二級(jí)結(jié)構(gòu)工程師：混凝土結(jié)構(gòu)知識(shí)匯總輔導(dǎo)(二)

二級(jí)結(jié)構(gòu)工程師：混凝土結(jié)構(gòu)知識(shí)匯總輔導(dǎo)(二)3.4單層和多層工業(yè)廠房柱

單層工業(yè)廠房的柱屬于偏心受壓構(gòu)件，為了充分發(fā)揮鋼管混凝土構(gòu)造的特點(diǎn)，許多工程中的柱子設(shè)計(jì)成格構(gòu)式組合柱，如雙肢柱、三肢柱和四肢柱，把偏心彎矩轉(zhuǎn)變?yōu)檩S心力。如1972年建成的本溪鋼鐵公司二煉鋼軋輥鋼錠模車間采納了四肢柱;1980年建成的太原鋼鐵公司第一軋鋼廠其次小型廠的下柱采納雙肢柱;1982年建成的吉林種籽處理車間采納了三肢柱;1980年建成的武昌造船廠船體構(gòu)造車間采納了四肢柱。與鋼筋混凝土柱和一般鋼柱相比，鋼管混凝土組合柱顯得特殊輕松，節(jié)省鋼材，施工簡(jiǎn)便，同時(shí)剛度好。單層工業(yè)廠房中采納鋼管混凝土柱時(shí)，鋼管中混凝土的澆注可以在全部主體構(gòu)造安裝完成后進(jìn)展，所以大大縮短了工期。如1992年建成的哈爾濱建成機(jī)械廠大容器車間，從破土開工到竣工只用了15.5個(gè)月;同年該廠又建成了容罐式汽車車間，主體構(gòu)造的施工僅用了半年時(shí)間。

80年月初，我國(guó)開頭在多層工業(yè)廠房中采納鋼管混凝土柱。多層工業(yè)廠房柱根本為偏心受壓?jiǎn)喂苤?如1984年建成的上海特種根底科研所的科研樓，1985年建成的柳州水泥廠窯尾加熱車間。

4.鋼管混凝土構(gòu)造討論的進(jìn)展方向

4.1高強(qiáng)度材料的應(yīng)用

采納高強(qiáng)混凝土可以減輕構(gòu)造自重、降低工程造價(jià)。隨著混凝土強(qiáng)度的提高，其延性下降，這阻礙了它在實(shí)際工程中的應(yīng)用。將高強(qiáng)混凝土灌入鋼管中形成高強(qiáng)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(gòu)件的承載力也得到了相應(yīng)的提高。因此，高強(qiáng)鋼管混凝土具有很大的進(jìn)展?jié)摿Α?/p>

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)高強(qiáng)鋼管混凝土構(gòu)件的討論說(shuō)明;高強(qiáng)鋼管混凝土的力學(xué)性能與一般鋼管混凝土有所不同，其設(shè)計(jì)不能套用一般鋼管混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)公式。而我國(guó)現(xiàn)行的鋼管混凝土設(shè)計(jì)施工標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程只適用于一般鋼管混凝土構(gòu)造，因此必需加大高強(qiáng)鋼管混凝土的討論力度，盡快制定出相應(yīng)的設(shè)計(jì)施工標(biāo)準(zhǔn)和觀看。

4.2節(jié)點(diǎn)動(dòng)力性能的討論

節(jié)點(diǎn)是構(gòu)造設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部位，也是施工的難點(diǎn)。對(duì)于鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)，其合理與否直接關(guān)系到構(gòu)造的安全性和整個(gè)工程的造價(jià)。鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)可以分為兩種;鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁的連接節(jié)點(diǎn)和鋼管混凝土柱與鋼梁的連接節(jié)點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)靜力性能的討論較多，而對(duì)于節(jié)點(diǎn)動(dòng)力性能的討論報(bào)導(dǎo)還較少。

4.3耐火性能的討論

我國(guó)還沒有制定針對(duì)鋼管混凝土構(gòu)造的防火規(guī)定。對(duì)于已經(jīng)建成的鋼管混凝土構(gòu)造，有的采納鋼筋混凝土構(gòu)造的要求外包混凝土，有的根據(jù)鋼構(gòu)造的要求涂防火材料，都沒有統(tǒng)一規(guī)定和科學(xué)的依據(jù)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者就鋼管混凝土的耐火性能問(wèn)題進(jìn)展了討論，已經(jīng)取得了可喜的成績(jī);應(yīng)盡快編制出適合我國(guó)國(guó)情的鋼管混凝土構(gòu)造防火標(biāo)準(zhǔn)。

4.4鋼管混凝土構(gòu)造體系抗震性能的討論

在對(duì)采納鋼管混凝土柱及鋼筋混凝土柱的框架構(gòu)造進(jìn)展了抗震性能的比照試驗(yàn)討論;并從理論上分析比擬了兩種構(gòu)造的動(dòng)力性能，得出了鋼管混凝土框架構(gòu)造的抗震性能明顯優(yōu)于鋼筋混凝土框架構(gòu)造的結(jié)論。但目前對(duì)鋼管混凝土構(gòu)造抗震性能的討論，主要還是集中在根本構(gòu)件方面，而對(duì)于鋼管混凝土整體構(gòu)造的抗震性能的討論還不多。應(yīng)開展這方面充分的討論，以供應(yīng)合理的抗震設(shè)計(jì)參數(shù)，便于工程應(yīng)用。

