鋼管束混凝土結(jié)構(gòu)墻體發(fā)展探究

摘 要：鋼管束混凝土組合結(jié)構(gòu)墻體，是指以鋼管束墻為主體框架結(jié)構(gòu)，中間間隔或配以蒸壓加氣混凝土砌塊填充墻、CCA板EPS混凝土復(fù)合條板墻。結(jié)合室內(nèi)包梁施工、室內(nèi)外墻體面層施工、防火層施工及室外裝飾施工。按相關(guān)施工工藝組合形成的新型墻體。文章就簡單從鋼管束墻的應(yīng)用特點及發(fā)展方向做簡要概述。

關(guān)鍵詞：鋼管束；墻；應(yīng)用；前景

1 鋼管束結(jié)構(gòu)墻的主要應(yīng)用

在建筑中，按主體結(jié)構(gòu)的材料分，常用的有混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)兩種。鋼管束組合結(jié)構(gòu)剪力墻是將鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)有效的結(jié)合起來成為一種新型的抗側(cè)力構(gòu)件，充分發(fā)揮了混凝土剪力墻的建筑布局靈活、鋼結(jié)構(gòu)制作工業(yè)化程度高、施工速度快的優(yōu)勢，同時發(fā)揮了鋼材輕質(zhì)高強、混凝土剛度大的材料性能優(yōu)勢。

目前，在鋼管束組合結(jié)構(gòu)剪力墻結(jié)構(gòu)上、下層墻體拼裝過程中，由于豎向連接節(jié)點往往需要同時承受壓力、彎矩、剪力等作用，受力狀態(tài)較為復(fù)雜，上、下層鋼管束組合結(jié)構(gòu)剪力墻之間的連接節(jié)點是該結(jié)構(gòu)體系中的薄弱環(huán)節(jié)。鋼管束組合結(jié)構(gòu)剪力墻的現(xiàn)場吊裝安裝結(jié)束后，采用對接焊縫將上、下鋼管束組合結(jié)構(gòu)剪力墻左、右側(cè)翼緣焊接在一起，但是無法采用焊接工藝將鋼管束組合結(jié)構(gòu)剪力墻內(nèi)的隔板連接在一起，造成鋼管束組合結(jié)構(gòu)剪力墻連接處局部強度減弱。

2 鋼管混凝土的特點

2.1 承載力高，抗震性能優(yōu)越

管混凝土構(gòu)件受壓時，由于產(chǎn)生緊箍效應(yīng)，核心混凝土三向受壓，強度大大提高，鋼管延緩和避免了過早發(fā)生局部屈曲。兩種材料互相彌補了彼此的缺點，充分發(fā)揮了彼此的長處，從而使鋼管混凝土具有較高的承載力，一般都高于組成鋼管混凝土的鋼管和核心混凝土單獨承載力之和。試驗證明：對于圓鋼管混凝土，整個構(gòu)件的抗壓承載力約為鋼管和混凝土單獨承載力之和的1.7倍～2.0倍；對于方形鋼管混凝土，則為1.1倍～1.5倍。

抗震性能是指在動荷載或地震作用下，具有良好的延性和吸能性。在這方面，鋼管混凝土構(gòu)件要比鋼筋混凝土構(gòu)件強得多。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，但在一些建筑中，鋼柱常常要采用很厚的鋼板以確保局部穩(wěn)定性。但還常發(fā)生塑性彎曲后喪失局部穩(wěn)定。因此，鋼管混凝土柱的抗震性能也優(yōu)于鋼柱。

2.2 塑性和韌性好

混凝土的脆性較大，但核心混凝土在鋼管的約束下，不但在使用階段改善了其彈性性質(zhì)，而且在破壞時具有很大的塑性變形。試驗表明，鋼管混凝土軸心受壓短柱破壞時，往往可以被壓縮到原長的2/3，仍沒有呈現(xiàn)脆性破壞的特征。由于鋼管混凝土具有良好的塑性和韌性，因而抗震性能好。

