鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展.doc

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1、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展　摘要：鋼管混凝土結(jié)構(gòu)由于具有一系列優(yōu)越性能，目前在高層和超高層建筑中越來越多地被應(yīng)用。本文著重評述了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點和在高層建筑中的應(yīng)用現(xiàn)狀，指出了高層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。　　關(guān)鍵詞：高層建筑結(jié)構(gòu)；鋼管混凝土；特點；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展方向　　　　1前言　　　　鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是由混凝土填充薄壁圓形鋼管而形成的組合結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼管和混凝土兩者在受力過程中的相互作用，即鋼管對其核心混凝土的約束作用，使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，從而使混凝土的強度得以提高，塑性和韌性性能得以提高；反過來，由于混凝土的存在，可以延緩或避免鋼管過早發(fā)生局部屈曲

2、或整體失穩(wěn)，從而保證了兩種材料性能的充分發(fā)揮，彌補了兩種材料各自的缺點，正是由于鋼管和混凝土的完美結(jié)合，使鋼管混凝土成為性能優(yōu)良的結(jié)構(gòu)材料。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有承載力、高塑性和韌性好、施工方便、耐火性能好及經(jīng)濟效益顯著等顯著的優(yōu)點。　　　　2鋼管混凝土在高層建筑中的應(yīng)用現(xiàn)狀　　　　自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Lally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)用已有百年歷史。鋼管混凝土優(yōu)越的力學(xué)性能和施工性能，一開始就受到美歐各國土木工程界的重視，竟相開發(fā)利用。尤其是在80年代后期，由于現(xiàn)代高強、高性能混凝土技術(shù)和泵灌混凝土技術(shù)的

3、迅速發(fā)展，給鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展增添了新的活力，在歐美的一些橋梁工程和高層建筑工程中鋼管混凝土技術(shù)悄然興起?！　′摴芑炷两Y(jié)構(gòu)技術(shù)在我國研發(fā)利用已有近40年的歷史。1966年將之用于北京地鐵車站工程，上世紀70年代在一批重工業(yè)單層工業(yè)廠房和重型構(gòu)架中成功應(yīng)用。80年代以來，隨著高度超過100m的超高層建筑的大量興建，人們開始應(yīng)用鋼管混凝土柱以解決“胖柱”問題的探索，它既解決了高強混凝土柱的脆性問題，又進一步減少了柱的截面尺寸。近10年來國內(nèi)已建成的100m以上的超高層建筑已有20多棟?！　∩钲谫惛駨V場是由我國自行設(shè)計、投資、制造和施工的以高科技電子配套市場為主，集辦公、會展、商貿(mào)、金融

4、、證券和娛樂為一體的現(xiàn)代化超高層建筑，于1999年建成。該工程占地面積9653m，地下4層，地上72層，總建筑面積166700m，地上建筑高度291.6m?！　橘惛駨V場結(jié)構(gòu)平面圖，采用框筒結(jié)構(gòu)體系，其框架柱及抗側(cè)力體系內(nèi)筒的28根密排柱均采用了鋼管混凝土，框架柱柱1共16根，內(nèi)筒由四角4根柱2和密排24根柱3組成21m的方形筒，密排柱的柱距3m，兩柱間澆筑兩片200mm厚的鋼筋混凝土墻，內(nèi)筒內(nèi)加設(shè)縱橫成井字形的整澆鋼筋混凝土剪力墻，厚140mm。樓蓋采用了鋼梁(梁1、梁2截面相同，均為700×260×12×210)和壓型鋼板組成的組合樓蓋體系。為加強外框架與核心筒的協(xié)同工作，共設(shè)置了5道

5、剛伸臂?！　橘惛駨V場大廈照片，該建筑是目前世界上已建成的最高的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)超高層建筑，它的建成標志著我國鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)處于世界領(lǐng)先地位?！　?高層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向　　　　3．1向高強、高-性能、高效施工技術(shù)的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展。高強度混凝土(一般認為強度等級為C60及以上的混凝土)是目前國內(nèi)外研究的熱門話題，其特點是強度高、節(jié)省材料、減少構(gòu)件截面，減輕自重，鋼管對高強度混凝土的約束可克服高強混凝土脆性大、延性差的弱點。研究表明，鋼管高強度混凝土的基本力學(xué)性能與鋼管普通強度混凝土有所不同，在進行鋼管高強混凝土設(shè)計時不能簡單地套用鋼管普通強度混凝土的設(shè)計方法?，F(xiàn)代高強、高性能混

6、凝土技術(shù)和泵送混凝土技術(shù)結(jié)合，將會對未來高層建筑的技術(shù)進步產(chǎn)生深遠的影響。　　　　3．2向薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展。以往的研究工作都是針對鋼管管壁較厚的情況(含鋼率一般在0.04-0.2之間)，薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是近幾年的事。眾所都知，薄壁鋼管的承載力極不穩(wěn)定，它對局部缺陷很敏感，因而實際軸壓力只有理論值的20％30％，有殘余應(yīng)力存在時影響更大，薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的鋼管保護了混凝土，延緩了混凝土受壓時的縱向開裂，同時，混凝土也大大延緩了薄壁鋼管的局部失穩(wěn)，大大提高構(gòu)件的承載力。相對于厚壁鋼管而言，采用薄壁鋼管混凝土節(jié)約鋼材，降低造價，且可以提高構(gòu)件的耐火極限?！　　　?．3向大管徑方向發(fā)展。

7、隨著建筑高度的增加，對抗側(cè)力體系的要求越來越高，以往多采用筒中筒結(jié)構(gòu)，但由于外筒的密柱深粱影響了建筑的功能和美觀，另外，由于建筑功能要求大柱網(wǎng)、大開間，鑒于此因，現(xiàn)代高層建筑趨于采用內(nèi)筒外稀柱的框筒結(jié)構(gòu)體系，且柱網(wǎng)尺寸較大，大直徑鋼管混凝土柱(直徑1.5m以上)在這類建筑中的應(yīng)用優(yōu)勢明顯。在國外有用到3.2m直徑，國內(nèi)目前最大直徑為1.6m。目前的研究和規(guī)范均為普通直徑柱，大直徑柱需要解決約束效應(yīng)程度、混凝土的水化熱、核