摘要：根據(jù)設(shè)計(jì)實(shí)例，對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在單層廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用提出自己看法，不同結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行比較以及設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意事項(xiàng)，得出結(jié)論鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)中的推廣和應(yīng)用將極大的節(jié)約鋼材，降低工程造價(jià)。
關(guān)鍵詞：鋼管混凝土柱 工業(yè)廠房 用鋼量 降低成本
中圖分類(lèi)號(hào)：TU37文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2011）14-0121-01
1鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)
鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是指在鋼管之內(nèi)填充混凝土而形成的組合材料。在工業(yè)廠房中主要是采用圓鋼管，圓鋼管因能有效地約束核心混凝土，從而其混凝土的抗壓強(qiáng)度和變形能力都顯著提高。鋼管混凝土具有強(qiáng)度高、重量輕、塑性好、耐疲勞、耐沖擊等優(yōu)點(diǎn)。此外還具有一些在施工工藝方面的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)：①鋼管本身就是耐側(cè)壓的模板。②鋼管本身就是鋼筋。③鋼管本身又是勁性承重骨架。
2以具體工程為例介紹鋼管混凝土柱的作用
在單層工業(yè)廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，鋼管混凝土柱主要應(yīng)用于下柱，下面以一個(gè)具體工程為例對(duì)此進(jìn)行介紹。邯鋼設(shè)備制造有限公司新建鑄鐵車(chē)間為單層工業(yè)廠房，建筑面積8448m2，共三跨，每跨有2臺(tái)Q=32/5t橋式吊車(chē)，工作級(jí)別為A5級(jí)，軌頂標(biāo)高10.020m。北京中冶設(shè)備研究設(shè)計(jì)總院有限公司建筑院設(shè)計(jì)，廠房采用鋼結(jié)構(gòu)，上柱為實(shí)腹H形，下柱為雙肢鋼管混凝土柱，腹桿為Φ140X5鋼管（不灌注混凝土），屋面采用梯形鋼屋架，H型鋼檁條，壓型鋼板屋面板；吊車(chē)梁為實(shí)腹工字型斷面鋼吊車(chē)梁；墻面板為壓型鋼板，卷邊C型鋼墻梁，墻皮柱間距6m。該工程在柱子系統(tǒng)和屋面系統(tǒng)節(jié)約大量鋼材，本文著重介紹柱子系統(tǒng)，除去上柱及肩梁與一般鋼結(jié)構(gòu)柱子計(jì)算方法一樣不做比較外，下柱采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)比普通鋼結(jié)構(gòu)節(jié)約鋼材50%左右。
計(jì)算荷載取值：
�、傥菝婧奢d： 活荷載 0.5 考慮積灰荷載0.3
�、陲L(fēng)荷載： 0.45
�、鄣卣鹆叶龋� 7・（0.15g）
計(jì)算軟件采用中國(guó)建筑科學(xué)研究院的PKPM-STS軟件，用框排架模塊計(jì)算�；灸Ｐ蜑榕偶芷矫鎯�(nèi)柱腳與基礎(chǔ)剛接，上柱與屋架鉸接；排架平面外柱腳與基礎(chǔ)按鉸接計(jì)算，靠柱間支撐保證平面外穩(wěn)定。下柱支撐為雙片交叉支撐，采用H250X125X6X9軋制H型鋼分別與兩個(gè)柱肢相連。下面僅對(duì)邊列柱計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。
經(jīng)計(jì)算當(dāng)采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)柱子斷面見(jiàn)圖1。
