鋼管混凝土疊合柱的設(shè)計和施工方法研究1

1、論文題目:鋼管混凝土疊合柱的設(shè)計和施工方法研究學(xué)院:_ 金山學(xué)院_ _ _ _專業(yè)年級:_ 土木工程2008級_學(xué)號:_ 082236108_ _姓名:_ _ 李東海_ _ _指導(dǎo)教師、職稱:_ 廖飛宇講師_ _2012年5 月Steel pipe concrete laminated column design andconstruction method ofCollege:Golden Hill CollegeSpecialty and Grade:Civil Engineering2008Number:082236108Name:li dong haiAdvisor:lecturer.

2、 Liao Fei-yuSubmitted time: May,2012目錄摘要 (1Abstract (11 引言 (22 鋼管混凝土疊合柱力學(xué)特性與優(yōu)缺點 (42.1鋼管混凝土疊合柱力學(xué)特性 (42.2 鋼管混凝土疊合柱在普通結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的優(yōu)點 (62.3 鋼管混凝土疊合柱在高層建筑中應(yīng)用的優(yōu)點 (62.4 相比其它類型構(gòu)件 (82.5 鋼管混凝土疊合柱的缺點 (82.6 鋼管混凝土疊合柱研究現(xiàn)狀文獻(xiàn)綜述 (103 鋼管混凝土疊合柱的施工方法 (113.1 鋼管混凝土疊合柱柱管制作 (113.2 鋼管混凝土疊合柱柱管安裝 (123.3 鋼筋混凝土梁柱與鋼管混凝土疊合柱連接技術(shù) (153.4

3、混凝土施工 (183.5 鋼管混凝土疊合柱施工方法現(xiàn)狀文獻(xiàn)綜述 (194 結(jié)束語 (19參考文獻(xiàn) (20致謝 (22鋼管混凝土疊合柱的設(shè)計和施工方法研究摘要:鋼管混凝土疊合柱是由截面中部鋼管混凝土和鋼管外側(cè)鋼筋混凝土疊合而成的柱,它具有強(qiáng)化(采用高強(qiáng)高性能建筑材料、組合(將不同材料組合到一個構(gòu)件中、約束(通過對材料間的相互約束、或?qū)θ跣圆牧系募s束改善性能、疊合(使內(nèi)力在截面中的分布更趨合理、增強(qiáng)抗力與延性四種增強(qiáng)理念,通過有效組合增強(qiáng)結(jié)構(gòu)承載能力和抗震性能,適用于我國非抗震和抗震地區(qū)的建筑結(jié)構(gòu),尤其是抗震設(shè)防地區(qū)的高層建筑, 且截面積比普通混凝土柱明顯減小, 是一種具有廣闊發(fā)展前景的結(jié)構(gòu)體系。

4、關(guān)鍵詞:鋼管混凝土疊合柱高強(qiáng)混凝土施工分析Abstract: Concrete steel tube composite columns is composed of concrete filled steel tube and steel tube outer central section reinforced concrete superposed column, it is aggrandizement ( using high performance building materials , combination of different materials into a memb

5、er , bound ( through the material between the mutual constraint, or weak material confinement improving performance , laminated ( the internal force in the cross section of a more reasonable distribution, strengthen the resistance and ductility four reinforced concept, through effective combination

6、of reinforced structure bearing capacity and seismic behavior, applicable to our country non seismic and aseismic areasof the building structure, especially the high-rise building in the region of seismic fortification, and cross-sectional area than ordinary concrete is obviously reduced, is a broad

7、 development prospects of the structure system.Key words:Concrete steel tube composite columns High strength concrete Construction Analysis1 引言鋼管混凝土疊合柱(簡稱疊合柱 于1995年首次在沈陽日報大廈地下室工程中應(yīng)用,使自支護(hù)半逆作法施工地下室獲得成功。1996年,遼寧省郵政樞紐工程采用疊合柱,成為第一幢采用鋼管混凝土疊合柱結(jié)構(gòu)的高層建筑。經(jīng)過10年的深化研究,疊合柱結(jié)構(gòu)體系已在國內(nèi)不少高層或地下工程中獲得應(yīng)用1,如某市的地鐵車站,地下4層,地上16

