鋼管混凝土在結構工程中的應用

范文靜

摘要：結構工程是土木工程的六個二級學科之一。研究土木工程中具有共性的結構選型、力學分析、設計理論和建造技術和管理的學科。本文闡述了鋼管混凝土的特點及其在結構工程中施工的技術要求，旨在為其相關應用奠定可參考的基礎。

關鍵詞：鋼管混凝土;結構工程;抗展性能

前 ?言

鋼管混凝土是在鋼管中填入混凝土后形成的建筑構件，按截面形狀可分為方鋼管混凝、圓鋼管混凝土和多邊形鋼管混凝土。它利鋼管和混凝土兩種材料在受力過程相互之間的組合作用，充分地發(fā)揮了這兩種材料的優(yōu)，使混凝土的塑性和韌性大為改善。且可以免或延緩鋼管發(fā)生局部屈曲，使鋼管混凝土整體具有承載力高、塑性和韌性好、經(jīng)濟效益良和施工方便等優(yōu)點。從 1897 年美國人 John Lal1y 在鋼管中填充混凝土作為房屋建筑的承重柱并獲得專利算起，鋼管混凝土結構在土木工程中的應用已有一百多年的歷史。早在 1959 年原中國科學院土木建筑研究所就最先開展了鋼管混凝土基本性能的試驗研究。

一、鋼管混凝土的發(fā)展應用

鋼管混凝土20世紀60年代中期引入我國.迄今為止已將近 環(huán)境污染，產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟效益和深遠的社會效益。半個世紀。1963年成功地將鋼管混凝土柱用于北京地鐵車站工程。隨后，又在冶金、造船、電力等行業(yè)的單層廠房和重型構架中得到成功的應用。20世紀80年代，根據(jù)建設部科技發(fā)展計劃，在我國開展了較系統(tǒng)的科學試驗研究，使鋼管混凝土結構的計算理論和設計方法取得了長足的進展，形成了一套能滿足設計需要的計算理論和設計方法。在總結我國鋼管混凝土科研、設計和施工所取得的成就的基礎上，編制了《鋼管混凝土結構設計與施工規(guī)程》（CECS28：90） 2003年頒布實施的福建省工程建設標準《鋼管混凝土結構技術規(guī)程》（DBJ13—51—2003）可適用于圓形和方、矩形鋼管混凝土結構的設計計算。2003年頒布的天津市工程建設標準《天津市鋼結構住宅設計規(guī)程））（DB29—57—2003）中也給出了鋼管混凝土結構設計計算方面的規(guī)定。近年來，由于鋼管混凝土結構在結構性能和施工工藝上的眾多優(yōu)點以及設計規(guī)程的指導，鋼管混凝土結構在我國土木工程建筑中悄然興起，成為建筑結構體系中的重要形式。同時在理論研究方面也取得了突破性的進展，逐步形成了完整的理論體系和獨立的學科。

對于鋼管混凝土節(jié)點的研究主要是靜力研究與抗震性能研究兩方面。靜力性能研究主要是探討節(jié)點的承載力、剛度、破壞類型等是否滿足規(guī)范要求，以及節(jié)點的傳力機理，從而為節(jié)點在實際工程中的應用、設計和施工提供參考，目前的報道主要集中在靜力研究方面。目前對于鋼管混凝土節(jié)點的抗震性能研究多采用的是擬靜力試驗，對于鋼管混凝土節(jié)點的擬靜力試驗，節(jié)點形式一般分為平面節(jié)點形式和空間節(jié)點兩種。大多數(shù)文獻采用的是平面的十字形節(jié)點形式，柱上下端部采用鉸接形式模擬實際柱子的反彎點.梁的兩端也采用鉸接形式連接。加載形式主要有梁端加載和柱端加載兩種梁端加載的方式一般是先在柱頂施加一定的軸壓力.并保持不變?nèi)缓笤诹憾耸┘訉ΨQ或反對稱的反復荷載;柱端加載一般是先在柱頂施加一定的軸壓力并保持不變.然后在柱頂施加水平的反復荷載。

二、鋼管混凝土施工技術

1.鋼管柱制作

（1）鋼管材料說明：柱直徑為 800mm，900 mm，1000mm，鋼管柱采用 Q235 鋼材，內(nèi)襯管及柱底環(huán)板采用 Q235 鋼材，鋼材有出廠合格證，焊條采用 E50 焊條，鋼管表面不得銹蝕。（2）卷管方向應與鋼板壓延方向一致，卷制鋼管前，根據(jù)要求將板端開好坡口，為適應鋼管拼接的軸線要求，鋼管坡口端應與管軸線嚴格垂直，在卷管過程中，應注意保證管端平面與管軸線垂直。（3）應保證鋼管內(nèi)壁與核心混凝土緊密粘結，鋼管內(nèi)不得有油漬等污物。（4）出廠時，拼接坡口由廠家加工，焊接坡口應符合相關規(guī)范的要求。（5）鋼管柱出廠時，鋼管表面除銹等級為 Saz 級，鋼管外表面涂富鋅防銹漆厚 1o0um，鋼管內(nèi)壁刷純水泥漿 2 道。（6）外表面防火防銹層做法符合設計要求。

