiān)持科學(xué)的研究態(tài)度，以取得更好的工程實(shí)際效果。
總的來說，鋼管混凝土具有以下幾方面的特點(diǎn)：
(1)承載力高。
由于薄壁鋼管的套箍作用使混凝土處于三向受壓，從而使核心混凝土具有更高的抗壓強(qiáng)度和變形性能，使混凝土特別是高性能混凝土的脆性弱點(diǎn)得到了克服。鋼管混凝土的承載能力一般高于組成混凝土的鋼管和核心混凝土單獨(dú)受荷時(shí)的極限承載能力的疊加。
(2)塑性和韌性好。
鋼管混凝土由于鋼管對核心混凝土的約束作用，大大改善了混凝土脆性較大的缺點(diǎn)，使混凝土具有很大的塑性變形。試驗(yàn)表明，鋼管混凝土柱被破壞時(shí)可以壓縮到原長的2/3。
(3)制作和施工方便。
在澆灌混凝土?xí)r，可省去模板的施工，無需綁扎鋼筋，施工簡便，并可采用泵送混凝土、高位拋落不振搗混凝土和免振自密實(shí)混凝土等施工工藝，從而加速鋼管混凝土構(gòu)件的施工進(jìn)度。
(4)耐火、耐腐蝕性能好。
由于組成鋼管混凝土的鋼管和其核心混凝土之間具有協(xié)同互補(bǔ)、共同工作的特點(diǎn)，這種結(jié)構(gòu)具有較好的耐火性能。
(5)經(jīng)濟(jì)效果好。
作為一種組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件，采用鋼管混凝土不僅施工方便，而且很好地發(fā)揮鋼材和混凝土兩種材料的力學(xué)特性，使它們的優(yōu)點(diǎn)得到充分和合理的發(fā)揮，因此，采用鋼管混凝土一般都具有很好地經(jīng)濟(jì)效果。
二、鋼管混凝土的發(fā)展概況
從1897年美國人JohnLally在圓鋼管中填充混凝土作為房屋建筑的承重柱(稱為Y柱)并獲得專利算起，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用己有百年歷史。鋼管混凝土優(yōu)越的力學(xué)性能，一開始就受到美歐各國土木工程界的重視，競相開發(fā)利用。我國鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的開發(fā)利用也有近40年的歷史。經(jīng)過大量理論工作者的不斷研究使其在理論研究、施工工藝方面有了很大的進(jìn)展。
我國的研究主要集中在鋼管中灌素混凝土的內(nèi)填型鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。1978年，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)就被列入國家科學(xué)發(fā)展規(guī)劃，鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)(包括鋼管混凝土)被列入國家科技成果重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。我國十幾年來先后頒布了不少有關(guān)鋼管混凝土方面的規(guī)程，例如國家建筑材料工業(yè)局標(biāo)準(zhǔn)JCJ01-89，中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)CECS28:90，電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T5085-1999，中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)CECS159:2004《矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》，住建部國標(biāo)GB50628-2010《鋼管混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》等。
三、混凝土質(zhì)量控制
在進(jìn)行核心混凝土的施工時(shí)，混凝土的質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)范要求，但是，由于核心混凝土為鋼管所包覆，從而導(dǎo)致對混凝土澆筑質(zhì)量控制問題的特殊性和難度。根據(jù)對不同混凝土澆筑質(zhì)量情況下鋼管混凝土力學(xué)性能的研究表明，混凝土的密實(shí)度對鋼管混凝土構(gòu)件的力學(xué)性能影響很顯著，而混凝土澆筑方式對鋼管混凝土中核心混凝土的密實(shí)度有較大影響。目前采用泵送混凝土、高位拋落振搗混凝土和自密實(shí)混凝土等施工工藝。比較而言，泵送混凝土的密實(shí)度等質(zhì)量控制情況較好，但如果頂升過程中應(yīng)力控制不力，會造成澆筑失敗甚至管件變形。
