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1、简略探析钢管混凝土结构在工业厂房中设计和应用 摘要：钢管混凝土柱的应用，有效减轻了结构自重，降低了基础工程造价。由于钢管与普通混凝土可以交叉施工，大大提高施工效率，也会带来可观的经济效益。更加符合现代施工技术工业化的要求，有利于实现节约人工费用和加快建设速度的目标。关键词：钢管混凝土柱；设计规范；实例探讨中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：1钢管混凝土柱的特点钢管混凝土柱是钢管和混凝土的组合结构,其特点如下。1.1既发挥了钢材的弹塑性能好、抗拉压强度高,又发挥了混凝土抗压性能好的特性。钢管在承压时由于管壁薄容易失稳,当钢管内灌满混凝土后,可以有效地防止钢管失稳,从而可以
2、提高钢管的承载力。同时在轴力作用下由于钢管的套箍作用,又大大提高了混凝土的抗压强度,提高了混凝土延性,改善了结构的抗震性能,同时也降低了造价。1.2钢管混凝土柱和钢柱相比,可节约钢材50%左右,降低造价是显而易见的。61.3钢管混凝土结构施工简单,它与钢柱相比,零件少、焊接工作量少;与混凝土结构相比,不用对柱子支模板,从而降低了支模板的费用,减少工作量,大大加快了施工速度。1.4钢管混凝土柱耐火性能比钢柱好,但比钢筋混凝土柱差。用钢管混凝土柱可节约价格昂贵的防火涂料,同时内部混凝土的填充减少了钢柱的防腐处理面积,节约了防腐涂料,降低了厂房造价。2钢管混凝土的相关设计规范目前国际上主
3、要采用的设计规范有美国的AISC-LRFD(1999年)、英国BS5400(1979年)、欧洲规范EC4(1994年)、日本AJJ(1997年)等。我国到目前为止颁布的有关设计规程主要有:2.1国家建筑材料工业局标准JCJ01-89钢管混凝土结构设计与施工规程;2.2中国工程建设标准化协会标准CECS28∶90钢管混凝土结构设计与施工规程;2.3国家电力行业标准DL/T5080-1999钢—混凝土组合结构设计规程;2.4中国工程建设标准化协会标准CECS159∶2004矩形钢管混凝土结构技术规程。其中CECS28∶90,CECS159∶2004是推荐性行业标准。另外,福建、上海、天
4、津等地也相继颁布了针对或包含钢管混凝土结构设计的地方标准。3以具体工程为例介绍钢管混凝土柱的作用6在工业厂房结构设计中，钢管混凝土柱主要应用于下柱，下面以一个具体工程为例对此进行介绍。邯钢设备制造有限公司新建铸铁车间为单层工业厂房，建筑面积8448m2，共三跨，每跨有2台Q=32/5t桥式吊车，工作级别为A5级，轨顶标高10.020m。北京中冶设备研究设计总院有限公司建筑院设计，厂房采用钢结构，上柱为实腹H形，下柱为双肢钢管混凝土柱，腹杆为Φ140X5钢管（不灌注混凝土），屋面采用梯形钢屋架，H型钢檩条，压型钢板屋面板；吊车梁为实腹工字型断面钢吊车梁；墙面板为压型钢板，卷边C型钢墙
5、梁，墙皮柱间距6m。该工程在柱子系统和屋面系统节约大量钢材，本文着重介绍柱子系统，除去上柱及肩梁与一般钢结构柱子计算方法一样不做比较外，下柱采用钢管混凝土结构比普通钢结构节约钢材50%左右。计算荷载取值：①屋面荷载：活荷载0.5考虑积灰荷载0.3②风荷载：0.45③地震烈度：7·（0.15g）计算软件采用中国建筑科学研究院的PKPM-STS软件，用框排架模块计算。基本模型为排架平面内柱脚与基础刚接，上柱与屋架铰接；排架平面外柱脚与基础按铰接计算，靠柱间支撑保证平面外稳定。下柱支撑为双片交叉支撑，采用H250X125X6X9轧制H型钢分别与两个柱肢相连。下面仅对边列柱计算结果进行比较
6、。6经计算当采用钢管混凝土结构时柱子断面见图1。图1下柱为Φ355X6钢管，腹杆为Φ140X5。钢管中采用泵送顶升浇灌法浇注C40混凝土；上柱采用H600X350X12X16焊接H型钢；上下柱均为Q235B钢。钢柱的稳定应力比为0.8，平面外计算长细比为75，钢管外径与壁厚比值d/t=59，均满足《钢管混凝土结构设计与施工规程》3.1.5条的要求。整个下柱用钢量（不含肩梁）为1363kg。在相同条件下下柱采用H型钢格构式双肢柱断面，经计算，断面为双H型钢H500X250X8X12，腹杆为双角钢L100X8。上柱同样为H600X350X12X16焊接H型钢；上下柱均为Q235B钢。应
7、力比为0.85，长细比为120。整个下柱用钢量（不含肩梁）为1998kg。经比较每根柱子钢管混凝土结构比纯钢结构柱子可以节省钢材635kg，效果非常显著。同时腹杆采用钢管结构比采用双角钢结构减少了大量的焊接工作量。4满足适合采用钢管混凝土结构的条件4.1轨顶标高不宜太高，因为钢管混凝土结构格构式柱子对于柱子的长细比要求较高，《钢管混凝土结构设计与施工规程》表3.1.5规定格构式柱子长细比限值为80，所以如下柱过高，则由于长细比的限制而导致钢管直径过大，使钢管混凝土的强