8、層,以疊合柱具有良好的抗震、抗火、抗爆、抗沖撞性能以及有利于自支護(hù)、半逆作法施工的優(yōu)點加以應(yīng)用。清華大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、大連理工大學(xué)等單位進(jìn)行了大量的結(jié)構(gòu)性能試驗,使這種結(jié)構(gòu)日趨成熟,已成為我國自主開發(fā)的一種結(jié)構(gòu)體系。由清華大學(xué)和遼寧省建筑設(shè)計研究院主編的鋼管混凝土疊合柱技術(shù)規(guī)程(CECS188 :2005 2(簡稱規(guī)程 已于2005年11月1日頒布施行。鋼管混凝土疊合柱是由截面中部的鋼管混凝土柱和鋼管外的鋼筋混凝土疊合而成的柱(圖1。鋼管外的鋼筋混凝土可以滯后(不同期 澆筑,也可以和管內(nèi)混凝土同期澆筑(但可以用不同的強(qiáng)度等級 。疊合柱的核心部分設(shè)置鋼管混凝土柱,讓它承受總軸力的約3/4,并

9、提供主要抗剪承載力;外圍混凝土僅承擔(dān)總軸力的1/4左右,讓它的軸壓比小,變形能力大,并承受截面上的大部分彎矩。外圍混凝土中的縱筋盡量以直徑粗且根數(shù)少的方式布置于截面的角區(qū),主筋和箍筋還應(yīng)滿足外圍混凝土的最小配筋率要求。(a (b圖1疊合柱截面規(guī)程應(yīng)用之初,有的技術(shù)人員對該種結(jié)構(gòu)體系的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性掌握不好,對施工的難易程度也不甚理解。幾年來的試點工程表明,只要合理組織,這種結(jié)構(gòu)的施工并不復(fù)雜,節(jié)點構(gòu)造也很簡單可靠,和普通混凝土柱比較,由于后疊合部分的施工不占主導(dǎo)工期,整體施工進(jìn)度要快,梁鋼筋的綁扎和定位精度高。至于柱本身的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性,與普通混凝土柱比較,首先表現(xiàn)在可以明顯減小柱斷面上,建筑自重減輕

10、,水泥用量減少,建設(shè)能耗降低;其次兩者總用鋼量基本持平或略有增加;與相同荷載相同斷面的型鋼混凝土柱比較,用鋼量要少得多。幾年來,隨著高強(qiáng)高性能混凝土的推廣應(yīng)用和高強(qiáng)厚壁直縫埋弧焊管的大量供應(yīng),使疊合柱的設(shè)計可以做到更加先進(jìn)合理、更加經(jīng)濟(jì)。尤其是C80級以上高強(qiáng)、高彈性模量、高施工性能的超高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用,更使疊合柱的優(yōu)越性得以充分發(fā)揮。表1列舉了沈陽市已成功建成并采用C100級混凝土的幾個工程實例,均由一般土建施工隊伍施工。這些工程大都是通過商業(yè)開發(fā)投資修建,每個工程都要和業(yè)主一起作詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證,讓業(yè)主心服口服。當(dāng)然,分析論證時一定要全面,不僅針對柱本身的造價,還要考慮到柱表面積減少引起

11、的裝修造價的降低,考慮到增加使用面積引起的綜合效益等,如表1中第5項東大科技樓工程由于柱斷面由1m ×1m減為0.16m ×0.16m,使每個標(biāo)準(zhǔn)教室都能增設(shè)一列固定坐席;在地下車庫中由于柱斷面減少,使柱間停車位由2個增加到3個等。付表1 沈陽市采用C100級鋼管混凝土疊合柱的工程 注:鋼管外混凝土均為C60。鋼管內(nèi)混凝土除工程1為C90(設(shè)計 ,C100(施工外,其余工程均為C100。表1中的幾個已建成實例均是在管內(nèi)采用C100級混凝土,在管外采用C60級混凝土,一般柱斷面的邊長可減少400600mm,還有許多工程管內(nèi)采用C80,管外用C60混凝土,也取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益

12、。遼寧省個別偏遠(yuǎn)地區(qū)的工程,管內(nèi)用C60,管外用C40混凝土,也比全用C40級混凝土柱斷面明顯縮小。2鋼管混凝土疊合柱的力學(xué)特性與優(yōu)缺點在高層重載柱設(shè)計時,增強(qiáng)柱子承載能力和抗震性能的主要理念和方法有:1強(qiáng)化,采用高強(qiáng)高性能建筑材料;2組合,將不同材料組合到一個構(gòu)件中,取長補(bǔ)短;3約束,通過對材料間的相互約束,或?qū)θ跣圆牧系募s束改善其性能;4疊合,使內(nèi)力在截面中的分布更趨合理,從而增強(qiáng)其抗力和延性。鋼管混凝土疊合柱兼容并蓄了以上四種增強(qiáng)理念,優(yōu)化配置各種成柱材料,充分地發(fā)掘其潛力,大幅度減小成柱斷面。提高建筑材料的材質(zhì)。目前我國已能生產(chǎn)高強(qiáng)(Q345 Q410級鋼材、厚壁( 最厚可達(dá)40 60