2.3 施工方便，工期大大縮短

與鋼筋混凝土相比，采用鋼管混凝土構(gòu)件不用綁扎鋼筋、支模、拆模等工序，施工簡便。與預(yù)制鋼筋混凝土相比，鋼管混凝土不需要構(gòu)件預(yù)制現(xiàn)場。與鋼結(jié)構(gòu)相比，鋼管混凝土構(gòu)造簡單，焊縫少，易于制作。與普通鋼構(gòu)件相比，鋼管混凝土的柱腳零件少，焊縫短，可以直接插入混凝土基礎(chǔ)的預(yù)留杯口中，使柱腳的構(gòu)造更簡單。

2.4 鋼管混凝土的應(yīng)用

鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)在我國研發(fā)利用已有近40年的歷史。1966年將之用于北京地鐵車站工程，上世紀(jì)70年代在一批重工業(yè)單層工業(yè)廠房和重型構(gòu)架中成功應(yīng)用。80年代以來，隨著高度超過100m的超高層建筑的大量興建，人們開始應(yīng)用鋼管混凝土柱以解決“胖柱”問題的探索，它既解決了高強混凝土柱的脆性問題，又進(jìn)一步減少了柱的截面尺寸。近20年來鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在我國高層建筑工程、地鐵車站工程和大跨度橋梁工程中得到了卓有成效的應(yīng)用，推動了建造技術(shù)的發(fā)展。在我國，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于以下領(lǐng)域中。

2.4.1 高層和超高層建筑工程。將鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用到高層、超高層建筑中可節(jié)約建筑材料，增加使用空間。福建泉州郵電大樓是我國第一個局部采用鋼管混凝土柱的高層建筑。此外局部采用鋼管混凝土柱的建筑還有北京四川大廈、北京世界金融中心大廈、廈門阜康大廈等。全部柱子采用鋼管混凝土的高層建筑有深圳賽格廣場大廈、天津今晚報大廈、廈門金源大廈等。

2.4.2 大跨度橋梁工程。在拱橋結(jié)構(gòu)中，鋼管混凝土構(gòu)件主要用來承受軸向壓力。拱橋的跨度很大時，拱肋承受很大的軸向壓力，采用鋼管混凝土構(gòu)件非常合理；鋼管還可以作為橋梁安裝架設(shè)階段的勁性骨架和灌注混凝土的模板。自1990年在四川省蒼旺縣建成跨度為115m的我國第一座鋼管混凝土拱橋以來，我國已經(jīng)建成100多座鋼管混凝土拱橋，其中跨度在100m以上的有30多座，尤其是重慶萬縣長江公路大橋，跨度達(dá)420m，一跨過江。經(jīng)過多年的實踐，我國在鋼管混凝土拱橋建設(shè)上已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗，形成了一套較完整的拱橋建造技術(shù)。

2.4.3 其他工程。鋼管混凝土在其他工程中應(yīng)用最多的是單層和多層工業(yè)廠房柱、高爐構(gòu)架柱、鍋爐構(gòu)架柱、送變電構(gòu)架柱、地鐵站臺柱、桁架壓桿等，工程實例有：首鋼、鞍鋼和包鋼的大型廠房和高爐構(gòu)架，北京地鐵，北京廣安門華北電管局微波塔，湖北荊門熱電廠的50m鍋爐構(gòu)架，華東、華北和遼寧等地的送變電構(gòu)架等。

2.4.5 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的展望。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)以其承載力高、抗震性能好、混凝土延性好、耐火性能好、施工簡便以及造價經(jīng)濟合理等一系列優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于高層和超高層建筑以及中大跨度橋梁工程。相對于其它結(jié)構(gòu)材料而言，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究還很不充分，尤其是結(jié)構(gòu)體系的研究更少，還存在著一些需要進(jìn)一步研究和解決的問題。同時鋼管混凝土高層建筑前景非常廣闊，高強、高性能和高效施工技術(shù)的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、大管徑鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是將來高層鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。

3 結(jié)語

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，同時克服了鋼管結(jié)構(gòu)容易發(fā)生局部屈曲的缺點。近年來，隨著理論研究的深入和新施工工藝的產(chǎn)生，工程應(yīng)用日益廣泛，其發(fā)展前景是不可估量的。

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作者簡介：龍建剛，身份證號碼：632824198211230413。endprint