時(shí)間：2023-03-20 16:26:46
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鋼管混凝土灌注施工過程中易出現(xiàn)問混凝土輸送泵故障、泵管堵塞，泵管爆裂、鋼管堵塞等問題。
為確保在突發(fā)事件影響到混凝土正常澆注時(shí)，能迅速有效地采取正確地措施，最大限度地減少突發(fā)事件對(duì)混凝土澆搗的影響。保證工程施工質(zhì)量，本人就如何保障鋼管混凝土灌注施工的質(zhì)量談一下個(gè)人的觀點(diǎn)：
一、現(xiàn)場(chǎng)工料機(jī)準(zhǔn)備
（1）人員配置
為保證鋼管混凝土灌注施工快速、安全、順利地進(jìn)行。澆筑前，項(xiàng)目部必須所有的相關(guān)施工人員進(jìn)行全面的技術(shù)交底，明確各個(gè)人員的分工。一般由項(xiàng)目經(jīng)理或總工擔(dān)任現(xiàn)場(chǎng)總指揮，配備至少3個(gè)以上的試驗(yàn)員及2個(gè)質(zhì)檢人員，分別控制前后場(chǎng)的混凝土質(zhì)量。在拱上配備2名技術(shù)人員進(jìn)行跟蹤拱肋灌注進(jìn)度。
（2）現(xiàn)場(chǎng)布置
泵管布置原則為：連接線路短彎頭少。管道中不宜有小于90°的彎頭；盡量不設(shè)置下坡管道，避免管內(nèi)有空氣降低泵送壓力，如需設(shè)管道下坡時(shí)，水平傾角不宜大于15°。管道盡量順直并上好墊圈避免漏氣和漏漿。底部要墊穩(wěn)，懸空泵管不能超過兩節(jié)，豎管要用鋼絲繩或手拉葫蘆固定好，減少泵管擺動(dòng)。
（3）材料設(shè)備準(zhǔn)備情況
澆注前砂石料、水泥、外加劑等材料均配備充分，必須滿足兩條主拱肋的施工需要；同時(shí)備有泵機(jī)3臺(tái)、泵管、卡扣、墊圈若干，兩套拌和樓和發(fā)電機(jī)組均經(jīng)過檢修試用。并將填寫澆筑申請(qǐng)單，由監(jiān)理對(duì)材料數(shù)量、設(shè)備等進(jìn)行確認(rèn)。
二、鋼管混凝土拌制
為更好的控制混凝土的性能，各試驗(yàn)員及現(xiàn)場(chǎng)管理人員必須熟悉混凝土試驗(yàn)檢測(cè)性能，了解澆注鋼管混凝土坍落度設(shè)計(jì)值、初凝時(shí)間、終凝時(shí)間等等。
開盤前，若為高溫天氣，材料人員已提前2小時(shí)以上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的砂、石材料進(jìn)行不間斷淋水降溫；若為天氣較低，低于-5C*交通論文，應(yīng)對(duì)使用拌制混凝土的清水進(jìn)行加溫。試驗(yàn)人員測(cè)試好現(xiàn)場(chǎng)砂石的含水量，并調(diào)整好當(dāng)天施工配合比，填寫配合比清單，經(jīng)試驗(yàn)工程師鑒認(rèn)后施工。粉煤灰按袋分堆存放，每次按規(guī)定袋數(shù)加入；外加劑預(yù)先按每次進(jìn)料數(shù)量稱好裝袋，進(jìn)料時(shí)按規(guī)定袋數(shù)加入；水則由拌和機(jī)上的繼電器控制加入。各種材料按一定順序加入，通過拉壓力傳感器控制材料用量，后場(chǎng)試驗(yàn)人員嚴(yán)格控制好。同時(shí)每次開盤前，試驗(yàn)人員測(cè)好水泥溫度，水泥溫度過高會(huì)嚴(yán)重影響所拌制的混凝土工作性能，這一點(diǎn)應(yīng)引起足夠重視。
砂石、水泥、粉煤灰、外加劑等進(jìn)入攪拌筒后，先攪拌至均勻，然后再加水?dāng)嚢?，加完水后混合料在機(jī)內(nèi)的攪拌時(shí)間為150S。每盤混凝土攪拌完成后，試驗(yàn)員對(duì)混凝土的和易性進(jìn)行目測(cè)，達(dá)到要求即可出機(jī)，檢測(cè)出機(jī)混凝土坍落度，合格后才可運(yùn)走，運(yùn)送過程中要連續(xù)攪拌。
三、鋼管混凝土灌注
灌注混凝土之前，預(yù)先攪拌一兩盤稠度較小的水泥砂漿，用輸送泵泵送砂漿，將全部輸送導(dǎo)管濕潤(rùn)和，在泵送完砂漿之后泵送混凝土，應(yīng)待砂漿完全排出，排出合格的混凝土后才能將導(dǎo)管連接至主弦管。
混凝土泵送過程中要注意控制泵內(nèi)混凝土數(shù)量，要保持有足夠的混凝土，以防吸入空氣造成弦管內(nèi)混凝土不密實(shí)和混凝土供應(yīng)不及時(shí)時(shí)能夠泵送不至于等得太久造成堵塞中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)。后場(chǎng)施工人員經(jīng)常檢查輸送泵管接頭的牢固性，一旦卡扣松動(dòng)，立即加固后再繼續(xù)泵送。
在混凝土輸送過程中前場(chǎng)值班人員應(yīng)通過用錘敲擊弦管的方法，確定混凝土在弦管內(nèi)的上升高度?；炷帘盟椭凉绊敳糠郑拷绊敊M隔時(shí)，應(yīng)放緩輸送速度，調(diào)整泵送進(jìn)度，鋼管混凝土在拱腳連續(xù)泵送至拱頂，不得長(zhǎng)時(shí)間中斷，應(yīng)控制在灌注完成后先進(jìn)入弦管內(nèi)的混凝土沒有達(dá)到初凝。待混凝土灌滿，管內(nèi)水泥漿完全排出，并在出漿孔排出合格的混凝土后，關(guān)閉設(shè)置于進(jìn)漿口的止回閥，拆洗導(dǎo)管及設(shè)備。本次混凝土灌即告結(jié)束。
鋼管混凝土施工過程中應(yīng)按規(guī)定抽樣制取試件。同一拱肋每根弦管混凝土灌注完成，預(yù)壓試件確定強(qiáng)度，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%后才能進(jìn)行下一根鋼管混凝土的灌注。
四、質(zhì)量保障措施
（1）選擇合理的時(shí)間段進(jìn)行澆注混凝土，盡量避開高溫天氣。澆注前，材料人員提前2個(gè)小時(shí)以上對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的砂、石材料進(jìn)行不間斷淋水降溫。
（2）加大溝通力度，確保前后場(chǎng)聯(lián)系以及指揮人員和施工人員的配合。必要時(shí)配備足夠的通訊器材，確保通訊順暢。
（3）混凝土的質(zhì)量控制；開盤前交通論文，測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)砂石的含水量，并調(diào)整施工配合比，經(jīng)試驗(yàn)工程師鑒認(rèn)后施工。外加劑預(yù)先按每次進(jìn)料數(shù)量稱好裝袋，進(jìn)料時(shí)按規(guī)定袋數(shù)由人工加入。同時(shí)每次澆注前，試驗(yàn)人員已測(cè)好水泥溫度。攪拌完成后，試驗(yàn)員進(jìn)行坍落度抽檢，合格后才可運(yùn)輸至前場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)試驗(yàn)員進(jìn)行坍落度抽檢合格后才可使用。
（4）更換輸送管止回閥，由于原來使用的止回閥發(fā)現(xiàn)管口直徑小中間逐漸變大的現(xiàn)象，易造成在泵送混凝土?xí)r輸送管堵塞。因此直接使用導(dǎo)管接入拱肋，在靠近拱肋的導(dǎo)管處開好小孔，插入鋼筋進(jìn)行止回。
（5）加大對(duì)泵機(jī)的檢查力度，開工前對(duì)泵機(jī)進(jìn)行檢測(cè)標(biāo)定；對(duì)泵管的厚度及卡扣的強(qiáng)度進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)；合理布置泵機(jī)，盡量減少混凝土輸送管彎頭的布設(shè)。采用兩臺(tái)泵機(jī)進(jìn)行二級(jí)泵送，并采用高壓泵管進(jìn)行砼泵送。對(duì)泵機(jī)的布置情況必須形成文字方案，經(jīng)監(jiān)理審批后才可實(shí)施。
（6）沿鋼管拱肋縱向預(yù)布輸送泵管至第三、四拱肋節(jié)段接頭上四米，出現(xiàn)堵管時(shí)能迅速處理故障，在堵塞處立即開孔接管，連續(xù)澆筑鋼管混凝土完畢。補(bǔ)灌鋼管灌注工藝流程如下：開孔清理浮漿→焊接上部孔洞→焊接進(jìn)漿管→接泵管→泵水潤(rùn)濕管道（水不能進(jìn)入主弦鋼管）→拌砂漿和混凝土→泵送砂漿管道（砂漿不能進(jìn)入主弦鋼管）→泵送混凝土→拱頂出漿管冒混凝土并穩(wěn)壓后關(guān)閉止回閥→結(jié)束。
五、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，保障鋼管混凝土灌注施工的質(zhì)量，必須有詳細(xì)的施工組織計(jì)劃及保證措施，這樣可確保在突發(fā)事件影響到混凝土正常澆注，并能迅速有效地采取正確地措施，最大限度地減少突發(fā)事件對(duì)混凝土澆搗的影響，保證了工程施工質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
[1]公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)JTJ071-2003，[S]北京：人民交通出版社，2003。
1 引言
方鋼管混凝土的研究開展的較晚，各方面的理論還不夠成熟和完善，以往的研究主要集中在試驗(yàn)研究上，本文采用有限元分析對(duì)方鋼管混凝土柱的設(shè)計(jì)和施工提出合理建議，克服試驗(yàn)的不足?？紤]到鋼管混凝土是由鋼管和混凝土兩種不同材料所組成，混凝土和鋼管之間有相對(duì)滑移，引入一種能反映鋼管和混凝土兩者間界面性能的單元----粘結(jié)單元，它能比較真實(shí)地反映方鋼管混凝土柱的受力性能。
2 有限元模型的建立
本文模擬框架結(jié)構(gòu)中間層的中柱，截取了方鋼管混凝土柱從梁頂面到柱反彎點(diǎn)處的部分為研究對(duì)象。為了深入分析鋼管混凝土柱的受力性能，充分考慮我國(guó)有關(guān)規(guī)范的規(guī)定，依據(jù)常見的工程實(shí)例設(shè)計(jì)了4個(gè)試件，采用大型商用有限元軟件ANSYS對(duì)其受力性能進(jìn)行了非線性有限元模擬。
2.1模型的幾何尺寸
為了研究長(zhǎng)細(xì)比對(duì)方鋼管混凝土柱的受力性能影響，以BASE試件為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了ZG系列試件，詳細(xì)尺寸見表1。
表1 試件尺寸明細(xì)表
試件名稱
柱寬度
（mm）
柱高度
（mm）
管壁厚度（mm）
混凝土強(qiáng)
度等級(jí)
軸壓比
鋼 材
牌 號(hào)
ZG-1
500
1650
16
C50
0.5
Q345
BASE
500
1800
16
C50
0.5
Q345
ZG-2
500
1950
16
C50
0.5
Q345
ZG-3
500
2100
16
引言
工程實(shí)踐表明，鋼管混凝結(jié)構(gòu)是一種抗壓強(qiáng)度高、自重輕、抗震性能突出、施工方便、外形美觀和造價(jià)經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，代替了傳統(tǒng)的在高層結(jié)構(gòu)中采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，并且避免了采用普通混凝土結(jié)構(gòu)造成的“肥梁胖柱”、浪費(fèi)使用空間、不美觀又不經(jīng)濟(jì)等現(xiàn)象[1]。
1.鋼管混凝土研究現(xiàn)狀
方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要分支，1964～1965年，Chapman和Neogi對(duì)圓形、矩形、方形截面鋼管混凝土柱進(jìn)行了較為全面的對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究，標(biāo)志著對(duì)方鋼管混凝土應(yīng)用研究的開始。方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是在鋼管內(nèi)填充素混凝土，利用鋼管和混凝土兩種材料在受力過程中的相互作用，內(nèi)填混凝土有效地提高了鋼管的局部穩(wěn)定性和抗火能力，而鋼管對(duì)內(nèi)填混凝土的約束作用又使其強(qiáng)度提高、塑性和韌性性能大為改善，充分發(fā)揮了兩種材料的優(yōu)點(diǎn)和潛力，可使構(gòu)件截面減小，承載力提高，整體重量減輕，鋼管壁板不需太厚，可大量使用國(guó)產(chǎn)鋼材實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)；能夠大幅度節(jié)約鋼材和基礎(chǔ)費(fèi)用，降低結(jié)構(gòu)造價(jià)；因施工中可省去大量支模板的工作，工期可縮短1/4～1/3；環(huán)境污染小；由于柱子截面的減小，可使使用面積增加5～8%。方鋼管混凝土構(gòu)件外形規(guī)則，連接構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，雙向受力性能較好，抗扭能力強(qiáng)，具有良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[2]。以方矩形鋼管混凝土柱－鋼梁組成的框架結(jié)構(gòu)，是一種具有巨大的開發(fā)與應(yīng)用前景的新型房屋體系，經(jīng)國(guó)內(nèi)外學(xué)者多年研究，已取得豐碩成果。