下柱為Φ355X6鋼管，腹桿為Φ140X5。鋼管中采用泵送頂升澆灌法澆注C40混凝土；上柱采用H600X350X12X16焊接H型鋼；上下柱均為Q235B鋼。鋼柱的穩(wěn)定應(yīng)力比為0.8，平面外計(jì)算長(zhǎng)細(xì)比為75，鋼管外徑與壁厚比值d/t=59，均滿足《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》3.1.5條的要求。整個(gè)下柱用鋼量（不含肩梁）為1363kg。
在相同條件下下柱采用H型鋼格構(gòu)式雙肢柱斷面，經(jīng)計(jì)算，斷面為雙H型鋼H500X250X8X12，腹桿為雙角鋼L100X8。上柱同樣為H600X350X12X16焊接H型鋼；上下柱均為Q235B鋼。應(yīng)力比為0.85，長(zhǎng)細(xì)比為120。整個(gè)下柱用鋼量（不含肩梁）為1998kg。經(jīng)比較每根柱子鋼管混凝土結(jié)構(gòu)比純鋼結(jié)構(gòu)柱子可以節(jié)省鋼材635kg，效果非常顯著。同時(shí)腹桿采用鋼管結(jié)構(gòu)比采用雙角鋼結(jié)構(gòu)減少了大量的焊接工作量。
3滿足適合采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的條件
3.1 軌頂標(biāo)高不宜太高，因?yàn)殇摴芑炷两Y(jié)構(gòu)格構(gòu)式柱子對(duì)于柱子的長(zhǎng)細(xì)比要求較高，《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》表3.1.5規(guī)定格構(gòu)式柱子長(zhǎng)細(xì)比限值為80，所以如下柱過(guò)高，則由于長(zhǎng)細(xì)比的限制而導(dǎo)致鋼管直徑過(guò)大，使鋼管混凝土的強(qiáng)度不能充分利用。
3.2 鋼管混凝土柱子受壓強(qiáng)度很高，但是受拉和受彎強(qiáng)度相對(duì)較差所以格構(gòu)式柱子在除節(jié)點(diǎn)之外的部位不宜連接使柱子承受水平力的構(gòu)件。
4采用鋼管混凝土柱子時(shí)的注意事項(xiàng)
4.1 因?yàn)殇摴芑炷两Y(jié)構(gòu)一般管徑較小，推薦采用泵送頂升澆灌法澆注混凝土以保證混凝土澆灌質(zhì)量。應(yīng)注意盡量采用骨料較小的混凝土，當(dāng)采用泵送頂升澆灌法時(shí)一般為0.5~3cm，水灰比不大于0.45，塌落度不應(yīng)小于15cm，當(dāng)有穿心部件時(shí)，粗骨料粒徑宜減小為0.5~2cm。為滿足塌落度的要求，應(yīng)摻適量減水劑。為減少收縮量，也可摻入適量的混凝土微膨脹劑。
4.2 柱子主要承重鋼管盡量采用螺旋形縫焊接管或無(wú)縫鋼管，焊接鋼管必須采用對(duì)接焊縫，并達(dá)到與母材等強(qiáng)。鋼管接長(zhǎng)時(shí)也應(yīng)采用等強(qiáng)度的破口焊縫。格構(gòu)式柱子肩梁部位肩梁腹板和柱間支撐節(jié)點(diǎn)板穿過(guò)鋼管時(shí)，穿過(guò)的板件與鋼管宜采用破口焊縫。在工程實(shí)踐中曾經(jīng)發(fā)生過(guò)因?yàn)榇┬陌寮c鋼管焊接強(qiáng)度不足，導(dǎo)致在進(jìn)行泵送頂升澆灌法澆灌混凝土?xí)r在焊接部位開(kāi)焊。
4.3 柱肢和腹桿焊接時(shí)應(yīng)避免使焊縫重合或交叉。
5結(jié)束語(yǔ)
工程實(shí)踐表明，鋼管混凝土與鋼結(jié)構(gòu)相比，在保持自重相近和承載能力相同的條件下，可節(jié)省鋼材50%，同時(shí)焊接工作量可大幅減小。因?yàn)殇摴芑炷两Y(jié)構(gòu)采用圓形鋼管，外觀新穎，造型美觀大方。隨著鋼管混凝土設(shè)計(jì)與施工水平的不斷提高，必將得到更大的推廣。
參考文獻(xiàn)：
[1]《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50017-2003.
[2]《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》.
