钢管混凝土框架结构设计浅议

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1、钢管混凝土框架结构设计浅议　　[摘要]：本文以某工程为例，介绍了钢管混凝土柱-H型钢梁-SP预应力空心板楼盖体系框架结构设计的一些特点，提出了设计的要点，并总结了几点体会，对钢管混凝土框架结构设计有参考意义。[关键词]：钢管混凝土结构；SP预应力空心板楼盖；设计中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：钢管混凝土结构因其具有承载力高、抗震性能好、施工方便等优点，越来越广泛地应用于单层和多层工业厂房、大宽度和空间结构、商业广场、多层办公楼及住宅、高层和超高层建筑以及桥梁结构中，并取得良好的经济效益和建筑效果。本文将结合某工程来探讨钢管混凝土柱-焊接H型钢梁-SP预应力空心板楼盖体系结

2、构设计要点。工程概况本工程为商用综合楼，抗震设防烈度为8度，结构抗震等级为二级，主体工程地上四层，局部五层，平均层高将近5m,建筑总面积约3万平方米，钢管混凝土框架结构。本工程柱网尺寸布置灵活，主要以12000×8800mm为主。框架梁采用焊接H型钢，楼盖采用大跨SP预应力空心板，独立柱基础。82.钢管混凝土柱设计本工程楼面活荷载与恒载均为5KN/m2，楼、屋面吊设荷载为0.4KN/m2,柱距较大，因此框架柱须承担很大的荷载。本工程所在地属于８度抗震设防地区，如果采用钢筋混凝土柱，则对其轴压比要求比较严格，而采用钢管混凝土柱只需控制柱子长细比而不限制轴压比，因此采用承载力较大的钢管混

3、凝土柱是非常合理的。底层柱柱截面为φ478×8mm，Q235钢材和C45混凝土，如果采用钢筋混凝土柱，截面将为600×600mm，面积则增大一倍以上。采用钢管混凝土柱后，柱截面减小，建筑使用面积增大，柱自重的减轻，地震反应也随之减小，因此获得很大的经济效益。本工程最大柱截面φ478×8，最小柱截面φ325×6，一二层柱截面相同，从第三层开始，柱截面变小。1-内衬管，2焊缝连接，3-环形封顶，5、4-钢管混凝土上、下柱，6-上柱加劲板，7-下柱加强环勒板，8、9-下柱上、下加强环图1钢管拼接管径相同的钢管拼接时，采用等强度坡口焊缝，管内加短衬管，管端加横隔板（隔板上沿距下柱管端50mm

4、）如图1（1）8所示。其中，内衬板厚50mm,板壁厚6mm，外径比钢管柱内径小2mm;环形封顶板厚12mm，板壁厚40mm，内衬管和环形封顶板采用Q345钢材。对于管径不同的上下柱拼接时，一般采用喇叭管过渡段来连接上下柱，但这种设计方法比较复杂，而且喇叭管的过渡段楼盖的结构高度范围内，不利于施工，本工程采用一种便于施工安装的设计方法，具体构造如图1（2）所示。上柱钢管伸入下柱钢管20mm，上柱底部焊一带加劲板的环板，环板再与下柱上加强环用八个均匀布置在环板上的M16高强螺栓连接。钢结构安装时，为了便于连接，减少施工工作量，在工厂直接在钢管柱上焊接好加强环和垂直肋板，然后在现场先用高强

5、螺栓与预制钢梁拼接，最后将工字梁的上下翼缘用对接焊缝连接，钢管采用坡口焊的办法。钢管混凝土柱采用泵送顶升浇注法，在钢管柱底部安装一个带阀门的进料支管，直接与泵车的输送管连接，由泵车将混凝土连续不断地自下而上注入钢管柱，无需震捣，每根柱一次连续泵送灌注至混凝土稍微溢出柱顶溢浆孔而完成。钢管混凝土柱具有良好的塑性和延性，抗震性能远比钢筋混凝土柱优越，因而提高了整个建筑物的可靠度。3.H型钢梁设计8本工程中，梁的最大跨度为12000mm,截面尺寸设计为850×300×8×10，自重仅约为1KN/m，如果设计成钢筋混凝土梁，梁高1000mm、宽400mm左右，自重将达10KN/m左右。在设防

6、烈度为8度的地区采用钢梁从抗震的角度来考虑是非常合理的对减小地基压力，对降低基础造价是非常有利的。另外一方面，钢梁与钢管混凝土柱连接较混凝土粱与钢管混凝土柱连接方便；钢筋混凝土梁钢筋密布，与柱钢筋交叉，构造十分复杂，不但建造费工，增加工时费用，影响施工速度，而且混凝土不易填充密实，势必影响工程质量。本工程焊接H型钢梁采用Q235B结构用钢。H型钢梁需要拼接的构件采用全融透对接焊缝等强度拼接，上、下翼缘和腹板中的拼接位置错开，并避免与加劲板重合，腹板拼接焊缝和它平行的加劲板至少相距200mm,与上、下翼缘拼接焊缝至少相距200mm。横向加劲板的间距不大于两倍梁截面高度，加劲板厚8mm。

7、4.节点设计节点是连接梁柱的关键部位，在框架中起着传递内力、分配内力和保证结构整体性的作用。本工程中，钢管混凝土框架节点为钢梁-钢管混凝土柱节点。节点设计一般遵循的原则是：传力途径简捷、明确，使计算分析与节点的实际受力情况一致；有足够的强度，使结构不致因连接较弱而引起破坏；具有良好的延性，满足抗震设计要求；尽量简化节点构造，以便于加工及安装时容易就位和调整。4.1梁柱节点8本工程采用外加强环式梁柱节点。加强环式节点是迄今为止研究最成熟、应用较多的一种节点，