2.鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)研究
由于節(jié)點(diǎn)是諸多構(gòu)件的力流交匯之處，節(jié)點(diǎn)的受力模式較之于一般構(gòu)件更為復(fù)雜，特別是在地震作用下的節(jié)點(diǎn)受力尤為復(fù)雜，又由于節(jié)點(diǎn)聯(lián)系著多個(gè)構(gòu)件，其失效的后果比起一般的構(gòu)件更為嚴(yán)重，因此，在工程實(shí)踐中，對(duì)節(jié)點(diǎn)的性能應(yīng)格外重視。隨著鋼管混凝土柱越來越多的被應(yīng)用于多高層建筑，到了上個(gè)世紀(jì)90年代，由于工程應(yīng)用的需要，日本率先開始方鋼管混凝土柱與鋼梁節(jié)點(diǎn)的受力性能和連接構(gòu)造研究，并以日、美等國(guó)為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家，于1993成立了“美－日地震工程合作研究計(jì)劃：組合與雜交結(jié)構(gòu)”組織，對(duì)鋼－混凝土組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有計(jì)劃、有組織地跨國(guó)研究，其內(nèi)容包括各種組織結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、不同構(gòu)造節(jié)點(diǎn)等的承載能力和抗震性能研究，取得了豐碩的成果，現(xiàn)正在向縱深發(fā)展。特別是在1994年美國(guó)Northridge和1995年日本阪神地震后，世界各國(guó)開始對(duì)鋼結(jié)構(gòu)、鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)的連接進(jìn)行了大量的研究，并定期在國(guó)際范圍進(jìn)行專題討論交流，為各國(guó)制訂相關(guān)規(guī)范和工程應(yīng)用起了重要作用。在這種國(guó)際環(huán)境下，我國(guó)也結(jié)合工程應(yīng)用開始了較大規(guī)模的鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)的研究，其中，以圓鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)的研究較多，而方矩形鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)的研究相對(duì)較少。
3.方鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)研究
方鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)根據(jù)應(yīng)用的不同也分為“方鋼管混凝土柱－鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)”和“方鋼管混凝土柱－鋼梁節(jié)點(diǎn)”兩大類，隨著工程應(yīng)用的發(fā)展，近年又出現(xiàn)了一些“方鋼管混凝土柱與鋼－混凝土組合梁節(jié)點(diǎn)”。方鋼管混凝土柱外表相對(duì)規(guī)則，其連接構(gòu)造也比較簡(jiǎn)單，但由于應(yīng)用與研究較少，目前這類已開發(fā)的構(gòu)造形式和研究成果遠(yuǎn)比圓鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)少。
3.1方鋼管混凝土柱－鋼筋混凝土梁節(jié)點(diǎn)
方鋼管混凝土柱配合鋼筋混凝土梁板體系在我國(guó)也存在較大的應(yīng)用前景。環(huán)梁－鋼承重銷式連接、穿筋式連接是我國(guó)《矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》推薦的兩種連。環(huán)梁－鋼承重銷式連接在鋼管外壁焊半穿心牛腿，柱外設(shè)八角形鋼筋混凝土環(huán)梁，梁端縱筋錨入鋼筋混凝土環(huán)梁傳遞彎矩；穿筋式連接為在柱外設(shè)矩形鋼筋混凝土環(huán)梁，在鋼管外壁焊水平肋鋼筋（或水平肋板），通過環(huán)梁和肋鋼筋（或肋板）傳遞梁端剪力，框架梁縱筋通過預(yù)留孔穿越鋼管傳遞彎矩。
3.2方鋼管混凝土柱－鋼梁節(jié)點(diǎn)
我國(guó)矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程推薦了四種連接形式：帶短梁內(nèi)隔板式梁柱連接、外伸內(nèi)隔板式梁柱連接、外隔板式梁柱連接、內(nèi)隔板式梁柱連接。帶短梁內(nèi)隔板式梁柱連接，為矩形鋼管內(nèi)設(shè)隔板，柱外預(yù)焊短鋼梁，鋼梁的翼緣與柱邊預(yù)設(shè)短鋼梁的的翼緣焊接，鋼梁的腹板與短鋼梁的腹板用雙夾板高強(qiáng)度螺栓摩擦型連接； 外伸內(nèi)隔板式梁柱連接，為矩形鋼管內(nèi)設(shè)隔板，隔板貫通鋼管壁，鋼管與隔板焊接，鋼梁腹板與柱鋼管壁通過連接板采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，鋼梁翼緣與外伸的內(nèi)隔板焊接；內(nèi)隔板式梁柱連接，為鋼梁腹板與柱鋼管壁通過連接板采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，矩形鋼管混凝土柱內(nèi)設(shè)隔板，鋼梁翼緣與柱鋼管壁焊接；外隔板式連接為鋼梁腹板與柱外預(yù)設(shè)的連接件采用摩擦型高強(qiáng)度螺栓連接，柱外設(shè)水平外隔板，鋼梁翼緣與外隔板焊接。這些鋼管混凝土柱－鋼梁的節(jié)點(diǎn)形式構(gòu)造簡(jiǎn)單、整體性好、傳力明確、安全可靠、節(jié)約材料和施工方便。
參考文獻(xiàn):
中圖分類號(hào)：TU391文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
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(duì)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(duì)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(duì)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(shí)的不斷加強(qiáng)及材料短缺越來越嚴(yán)重，國(guó)外很多國(guó)家如澳大利亞、日本、美國(guó)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(guó)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(duì)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(jiǎn)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(zhǎng)。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(duì)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(guó)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(guó)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(duì)混凝土的約束效應(yīng)和混凝土徐變對(duì)承載力影響等因素有關(guān)的系數(shù)，前者對(duì)混凝土的強(qiáng)度有所提高，后者則相反?？紤]到α的影響因素比較復(fù)雜，對(duì)軸心受壓構(gòu)件的強(qiáng)度承載力的提高有限，對(duì)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(guó)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(zhǎng)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(duì)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?，即滿足“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(duì)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(chǎng)的焊接工程量，且節(jié)點(diǎn)外觀簡(jiǎn)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(shì)，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(duì)方鋼管混凝土構(gòu)件來說，目前對(duì)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(duì)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(guó)內(nèi)的建筑規(guī)程雖然對(duì)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(duì)混凝土和鋼管部分進(jìn)行簡(jiǎn)單的疊加，這樣降低了該結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)。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(jiǎn)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(chǎng)施工時(shí)，如果僅對(duì)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(duì)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(yǔ)
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(huì)效益。對(duì)于目前木材、礦產(chǎn)資源缺乏的國(guó)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(guó)內(nèi)建設(shè)設(shè)計(jì)人員對(duì)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(jí)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)
[1] 徐祖元. 首都博物館新館鋼結(jié)構(gòu)工程施工技術(shù) [J]. 建筑技術(shù)，2006，（09）
Abstract: the article introduces the reinforcement with rings wear heart dark concrete filled steel tube column of the node design Suggestions and construction technology process. Node including dark wear heart legs, ring ribs, plate steel beam radiation, advocate muscle screw sleeve. This node power transmission directly, high strength, good ductility, construction is convenient, has the very good engineering application prospects.
