鋼管混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計參數(shù)

1、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)基本設(shè)計參數(shù)-結(jié)構(gòu)理論鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在目前各大城市的樓房建造中普遍應(yīng)用；這種結(jié)構(gòu)具有節(jié)省原料、性能良好等特點，現(xiàn)已逐漸普及應(yīng)用到各種建筑當中。我們應(yīng)該對這些結(jié)構(gòu)在進行理論分析的同時還要進行實際探究，發(fā)現(xiàn)其優(yōu)點和不足之處。這樣才能保證結(jié)構(gòu)的安全、經(jīng)濟、美觀?！娟P(guān)鍵詞】鋼管混凝土；設(shè)計參數(shù)引言：由于鋼管混凝土優(yōu)越的性能，在我國的建筑工程中得到廣泛的應(yīng)用。一些世界級的建筑也使用了鋼管混凝土的結(jié)構(gòu)，例如目前世界上最高的建筑，深圳賽格廣場大廈，一共 72層，高達291.6米, 大廈的主體結(jié)構(gòu)就是用到了鋼管混凝土的結(jié)構(gòu)，還有令中國人為之驕傲的重慶奉節(jié)巫 山長江大橋，跨度達460米，中間最重要

2、的曲線就是因為使用鋼管混 凝土才能如此堅固的。1.鋼管混凝土在建筑工程中的具體應(yīng)用在上個世紀六十年代，鋼管混凝土主要應(yīng)用于居民住宅和工廠設(shè) 計的建設(shè)方面。后來隨著人們對于鋼管混凝土的了解逐漸加深，性能的逐漸掌握，鋼管混凝土的使用面也越來越廣泛， 現(xiàn)已廣泛應(yīng)用到電 力設(shè)備工程、橋梁工程和大型工業(yè)廠房上，例如電線桿支架，電桿塔，橋柱，跨度較大柱子較高的高低屋面工業(yè)廠房。 但是，目前鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在高層 住宅樓的應(yīng)用上也取得了良好的效果。目前我國應(yīng)用較多的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是高層住宅建筑。由于我國 人口眾多，土地資源較為珍貴，因此住宅建筑多采為高層建筑；因此 地方開發(fā)商也在爭相在開發(fā)土地上建設(shè)高層建筑；

3、 我們所說的高層住 宅是指10層以上或24米以上的住宅建筑，而712層通常稱為小高層住宅。這種高 層建筑就要求鋼管柱子用量少，使用空間較大。一般采用H型鋼柱，鋼管砼柱，使用這兩種鋼材會大大的降低原料成本，節(jié)約建筑資金， 同時這種鋼管與混凝土的結(jié)合施工較為方便，因此在住宅樓的建筑工程中必將得到良 好的發(fā)展空間。2.1構(gòu)件的組合可靠度構(gòu)件的組合可靠度是指對于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)進行可靠度分析，然后再根據(jù)組合可靠度分析法的內(nèi)容，對于鋼管和混凝土分別進行承載 力的計算，從而求出構(gòu)件整體的可靠度數(shù)值。這種方法計算簡便，而 且取值較為方便，但是美中不足的是，此法在計算中會忽略混凝土與鋼管之劍的內(nèi) 力套箍作用，從

4、而對結(jié)果會造成一定的誤差，因此這種方法最后取得的數(shù)值屬于近似值。設(shè)鋼管混凝土構(gòu)件的含鋼量為a,那么鋼管所需要承擔的應(yīng)力就為a；而混凝土所需要承擔的應(yīng)力為(1-a) /由此可以分別得出鋼 管和混凝土所承擔的應(yīng)力值。鋼管所需要承擔的應(yīng)力值A(chǔ)=a/ /a / +(1-a) /,而混凝土所要承擔的應(yīng)力值為A = (1-a) / /a f+a) /,由上述兩個公式可以得出鋼管混凝土構(gòu)件的組合可靠度為 3.2A+3.7A'，通過大量的數(shù)據(jù) 表明，鋼管混凝土構(gòu)件的可靠度數(shù)值應(yīng)大于 3.2,但不能小于3.7,在 實際工作當中，大部分構(gòu)件軸心受壓時，都是受到應(yīng)力產(chǎn)生脆性破壞，而其組合可靠度指 標在國家規(guī)

5、定中并無體現(xiàn)，只能按照混凝土的要求，將其強度設(shè)計值 乘以可靠度修正系數(shù)，以此來維系構(gòu)件能夠正常使用，并保證安全性。2.2鋼管混凝土軸壓構(gòu)件的承載力承載力是鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用最重要的設(shè)計參數(shù)。承載力N=k1k2Ahf，其中是空心鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的軸壓穩(wěn)定系數(shù)，它是鋼管混凝土結(jié)構(gòu)最基本的因素。K1是混凝土漸變折減系數(shù)，k2是可靠 度修正系數(shù)。而A是鋼管 混凝土構(gòu)件的組合界面面積鋼管混凝土的承載力是反映其究竟能承受多大的重量，是決定其 功能的關(guān)鍵，在測量鋼管混凝土構(gòu)件的承載力時， 要對構(gòu)件進行不同 位置的測量，以保證能夠?qū)?gòu)件的真實情況進行了解， 同時要經(jīng)過數(shù) 次測量并取得平均值，保證測量的準確性。在