目前規(guī)范中作為強(qiáng)條對混凝土強(qiáng)度等級是否符合設(shè)計(jì)要求的判斷主要依據(jù)混凝土標(biāo)養(yǎng)試塊強(qiáng)度試驗(yàn)報(bào)告，混凝土澆筑的密實(shí)度依據(jù)澆筑工藝試驗(yàn)報(bào)告和混凝土澆筑施工記錄，個(gè)人以為對于了解實(shí)際混凝土狀態(tài)還不夠明晰，需要輔助其他檢測手段：
1、敲擊法
通過小錘敲擊聽聲音的方法來判斷是否存在管內(nèi)混凝土與鋼管內(nèi)側(cè)空鼓的情況。
2、超聲波檢測法
由超聲波通過時(shí)的聲速、振幅和波形等超聲參數(shù)的變化判斷混凝土內(nèi)部的密實(shí)度、均勻性和局部缺陷，檢測頻率一般選擇40~100kHz范圍內(nèi)。
3、局部鉆孔法
可以直觀檢測實(shí)際混凝土強(qiáng)度和狀態(tài)，但屬于破壞性檢測，需要壓漿補(bǔ)強(qiáng)和補(bǔ)焊封固。
總之，合理的配合比，適當(dāng)?shù)氖┕すに嚕行Э尚械臋z測檢驗(yàn)措施是保證鋼管混凝土中混凝土強(qiáng)度和密實(shí)度的重要條件。
四、總結(jié)
近年來，隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鋼管混凝土正廣泛應(yīng)用于各種建筑結(jié)構(gòu)中。盡管鋼管混凝土在許多方面還存在著這樣那樣的弊端和問題，但是它的優(yōu)點(diǎn)大大多于缺點(diǎn)，隨著其理論研究的深入和完善，施工工藝的提高和高性能材料的應(yīng)用，必將成為一種更完善的結(jié)構(gòu)形式。作為質(zhì)量監(jiān)督管理部門，運(yùn)用科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)學(xué)習(xí)實(shí)踐，必須要有廣精博專的專業(yè)知識，才能運(yùn)用發(fā)展的眼光看問題分析問題。
【參考文獻(xiàn)】
【1】哈爾濱建筑工程學(xué)院，中國建筑科學(xué)研究院主編、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程北京：中國計(jì)劃出版社，1992
關(guān)鍵詞：鋼管混凝土；住宅建筑；多高層建筑；工程應(yīng)用；
中圖分類號： TU97 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
0.引言
鋼管混凝土構(gòu)件是指在鋼管中填充混凝土而形成的組合構(gòu)件。它是在型鋼混凝土及螺旋配筋混凝土的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。鋼管混凝土利用鋼管和混凝土在受力狀態(tài)下，從而使混凝土的強(qiáng)度得以提高，塑性和韌性性能大為改善；同時(shí)，由于混凝土的存在可以避免或延緩鋼管發(fā)生局部屈曲，從而保證材料性能的充分發(fā)揮。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具體表現(xiàn)為：承載力高、延性好、抗震性能優(yōu)越；施工方便，工期大大縮短；有利于鋼管的抗火和防火；耐腐蝕性能優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土可以降低工程造價(jià)，且施工方便，工期短，是解決層高較高及跨度結(jié)構(gòu)的有效途徑。
1.鋼管混凝土特點(diǎn)
1.1 鋼管混凝土靜力性能
對于薄壁鋼管來說，其抗彎能力強(qiáng)，具有良好的彈塑性，但在受壓時(shí)容易失穩(wěn)而喪失軸向抗壓能力；對于混凝土來說，其抗壓強(qiáng)度高，但抗彎能力很弱。在管中灌入混凝土形成軸心受壓鋼管混凝土構(gòu)件后，鋼管保護(hù)了混凝土，使它三向受壓，延緩了受壓時(shí)的縱向開裂；而混凝土的存在可以避免或延緩薄壁鋼管過早地發(fā)生局部屈服。兩種材料相互彌補(bǔ)彼此的弱點(diǎn)，也充分發(fā)揮了彼此的長處，從而使鋼管混凝土柱具有很高的承載力。
1.2 鋼管混凝土抗震性能
國內(nèi)外學(xué)者對鋼管混凝土的抗震性能進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)研究。在壓彎反復(fù)荷載作用下，彎矩曲率滯回曲線表明，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的吸能性能特別好，無剛度退化，且無下降段，和不喪失局部穩(wěn)定性的鋼柱相同。但在一些建筑中，鋼柱常常要采用很厚的鋼板以確保局部穩(wěn)定性，還常發(fā)生塑性彎曲后喪失局部穩(wěn)定。因此，鋼管混凝土柱的抗震性能也優(yōu)于鋼柱。與鋼筋混凝土柱相比，鋼管混凝土柱的自重大幅度減小，地震作用引起的地震反應(yīng)也將減小。
1.3 鋼管混凝土耐火性能