Keywords: concrete-filled steel tube column node; Wear the heart; Construction technology
中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
鋼管混凝土構(gòu)件具有優(yōu)越的力學(xué)性能[1-2]，在工程中有廣泛的應(yīng)用。鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁的節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，直接影響到結(jié)構(gòu)的整體剛度、受力性能和安全性，也影響到施工的難易和工程進(jìn)度，因而成為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文提出帶環(huán)筋的穿心暗牛腿鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)不帶環(huán)梁，能很好地滿足建筑及裝飾設(shè)計(jì)要求，而且經(jīng)過試驗(yàn)與有限元分析，發(fā)現(xiàn)此節(jié)點(diǎn)具有傳力直接、強(qiáng)度高、延性好等特點(diǎn)[3-4]，有很好的工程應(yīng)用前景。
0. 節(jié)點(diǎn)做法
鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)包括暗穿心牛腿、環(huán)筋、板放射筋、梁主筋螺紋套筒，如圖1所示。所述暗穿心牛腿穿過鋼管在鋼管內(nèi)部焊接，與鋼管相交部分亦雙面焊接，環(huán)筋焊接在鋼管外側(cè)鋼牛腿上，板放射筋端部彎折鉤在環(huán)筋上，并伸至板底（圖2），梁主筋螺紋套筒焊接在鋼牛腿端部與主筋位置重合（圖3）。為了更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，暗穿心牛腿的焊接全部采用雙面角焊縫。環(huán)筋焊接在鋼管外側(cè)20毫米處，鋼牛腿上側(cè)。板放射筋端部彎折成90度鉤在環(huán)筋上，并用鋼絲綁定，伸至板底。所述梁主筋螺紋套筒全長(zhǎng)角焊縫焊接在鋼牛腿上，與主筋位置嚴(yán)格平行，螺紋套筒內(nèi)徑與主筋直徑相同。
圖1
圖2
1．設(shè)計(jì)建議
1.1 工字型鋼牛腿的截面設(shè)計(jì)
鋼牛腿的高度和寬度根據(jù)所連接的鋼筋混凝土梁的尺寸來確定，如圖4所示各項(xiàng)參數(shù)：
1.1.1工字型鋼牛腿的寬度
鋼牛腿在鋼管外的部分，其寬度等于鋼筋混凝土梁的寬度減去左右保護(hù)層的厚度：
――保護(hù)層厚度，一般可取25mm。
圖4 橫截面 圖5 圖3 梁筋與牛腿連接
在鋼管內(nèi)部，由于混凝土的作用，其應(yīng)力逐漸減小，相應(yīng)鋼牛腿的寬度也可以減小至一半，以節(jié)省材料。如圖5所示。
1.1.2 工字型鋼牛腿的高度
（5-2）
、――鋼板翼緣上焊接的螺紋套筒外直徑。
當(dāng)相連的鋼筋混凝土梁的主筋有兩排時(shí)，可在翼緣內(nèi)部再焊接一排。
1.1.3鋼牛腿伸出鋼管的長(zhǎng)度
根據(jù)環(huán)筋的焊接位置和螺紋套筒的長(zhǎng)度來確定。
1.1.4鋼牛腿鋼板厚度的確定
根據(jù)構(gòu)件設(shè)計(jì)承載力、焊縫高度等選擇鋼板的厚度。
1.1.4.1 抗彎強(qiáng)度驗(yàn)算[5]
――截面塑性發(fā)展系數(shù)；
――翼緣對(duì)軸心的慣性矩，
――腹板對(duì)軸心的慣性矩，
――鋼材的抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
同時(shí)尚應(yīng)滿足鋼板的受拉承載力大于所連接所有鋼筋的最大承載力[5]：
――鋼筋混凝土梁受拉鋼筋的總截面積；
――受拉鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
1.1.4.2 抗剪強(qiáng)度驗(yàn)算[5]
――鋼筋混凝土梁承受的最大剪力設(shè)計(jì)值；
――截面面積矩，此處為鋼牛腿軸以上截面對(duì)中和軸的面積矩， ；
――腹板厚度；
――鋼材的抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
1.2 放射筋和環(huán)筋的設(shè)計(jì)
放射筋按構(gòu)造配置，其直徑可與板負(fù)筋相同，數(shù)量根據(jù)鋼管的直徑確定，一般直徑1米的鋼管可布置7根，酌情增減。環(huán)筋的選擇根據(jù)放射筋的數(shù)量確定，基本按構(gòu)造選取，為了控制裂縫的發(fā)展，鋼筋的直徑不宜太大。
1.3 焊縫設(shè)計(jì)
1.3.1工字鋼翼緣與腹板連接
工字鋼翼緣與腹板連接的焊縫應(yīng)滿足[5]：
式中：――焊縫高度；
――計(jì)算位置的剪力；
――計(jì)算翼緣毛截面對(duì)梁中和軸的面積矩；
――角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
1.3.2 鋼牛腿與鋼管的焊接
鋼牛腿與鋼管之間的連接采用滿焊，其強(qiáng)度驗(yàn)算尚需滿足[5]：
式中： ，――焊縫處的彎矩值；
――焊縫抵抗矩；
，――焊縫位置的剪力；
――焊縫的有效截面面積。
――正面角焊縫的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值增大系數(shù)。對(duì)于承受靜力荷載和間接動(dòng)力荷載直角角焊縫取，其他情況取1.0。
1.3.3 螺紋套筒與鋼牛腿的焊接
因?yàn)槭忻嫔系穆菁y套筒普遍較短，故采用滿焊，其焊腳高度尚應(yīng)滿足[5]：
即
――與螺紋套筒相連的鋼筋截面面積；
――與螺紋套筒相連的鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
――焊縫計(jì)算長(zhǎng)度總和。
1.3.4 焊縫的構(gòu)造要求
如果角焊縫的焊腳尺寸太大，則焊縫收縮時(shí)將產(chǎn)生較大的焊接變形[6]，且在熱影響區(qū)擴(kuò)大的情況下，容易產(chǎn)生脆裂，較薄焊件可能會(huì)燒穿。所以要求[5]：
且 （）
――較薄焊件的厚度（鋼牛腿鋼板厚度一般不會(huì)小于6mm）。
2 節(jié)點(diǎn)的施工工藝
本節(jié)點(diǎn)的加工包括下述步驟與工藝條件：
（1）根據(jù)混凝土梁截面高度減去保護(hù)層厚度及鋼筋直徑確定鋼牛腿高度，根據(jù)混凝土梁截面寬度減去保護(hù)層厚度確定鋼牛腿翼緣寬度，根據(jù)螺紋套筒與牛腿的焊接長(zhǎng)度確定鋼牛腿伸出鋼管的長(zhǎng)度；
（2）根據(jù)鋼管直徑大小選擇板面放射筋的數(shù)量，直徑1米的鋼管選擇均勻放置7根板面放射筋；
（3）分別進(jìn)行鋼牛腿與鋼管的焊接、在鋼管內(nèi)鋼牛腿之間的焊接、環(huán)筋與鋼牛腿的焊接以及螺紋套筒與鋼牛腿的焊接；
（4）在施工前進(jìn)行梁主筋端部墩粗以及開螺紋絲，施工時(shí)，梁主筋與螺紋套筒擰緊；板面放射筋鉤在環(huán)筋上并均勻布置，用鋼絲綁扎。
上述步驟完成后，按照普通施工步驟綁扎板筋和梁筋，質(zhì)量檢驗(yàn)后澆筑混凝土即可。
3 小結(jié)
本節(jié)點(diǎn)與現(xiàn)有鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)相比，具有如下有益效果：
（1）不帶環(huán)梁，本節(jié)點(diǎn)采用穿心暗牛腿，從外形上看與普通鋼筋混凝土梁一樣，能很好地滿足建筑及裝飾設(shè)計(jì)要求。
（2）能很好地控制板柱交接處裂縫的開展，板放射筋均勻布置在梁之間控制裂縫的開展，其傳遞的拉力由焊接在鋼牛腿上翼緣的環(huán)筋來承受。
（3）施工方便，鋼管、環(huán)筋、梁主筋螺紋套筒與鋼牛腿的焊接都可在工廠完成，現(xiàn)場(chǎng)只需完成梁主筋的螺紋連接和一般的鋼筋綁扎工作，大大減少了現(xiàn)場(chǎng)的焊接工作量，能更好地保證焊縫質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
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[4] 王燕．帶環(huán)筋的穿心暗牛腿鋼管混凝土柱節(jié)點(diǎn)試驗(yàn)研究及有限元分析. 廣州:華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文.2007
中圖分類號(hào):TU528.571文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1009-9166(2010)014(C)-0165-01
一、矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
由于圓鋼管對(duì)核心混凝土起到了有效的約束,使混凝土的強(qiáng)度得到了提高,塑性和韌性大為改善,且國(guó)內(nèi)外對(duì)圓鋼管混凝土的力學(xué)性能研究較為系統(tǒng)而深入,因此在實(shí)際工程中得到了廣泛的應(yīng)用。矩形鋼管對(duì)核心砼的約束效果雖不如圓鋼管顯著,但矩形鋼管混凝土仍有良好的效果,除了外形美觀,與梁節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單、連接方便等優(yōu)點(diǎn)外,還具有能有效提高構(gòu)件的延性及有利于防火、抗火等特點(diǎn)。
二、矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)受力簡(jiǎn)介
圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中應(yīng)用越來越多,而方、矩形鋼管混凝土的工程實(shí)踐則很少見,原因之一是缺乏有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)程。目前對(duì)矩形鋼管混凝土構(gòu)件力學(xué)性能的研究還不夠完整、系統(tǒng),計(jì)算方法采用參考方鋼管混凝土的計(jì)算方法,但從直觀上看,它與方鋼管混凝土構(gòu)件的內(nèi)部受力不同,如下圖所示。對(duì)于矩形鋼管混凝土構(gòu)件,矩形鋼管對(duì)混凝土長(zhǎng)邊的最大約束力和短邊的最大約束力不相等,而方鋼管對(duì)混凝土各面上的最大約束力是相等的,這就給理論研究增加了一定的難度。若忽略鋼管約束而引起的構(gòu)件強(qiáng)度提高,僅對(duì)混凝土和鋼管部分進(jìn)行簡(jiǎn)單疊加,就降低了該結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì),所以需要對(duì)矩形鋼管混凝土構(gòu)件進(jìn)行進(jìn)一步的研究。
(a)方形截面混凝土約束力示意
(b) 矩形截面混凝土約束力示意
方、矩形截面混凝土約束力示意圖