2.鋼管柱拼接組裝

鋼管的選用本工程所用鋼管由廠家制作，鋼管長度為：地下 2 層鋼管長度為層高加 600mm，其余長度為樓層高度。地下 2 層鋼管柱安裝（1）在基礎梁內(nèi)預埋 M1 環(huán)形鋼板，環(huán)形鋼板上焊接 n 形 25 鋼筋，共 12 根，環(huán)向均勻布置。（2）鋼管柱底鋼板定位：用 3 個 32 定位調(diào)節(jié)螺栓套在 M1 環(huán)形鋼板上，中部及下部用 25（分兩排）鋼筋焊接成三角形進行螺桿定位。（3）在 M1 環(huán)形鋼板上鋼管內(nèi)側焊 3 塊限位鋼板，分別在調(diào)節(jié)螺栓中間用于鋼管就位。（4）吊裝焊接鋼管柱前調(diào)節(jié) 32定位螺栓，使其 MI 環(huán)形鋼板位置符合要求后，套上 18mm 厚 80mm 鋼墊板，用螺帽緊固。（5）吊裝鋼管柱就位，在鋼管外側與 M1 環(huán)形鋼板接觸處焊接。鋼管柱的拼接鋼管出廠時，由廠家將環(huán)形內(nèi)襯板同鋼管柱焊接好，施工現(xiàn)場直接將上層鋼管柱吊裝就位后全熔透焊接。

3.鋼管柱吊裝

（1）吊裝鋼管柱時，制作封口蓋，用竹膠扳做成 1000mm ×l000mm的方形木板蓋蓋住鋼管柱端口，防止異物落入管內(nèi)。（2）用鋼絲繩套住鋼管柱上的環(huán)箍，緩緩起升吊裝就位。（3）就位后，應立即進行校正，達到質量要求后方可進行施焊，施焊過程中，保證鋼管柱垂直度及穩(wěn)定性。

4.鋼管柱內(nèi)混凝土

澆灌混凝土澆筑采用立式高位拋落無振搗法。一次拋落的混凝土量為 0 7m 3，用專用料斗裝填，料斗的下口尺寸應比鋼管內(nèi)徑小 150mm， 以使混凝土下落時管內(nèi)空氣排出。（1）為滿足坍落度要求，配合比設計時 18 www.spyzlzz.com 商品與質量·學術觀察應要求混凝土廠家摻適量減水劑和混凝土微膨脹劑。（2）鋼管內(nèi)的混凝土澆灌土澆灌工作，要連續(xù)進行，必須間歇時，間歇時間不應超過混凝土終凝時間，需留施工縫時，應將管封閉，防止水、油和異物落入。（3）每次澆灌混凝土前（包括施工縫）應先澆灌一層厚度為 10cm 的與混凝土等級相同的水泥砂漿，以免自由下落的混凝土粗骨料產(chǎn)生彈跳現(xiàn)象。（4）澆灌至環(huán)形封頂板上口時，用木搓子搓平。

5.質量要求

（1）管內(nèi)混凝土澆灌質量用敲擊鋼管的方法初步檢查，如有異常，則應用超聲波檢查，對不密實的部位應采用鉆孔壓漿補強，然后將鉆孔補焊封固。（2）鋼管焊接，必須在其部位上焊工的記號。

6.安全注意事項

（1）鋼管柱吊裝時，鋼絲繩與環(huán)箍一定要緊固，以防滑脫。（2）吊裝就位時，一定要緩慢，小心碰撞附加襯管。（3）臨時固定鋼管柱的支架一定要穩(wěn)定可靠。3.1 高強度材料的應用 采用高強混凝土可以減輕結構自重、降低工程造價。隨著混凝土強度的提高，其延性下降，這阻礙了它在實際工程中的應用。將高強混凝土灌人鋼管中形成高強鋼管混凝土，由于受到鋼管的約束作用，混凝土處于三向受壓狀態(tài)，其延性將大為提高，而其構件的承載力也得到了相應的提高。因此，高強鋼管混凝土具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

三、結束語

結構工程學是用力學的方法來分析建筑物（如：房屋、橋梁、水壩等）和構筑物（如：擋土墻、煙囪、構架等）在各種荷載作用下的內(nèi)力和變形，通過控制結構的內(nèi)力和變形，達到結構在施工和使用過程中保證一定安全可靠度的目的。近年來，科學建筑事業(yè)不斷地發(fā)展，鋼管混凝土在結構工程中的使用越來越廣泛，其鑄造方式也有了很大的發(fā)展。

參考文獻：

[1]DBJ 13-51-2003 鋼管混凝土結構技術規(guī)程.

[2]DUT5085-199.鋼管混凝土組合結構設計規(guī)程.

[3]CE CS 28：鋼管混凝土結構設計與施工規(guī)程.

[4]GB5010-2002.混凝土結構設計規(guī)范.