國內(nèi)外學(xué)者主要研究了鋼管配筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐火極限且柱結(jié)構(gòu)不采取防火保護(hù)措施的情況。結(jié)果表明，鋼管混凝土具有比鋼結(jié)構(gòu)更好的耐火性能，并形成一套實(shí)用的抗火設(shè)計(jì)方法。由于鋼管內(nèi)填灌混凝土，能吸收大量的熱能，因此遭受火災(zāi)時(shí)管柱截面溫度場的分布很不均勻，增加了柱子的耐火時(shí)間。經(jīng)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明：達(dá)到一級耐火要求和鋼柱相比可節(jié)約防火涂料1／2-2／3甚至更多，隨著鋼管直徑增大，節(jié)約涂料也增多。
2.鋼管混凝土的研究現(xiàn)狀
最早采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的工程之一是1879年英國的Severn鐵路橋的橋墩，當(dāng)時(shí)在鋼管內(nèi)填充混凝土在承受壓力的同時(shí)也用來防止鋼管銹蝕。早期的研究不考慮鋼管及其核心混凝土之間的相互作用對構(gòu)件承載力的提高，只是對兩者進(jìn)行簡單地迭加。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)在受力過程中，由于鋼管對混凝土的約束作用使混凝土處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，從而使混凝土的強(qiáng)度得以提高，塑性和韌性性能大為改善；同時(shí)由于混凝土的存在可以避免或延緩鋼管發(fā)生局部屈曲，二者相互作用協(xié)同互補(bǔ)，提高了鋼管混凝土的整體性，使其具有一系列優(yōu)越的力學(xué)性能和先進(jìn)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
對鋼管混凝土力學(xué)性能的研究存在各種不同的研究方法，如實(shí)驗(yàn)研究、實(shí)驗(yàn)系數(shù)回歸、極限狀態(tài)分析法、以及纖維模型法和有限元法等的數(shù)值解法，它們的區(qū)別在于如何估算鋼管與核心混凝土之間的相互約束作用，這種約束作用的存在導(dǎo)致了其力學(xué)性能的復(fù)雜性。由于研究者們從不同角度對上述問題進(jìn)行研究，對鋼管和混凝土之間的緊箍效應(yīng)理解不同，因此所獲計(jì)算方法和計(jì)算結(jié)果就會有所出入。各國研究者分別對鋼管混凝土構(gòu)件在靜力、動(dòng)力、火災(zāi)作用下以及鋼管混凝土與鋼梁或鋼筋混凝土梁組成的框架結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)研究。
世界各國在有關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上分別制訂了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程，如歐洲的EC4（1996）、DIN18800（1997），美國的ACI-319-89、SSLC（1979）、LRFD（1994），日本的AIJ（1980，1997）。我國是在上世紀(jì)60年代開始研究鋼管混凝土的，主要集中在鋼管中灌素混凝土，雖然起步較晚，特別是近十幾年取得了令人矚目的成就，已頒布了幾個(gè)設(shè)計(jì)規(guī)程，如JCJ01-89、CECS28:90、DL/T5085-1999和GJB1029-2001。這些規(guī)程的制定，拉開了鋼管混凝土在我國建筑業(yè)中廣泛應(yīng)用的序幕。
3.鋼管混凝土在住宅中的應(yīng)用
20世紀(jì)60-80年代鋼管混凝土開始應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑。隨著理論研究的深入、設(shè)計(jì)規(guī)程的頒布和其自身具有的優(yōu)點(diǎn)，鋼管混凝土被越來越廣泛地應(yīng)用于單層和多層工業(yè)廠房柱、設(shè)備構(gòu)架柱、各種構(gòu)架、支架、棧橋柱、地鐵站臺柱、送變電桿塔、桁架壓桿、樁、空間結(jié)構(gòu)，近10年又被應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)、高層和超高層建筑中，特別是近2-3年，它被越來越多地應(yīng)用于住宅建筑中，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和建筑效果。