以往對(duì)矩形鋼管混凝土力學(xué)性能的研究和目前對(duì)矩形鋼管混凝土構(gòu)件計(jì)算多限于應(yīng)用已成熟的鋼管混凝土構(gòu)件的相應(yīng)公式,主要對(duì)其差異進(jìn)行調(diào)整、修正的方法。文獻(xiàn)[1]在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上,考慮了矩形截面長(zhǎng)寬比的影響,對(duì)方形鋼管混凝土短柱軸壓公式進(jìn)行了修正,提出了矩形截面鋼管混凝土短柱承載力的計(jì)算公式。文獻(xiàn)[2]對(duì)四根長(zhǎng)寬比為1、1.2、1.36和1.5矩形鋼管混凝土柱進(jìn)行了軸壓和同樣長(zhǎng)寬比下的偏心受壓試驗(yàn)研究,比較了矩形鋼管混凝土和方鋼管混凝土在軸壓和壓彎計(jì)算時(shí)的差異,同時(shí)對(duì)矩形鋼管混凝土軸心受壓構(gòu)件承載力計(jì)算采用折減后的約束系數(shù)修正方鋼管混凝土軸壓承載力計(jì)算公式。文獻(xiàn)[3]提出了用截面形狀系數(shù)而不是傳統(tǒng)的長(zhǎng)寬比來修正圓鋼管混凝土軸壓短柱承載力公式,通過5個(gè)軸壓矩形鋼管混凝土短柱試驗(yàn),在分析其試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合前人研究的試件試驗(yàn)數(shù)據(jù),回歸出了相應(yīng)的修正系數(shù)公式。還有研究者通過理論分析,發(fā)現(xiàn)在一定的參數(shù)范圍內(nèi)矩形鋼管混凝土承載力的計(jì)算可以采用方形鋼管混凝土構(gòu)件的公式,文獻(xiàn)[4]采用了等效截面的方法(即含鋼率和約束系數(shù)都相同)比較了各種截面鋼管混凝土軸心受壓時(shí)的工作性能。利用增量格式的拉格朗日表述,建立了三維有限元模型,同時(shí)考慮了材料非線性和幾何非線性,對(duì)長(zhǎng)寬比分別為1.47、1.94和2.4的3個(gè)矩形截面進(jìn)行了計(jì)算,并認(rèn)為在長(zhǎng)寬比不大于2.4的情況下,矩形截面可近似等效為正方形截面,采取相同的軸壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。還有文獻(xiàn)[5]進(jìn)行了44根矩形鋼管高強(qiáng)混凝土軸壓短柱的試驗(yàn),考慮了含鋼率、鋼種、混凝土強(qiáng)度等級(jí)和長(zhǎng)寬比等因素的影響,采用數(shù)值分析的方法,以試驗(yàn)為基礎(chǔ),分離鋼管和核心混凝土的受力,提出了方形、矩形鋼管高強(qiáng)混凝土中核心混凝土和鋼材的縱向應(yīng)力和應(yīng)變的關(guān)系。
三、采用在大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)
軸壓力學(xué)性能的研究方法初探
由于在圓鋼管混凝土中,鋼管對(duì)混凝土的約束是均勻的,對(duì)于等側(cè)壓力作用下的三向受壓混凝土的研究已相當(dāng)成熟,所以大大減少了研究者從理論上分析其承載力公式的難度。方形和矩形鋼管混凝土中的鋼管對(duì)混凝土的約束力是不均勻的,方截面兩個(gè)面上的最大約束力是相等的,而矩形截面兩個(gè)面上的最大約束力是不相等的,對(duì)于核心混凝土在不均勻、不等側(cè)壓力作用下的混凝土強(qiáng)度與不等側(cè)壓力之間的關(guān)系目前還沒有此方面的研究,這就增加了從理論上推導(dǎo)矩形鋼管混凝土極限承載力公式的難度,而建立在大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,考慮重要參數(shù)對(duì)承載力的影響,進(jìn)行多元線性回歸而得出來的極限承載力公式具有簡(jiǎn)單、可靠的特點(diǎn),為極限承載力的預(yù)測(cè)和評(píng)估提供了一種簡(jiǎn)便的方法。
作者單位:陜西科技大學(xué)
作者簡(jiǎn)介:梁鑫(1972― ),男,陜西省永壽縣人,陜西科技大學(xué),工程師。
參考文獻(xiàn):
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Abstract: concrete filled steel tube structure combines the advantages of both steel and concrete has good mechanical properties in engineering has been widely applied in. In the actual application process with special attention to the steel pipe concrete, this paper gives the concrete procedure, for reference.
Key words: concrete; structure; concrete; engineering application
中圖分類號(hào)：TU398.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
0.前言
鋼管混凝土是在鋼管中充填混凝土制成的建筑構(gòu)件。鋼管混凝土構(gòu)件具有強(qiáng)度高、塑性好、施工快捷等優(yōu)點(diǎn)，能夠適應(yīng)現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)中大跨度、高聳、重載及在惡劣條件下施工的需要，也符合現(xiàn)代施工技術(shù)的工業(yè)化要求。其中鋼結(jié)構(gòu)在制造、使用過程中具有無污染、可再生、節(jié)能、安全等特點(diǎn)，符合現(xiàn)代綠色環(huán)保的要求，因而己成為結(jié)構(gòu)工程學(xué)科發(fā)展的－個(gè)重要方向。[1][2]
1鋼管混凝土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
鋼管混凝土具備了鋼管和混凝土兩種材料的性質(zhì)特點(diǎn)，即在鋼管內(nèi)充填混凝土材料。由于外鋼管對(duì)管內(nèi)混凝土形成的套箍作用，大大提高了混凝土的承載能力、塑性性能；改善了管內(nèi)混凝土的性能，特別是高強(qiáng)混凝土脆性大的弱點(diǎn)得到克服，構(gòu)件的延性性能明顯改善，具有優(yōu)越的抗震性能；同時(shí)把混凝土內(nèi)填于鋼管之內(nèi)，增強(qiáng)了鋼管的管壁穩(wěn)定性，剛度也遠(yuǎn)大于鋼結(jié)構(gòu)，使其整體穩(wěn)定性有了較大的提高。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于受壓構(gòu)件中，在施工過程中，鋼管具有較大的剛度和強(qiáng)度，可以作為施工的勁性骨架；鋼管混凝土結(jié)構(gòu)具有較好的耐沖擊能力和動(dòng)力性能:由于鋼管內(nèi)部混凝土的比熱較大，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，混凝土能吸收大量的熱量，從而延長(zhǎng)了鋼管的耐火極限，有利于鋼管的抗火和防火。[3]
鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：（1）承載力高，由于鋼管約束混凝土，同時(shí)混凝土也可以延緩或避免薄壁鋼管過早的發(fā)生局部屈曲。兩種材料相互彌補(bǔ)了對(duì)方的弱點(diǎn)，充分發(fā)揮了彼此的長(zhǎng)處，從而使鋼管混凝土具有較高的承載能力，適用于高層建筑、大跨度橋梁等大型結(jié)構(gòu)。（2）施工方便，鋼管具有較好的強(qiáng)度和剛度，能夠替代模板，可省略過支模拆模的施工過程，同時(shí)在管內(nèi)不需要配筋，省去了綁扎鋼筋等工序，再配合以混凝土泵送工藝，使得鋼管混凝土施工極為方便、快捷。鋼管混凝土本身的施工特點(diǎn)符合現(xiàn)代施工技術(shù)工業(yè)化要求，可以節(jié)約人工費(fèi)用，降低工程造價(jià)。（3）耐火性能好，鋼管混凝土內(nèi)的混凝土可大量吸收熱能，其耐火性能優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于高層結(jié)構(gòu)時(shí)可降低體系的維護(hù)費(fèi)用。（4）經(jīng)濟(jì)效益高，在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中可充分發(fā)揮鋼材和混凝土兩種材料的潛力，使得材料的性能得到更充分和合理的應(yīng)用。實(shí)踐表明，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)可節(jié)約混凝土60～70％，減輕自重50％左右，用鋼量略高或相等；和全鋼結(jié)構(gòu)相比，則可節(jié)約鋼材50％，其工程造價(jià)也可降低45％。[4]
2.鋼管混凝土構(gòu)件的制作
2.1內(nèi)填混凝土的試配
1.材料的選擇：水泥選用42.5硅酸鹽水泥，密度為3.10g/cm，水泥用量為500～550kg/m3。粗骨料選用質(zhì)地堅(jiān)硬、表面粗糙、粒徑為5～16mm連續(xù)級(jí)配的機(jī)制石灰?guī)r碎石，同時(shí)控制石子的最大粒徑不超過16cm，表觀密度為2.65g/cm，堆積密度為1480g/cm3含泥量小于0.5％，碎石的壓碎指標(biāo)為11.23％。細(xì)骨料為砂子，采用級(jí)配良好的中砂，細(xì)度模數(shù)為2.7，密度：2.56g/cm。外加劑為高效減水劑，高效減水劑為配制高性能混凝土的技術(shù)關(guān)鍵，高效減水劑的減水率在25％以上，可大幅度的提高混凝土強(qiáng)度，密度為3.05g/cm，使用量為水泥用量的1.4％。
2.初步配合比設(shè)計(jì)[6][5]
本試驗(yàn)的混凝土強(qiáng)度要達(dá)到C60，試配C60的混凝土
（1）確定混凝土的配制強(qiáng)度：
………………………………………（1）
其中可以查表得
所以
（2）混凝土的用水量
根據(jù)《特種混凝土和新型混凝土》的配制高性能混凝土?xí)r用水量選取范圍可得到
（3）確定水灰比
根據(jù)《特種混凝土和新型混凝土》的配制高性能混凝土?xí)r的水灰比推薦選取范圍，可以查到混凝土的水灰比選取為
（4）確定水泥的用量
水泥的用量可以得到為
（5）混凝土中高效減水劑的用量
616×1.4％＝9.24Kg/m3
（6） 砂率的確定
…………………………………….（2）
已知
取
故：
（7） 粗細(xì)骨料用量的確定
每立方米混凝土重量為2480Kg。
式中，可以得到
確定1立方米混凝土中各原料的配比
水：水泥：石子：砂子：減水劑=1:3.567:5.627:0.049
表1混凝土配合比和試驗(yàn)結(jié)果
把上述兩組試驗(yàn)分別做三個(gè)10cm×10cm×10cm的試塊，并在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)7天及28天，測(cè)抗壓強(qiáng)度。
2.2混凝土的制作工藝
本次試驗(yàn)采用的攪拌方法為水泥裹砂混凝土。水泥裹砂攪拌工藝的投料方法為先在攪拌機(jī)中投入砂子加1／3的水，攪拌1分鐘，再加水泥攪拌1分鐘，加入石子攪拌2-3分鐘，最后加入剩余的水及外加劑攪拌2-3分鐘。
2.3混凝土的澆灌和養(yǎng)護(hù)
鋼管混凝土構(gòu)件采用分五次從鋼管一端加入混凝土，每次加入混凝土后在振動(dòng)臺(tái)上震動(dòng)不少于2分鐘，并且邊震動(dòng)邊震搗，確保管內(nèi)混凝土的密實(shí)，最終將端口用鐵片包好，防止端口混凝土在成型之前流動(dòng)，然后倒置在室內(nèi)，在室溫條件下養(yǎng)護(hù)28d以上。
2.4鋼管的制作
尺寸為324×12～14、φ153×12～14、219×12～14的無縫鋼管，切割完畢后應(yīng)對(duì)切口進(jìn)行清潔處理。
3鋼管混凝土在實(shí)際工程中的應(yīng)用
鋼管混凝土能適應(yīng)現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)中大跨度、高聳、重載的結(jié)構(gòu)形式，及在惡劣條件下施工的需要，符合現(xiàn)代施工技術(shù)中工業(yè)化的要求，因此越來越廣泛的應(yīng)用在單層和多層工業(yè)廠房柱、送變電桿塔、桁架壓桿、樁、空間結(jié)構(gòu)、高層和超高層建筑以及橋梁結(jié)構(gòu)中，已取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和建筑效果。
