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1、第17卷 第2期西 南 工 学 院 学 报Vol.17No.22002年6月JOURNALOFSOUTHWESTINSTITUTEOFTECHNOLOGYJun.2002文章编号:1007-8916(2002)02-0060-03钢管混凝土结构的现存问题和应用前景周俐俐 张志强(西南科技大学土木工程学院 四川 绵阳 621002)摘要:本文对钢管混凝土结构与传统结构在造价、耗材、施工等各方面进行对比分析;提出了钢管混凝土结构目前存在和需要进一步解决的问题;指出了钢管混凝土结构的应用现状和应用前景。关键词:钢管混凝土结构;钢管高强混凝土结构;钢管超高强混凝土
2、结构 中图分类号:TU528文献标识码:A近20年来,钢管混凝土结构逐渐被应用于建筑结构尤其是在高层建筑结构中,随着建筑物高度的增加,钢管高强混凝土和钢管超高强混凝土结构的应用也将会得到快速的发展。一般的,我们把混凝土强度等级在C50以下的钢管混凝土称为普通钢管混凝土;混凝土强度等级在C50以上的钢管混凝土称为钢管高强混凝土;混凝土强度等级在C100以上的钢管混凝土称为钢管超高强混凝土。钢管混凝土结构与传统结构进行经济对比分析,在造价、耗材、施工等各方面的综合经济效益显著。特别是钢管高强和超高强混凝土结构在高层或超高层建筑中有广阔的应用前景。1 钢管混凝
3、土结构的特点及与传统结构的对比分析1.1 结构面积减小,有效使用面积增加在建筑工程中钢管混凝土通常用做柱子,由于钢管混凝土是延性材料,在地震区可以做到不受轴压比的限制,只控制其长细比,因此,柱截面面积可减少很多,有效使用面积增大,结构自重减轻在50%以上,因此,地震作用和地基荷载均可减小,从而经济有效地解决了我国建筑工程领域长期存在而未能解决的“胖柱”问题。1.2 节约原材料从表1、表2中看出:同等承载力条件下,钢管混凝土柱比普通混凝土柱节约混凝土在50%以上;几乎省去全部的模板,耗钢量略多或约略相等(实际工程中采用径厚比较大的钢管经济效果会更明显)。与普
4、通钢柱相比可节约钢材约在50%以上,造价也可降低(钢柱往往还需满足稳定的要求,所需材料可能会有所增加)。1.3 施工简便,可大大缩短工期钢管混凝土柱和普通混凝土柱相比,免除了支模、拆模、绑扎钢筋或焊接钢筋骨架等工序,省工省时;和普通钢柱相比,不用节点板,焊缝少,构造简单。缩短工期,提前投产,其综合经济效益较好。1.4 同等承载力条件下有更大的经济效益从表1、表2看出:钢管超高强混凝土柱的造价比普通混凝土柱的造价降低30%左右;钢管高强混凝土柱的造价比普通混凝土柱的造价偏高或大略相等。可见,采用钢管超高强混凝土柱有更大的经济效益。1.5 耐火性能好钢管混凝土
5、柱(空心钢柱用混凝土填实)有较高的耐火能力,因为钢柱吸热后有若干热量会传递到混凝 收稿日期:2001-11-05第2期 周俐俐等:钢管混凝土结构的现存问题和应用前景 61土部分,减慢钢柱的升温速度,并且一旦钢柱屈服,混凝土可以承受大部分的轴向荷载,防止结构倒塌。组合梁的耐火能力也会提高,因为钢梁的温度会从顶部翼缘把热量传递给混凝土而降低。2 钢管混凝土结构目前存在和需要进一步解决的问题2.1 材料的要求高,成本提高 混凝土特别是高强度混凝土的配制较困难,目前,强度等级在C100以上的混凝土仍处于试验室阶段,高强度钢材的
6、应用在一定程度上提高了成本。2.2 材料的自身性质 钢管混凝土在收缩、徐变、温度等影响下的材料自身性质还需做系统全面的研究。2.3 复杂受力状态如弯、剪、压、扭共同作用时构件的计算方法还没有完全确定,造成设计时只能简单地忽略构件的受扭和受剪,并加大构件承载力的富裕度来处理。2.4 节点性能的研究 钢管混凝土结构工程采用的节点形式有很多样。按材料分,现浇钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱节点,钢梁与钢管混凝土柱节点;按梁柱间的弯矩传递情况来分,有刚接节点、铰接节点和弹性连接节点。目前,关于节点的试验和理论研究严重滞后于实际工程的应用。2.5 动力性能的研究 钢管混凝
7、土尤其钢管高强混凝土和钢管超高强混凝土的耐疲劳性能和抗震性能需做进一步研究。2.6 钢结构防护技术的要求 钢结构防护包括防火、防腐、防锈。钢结构体系房屋造价高的主要原因是钢结构的防护技术要求较高,费用较高。2.7 我国钢结构制作、安装水平,规范钢结构市场 改革开放以来,我国从事钢结构加工制作、安装的厂家和施工队伍很多,但真正具有技术实力,能够承接大型、复杂钢结构工程的单位很少。因此,为发展和推广我国钢结构技术,必须采取一系列的措施提高我国钢结构制作、安装水平、规范钢结构市场。表1钢管高强混凝土柱、普通钢筋混凝土柱、普通钢柱经济分析对比C543钢管砼柱C60
8、普通砼柱C40普通砼柱普通钢柱(16Mn钢)0项 目D×t×L(