一方面是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)自身具有科技含量較高，利于環(huán)境保護(hù)，且可再生利用等優(yōu)點(diǎn)，另一方面是由于我國鋼產(chǎn)量大幅度增加，世界鋼產(chǎn)量日趨飽和，鋼材價(jià)格隨之下降，所以近年來我國開始大力推廣鋼結(jié)構(gòu)，鼓勵(lì)采用鋼結(jié)構(gòu)。建設(shè)部等部門也為此制定了加速推廣建筑鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展和應(yīng)用的目標(biāo)，確定“十五”期間以推廣住宅鋼結(jié)構(gòu)為重點(diǎn)，力爭在“十五”期間使我國建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼量達(dá)到全國鋼材總產(chǎn)量的3%，到2015年達(dá)到6%。住宅建筑歷來居建筑業(yè)首位，所以在住宅建筑中推廣鋼結(jié)構(gòu)勢在必行。
住宅鋼結(jié)構(gòu)，有低層、多層和高層之分。3層以下為低層，9層以下為多層，9層以上為高層，10～12層又稱小高層。住宅鋼結(jié)構(gòu)，考慮抗震要求，一般不宜超過12層，同時(shí)又由于我國人口眾多，土地資源相對不足，城市住宅需求量迅速增長，所以宜發(fā)展多層和小高層鋼結(jié)構(gòu)住宅，但在人口密度大的城市，仍然是以高層為主。住宅鋼結(jié)構(gòu)，具有柱子用量少，室內(nèi)有效使用空間大，房屋空間布置靈活，結(jié)構(gòu)性能好等優(yōu)點(diǎn)。它所選擇的結(jié)構(gòu)體系一般是：5～6層以下，框架體系或框架-支撐體系；6層以上，框架-支撐體系或框架-混凝土剪力墻（核心筒）體系；多層，大多采用雙重體系。鋼結(jié)構(gòu)住宅采用的框架柱有H型鋼柱，鋼管砼柱和鋼骨砼柱，后兩種為組合柱。在小高層建筑中，組合柱比H型鋼柱省鋼，進(jìn)而也就可以降低工程造價(jià)，但是，鋼骨砼柱的施工較鋼管混凝土柱施工復(fù)雜，因此，在住宅鋼結(jié)構(gòu)中推廣鋼管混凝土勢在必行。
我國在上海、天津、遼寧、新疆等地分別興建了一些以鋼管混凝土作為框架柱的鋼結(jié)構(gòu)住宅試點(diǎn)工程，促進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國的發(fā)展歷程。眾所周知，上海人口密度大，土地資源寶貴，因此，上海的試點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)住宅多選用高層。而天津、遼寧、新疆等地人口密度相對較小，所以多選用了小高層和多層。這些地區(qū)在高層住宅中采用鋼管混凝土作為框架柱的鋼結(jié)構(gòu)部分。鋼管混凝土在住宅建筑中的應(yīng)用邁出了其在實(shí)際工程應(yīng)用的重要一步，這一步的邁進(jìn)意義重大，因?yàn)樗鼘?shí)現(xiàn)了由高層到小高層、多層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展，為其大量的應(yīng)用開辟了新局面。
4.結(jié)束語
鋼管混凝土在我國的發(fā)展只有幾十年的歷史，但發(fā)展速度非常快，如今，已廣泛地應(yīng)用到各個(gè)工程領(lǐng)域。尤其是它在住宅中的應(yīng)用，使其由高層建筑中的應(yīng)用過渡到小高層、多層建筑中的應(yīng)用，為其發(fā)展創(chuàng)造了廣闊空間。預(yù)計(jì)在21世紀(jì)前20年，我國每年需新建住房4.86-5.49億平方米，后30年每年需新建住房5.76億平方米。今后50年住宅建設(shè)將成為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)新的增長點(diǎn)和消費(fèi)熱點(diǎn)。因此，鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展有著廣闊的空間，鋼管混凝土在住宅中的應(yīng)用有著廣闊的前景。所以，有必要對鋼管混凝土做進(jìn)一步的研究。今后應(yīng)該做好以下幾個(gè)方面的工作：
(1)在防火設(shè)計(jì)方面，要簡化鋼管混凝土防火極限的設(shè)計(jì)方法，制定鋼結(jié)構(gòu)(鋼管混凝土結(jié)構(gòu))住宅建筑的防火設(shè)計(jì)規(guī)范。只有這樣，才能有助于推廣鋼管混凝土在住宅建筑中的應(yīng)用。
(2)加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)（鋼管混凝土）住宅建筑在火災(zāi)后的殘余力學(xué)性能評估與災(zāi)后的維修、加固措施的研究。
參考文獻(xiàn)
[1]馮乃謙.高性能混凝土[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.