單層和多成廠房柱，和鋼筋混凝土柱相比，鋼管混凝土柱顯得更加輕巧，被廣泛地用作各類廠房柱。地鐵站臺(tái)柱，地鐵的站臺(tái)柱承受的荷載較大，采用承載力高的鋼管混凝土可以減少截面面積，擴(kuò)大使用空間。高層和超高層建筑結(jié)構(gòu)中使用鋼管混凝土的主要優(yōu)點(diǎn)有：構(gòu)件截面面積較小，可節(jié)約建筑材料，增加使用空間；構(gòu)件自重可以得到減輕，可以減少基礎(chǔ)負(fù)擔(dān)，降低工程造價(jià)；抗震性能較好；耐火性能相對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)可以降低防火造價(jià)；可以采用“逆作法”或“半逆作法”的施工方法，可以加快施工速度等等。[7]
4.結(jié)論
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)建筑工程工業(yè)化進(jìn)度的不斷要求，鋼管混凝土的應(yīng)用將越來越廣泛。對(duì)于以建的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)工程都已獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和建筑效果。隨著建筑理論研究的深入和完善，新型施工工藝的產(chǎn)生和高性能材料的應(yīng)用，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)將是結(jié)構(gòu)工程科學(xué)的一個(gè)重要發(fā)展方向。
參考文獻(xiàn)
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【中圖分類號(hào)】TU375 【文獻(xiàn)識(shí)別碼】A【文章編號(hào)】
1 前言
圓鋼管混凝土由于鋼管和內(nèi)部核心混凝土“相互作用、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)”使得鋼管混凝土具有承載力高、抗震性能好、施工方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，越來越受到工程師的青睞，在橋梁結(jié)構(gòu)和高層建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用較為廣泛[1]。隨著鋼管混凝土工程實(shí)踐的不斷深入，發(fā)現(xiàn)在某些情況下，例如鋼管混凝土柱之間設(shè)有斜撐的節(jié)點(diǎn)處，大跨重載梁的梁柱節(jié)點(diǎn)區(qū)域等，橫向抗剪問題變得突出，因此深入研究鋼管混凝土抗剪強(qiáng)度有非常重要的工程意義。
以往對(duì)鋼管混凝土抗剪性能研究有：文獻(xiàn)[2-5]進(jìn)行了圓鋼管混凝土抗剪性能的實(shí)驗(yàn)研究和理論分析；文獻(xiàn)[6-7]進(jìn)行了圓鋼管混凝土抗剪試件的實(shí)驗(yàn)研究，并基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果建議了圓鋼管混凝土柱的抗剪承載力的計(jì)算公式。文獻(xiàn)[8]根據(jù)純扭試件的計(jì)算結(jié)果來確定鋼管混凝土的抗剪力學(xué)特性，即受扭時(shí)的剪切屈服點(diǎn)為鋼管混凝土的組合強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，采用有限元法對(duì)純扭構(gòu)件進(jìn)行了大量的計(jì)算分析，最后提出了組合剪切模量、剪切剛度和抗剪強(qiáng)度的簡(jiǎn)化計(jì)算公式，簡(jiǎn)化計(jì)算公式與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。文獻(xiàn)[9] 采用有限元軟件ABAQUS對(duì)鋼管混凝土基本剪切性能進(jìn)行了研究，提出了鋼管混凝土抗剪強(qiáng)度的簡(jiǎn)化計(jì)算公式，簡(jiǎn)化計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。
圓鋼管混凝土抗剪強(qiáng)度計(jì)算相關(guān)研究成果被國(guó)內(nèi)有關(guān)規(guī)程采納，主要有福建省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（DBJ/T13-51-2010）[10]、中國(guó)工程建設(shè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS28：2012[11]和中國(guó)工程建設(shè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《實(shí)心與空心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS254：2012[12]，為了為了幫助有關(guān)工程技術(shù)人員具體地了解上述各設(shè)計(jì)規(guī)程在進(jìn)行圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪承載力計(jì)算時(shí)的特點(diǎn)，本文簡(jiǎn)要介紹了DBJ/T13-51-2010、CECS28：2012和CECS254：2012這三種設(shè)計(jì)規(guī)程中關(guān)于圓鋼管混凝土抗剪承載力的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，同時(shí)，基于典型的計(jì)算算例，將不同規(guī)程的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比和分析，以期幫助有關(guān)工程技術(shù)人員實(shí)際應(yīng)用時(shí)參考。
2 各規(guī)程抗剪承載力計(jì)算公式介紹
2.1 DBJ/T13-51-2010規(guī)程[10]
文獻(xiàn)[1]采用有限元法對(duì)圓鋼管混凝土構(gòu)件在受剪作用的下的工作性能進(jìn)行了分析研究，并在大量參數(shù)分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，提出了圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪承載力計(jì)算方法，計(jì)算公式考慮了鋼管和核心混凝土的組合作用。DBJ/T13-51-2010規(guī)程采用文獻(xiàn)[1]的研究成果。DBJ/T13-51-2010規(guī)程給出的圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式如下：
（1）
式（1）中： 為鋼管混凝土純剪構(gòu)件抗剪承載力設(shè)計(jì)值； 為鋼管混凝土構(gòu)件的組合截面面積； 為鋼管混凝土的組合剪切強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，其計(jì)算公式表達(dá)式如下：
（2）
（3）
―鋼管混凝土抗剪承載力計(jì)算系數(shù)，按下式計(jì)算：
（4）
以上各式中， 為截面含鋼率（鋼管橫截面面積與核心混凝土截面面積之比）， 為鋼管混凝土的約束效應(yīng)系數(shù)， 為鋼管混凝土軸壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值， 為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
2.2 CECS28：2012規(guī)程[11]
CECS28：2012規(guī)程中有關(guān)圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪承載力是在文獻(xiàn)[6-7]系列實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，沒有考慮鋼管和混凝土的組合作用，偏安全的提出了鋼管混凝土構(gòu)件的抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式。CECS28：2012規(guī)程給出的圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式如下：
（5）
式（5）中， 為鋼管內(nèi)的核心混凝土橫截面面積； 為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值， 為鋼管混凝土的約束效應(yīng)系數(shù)，按下式計(jì)算：
（6）
式（6）中， 為鋼管的橫截面面積； 為鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
2.3 CECS254：2012規(guī)程[12]
CECS254：2012規(guī)程是基于極限平衡理論和相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上推導(dǎo)的，計(jì)算公式中沒有考慮混凝土強(qiáng)度參數(shù)的影響。CECS254：2012規(guī)程給出的圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪強(qiáng)度計(jì)算公式如下：
（7）
式（7）中， 為鋼管混凝土構(gòu)件的組合截面面積； 為鋼管混凝土的受剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，其計(jì)算公式表達(dá)式如下：
（8）
上式中， 為截面含鋼率（鋼管橫截面面積與核心混凝土截面面積之比）， 為鋼材抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。
3 各規(guī)程抗剪承載力計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果比較
為了比較以上各規(guī)程在計(jì)算圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果的差異，以下采用典型計(jì)算算例的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。算例的計(jì)算條件為：Q235鋼和Q420鋼，混凝土強(qiáng)度為C30、C50和C80，截面含鋼率 從0.04-0.2，選用了兩種截面尺寸，鋼管外徑D=400mm和D=800mm。
圖1給出了鋼管外徑D=400mm時(shí)不同參數(shù)情況下各規(guī)程計(jì)算得到的圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪強(qiáng)度 ～ 關(guān)系曲線。從圖1可見，各規(guī)程抗剪強(qiáng)度計(jì)算值隨含鋼率變化規(guī)律類似，表現(xiàn)為抗剪承載力隨含鋼率 的增大而增大。從圖1還可以看出，在截面含鋼率較小時(shí)，各規(guī)程的計(jì)算結(jié)果差異相對(duì)較小，在截面含鋼率較大時(shí)，各規(guī)程的計(jì)算結(jié)果差異增大。計(jì)算結(jié)果總體呈現(xiàn)規(guī)律為：在其他條件一定的情況下，CECS254：2012規(guī)程計(jì)算獲得的抗剪承載力最大，DBJ/T13-51-2010規(guī)程居中，CECS28：2012規(guī)程最小。
（1） C30混凝土 （1） C30混凝土
（2） C50混凝土 （2） C50混凝土
（3） C80混凝土 （3） C80混凝土
（a） Q235鋼材 （b）Q420鋼材
圖1 圓鋼管混凝土抗剪承載力計(jì)算結(jié)果比較（D=400mm）