13、mm的結(jié)構(gòu)用直縫埋弧焊管,比早期使用的Q235、壁厚12mm的螺旋卷管有了長足的進(jìn)步,對管內(nèi)混凝土可以提供更大的套箍指標(biāo);在混凝土材料方面,高強(qiáng)、高彈性模量、可泵送、低收縮、低徐變、適量早強(qiáng)的混凝土研制成功,特別是有的高強(qiáng)混凝土的后期強(qiáng)度仍有一定的增長,可以抵消由于徐變和材料的非線性引起的不良影響。由于疊合柱的特點在于其軸壓承載力主要來自性價比較高的混凝土,而不主要靠鋼材,這是它在經(jīng)濟(jì)上優(yōu)于其它鋼和混凝土組合柱結(jié)構(gòu)的原因所在。將超高強(qiáng)混凝土用于鋼管之中,可以抑制其自身性能缺點,充分發(fā)揮高強(qiáng)的特點,用量又少,是超高強(qiáng)混凝土工程應(yīng)用的最佳場合。遼寧地區(qū)已有20多幢高層建筑在管內(nèi)采用C80 C100

14、級自密實混凝土,其配制材料已成功實現(xiàn)國產(chǎn)化3。疊合柱基本上是鋼和混凝土的組合,主要靠混凝土承受軸壓力。鋼管內(nèi)用的是高強(qiáng)素混凝土( 如C60 C100級,鋼管外用的是一般強(qiáng)度的鋼筋混凝土( 如C40 C60級。疊合柱基本上屬于混凝土結(jié)構(gòu),但由于不同材料在截面上組合時的分布位置合理,使核心混凝土和核心鋼管一起主要起抗壓和抗剪作用,外圍混凝土和外圍鋼筋起部分抗壓,但主要起抗彎作用。鋼管主要起套箍約束作用,用量較少,用鋼量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同樣荷載的型鋼混凝土柱和鋼管混凝土柱。2.3.3 約束通過鋼管約束管內(nèi)素混凝土,提高其軸壓承載力和塑性,又通過管外鋼筋混凝土約束核心區(qū)的鋼管混凝土,可充分利用鋼管混凝土的短柱

15、軸壓承載力。管外鋼筋混凝土對核心鋼管混凝土的約束增強(qiáng)作用。管外鋼筋混凝土的設(shè)置,一方面使鋼管壁不會或推遲發(fā)生向外屈曲,提高鋼管壁的軸壓極限強(qiáng)度,同時由于管壁的增強(qiáng),使之對管內(nèi)混凝土的約束作用增強(qiáng);另一方面管外鋼筋混凝土的存在,整體上提高了核心鋼管混凝土的受壓穩(wěn)定性和偏壓時減小由于偏心距對軸壓強(qiáng)度的折減。一般鋼管混凝土柱的承載力設(shè)計值為其短柱的軸壓承載力設(shè)計值乘以U1(考慮長細(xì)比影響的承載力折減系數(shù)和Ue(考慮偏心率影響的承載力折減系數(shù)。只當(dāng)柱的長細(xì)比4時,U1才等于110,當(dāng)長細(xì)比>4以后,U1急劇減少。Ue的折減也很快。試以一個<508的鋼管混凝土柱為例,其計算長度為412m,則

16、U1=0176;當(dāng)偏心距e=100mm時,Ue=0170,U1/Ue=0176017=015324,也就是說有接近一半(47%的短柱承載力被折減掉了。所以工程界曾有一種議論,認(rèn)為鋼管混凝土不適用于荷載很輕、彎矩較大的柱,管內(nèi)也不必用強(qiáng)度等級大的混凝土,就是因為荷載過小時,選的管徑不能過小,致使其短柱承載力未能發(fā)揮。疊合柱結(jié)構(gòu)是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),柱子的穩(wěn)定性宜按鋼筋混凝土柱考慮,只當(dāng)長細(xì)比>8時才進(jìn)行承載力折減,當(dāng)柱中鋼管居中時,外圍混凝土承受主要彎矩,也無需進(jìn)行Ue折減。因此只要控制好疊合柱的尺寸(實際工程中很容易做到長細(xì)比8,其核心鋼管不論尺寸大小,其短柱的軸壓承載力可以充分加以利用。疊