關(guān)鍵詞：方鋼管混凝土柱；多層輕鋼結(jié)構(gòu)；優(yōu)點(diǎn)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；技術(shù)難點(diǎn)
中圖分類號：TU391文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號：
Abstract: this paper expounds the concrete filled square steel tubes structure system in light of the application of the steel structure housing situation and advantages, introduces the structure of the concrete-filled steel tube column party design analysis method and its future research prospect， and provides light steel structure housing or related design work for the staff technology reference.
Key words: square steel tube concrete column; Multi-layer light steel structure; Advantages; Structure design; Technical difficulties
0 概況
隨著人類對住宅要求越來越高，建筑房屋的絕熱、抗震及抗壓性能越來越理想。這一切都源于人類對房屋質(zhì)量的舒適感與安全感的追求，鋼—混凝土組合的建筑結(jié)構(gòu)就是人類追求建筑房屋舒適與安全的產(chǎn)物。鋼—混凝土結(jié)構(gòu)早在19世紀(jì)就已開始被人類所注意，并對其展開一系列的研究開發(fā)，其綜合了鋼材的韌性與混凝土材料的較好的抗壓性能，更好地發(fā)揮了建筑材料的材質(zhì)特點(diǎn)，而避免各自的缺點(diǎn)。
由于環(huán)保意識的不斷加強(qiáng)及材料短缺越來越嚴(yán)重，國外很多國家如澳大利亞、日本、美國等，都在在積極研發(fā)和設(shè)計(jì)更多鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。而我國在近幾年內(nèi)也開始研究開發(fā)、設(shè)計(jì)與制造、施工安裝輕鋼結(jié)構(gòu)，也取得了很大的成就，如首都博物館新館的設(shè)計(jì)與施工[1]。
1 方鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)點(diǎn)
1.1節(jié)約鋼材，降低造價(jià)
一般情況下，由于方鋼管混凝土加入鋼結(jié)構(gòu)，降低了建筑物的自重，相當(dāng)于混凝土結(jié)構(gòu)的一半，而基礎(chǔ)荷載相對變小，經(jīng)濟(jì)效益明顯提高，己成為公認(rèn)的節(jié)材、經(jīng)濟(jì)、施工簡捷的結(jié)構(gòu)形式。
1.2抗震性能好
由于鋼管的材料的存在，提高了整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、塑性和韌性，因此在同樣的震動(dòng)條件下，其能更好地克服因超載而發(fā)生斷裂現(xiàn)象，更好地適應(yīng)動(dòng)力荷載的壓力，其良好的延展性在抗震性能方面表現(xiàn)得無可挑剔。
1.3防銹蝕和抗火性能優(yōu)于鋼柱
方鋼管混凝土柱只是外表面需涂防銹漆，而鋼柱全周邊皆需防銹蝕，顯然，可以大大節(jié)省防銹漆。且方鋼管混凝土由于其管內(nèi)設(shè)置有混凝土結(jié)構(gòu)，可以吸收大量熱量，因而耐火時(shí)間比鋼柱更長。所用的防火涂料比鋼柱更少，造價(jià)也比鋼柱更低，性價(jià)比更高。
1.4抗扭、抗剪性能優(yōu)越
方鋼管混凝土柱的抗扭和抗剪性能都很好，延性大，強(qiáng)度高。建筑物的一些邊柱和角柱，在地震作用下，將同時(shí)承受軸心壓力、彎矩、扭矩和剪力作用。對于方鋼管混凝土柱來說，在復(fù)雜應(yīng)力作用下的承載力很高，并且其塑性和延性更好，安全而可靠[2]。
2 方鋼管混凝土柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1主要計(jì)算依據(jù)