圖2給出了鋼管外徑D=800mm時(shí)不同參數(shù)情況下各規(guī)程計(jì)算得到的圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪強(qiáng)度 ～ 關(guān)系曲線，各規(guī)程計(jì)算結(jié)果的差異規(guī)律與圖1類似，不再重復(fù)。
（1） C30混凝土 （1） C30混凝土
（2） C50混凝土 （2） C50混凝土
（3） C80混凝土 （3） C80混凝土
（a） Q235鋼材 （b）Q420鋼材
圖2 圓鋼管混凝土抗剪承載力計(jì)算結(jié)果比較（D=800mm）
4 結(jié)語(yǔ)
本文簡(jiǎn)要介紹了DBJ/T13-51-2010規(guī)程、CECS28：2012規(guī)程和CECS254：2012規(guī)程在圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪承載力計(jì)算方法和特點(diǎn)，結(jié)合典型計(jì)算算例比較了以上各規(guī)程在計(jì)算圓鋼管混凝土構(gòu)件抗剪承載力結(jié)果的差異，研究結(jié)果表明，在其他條件一定的情況下，各規(guī)程計(jì)算值比較的基本規(guī)律為：CECS254：2012規(guī)程計(jì)算獲得的抗剪承載力最大，DBJ/T13-51-2010規(guī)程居中，CECS28：2012規(guī)程最小。
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中圖分類號(hào)：TU323-1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）34-0167-03
1、鋼結(jié)構(gòu)體系分析方法概述[1]～[5]
國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的計(jì)算理論進(jìn)行了大量分析，提出一些行之有效的計(jì)算方法。我國(guó)編制的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)鋼框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算給出了計(jì)算公式，但該公式主要基于材料處于彈性范圍內(nèi)，計(jì)算結(jié)果偏于保守。對(duì)材料進(jìn)入塑形范圍內(nèi)的破壞，許多學(xué)者也進(jìn)行了分析，并提出了計(jì)算方法，如塑性區(qū)法和塑性鉸法。一般來說，分析框架結(jié)構(gòu)應(yīng)該考慮以下幾種因素：
1.幾何非線性：
2.材料非線性：材料的彈塑性性能；
3.幾何缺陷：初彎曲、初偏心、初傾斜；
4.材質(zhì)缺陷：冶金缺陷、殘余應(yīng)力。
本文在分析計(jì)算時(shí)遵循我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017-2014）中的荷載效應(yīng)分析方法以及設(shè)計(jì)方法，當(dāng)框架在進(jìn)行極限狀態(tài)下的彈塑性分析時(shí)采用考慮幾何非線性的塑性鉸法。本文主要采用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件PKPM[6]～[11]進(jìn)行研究分析。
2、建立結(jié)構(gòu)模型
2.1 結(jié)構(gòu)概況
層數(shù)：（多層）地下1層，地上6層，出屋面樓梯間1層；層高：地下3.6m，地上層高均為2.9m，出屋面4.1m；室內(nèi)外高差：0.45m；混凝土環(huán)境類別：外墻、基礎(chǔ)、雨蓬、衛(wèi)生間樓板為二a類，其余混凝土環(huán)境為一類；樓板：現(xiàn)澆混凝土平板，預(yù)應(yīng)力槽形疊合板，樓面預(yù)留70mm建筑做法，輕骨料混凝土填充；主體結(jié)構(gòu)材料：鋼材：Q235；混凝土強(qiáng)度等級(jí)：鋼管混凝土柱C40，其他C30；鋼筋：HPB300級(jí)、HRB400級(jí)；基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土樁基礎(chǔ)；填充墻：外墻、分戶墻、樓梯間墻――200mm厚加氣混凝土砌塊。
本文主要進(jìn)行7度抗震設(shè)防區(qū)設(shè)計(jì)基本加速度值為0.10g設(shè)計(jì)地震分組為第二組地震作用下的設(shè)計(jì)分析，場(chǎng)地土特征周期值選取0.40s。
2.2 結(jié)構(gòu)方案
本文分析三種常用結(jié)構(gòu)，分別是純鋼框架結(jié)構(gòu)、鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)、鋼框架-混凝土筒體結(jié)構(gòu)。 每一種結(jié)構(gòu)采用三種布置方案，方案一選用方鋼管柱；方案二選用采用H型鋼柱； 方案三選用圓鋼管混凝土柱。
3、計(jì)算結(jié)果分析
3.1 純框架結(jié)構(gòu)
純框架結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件用鋼量如表1所示。
主要計(jì)算結(jié)果：
1.自振周期 通過計(jì)算可得三種方案的前3階自振周期如表2-4所示：
2.構(gòu)件的安全性能
結(jié)構(gòu)在各個(gè)荷載組合作用下的最大應(yīng)力比如表5所示：
3.變形
結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載和地震作用下的側(cè)移如表6所示；
由表可知，結(jié)構(gòu)側(cè)移滿足規(guī)范的要求，仍有一定量的富余。
3.2 鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)體系
鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)體系的主要構(gòu)件用鋼量如表7所示。
主要計(jì)算結(jié)果：
1.自振周期 通過計(jì)算可得三種方案的前3階自振周期如表8-10所示：
2.構(gòu)件安全性能
結(jié)構(gòu)在各個(gè)荷載組合作用下的最大應(yīng)力比如表11所示：
3.變形 結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載和地震作用下的側(cè)移如表12所示；
由表可知，結(jié)構(gòu)側(cè)移滿足規(guī)范規(guī)定的限制。
3.3 鋼框架-鋼筋混凝土筒體體系
鋼框架-鋼筋混凝土筒體體系的主要構(gòu)件用鋼量如表13所示。
主要計(jì)算結(jié)果：
1.自振周期 通過計(jì)算可得三種方案的前3階自振周期如表14-16所示：
2.構(gòu)件安全性能
結(jié)構(gòu)在各個(gè)荷載組合作用下的最大應(yīng)力比如表17所示：
鋼框架-鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)體系在風(fēng)荷載以及多遇地震作用下的安全性能和抗側(cè)移能力都大大高于限值要求。經(jīng)過計(jì)算鋼框架部分的橫向抗側(cè)剛度只有筒體的1.07%；縱向上只有3.96%，沒能有效的參與工作，所以承載力只能作為二階段抗震的儲(chǔ)備。多遇地震作用組合下，底層轉(zhuǎn)角部位剪力墻段的豎向鋼筋和抗剪鋼筋配筋率達(dá)到了2.1%、2.7%。
3.結(jié)構(gòu)變形
結(jié)構(gòu)在風(fēng)荷載和地震作用下的側(cè)移如表18所示：
4 結(jié)論
本文結(jié)合具體建筑方案對(duì)7度區(qū)（0.10）Ⅱ類場(chǎng)地下幾種常用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析與對(duì)比，從計(jì)算結(jié)果分析可得出以下結(jié)論：
4.1 安全性能
常用結(jié)構(gòu)體系的三種方案均能滿足安全性能的要求。純框架結(jié)構(gòu)構(gòu)件的應(yīng)力比較小，富余過大，并不太合理。鋼框架-混凝土筒體結(jié)構(gòu)、鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)的構(gòu)件應(yīng)力比都比較大，構(gòu)件的承載力能夠充分發(fā)揮。
4.2 抗側(cè)移性能
常用結(jié)構(gòu)體系的三種方案的位移角、側(cè)移性能進(jìn)行對(duì)比分析：純框架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)比較差，鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)勝之，鋼框架-混凝土筒體結(jié)構(gòu)最優(yōu)。后兩者的側(cè)移不僅滿足了規(guī)范規(guī)定的限值，而且滿足了住宅精裝修的要求。
4.3 抗震延性
從自振周期可以看出，結(jié)構(gòu)縱向剛度比橫向剛度大，原因是縱向構(gòu)件比橫向構(gòu)件多。因此可以在橫向增加支撐減少兩個(gè)方向的剛度差，從而減小結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)，增加結(jié)構(gòu)的抗震性能。
純鋼框架結(jié)構(gòu)可以充分發(fā)揮鋼材的延性，但由于結(jié)構(gòu)形式單一，抗震性能不如其它兩種結(jié)構(gòu)。鋼框架-支撐結(jié)構(gòu)可以充分發(fā)揮材料的塑形性能，結(jié)構(gòu)的抗震性能較好，而且經(jīng)濟(jì)合理。鋼框架-混凝土筒體結(jié)構(gòu)的抗震性能最好，但不能充分發(fā)揮材料的力學(xué)性能。
4.4 用鋼量
通過分析，三種常用的結(jié)構(gòu)體系中方案3是最優(yōu)的。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案選用的時(shí)候，可以首先選用方案2和方案3，經(jīng)濟(jì)上方案3是最優(yōu)。在對(duì)經(jīng)濟(jì)性要求不是很苛刻時(shí)，可以考慮方案1。
綜上所述：圓鋼管混凝土柱的力學(xué)性能要強(qiáng)于方鋼管柱和H型鋼柱，在7度區(qū)，用鋼量比后兩者少了4.1%?？傮w上，三種常用結(jié)構(gòu)體系中的三種方案都是有較好的實(shí)用性，具體選擇那種結(jié)構(gòu)體系及方案，則需要根據(jù)具體的工程要求。
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中圖分類號(hào)：U443.22
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
文章編號(hào)：1008-0422（2008）11-0160-02
1前言
近年來，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國(guó)高等級(jí)公路建設(shè)呈現(xiàn)出突飛猛進(jìn)的勢(shì)態(tài)。高等級(jí)公路對(duì)線型等方面的要求使得山區(qū)公路中出現(xiàn)了許多高墩橋梁，增加了施工難度。本文根據(jù)吉茶高速公路C1合同段的橋梁高墩柱施工過程，將主要采用鋼管支架及特制定型鋼模板來組織施工的高墩施工工藝詳加闡述,供大家參考。
2工程概況
本橋位于吉茶高速公路C1合同段內(nèi)，橋位地處湘西自治州吉首市西南郊區(qū)雅溪村，中心樁位為K0+450，該橋上部構(gòu)造為23×30m的預(yù)應(yīng)力連續(xù)T梁，橋長(zhǎng)706.7m，下部構(gòu)造為柱式墩配樁基、整體式臺(tái)配樁基、重力式臺(tái)配擴(kuò)大基礎(chǔ)，其中5-11號(hào)墩、17號(hào)墩、21號(hào)墩為薄壁式空心墩。該橋橋位區(qū)屬低山丘陵之山間沖溝地貌，地形起伏較大，底面高程204.00～260.00m，橋最大架空高度36m。
