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1、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)特點及其在建筑中的應(yīng)用 摘要:在鋼管中充填混凝土的結(jié)構(gòu)稱之為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是從型鋼混凝土結(jié)構(gòu)及螺旋箍柱發(fā)展而來的。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。本文對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在建筑中廣泛應(yīng)用進(jìn)行探討?！ ￡P(guān)鍵詞:鋼管混凝土結(jié)構(gòu);建筑;性能 一般在混凝土中再不配
2、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,鋼管的制作,節(jié)點的構(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?！ ∫?、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有以下的優(yōu)點: (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
3、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,使其弱點得到了彌補(bǔ)?！ ?2)具有良好的塑性性能?；炷潦谴嘈圆牧?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。而且在實際工程中軸心受壓、小偏心受壓的情況往往實際上是不可避免的,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),而且在破壞時產(chǎn)生很大
4、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?！ 〈送?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,同時也加快了施工、縮短工期。3 (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
5、。根據(jù)多項工程統(tǒng)計,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。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?！ ?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
6、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,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35l的鋼管混凝土柱,可見柱斷面及結(jié)構(gòu)占地面
7、積均比鋼筋混凝土框架柱為小。其后又陸續(xù)用于高層建筑的全部與部分主體結(jié)構(gòu)中。例如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?；葜莞患澤套?8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
8、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?！ ∪?、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在公共建筑中的應(yīng)用