方鋼管混凝土柱的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)過程應(yīng)依據(jù)建筑設(shè)計(jì)單位提供的建筑設(shè)計(jì)方案、并參考有關(guān)的國家建筑設(shè)計(jì)規(guī)程、規(guī)范，如《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2001）、《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）、《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010-2010）、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）等等[3]。
2.2軸向受力構(gòu)件計(jì)算
2.2.1軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算
根據(jù)鋼管和混凝同工作的機(jī)制，參照我國建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度承載力設(shè)值的計(jì)算公式為：
Nu=α(fAs+fcAc)
上式中α是與鋼管對混凝土的約束效應(yīng)和混凝土徐變對承載力影響等因素有關(guān)的系數(shù)，前者對混凝土的強(qiáng)度有所提高，后者則相反。考慮到α的影響因素比較復(fù)雜，對軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度承載力的提高有限，對于管壁較薄的構(gòu)件更是如此，為方便使用，取α=1，即得到方鋼管混凝土軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算公式：
N≤Nu u= fAs+fcAc
2.2.2軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算
根據(jù)試驗(yàn)資料，方鋼管混凝土軸心受壓構(gòu)件受力較接近于鋼構(gòu)件，因此采用鋼結(jié)構(gòu)類似的計(jì)算公式：
公式中的軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)也近似地采用現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）中的b曲線：
構(gòu)件的長細(xì)比則按考慮鋼管和管內(nèi)混凝同工作后的影響
2.2.3軸心受拉構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算
由于混凝土的抗拉強(qiáng)度相對于鋼管較小，在計(jì)算方鋼管混凝土軸心受拉構(gòu)件時(shí)可不計(jì)入混凝土的作用，只考慮方鋼管抵抗所有拉力，由極限狀態(tài)即可得到方鋼竹混凝土的抗拉承載力計(jì)算公式：
N≤Asf
2.3彎、拉彎構(gòu)件計(jì)算
其中包括a、彎矩作用在一個(gè)主平面內(nèi)的方鋼管混凝土壓彎構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算；b、彎矩作用在一個(gè)主平面內(nèi)的方鋼管混凝土壓彎構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算；c、彎矩作用在一個(gè)主平面內(nèi)的方鋼管混凝土拉彎曲構(gòu)件計(jì)算；d、彎矩作用在兩個(gè)主平面內(nèi)的雙軸壓彎方鋼管混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度計(jì)算；e、彎矩作用在兩個(gè)主平面內(nèi)的雙軸壓彎方鋼管混凝土構(gòu)件的穩(wěn)定計(jì)算。但由于論文章節(jié)的安排，在本文就不詳細(xì)介紹。
2.4節(jié)點(diǎn)連接設(shè)計(jì)
梁-柱連接的性能是影響結(jié)構(gòu)整體性能的關(guān)鍵，合理的連接節(jié)點(diǎn)應(yīng)該有足夠的強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)膭偠龋礉M足“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱桿件”原則。方鋼管混凝土柱與H型鋼梁的連接，按照連接處相對轉(zhuǎn)動(dòng)約束作用的大小，可以分為：柔性連接、半剛性連接和剛性連接三種。其中半剛性連接可減少施工現(xiàn)場的焊接工程量，且節(jié)點(diǎn)外觀簡捷、傳力明確，鋼柱制作與混凝土的澆筑質(zhì)量不受影響，柱兩側(cè)梁高不等構(gòu)造容易處理，避免了內(nèi)隔板與外環(huán)板由于焊接殘余應(yīng)力影響，而在地震力的反復(fù)作用下節(jié)點(diǎn)處鋼材易發(fā)生分層或脆性破壞的缺點(diǎn)。
