鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房中的應(yīng)用研究

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1、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房中的應(yīng)用研究鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在工業(yè)廠房中的應(yīng)用研究摘要：綜合分析鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在單層和多層工業(yè)廠房中的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用實(shí)例，并介紹廠房鋼管混凝土柱與其他形式柱相比的優(yōu)勢(shì)所在，廠房中鋼管混凝土柱的牛腿、柱腳、肩梁以及節(jié)點(diǎn)的施工工藝和構(gòu)造，可知鋼管混凝土結(jié)構(gòu)完全可以滿足廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的耍求,有進(jìn)一步推廣的價(jià)值。關(guān)鍵詞：工業(yè)廠房鋼管混凝土柱牛腿節(jié)點(diǎn)中圖分類號(hào):TU746.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào):1007-3973(2013)002-028-021引言鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是將混凝土填入鋼管內(nèi)而形成的一

2、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)，近些年來(lái)，隨著理論研究的深入和新施工工藝的產(chǎn)生，鋼管混凝土已被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用在單層或多層工業(yè)廠房、各種構(gòu)架柱、棧橋柱、大跨和空間結(jié)構(gòu)、高層和超高層建筑以及橋梁結(jié)構(gòu)中。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，在單層和多層工業(yè)廠房的設(shè)計(jì)中應(yīng)用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)有其突出的優(yōu)點(diǎn)。80年代初，在多層工業(yè)廠房中開始應(yīng)用鋼管混凝土柱。1982年建成的上海三十一棉紡廠

3、，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(chǎng)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(wàn)元(廠房總投資只有35萬(wàn)元)。3廠房鋼管混凝土柱的牛腿和柱腳對(duì)于廠房鋼管混凝土組合柱的牛腿構(gòu)造，目前實(shí)際工程屮是將鋼管開槽，插入肩梁并將其與管壁施焊，最終肩梁與管內(nèi)混凝土澆成整體(如圖2、圖3所

4、示)。啟梁可分為單肩梁和雙肩梁二種。單肩梁傳力直接、施焊方便、節(jié)省材料，應(yīng)盡可能采用單肩梁。由于管壁較薄，肩梁與管壁的焊縫較小，焊縫計(jì)算長(zhǎng)度乂不得大于60倍焊縫高度，因此，吊車反力除靠焊縫傳遞外，還應(yīng)靠肩梁與核心混凝土的局部承壓傳遞。為了保證肩梁與管壁的焊縫，在肩梁范圍內(nèi)應(yīng)把鋼管管壁加厚(一般取6mm)。4廠房鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)在廠房結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)尤為重要。節(jié)點(diǎn)作為傳力樞紐，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意將水平構(gòu)件的荷載傳遞至鋼管混凝土柱的整個(gè)截面上，盡量避免只傳遞至鋼管管壁。在框架節(jié)點(diǎn)中有內(nèi)加強(qiáng)環(huán)和外加強(qiáng)環(huán)兩種連接方式

5、傳遞梁端正負(fù)彎矩產(chǎn)生的拉力o為了保證牛腿與鋼管柱地可靠連接，可將肩梁插板穿過(guò)鋼管柱與外壁焊接，以承受梁端的全部剪力。工程實(shí)踐表明，以這種方式設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)傳力明確，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，符合安全可靠的設(shè)計(jì)要求。5工程實(shí)例上海重型機(jī)器廠重型粗加工車間東西向總長(zhǎng)266m,跨度36m。柱距有9?5m、12m、14.5m、19m。36m跨度內(nèi)布置雙層吊車，上層350t(A6)、250t(A6)橋式起重機(jī)各一臺(tái)，軌頂標(biāo)高為20m；下層50t(A5)橋式起重機(jī)兩臺(tái)和一臺(tái)32t(A5)橋式起重機(jī)，軌頂標(biāo)高為14mo廠房結(jié)構(gòu)形式

6、為“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，所以將鋼管混凝土柱設(shè)計(jì)成兩階柱，笫一階柱直接延伸到上層吊車梁下翼緣標(biāo)高處，用以承受吊車梁傳來(lái)的巾車豎向荷載。下層巾車噸位相對(duì)較小，因此設(shè)計(jì)成由內(nèi)柱肢懸挑出牛腿，以承受下層巾車豎向荷載。下柱截面形式采用四肢柱，柱截面高度為2.3m,肢寬為lm,采用直徑為402mm,鋼管厚度為10mm的螺旋焊接管；上柱采用焊接II型鋼450mm00mmmmmm。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)釆用高頻焊接II

7、型鋼標(biāo)條加單層彩鋼板。鋼管混凝土柱肢直接插入基礎(chǔ)杯口，因鋼管混凝土柱承受的水平荷載較大，插入深度取4倍管徑。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。肩梁由上下翼緣、腹板與柱肢剖口焊縫連接。6主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析與已建成的廠房高度相近且巾車噸位類似的全鋼結(jié)構(gòu)大型工業(yè)廠房相比，可以發(fā)現(xiàn)采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)有很大的優(yōu)越性。滬東造船廠船體裝焊車間排架柱用鋼量?jī)H為62.3kg/m2，比采用鋼格構(gòu)柱節(jié)省近50%,工程造價(jià)減少500多萬(wàn)，而且大大縮短了工期。7結(jié)論(1)在單層和多層工業(yè)廠房中應(yīng)用鋼管混凝土

8、柱，由于核心混凝土的作用，其比鋼管柱的橫向剛度和強(qiáng)度提高，柱截面用鋼量減少50%,承載力約提高10%。由于鋼管為曲面，柱頂及肩梁構(gòu)造比鋼結(jié)構(gòu)柱復(fù)雜，施丁難度大，用鋼量也多；比鋼結(jié)構(gòu)柱的柱腳簡(jiǎn)單，施工方便，用鋼量也少。(2)鋼管混凝土柱應(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