摘 要:鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是目前發(fā)展較快的結(jié)構(gòu)類型。本文就鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和工程應(yīng)用兩方面作了介紹,使讀者對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)有更詳細(xì)的了解。
關(guān)鍵詞:鋼管混凝土 特點(diǎn) 工程應(yīng)用
鋼管混凝土是在勁性鋼筋混凝土和螺旋鋼筋,混凝土的基礎(chǔ)上演變和發(fā)展起來的,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)。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(duì)混凝土的約束作用使混凝土處于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)之下,使混凝土的強(qiáng)度得以提高。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, 可以保證其材料性能的充分發(fā)揮。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。
1 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
1.1 承載力高、塑性及韌性好
鋼管混凝土柱中,鋼管對(duì)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。研究表明,鋼管混凝土柱的承載力高于相應(yīng)的鋼管柱承載力和混凝土柱承載力之和。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?構(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。
1.2 施工方便,工期縮短
鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí),鋼管可以做為勁性骨架承擔(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;由于鋼管混凝土內(nèi)部沒有鋼筋, 便于混凝土的澆注和搗實(shí);鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí),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。
1.3 耐火性能較好
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(chǎng)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(huì)提高,因?yàn)殇摿旱臏囟葧?huì)從頂部翼緣把熱量傳遞給混凝土而降低。經(jīng)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明:達(dá)到一級(jí)耐火3 小時(shí)要求和鋼柱相比可節(jié)約防火涂料1/3-2/3 甚至更多,隨著鋼管直徑增大,節(jié)約涂料也越多。
1.4 經(jīng)濟(jì)效果好
鋼管混凝土作為一種較合理的結(jié)構(gòu)形式,采用鋼管混凝土可以很好的發(fā)揮鋼材和混凝土兩種材料的特性和潛力,使材料得到更為從分和合理的應(yīng)用,因此,鋼管混凝土具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。大量工程實(shí)際表明:采用鋼管混凝土的承壓構(gòu)件比普通鋼筋混凝土承壓構(gòu)件約可節(jié)省混凝土50%,減輕結(jié)構(gòu)自重50% 左右,鋼材用量略高或略相等;和鋼結(jié)構(gòu)相比,可以節(jié)省鋼材5 0 % 左右。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)。例如,1879 年英國(guó)賽文(severn)鐵路橋的建造中采用了鋼管橋墩,在鋼管中灌了混凝土以防止內(nèi)部銹蝕并承受壓力。前蘇聯(lián)烏拉爾的伊謝特鐵路橋采用鋼管混凝土構(gòu)件做拱形桁架的上弦和上部建筑的柱子,省鋼25％。1961 年比利時(shí)建造船塢時(shí),采用鋼管混凝土構(gòu)件做桁架的壓桿和立柱,比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材40%。我國(guó)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用已有近40 年的歷史。1966 年鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用于北京地鐵車站工程,20 世紀(jì)70 年代又在單層工業(yè)廠房、重型構(gòu)架中得到了成功的應(yīng)用。近10 年來,隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)的高層建筑工程、地鐵車站工程和大跨度橋梁工程中得到了卓有成效地應(yīng)用,推動(dòng)了建造技術(shù)的發(fā)展。
關(guān)鍵詞:鋼管混凝土 特點(diǎn) 工程應(yīng)用
鋼管混凝土是在勁性鋼筋混凝土和螺旋鋼筋,混凝土的基礎(chǔ)上演變和發(fā)展起來的,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)。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(duì)混凝土的約束作用使混凝土處于復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)之下,使混凝土的強(qiáng)度得以提高。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, 可以保證其材料性能的充分發(fā)揮。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。
1 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)
1.1 承載力高、塑性及韌性好
鋼管混凝土柱中,鋼管對(duì)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。研究表明,鋼管混凝土柱的承載力高于相應(yīng)的鋼管柱承載力和混凝土柱承載力之和。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?構(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。
1.2 施工方便,工期縮短
鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí),鋼管可以做為勁性骨架承擔(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;由于鋼管混凝土內(nèi)部沒有鋼筋, 便于混凝土的澆注和搗實(shí);鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí),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。
1.3 耐火性能較好
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(chǎng)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(huì)提高,因?yàn)殇摿旱臏囟葧?huì)從頂部翼緣把熱量傳遞給混凝土而降低。經(jīng)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明:達(dá)到一級(jí)耐火3 小時(shí)要求和鋼柱相比可節(jié)約防火涂料1/3-2/3 甚至更多,隨著鋼管直徑增大,節(jié)約涂料也越多。
1.4 經(jīng)濟(jì)效果好
鋼管混凝土作為一種較合理的結(jié)構(gòu)形式,采用鋼管混凝土可以很好的發(fā)揮鋼材和混凝土兩種材料的特性和潛力,使材料得到更為從分和合理的應(yīng)用,因此,鋼管混凝土具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。大量工程實(shí)際表明:采用鋼管混凝土的承壓構(gòu)件比普通鋼筋混凝土承壓構(gòu)件約可節(jié)省混凝土50%,減輕結(jié)構(gòu)自重50% 左右,鋼材用量略高或略相等;和鋼結(jié)構(gòu)相比,可以節(jié)省鋼材5 0 % 左右。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)。例如,1879 年英國(guó)賽文(severn)鐵路橋的建造中采用了鋼管橋墩,在鋼管中灌了混凝土以防止內(nèi)部銹蝕并承受壓力。前蘇聯(lián)烏拉爾的伊謝特鐵路橋采用鋼管混凝土構(gòu)件做拱形桁架的上弦和上部建筑的柱子,省鋼25％。1961 年比利時(shí)建造船塢時(shí),采用鋼管混凝土構(gòu)件做桁架的壓桿和立柱,比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材40%。我國(guó)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用已有近40 年的歷史。1966 年鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用于北京地鐵車站工程,20 世紀(jì)70 年代又在單層工業(yè)廠房、重型構(gòu)架中得到了成功的應(yīng)用。近10 年來,隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)的高層建筑工程、地鐵車站工程和大跨度橋梁工程中得到了卓有成效地應(yīng)用,推動(dòng)了建造技術(shù)的發(fā)展。