6、考慮到鋼管混凝土的抗震設(shè)計時，N要除以抗震調(diào)整系數(shù)，這樣才能正確的反應(yīng)出鋼管混凝土具體的承載 力。2.3構(gòu)件的抗壓強度設(shè)計值在上個世紀末，哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院的教授運用有限元 法測算出鋼管混凝土結(jié)構(gòu)縱向的應(yīng)力和軸向應(yīng)力變化的全過程曲線， 從而確定出構(gòu)件是由彈塑性變化階段再逐步進入到強化階段，并且該階段是構(gòu)件的抗壓強度有效區(qū)域。經(jīng)過后來大量的分析以及對于實際的探究發(fā)現(xiàn)，不 同種類的鋼材混凝土和不同含鋼量都會影響彈塑性階段和強化階段的數(shù)值，如果在彈塑性階段和強化階段，某點縱向壓力應(yīng)變?yōu)?x103, 那么無強化階段為極值破壞時，則小于4X103,。實踐得出以下結(jié)論，由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)含鋼量有所

7、不同， 鋼管 混凝土軸壓構(gòu)件的力和應(yīng)變過程曲線在應(yīng)變出現(xiàn)極值之前就會破壞。由于構(gòu)件內(nèi)的混凝土是采用離心法澆灌的， 且用蒸汽養(yǎng)生，因而管中混凝土的抗壓強度偏高約10%。對于實心和空心的混凝土構(gòu)件，套箍系數(shù)會取不同值，在此，設(shè) 計的套箍系數(shù)A=aF/(1.1f)，其中a=c( 1-b), a為實心截面的含鋼量, c為所對應(yīng)的含鋼率。2.4鋼管節(jié)點的要求對于鋼管的節(jié)點，首先要求節(jié)點的強度要足夠大于構(gòu)件的整體強 度，同時節(jié)點要滿足構(gòu)件所要求的剛度值，節(jié)點的構(gòu)造不宜過于繁雜， 只要傳力方便，整體性能較好就可以。其次不要在構(gòu)件內(nèi)設(shè)置橫向穿 管，加勁板和其他附件。再次所有焊在鋼管構(gòu)件上的連接件和金屬附近，

8、一定要在 混凝土離心成型之前就要準備完成，如果在不恰當?shù)臅r候進行焊接， 會造成構(gòu)件的連接性不強，應(yīng)力承受值較低的狀況。最后在對整體進 行焊接時，要保證焊接處的焊接質(zhì)量，整體方向要一致，焊縫質(zhì)量應(yīng)大于一級，檢驗 等級應(yīng)為B級以上，角焊縫的外觀質(zhì)量標準為 3級以上。3鋼管混凝土發(fā)展現(xiàn)狀以及趨勢雖然鋼管混凝土發(fā)展時間較短，但是發(fā)展速度較為迅猛，預(yù)計將 在住宅中得到廣泛的應(yīng)用，由目前的高層建筑逐漸過渡到小高層， 多 層的建筑上。在21世紀前20年，我國每年新建住宅面積5到6億平 方米，而后將每年以5億平方米遞增，今后的鋼管混凝土將得到更為廣闊的發(fā)展空間， 所以有必要對鋼管混凝土做進一步的研究工作，保證

9、工程的安全性。 首先要保證鋼管混凝土與外墻板之劍的接縫處理嚴密，保證墻板的耐久性和鋼管混凝土的配套性；其次要加強鋼管混凝土的防火設(shè)計， 這樣才有助于進一 步推廣鋼管混凝土的應(yīng)用；最后要逐步完善鋼管混凝土住宅建筑的設(shè) 計理論，不同類型結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范和施工操作方法， 盡快編制各類構(gòu)件 的配套圖集。結(jié)語：在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中，軸壓構(gòu)件的承載力，構(gòu)件的組合可靠度， 構(gòu)件的抗壓強度設(shè)計值以及鋼管節(jié)點是最基本的設(shè)計參數(shù)，通過多年對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的分析，目前已經(jīng)研制出統(tǒng)一的理論成果， 并同時 對這幾種基本參數(shù)進行了簡單的數(shù)值參考，在以后的建筑工程當中，要充分考慮這幾 種參數(shù)的關(guān)系，以保證鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的安全性。參考文獻1 鐘珊彤，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，M,3版，北京，清華大學(xué)出版社，2003.2 徐國林，空心鋼管混凝土軸心受壓構(gòu)件的工作性能與承載力，J,建筑鋼結(jié)構(gòu)進展，2