3高墩施工的特點(diǎn)及難點(diǎn)
該橋梁所處地形復(fù)雜，交通運(yùn)輸不便，而且大部分橋墩身高。工程量大，工期短，因此橋墩施工是該工程的關(guān)鍵所在。然而對(duì)于20 m以上的高墩柱卻存在以下的特點(diǎn)：
3.1施工周期長(zhǎng)。對(duì)于高空作業(yè)，模板的受力自成體系，從模板的受力性能考慮，高墩柱混凝土的一次澆筑高度一般為4~6 m。對(duì)于20 m以上高墩的施工次數(shù)至少在4次以上，這樣每一根墩柱的施工周期相當(dāng)長(zhǎng)，受機(jī)械設(shè)備等因素影響，有的墩柱施工工期達(dá)到5、6個(gè)月之長(zhǎng)。
3.2模板和機(jī)械設(shè)備的投入大。由于單根高墩柱的施工周期長(zhǎng)，且受總工期的限制，各大橋的高墩柱只能采取平行作業(yè)的施工組織方法，每根墩柱至少配備6 m高度的模板,使其自成施工體系，這樣模板的投入相當(dāng)大。受起吊能力的限制，高墩柱施工須配備大噸位的吊車，且全標(biāo)段高墩柱數(shù)量多，分散于不同的山溝內(nèi)，致使吊車等設(shè)備很難相互調(diào)配使用，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備的投入也大。
3.3高墩施工定位控制難度大。對(duì)于高橋墩來說，截面相對(duì)面積小、墩身高、重心高、墩身柔度大、施工精度要求高，是其顯著的特點(diǎn)，施工時(shí)軸線很難準(zhǔn)確控制。
3.4高墩施工接縫的處理要求高。高墩柱不僅僅只是一個(gè)簡(jiǎn)單的受壓構(gòu)件，而且還受到復(fù)雜的彎矩扭矩作用，必須保證墩身有一定的柔度，在荷載和各種因素作用下其彎曲和擺動(dòng)不可避免，因此對(duì)高墩的施工質(zhì)量要求很高，而高墩的施工縫如處理不到位，就成為墩身受力的薄弱處。
3.5高空作業(yè)，施工安全度低。
4施工方案
4.1施工方案簡(jiǎn)介：
針對(duì)墩柱墩身較高的特點(diǎn)，墩柱模板全部采用特制定型鋼模板，由兩塊半圓拼裝而成，模板每節(jié)高度分1.5m、2.5m、3m三種，其中1.5m、2.5m為D140的模板，3m為D180模板。采用吊車進(jìn)行模板安裝，在吊車不能所及的高度采用卷?yè)P(yáng)機(jī)和臨時(shí)固定在已澆混凝土柱頂?shù)牡跫艿跹b施工時(shí)所需材料和安裝墩柱模板（1.5m/節(jié)），在模板頂和中部分別以風(fēng)纜繩緊固穩(wěn)定，保證立模后的剛度及豎直度。墩柱混凝土在吊車能及的高度用混凝土運(yùn)輸車送至現(xiàn)場(chǎng)，以吊車配混凝土吊斗，利用串筒澆筑，吊車不能及的高度，用混凝土輸送泵直接送至模板內(nèi)澆注，用插入式振搗器振搗，混凝土采取分層連續(xù)進(jìn)行澆注，每層厚度不大于30cm，中間因故間斷不能超過前層混凝土的初凝時(shí)間?；炷敛扇〖邪韬?，混凝土攪拌車運(yùn)輸。
4.2施工工藝流程(見圖1)
5施工關(guān)鍵技術(shù)
5.1測(cè)量放樣
先對(duì)墩柱的結(jié)構(gòu)線及墩柱中線進(jìn)行測(cè)量放樣，墩柱前后、左右邊緣距設(shè)中心線尺寸容許偏差10mm。墩柱施工前，將樁頂沖洗干凈，并將墩柱結(jié)構(gòu)線以內(nèi)的混凝土面鑿除浮漿，整理連接鋼筋。
5.2鋼筋工程
嚴(yán)格按照經(jīng)監(jiān)理工程師審批的支架方案進(jìn)行塔設(shè)，墩柱支架塔設(shè)完成后進(jìn)行墩柱鋼筋幫扎施工。鋼筋統(tǒng)一在加工棚進(jìn)行下料和制作，鋼筋的調(diào)直、截?cái)嗉皬澱鄣染鶓?yīng)符合技術(shù)規(guī)范要求，鋼筋加工完成后進(jìn)行編號(hào)堆放，運(yùn)至作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)再用定滑輪吊至作業(yè)平臺(tái)進(jìn)行綁扎、焊接。對(duì)于變截面高墩,應(yīng)注意墩柱主筋接長(zhǎng)時(shí)應(yīng)注意焊接接頭必須錯(cuò)開,使接頭鋼筋面積不超過鋼筋總面積的25%;箍筋接頭應(yīng)在四角錯(cuò)開,彎鉤長(zhǎng)度滿足設(shè)計(jì)及抗震要求。按設(shè)計(jì)及規(guī)范制作的墩柱鋼筋籠用吊車吊裝時(shí)對(duì)位要準(zhǔn)確，采用垂線法定位，中心點(diǎn)誤差控制在2cm內(nèi)，墩柱邊側(cè)的保護(hù)層利用墊塊來保證，并對(duì)蓋梁連接鋼筋進(jìn)行預(yù)留。
5.3支架與立模板：
5.3.1墩柱支架搭設(shè)
a、技術(shù)要求：墩柱腳手架主要起穩(wěn)固模板、操作架、支撐及垂直運(yùn)輸作用，必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性；支承部分必須有足夠的支承面積，如安設(shè)在基土上，基土必須堅(jiān)實(shí)并有排水措施；腳手架立桿間距及橫桿步距必須滿足使用要求。
b、搭設(shè)方法：清平夯實(shí)基土(最好將腳手架支承于墩柱承臺(tái)上)，圍繞墩柱搭設(shè)立柱鋼管支架：采用立桿24根，立桿采用搭接的方式連接，搭接長(zhǎng)度不小于50cm，搭接范圍內(nèi)的扣件不少于2個(gè)。各立桿間布置水平撐，并適當(dāng)布置垂直剪力撐，剪力撐與水平方向成45°角放置。鋼管支架立桿的縱橫向間距為1.4m×1.4m，橫桿步距為1.6m，則搭設(shè)一個(gè)立柱支架鋼管總長(zhǎng)為2360m，扣件約1180個(gè)。
b、支架受力分析及計(jì)算：鋼管支架自重力：19090N，施工荷載：10000N，合計(jì)：F=29090N?？紤]施工時(shí)的不均勻性，取不均勻系數(shù)1.5，則剛支架所受總荷載為：F=29090N×1.5=43635N。每根立桿承受荷載為：43635/8=5454N，則用￠48×3mm的鋼管面積A=424，鋼管回轉(zhuǎn)半徑為：I=15.9mm.
1)按強(qiáng)度計(jì)算，立桿的受壓力為：σ=N/A=5454N/424mm2
2)按穩(wěn)定性計(jì)算，立桿的受壓應(yīng)力為：長(zhǎng)細(xì)比：λ=L/I=1600/15.9=100
查《鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)范》表C-2，b類截面軸心受壓構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，Φ=0.432
σ=N/(Φ×A)=5454/(0.432×424)=29.8N/mm2
3)鋼管支架其橫桿抗彎強(qiáng)度σmax和剛度Wmax為：
抗彎強(qiáng)度σmax=ql2/10w=31167×1.42/ (10×4.49×103)=1.4Mpa
其中： w―鋼管的截面最小抵抗矩w=4.49×103mm3
f―鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，為215Mpa
q=43635N/1.4m=31167N/m
剛度Wmax=ql2/150EI=31167×1.44/(150×2.06×105×10.78×104)=36×109
其中：I―鋼管截面慣性矩I=10.78×104mm4
E―彈性模量E=2.06×105Mpa
容許撓度為3mm
根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，鋼管支架立桿受壓應(yīng)力和橫桿抗彎強(qiáng)度及剛度都小于容許值可滿足施工要求，則該支架方案是可行的。
5.3.2立模板
墩柱模板全部采用特制定型剛模板，由兩塊半圓拼裝而成，模板每節(jié)高度分1.5m、2.5m、3m三種，其中1.5m、2.5m為D140的模板，3m為D180模板。采用吊車進(jìn)行模板安裝，在吊車不能所及的高度采用卷?yè)P(yáng)機(jī)和臨時(shí)固定在已澆混凝土柱頂?shù)牡跫艿跹b施工時(shí)所需材料和安裝墩柱模板（1.5m/節(jié)），在模板頂和中部分別以風(fēng)纜繩緊固穩(wěn)定，保證立模后的剛度及豎直度。墩柱高度在≤15m時(shí)，采取一次性裝模到位，并進(jìn)行混凝土澆筑。
5.4澆筑混凝土
混凝土澆注前對(duì)支架、模板、鋼筋進(jìn)行檢查，符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后方可進(jìn)行混凝土澆注，混凝土澆筑采用一次支模到頂，一次混凝土澆筑的方法施工，中間不留施工縫?；炷敛扇〖邪韬?，混凝土攪拌車運(yùn)輸?；炷涟韬椭袊?yán)格控制材料用量，并對(duì)拌和出的混凝土進(jìn)行塌落度測(cè)定，控制好水灰比。墩柱混凝土在吊車能及的高度用混凝土運(yùn)輸車送至現(xiàn)場(chǎng)，以吊車配混凝土吊斗，利用串筒澆筑，吊車不能及的高度，用混凝土輸送泵直接送至模板內(nèi)澆注，用插入式振搗器振搗，混凝土采取分層連續(xù)進(jìn)行澆注，每層厚度不大于30cm，中間因故間斷不能超過前層混凝土的初凝時(shí)間?；炷翝沧⑦^程中設(shè)專人檢查支架、模板、鋼筋的穩(wěn)固性，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理?；炷翝仓筮M(jìn)行表面抹平，混凝土初凝以后及時(shí)養(yǎng)護(hù)，防止混凝土表面出現(xiàn)裂縫。
5.5拆膜及養(yǎng)護(hù)
混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后拆除墩柱模板，用塑料薄膜覆蓋養(yǎng)護(hù)，模板拆除時(shí)按順序拆卸，防止撬壞模板和碰壞結(jié)構(gòu)。
6高墩施工的幾點(diǎn)體會(huì)
6.1盡量保證1根墩柱施工的連續(xù)性，減少中間停頓時(shí)間，以加快分項(xiàng)工程的完工時(shí)間，縮短計(jì)量支付的周期，減輕資金周轉(zhuǎn)壓力。
6.2搞好安全施工是高墩柱施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，要經(jīng)常對(duì)施工操作人員進(jìn)行安全教育，強(qiáng)化安全意識(shí),各工序應(yīng)按安全操作規(guī)程辦事。
6.3由于模板周轉(zhuǎn)次數(shù)多，因此易產(chǎn)生模板變形，應(yīng)在2.8 m寬模板的加強(qiáng)肋中間設(shè)1道橫穿墩身的對(duì)拉螺桿，高度方向每隔1 m設(shè)1道與加強(qiáng)箍固定聯(lián)結(jié)。
7結(jié)束語(yǔ)
實(shí)踐證明，采用高墩鋼管支架及特制定型剛模板的施工技術(shù)，對(duì)高空、立體、平行、交叉作業(yè)有了可靠的安全保證，同時(shí)也加快了工程進(jìn)度，降低了工程成本，因此此技術(shù)是合理可行的。
參考文獻(xiàn):
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國(guó)務(wù)院文件明確提出:發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)住宅,擴(kuò)大鋼結(jié)構(gòu)住宅的市場(chǎng)占有率,將會(huì)加速住宅產(chǎn)業(yè)化過程,對(duì)我國(guó)建筑、冶金及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大意義。為推動(dòng)我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅的快速發(fā)展，滿足人民群眾對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住房的需求,推進(jìn)住宅產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化,中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)住宅鋼結(jié)構(gòu)分會(huì)成立,并陸續(xù)召開了多次住宅鋼結(jié)構(gòu)研討會(huì),各地投入大量人力探索我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展途徑,并試驗(yàn)性的建造了鋼結(jié)構(gòu)住宅。新型的鋼結(jié)構(gòu)住宅逐漸展現(xiàn)在人們面前。就我們國(guó)家的情況，鋼結(jié)構(gòu)住宅必將有一個(gè)快速發(fā)展。
