淺析高層結(jié)構(gòu)中的鋼管混凝土

摘  要：本文介紹了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及其在高層建筑上的廣泛應(yīng)用

關(guān)鍵詞：鋼管混凝土；高層；結(jié)構(gòu)

 

    在高層建筑結(jié)構(gòu)中，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用得到了快速的發(fā)展。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是由混凝土填人鋼管內(nèi)而形成的一種新型組合結(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)，同時克服了鋼管結(jié)構(gòu)容易發(fā)生局部屈曲的缺點(diǎn)。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。

 

 

    混凝土的抗壓強(qiáng)度高。但抗彎能力很弱，而鋼材，特別是型鋼的抗彎能力強(qiáng)，具有良好的彈塑性，但在受壓時容易失穩(wěn)而喪失軸向抗壓能力。而鋼管混凝土在結(jié)構(gòu)上能夠?qū)⒍叩膬?yōu)點(diǎn)結(jié)合在一  起，可使混土處于側(cè)向受壓狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度可成倍提高。同時由于混凝土的存在，提高了鋼管的剛度，兩者共同發(fā)揮作用，從而大大地提高了承載能力。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具體表現(xiàn)為以下幾個方面：

 

 

    鋼管混凝土柱中，鋼管對其內(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。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)樗苄云茐模瑯?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。在壓彎反復(fù)荷載作用下，彎矩曲率滯回曲線表明，結(jié)構(gòu)的吸能性能特別好，無剛度退化，且無下降段，和不喪失局部穩(wěn)定性的鋼柱相同。

 

 

    鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工廠時，鋼管可以做為勁性骨架承擔(dān)施．工廠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，不需要模板。

 

 

    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)時管柱截面溫度場的分布很不均勻，增加了柱子的耐火時間，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。

 

 

    鋼管混凝土的零件較少，焊縫少，構(gòu)造簡單，同時構(gòu)件自重較小，運(yùn)輸和吊裝也較易，施工很簡便。同時，與鋼筋混凝土柱相比，鋼管混凝土柱的外皮鋼管具有鋼筋的功能，兼有縱向鋼筋和橫向箍筋的作用，所以管內(nèi)沒鋼筋，省了鋼筋下料和綁扎鋼筋等一系列工藝。又由于柱外皮鋼管本身就是耐側(cè)壓的模板，同時也省了支模和拆模等工序。

 

    在高層建筑工程高層建筑結(jié)構(gòu)中，鋼管混凝土柱具有很大的優(yōu)勢：具有承載力高，抗震性能好的特點(diǎn)，既可以取代鋼筋混凝土柱，解決高層建筑結(jié)構(gòu)中普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)底部的“胖柱”問題和高強(qiáng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中柱的脆性破壞問題：也可以取代鋼結(jié)構(gòu)體系中的鋼柱，以減少鋼材用量，提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度。鋼管混凝土構(gòu)件的自重輕，可以減小基礎(chǔ)的負(fù)擔(dān)，降低基礎(chǔ)的造價。全部采用鋼管混凝土柱的工程可以采用“金逆作法”或“半逆作法”進(jìn)行施工從而加快施工進(jìn)度。