4.5矩形鋼管混凝土構(gòu)造的討論

矩形鋼管混凝土構(gòu)造中，鋼管對(duì)于其內(nèi)部混凝土的約束作用相對(duì)較弱，但是它具有節(jié)點(diǎn)形式簡(jiǎn)潔，便于施工等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)外學(xué)者對(duì)矩形鋼管混凝土構(gòu)造已進(jìn)展了大量的討論，制定了相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)程，在工程應(yīng)用上也取得了很大的進(jìn)展。我國(guó)的矩形鋼管混凝土構(gòu)造的設(shè)計(jì)施工規(guī)程尚在制定中。

與鋼筋混凝土構(gòu)造和鋼構(gòu)造相比，鋼管混凝土構(gòu)造是一種相對(duì)年輕的構(gòu)造形式。隨著其理論討論的深入和完善，新型施工工藝的產(chǎn)生和高性能材料的應(yīng)用，鋼管混凝土構(gòu)造的應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)大。

4.6鋼管混凝土施工方面的討論

鋼管混凝土構(gòu)造在施工中也有一些問(wèn)題不容無(wú)視。在構(gòu)造構(gòu)件的連接構(gòu)造方面：①當(dāng)鋼管混凝土柱與混凝土梁連接時(shí)，就必需借助于柱上的牛腿和加強(qiáng)板。假如用暗牛腿、會(huì)給澆注混凝土帶來(lái)不便，影響施工進(jìn)度;②當(dāng)鋼管混凝土柱與無(wú)梁蓋連接時(shí)，尤其是采納升板法施工時(shí)，板與柱的連接構(gòu)造是相當(dāng)簡(jiǎn)單的，會(huì)直接影響到施工的進(jìn)度;③為了能夠充分發(fā)揮鋼管混凝土的承載力，鋼管混凝土的連接應(yīng)盡可能地將連接力牢靠地傳遞到核心混凝土上。常采納柱頂蓋板、柱腳底板和層間隔板、穿心板等來(lái)實(shí)現(xiàn)。固然前提條件必需是應(yīng)保證管內(nèi)混凝土的密實(shí)，做到這一點(diǎn)也是不易的。橫隔板和上、下柱的連接是比擬縈瑣的，尤其是對(duì)于小直徑管，特殊不便于施工。穿心板的制作也很麻煩，而且還會(huì)阻礙管內(nèi)混凝土的澆注和振搗。一般僅在大直徑鋼管混凝土中使用。

4.7預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土方面的討論

實(shí)際上，隨著鋼管混凝土組合構(gòu)造體系的應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛，鋼管混凝土還常用于構(gòu)造的受拉部位，如鋼管混凝土空間桁架的下弦及受拉腹桿、大跨度拱橋的水平拉桿和擋土墻的錨桿等。因此，本文提出了預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土構(gòu)造，即對(duì)鋼管混凝土構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力，以提高構(gòu)造的承載力。預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土構(gòu)造不僅有效地拓展了鋼管混凝土的應(yīng)用范圍(鋼管混凝土構(gòu)造的應(yīng)用范圍不再局限于軸心受壓短柱，可擴(kuò)展到構(gòu)造的受拉部位)，而且改善了鋼管混凝土構(gòu)造的性能，也充分發(fā)揮了組合構(gòu)造的優(yōu)勢(shì)。另外，預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土構(gòu)造用于斜拉橋的斜拉索亦是一種有益的嘗試，可改善構(gòu)造的動(dòng)力性能，減小斜索垂度的影響，提高索的耐久性和抗腐蝕力量。

4.8薄壁離心鋼管混凝土構(gòu)造

薄壁離心鋼管混凝土構(gòu)造是介于鋼筋混凝土環(huán)形桿和鋼管桿之間的一種新型鋼—砼復(fù)合構(gòu)造，該構(gòu)造既可以充分發(fā)揮鋼和混凝土兩種材料的物理力學(xué)性能，又可避開這兩種材料在各自單獨(dú)有用條件下的弱點(diǎn)，具有良好的共同工作和力學(xué)性能。我國(guó)從1984年起，開頭該構(gòu)造討論試驗(yàn)，目前關(guān)于該種構(gòu)造的根本計(jì)算理論、技術(shù)規(guī)程、制造工藝以及施工及驗(yàn)收規(guī)程均圖#以編制出版，已形成較為完整的體系。

該種構(gòu)造與傳統(tǒng)的其它構(gòu)造相比具有以下優(yōu)缺點(diǎn)：

(1)與鋼筋混凝土電桿相比，其優(yōu)點(diǎn)為：在使用鋼材一樣的狀況下，可減小斷面，減輕重量;簡(jiǎn)化制造工藝，不需要鋼模，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率;抗震和抗沖擊力量強(qiáng)，運(yùn)輸、安裝破損少，搬運(yùn)及立