17、合柱具有多重約束作用:鋼管壁約束管內(nèi)混凝土,鋼管內(nèi)、外混凝土約束鋼管壁,管外鋼筋混凝土又對核心鋼管混凝土構(gòu)成整體約束。在這種相互多重約束下,改善了各種材料的應(yīng)力狀態(tài)和工作條件,使疊合柱中各種材料的優(yōu)點和性能都可以充分發(fā)揮出來。2.4.4 疊合利用時間差進(jìn)行截面優(yōu)化組合,達(dá)到豎向軸向力的合理分配?；炷晾碚撟C明5,柱子的抗震延性控制,實質(zhì)上是控制柱子在設(shè)計階段(小震組合的壓應(yīng)變值不應(yīng)過大;無論普通混凝土柱或組合柱,在偏壓破壞時的最大壓應(yīng)變均發(fā)生在截面的邊緣,大震時當(dāng)邊緣混凝土的壓應(yīng)變超過極限壓應(yīng)變值(01003010033時,則產(chǎn)生壓潰現(xiàn)象,導(dǎo)致截面破壞6。疊合理念是設(shè)法改變設(shè)計階段軸力在截面上

18、的分布,減小外圍混凝土的邊緣壓應(yīng)變值,使之與極限壓應(yīng)變值相差更大,達(dá)到增加截面的轉(zhuǎn)動變形能力,增加延性,并可適當(dāng)減小柱外圍的截面積。而核心區(qū)的鋼管混凝土沒有控制軸壓比的要求,則通過疊合可分擔(dān)到更多的軸力,可充分利用其短柱的承載力。疊合柱設(shè)計理念正是綜合利用以上四種(強(qiáng)化、組合、約束、疊合增強(qiáng)手段,使各種材料合理巧妙地組合于一個構(gòu)件之中,實現(xiàn)優(yōu)化配置。在具體操作時,每個工程的優(yōu)化目標(biāo)可以不同,如有的追求造價最低,有的追求斷面最小,有的局限于用當(dāng)?shù)夭牧细銉?yōu)化設(shè)計(如利用當(dāng)?shù)噩F(xiàn)行的混凝土強(qiáng)度等級和可購到的鋼管規(guī)格型號等。這就要求在設(shè)計過程中因地制宜地控制調(diào)整好各種設(shè)計參數(shù),總是能達(dá)到相對最優(yōu)的目標(biāo)。

19、經(jīng)有關(guān)專家實驗和理論分析證明鋼管混凝土疊合結(jié)構(gòu)受壓構(gòu)件強(qiáng)度承載力可以達(dá)到鋼管和混凝土單獨承載力之和的1.72.0倍。據(jù)有關(guān)實驗數(shù)據(jù)表明:鋼管混凝土軸向壓縮到原長的2/3構(gòu)件表面已褶曲,但仍有一定的承載能力,可見塑性之好。在壓彎剪循環(huán)荷載作用下,水平力與位移之間的滯回曲線十分飽滿,吸能能力很好,基本無剛度退化,抗震性能大大優(yōu)越于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)表明,和鋼柱相比可節(jié)約鋼材50%左右,造價大幅度降低。和鋼筋砼柱相比可節(jié)約混凝土70%左右,減輕自重70%,節(jié)省模板100% 7,而用鋼量相等或略多。這一點在已建成的諸多建筑中得到了充分證明,前蘇聯(lián)的NCETB河鐵路橋與鋼拱橋相比節(jié)約鋼52%,降

20、低造價20%。大連造船廠船體裝配車間采用鋼管混凝疊合柱與常規(guī)設(shè)計鋼柱相比,節(jié)省鋼材56%。美國雙聯(lián)廣場大廈比通常的鋼框架結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材50%,總造價降低30%。2.2.4施工簡單,可以大大縮短工期美國太平洋第一中心大廈建設(shè)速度達(dá)到了每周四層,速度之快是其它結(jié)構(gòu)無法相比的。該種結(jié)構(gòu)形式和鋼結(jié)構(gòu)相比零件少,焊縫短,可以采用構(gòu)造簡單的插入式柱腳,免去了復(fù)雜的柱腳構(gòu)造。鋼管還是“鋼筋”,它兼有混凝土柱中縱向受拉、受壓鋼筋和橫向箍筋之作用。從施工過程講制作鋼管遠(yuǎn)比制作鋼筋骨架省工得多,而且便于澆灌。鋼管本身就是勁性結(jié)構(gòu)構(gòu)件,在施工階段可以起勁性鋼骨架的作用,節(jié)省了許多支撐構(gòu)件和腳手架,簡化了施工安裝工藝。