1.鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)與鋼材的特點(diǎn)相聯(lián)系，那就是強(qiáng)度高,因此,鋼結(jié)構(gòu)自重輕,承載力高，鋼材的塑性和韌性好,因而鋼結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)荷載的適應(yīng)性強(qiáng),使鋼結(jié)構(gòu)住宅具有大空間和布置靈活的特點(diǎn)。鋼結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)相比較鋼材的強(qiáng)度為235N/mm2(A3),是混凝土強(qiáng)度的11倍;鋼材材質(zhì)均勻,而混凝土的材質(zhì)不均勻;尤其是混凝土的抗拉強(qiáng)度非常低,所以普通混凝土適筋梁的承載力設(shè)計(jì)階段均為帶裂縫工作階段;鋼材的容重為7850kg/m3,是混凝土容重的3.28倍;鋼材的彈性模量為206×103N/mm2,而混凝土,比如C30的混凝土變形模量為29.5×103N/mm2。因此,鋼結(jié)構(gòu)住宅自重比傳統(tǒng)住宅結(jié)構(gòu)要輕30%,構(gòu)件小,便于工業(yè)化制作、運(yùn)輸、安裝和現(xiàn)場(chǎng)裝配,大大降低了基礎(chǔ)施工的強(qiáng)度,施工場(chǎng)地也大為縮小,工期相對(duì)比傳統(tǒng)住宅縮短約40%左右,開發(fā)商更容易降低市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。從建造市場(chǎng)、客戶終端市場(chǎng)和外圍市場(chǎng)來看,都利于鋼結(jié)構(gòu)住宅的未來發(fā)展。
2.鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理
住宅建筑中的鋼結(jié)構(gòu)一般指的是輕鋼結(jié)構(gòu),大致可分為兩類,即:以冷彎薄壁型鋼為承重構(gòu)件的輕鋼龍骨建筑體系和以輕型鋼梁、鋼柱為承重體系的輕鋼框架建筑體系。如:取代格構(gòu)式截面的H型鋼和用于樓蓋層中可代替模板和抗拉鋼筋作用的亞型鋼板的應(yīng)用;結(jié)合跨度、高度和結(jié)構(gòu)形式,選用網(wǎng)架、懸索、預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用;組合梁的應(yīng)用,混凝土板和鋼梁在構(gòu)造上形成整體,共同抗彎,充分發(fā)揮混凝土板的受壓和鋼梁的受拉作用;鋼管混凝土柱,受縱向壓力作用時(shí),鋼管的應(yīng)力狀態(tài)為異號(hào)應(yīng)力場(chǎng)(縱向、徑向受壓,環(huán)向受拉),縱向應(yīng)力比單向受力時(shí)屈服強(qiáng)度低,塑性好;混凝土處于三向受壓狀態(tài),承載力比單向受壓棱柱體強(qiáng)度高,且極限變形大大增加,塑性提高,同時(shí)由于鋼管的約束又大大提高了混凝土的承載力。相對(duì)于其它材料結(jié)構(gòu),鋼結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力狀態(tài)符合力學(xué)計(jì)算的假設(shè)狀態(tài),計(jì)算結(jié)果可靠,使用更安全,而且抗震性能好。
3.鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)的應(yīng)用
鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)的應(yīng)用最早見于上世紀(jì)九十年代初，1994年11月建于上海北蔡的8層鋼結(jié)構(gòu)住宅,采用的就是冷彎成型矩形鋼管砼和U形冷彎薄壁組合梁組成框架,外墻采用稻草板。建造該試驗(yàn)住宅的上?，F(xiàn)代房地產(chǎn)公司,1999年還在新疆和上海分別建造了8層和5層鋼結(jié)構(gòu)住宅,并試用錯(cuò)列桁架體系的結(jié)構(gòu)形式,使小開間取得了大開間的效果,引起了各界的重視。免費(fèi)論文。期間較為引人注目的有長(zhǎng)沙遠(yuǎn)大公司,他們?cè)?999年建成了8層H型鋼框架、壓型鋼板組合結(jié)構(gòu)、配合整體浴室、中央空調(diào)等先進(jìn)設(shè)備的集成住宅,全部工期為3個(gè)月結(jié)構(gòu),2個(gè)月裝修,充分體現(xiàn)了預(yù)制、集成、裝配的特色,展現(xiàn)了鋼結(jié)構(gòu)住宅的良好前景。
20世紀(jì)80年代中期,隨著我國(guó)改革開放的深入,工業(yè)化的輕鋼別墅也進(jìn)入我國(guó),先后從日本引進(jìn)幾百棟輕鋼結(jié)構(gòu)低層別墅。之后幾年又從澳洲、加拿大引進(jìn)了輕鋼龍骨住宅體系構(gòu)件在國(guó)內(nèi)組裝。免費(fèi)論文。隨著國(guó)家《建設(shè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用新技術(shù)管理規(guī)定》和《鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑產(chǎn)業(yè)化技術(shù)導(dǎo)則》的出臺(tái),鼓勵(lì)新技術(shù)、新體系的應(yīng)用, 在理論上疏通了對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅的發(fā)展限制。相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái),為鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國(guó)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)?，F(xiàn)在中國(guó)的鋼產(chǎn)量已躍居世界第一位,鋼結(jié)構(gòu)在住宅中的應(yīng)用必將有一個(gè)大的發(fā)展。
4.鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國(guó)快速發(fā)展應(yīng)解決的問題
鋼結(jié)構(gòu)住宅的快速發(fā)展，拋棄了原來難以逆轉(zhuǎn)的混凝土,采用可重復(fù)利用的建材,減少了對(duì)自然的破壞，而且施工場(chǎng)地小,對(duì)環(huán)境的破壞也少，如果大規(guī)模采用鋼結(jié)構(gòu),將很大程度上減少灰塵污染，符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。但是,我們也要看到到當(dāng)前存在著幾個(gè)制約我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)住宅發(fā)展的問題。一是價(jià)格高的問題。我國(guó)的鋼產(chǎn)量雖有較大提高,但人均產(chǎn)量仍然較少,鋼材在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中仍屬較貴重材料,相比較而言,混凝土價(jià)格要比鋼材價(jià)格低。二是設(shè)計(jì)力量薄弱。設(shè)計(jì)中采用鋼結(jié)構(gòu)時(shí),應(yīng)注意結(jié)構(gòu)的功能要求是否屬于鋼結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用范圍。較高的承載力使鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),要考慮以不適合繼續(xù)承載的巨大變形為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的極限狀態(tài)準(zhǔn)則。鋼結(jié)構(gòu)存在著許多節(jié)點(diǎn),每個(gè)墊板、螺絲、焊縫都需要精確計(jì)算,各專業(yè)必須一次到位。因此,鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)比混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要復(fù)雜,鋼結(jié)構(gòu)的圖紙量也遠(yuǎn)多于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。三是鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)體系還未形成,市場(chǎng)比較混亂，只有進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn),才能體現(xiàn)出鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。免費(fèi)論文。同時(shí),鋼結(jié)構(gòu)住宅采用的復(fù)合材料在國(guó)內(nèi)還沒有大規(guī)模生產(chǎn),復(fù)合材料的選擇余地很小。此外,目前進(jìn)入國(guó)內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)商很多,產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)、價(jià)格和質(zhì)量都不統(tǒng)一,而國(guó)家尚沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來制約,使得開發(fā)商、設(shè)計(jì)師還很茫然。四是鋼結(jié)構(gòu)的使用年限。磚石混凝土號(hào)稱永不損壞,鋼結(jié)構(gòu)不行,一般使用壽命只有50年。一想到自己要買的房子不能住一輩子,這會(huì)阻止一部分客戶的購(gòu)買欲望。其實(shí),磚石結(jié)構(gòu)房屋的使用也很少超過50年,而且,隨著保險(xiǎn)業(yè)的發(fā)展,房屋壽命問題應(yīng)該很容易解決。
5.結(jié)束語(yǔ) 鋼結(jié)構(gòu)住宅與鋼筋混泥土等住宅相比具有抗震、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)，是世界各國(guó)倡導(dǎo)，我們國(guó)家提倡和人們所迫切需要的，這些年經(jīng)過實(shí)際應(yīng)用也得到了人們的認(rèn)同，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展以及人們對(duì)住宅的功能齊全、使用方便、居住舒適、安全節(jié)能、有益健康等方面的要求,鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國(guó)必將有一個(gè)飛躍式的發(fā)展。
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