3方鋼管混凝土柱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究方向
雖然鋼管混凝土住宅具有較多的優(yōu)勢，但在實(shí)際中的應(yīng)用時(shí)，還存在一些善待解決的難題。
3.1結(jié)構(gòu)理論研究需進(jìn)一步完善
對方鋼管混凝土構(gòu)件來說，目前對構(gòu)件動(dòng)力性能的研究還是基于試驗(yàn)結(jié)果，缺乏理論分析方法，不利于深入全面研究其動(dòng)力特性，同時(shí)不利于對實(shí)用抗震設(shè)計(jì)方法的研究。
3.2設(shè)計(jì)理論需要進(jìn)一步完善
目前國內(nèi)的建筑規(guī)程雖然對圓鋼管混凝土構(gòu)件和方鋼管混凝土構(gòu)建的設(shè)計(jì)做了有關(guān)說明，但有些依據(jù)還不能非常準(zhǔn)確地描述方鋼管混凝土柱體構(gòu)件的性能，相差誤差還比較大，設(shè)計(jì)過程僅僅對混凝土和鋼管部分進(jìn)行簡單的疊加，這樣降低了該結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。而采用研究理論進(jìn)行計(jì)算時(shí)，公式卻顯得過于煩瑣，還需要結(jié)合實(shí)際的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行大量簡化。
3.3結(jié)構(gòu)形式需要進(jìn)一步完善
由于鋼管混凝上構(gòu)件的抗彎性能低于抗壓性能，因此鋼管混凝土框架抗側(cè)力性能比較弱，僅采用框架結(jié)構(gòu)一般不能滿足抗震要求，需要增加抗側(cè)力體系，一般為柱間支撐。但是柱間支撐的增加限制了建筑開窗的靈活性。因此，進(jìn)行該類型住宅設(shè)計(jì)需要建筑和結(jié)構(gòu)有機(jī)結(jié)合。
3.4節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
梁柱剛接節(jié)點(diǎn)，需要傳遞彎矩。在現(xiàn)場施工時(shí)，如果僅對鋼管進(jìn)行節(jié)點(diǎn)拼接，由于略去混凝土部分的抗彎承載力，節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度將低于構(gòu)件強(qiáng)度，不符合“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)，弱構(gòu)件”的設(shè)計(jì)原則。而考慮節(jié)點(diǎn)處混凝土部分的作用，施工時(shí)不可避兔混凝土的二次澆注，不符合全裝配式住宅施工要求。因此對于梁柱端頭和節(jié)點(diǎn)均應(yīng)另行設(shè)計(jì)，節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和試驗(yàn)將成為設(shè)計(jì)工作中的重要部分。
3.5結(jié)構(gòu)防火處理
雖然鋼管混凝土具有較好的抗火災(zāi)性能，并且通過理論計(jì)算和工程實(shí)例驗(yàn)證。但目前的規(guī)程仍規(guī)定按照鋼結(jié)構(gòu)防火要求處理，防火處理將大量增加工程造價(jià)，該問題已成為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)和輕鋼結(jié)構(gòu)在工程應(yīng)用中的瓶預(yù)問題。
4 結(jié)束語
多層輕鋼建筑中采用方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)可大大增加其結(jié)構(gòu)的承載力和可靠度，提高建筑品位，縮短施工工期，提高了住宅的抗震性能，節(jié)省了建筑過程的有關(guān)材料費(fèi)用，具有非常好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。對于目前木材、礦產(chǎn)資源缺乏的國情來說，方鋼管混凝土柱體構(gòu)建是相當(dāng)具有發(fā)展?jié)摿Y(jié)構(gòu)形式。但是，由于國內(nèi)建設(shè)設(shè)計(jì)人員對方鋼管混凝土構(gòu)件的各種性能的研究分析工作才處于比較初級的階段，在其結(jié)構(gòu)布置、設(shè)計(jì)方法、施工措施等方面的技術(shù)還需要進(jìn)一步提高。
參考文獻(xiàn)
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