21、在北方嚴(yán)寒地區(qū),還可以冬季安裝空鋼管組成的框架或構(gòu)架。開春后再澆灌混凝土,從而爭取了時間,加快了建設(shè)速度。在高層建筑中,與鋼筋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)相比鋼管疊合結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性顯得更為突出。經(jīng)實驗證明,抗壓承載力為混凝土柱的一倍以上,同時抗剪承載力也比鋼筋砼柱高許多。和鋼柱相比,抗壓承載力雖略低, 但卻無局部失穩(wěn)問題。而且鋼管混凝土的塑性性能好, 防止了管內(nèi)砼的脆性破壞。在高層建筑中可以做到不限制軸壓比。這是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)無法做到的。在截面上可以比砼結(jié)構(gòu)構(gòu)件減小50%以上。北京國際貿(mào)易中心塔樓的八根鋼管混凝土疊合柱截面為1400 x 30, 而采用鋼筋混凝土?xí)r,截面尺寸要做2200 x 2200mm,截面

22、減少2/3。深圳賽格廣場大廈的受力最大柱, 受軸向力N=90000KN, 采用鋼管砼柱為1600 x 28, 如采用鋼筋混凝土柱要做到2400 x 2200mm, 減少了63%的截面8,9,10。由于鋼管混凝土疊合柱的承載力高, 不但柱子截面小, 而且還可以采用大柱網(wǎng), 大空間的框架結(jié)構(gòu)體系。經(jīng)有關(guān)專家測算在高層建筑中采用鋼管混凝土疊合柱比采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)增加使用面積3% 6%,某廣場大廈, 總建筑面積16萬平方米, 按5%計算就可以增加使用面積8000平方米, 相當(dāng)于多建出一個中型寫字樓。和鋼筋混凝土柱相比, 鋼管混凝土疊合柱的自重大幅度減小, 地震作用引起的地震反應(yīng)也將減小。具有關(guān)資料分

23、析, 高層建筑中采用鋼管混凝土疊合柱和鋼梁等結(jié)構(gòu)體系比采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自重可以減少1/ 3 1/ 2, 地震作用可以減小一半, 相當(dāng)于設(shè)防烈度下降一度。做為搞結(jié)構(gòu)的人都明白這將意味著結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面的再進(jìn)一步減小。2.3.4柱子截面減小, 降低了地基基礎(chǔ)的造價采用鋼筋混凝土的高層建筑, 其自重一般為1.5t/ m2 2t/ m2(不包括基礎(chǔ) 而采用鋼管混凝土疊合柱鋼梁結(jié)構(gòu)時, 一般自重都小于1t/ m, 在國外, 有低達(dá)0.5t/ m2 0.6t/ m2的例子。顯然, 和采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比, 采用鋼管混凝土疊合柱可以減小地基上單位面積荷載25%以上, 自然基礎(chǔ)尺寸也相應(yīng)減少,降低了基礎(chǔ)工程造

24、價。2.3.5鋼管混凝土疊合柱的鋼管較薄, 簡化了施工在高層建筑和超高層建筑中采用鋼管混凝土疊合柱時, 鋼管厚度一般不超過40mm, 而采用鋼結(jié)構(gòu)時,需要的鋼板厚度可達(dá)80 100mm 甚至更大。這樣的厚板, 目前國內(nèi)的產(chǎn)品質(zhì)量保證率很低, 大部分需要國外進(jìn)口。同時對厚板制作和對接焊接質(zhì)量要求也很高, 特別是現(xiàn)場進(jìn)行柱段對接焊接相當(dāng)困難, 有時可能成為阻礙現(xiàn)場施工進(jìn)度的一個復(fù)雜工序。由于鋼管內(nèi)外灌有混凝土, 能吸收大量的熱能, 因此遭受火災(zāi)時管柱截面溫度場的分布很不均勻, 增加了柱子的耐火時間。經(jīng)實驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明: 達(dá)到一級耐火三小時要求和鋼柱相比可節(jié)約防火涂料1/ 2 2/ 3甚至更多, 隨

25、著鋼管直徑增大, 節(jié)約涂料也越多。近幾看來, C60混凝土的應(yīng)用已較為普遍, C70和C80甚至更高標(biāo)號的混凝土也已能生產(chǎn)投入使用。據(jù)有關(guān)專家介紹為了防止高強(qiáng)混凝土構(gòu)件(指C60以上的混凝土 的脆性破壞, 箍筋率高達(dá)20%以上11, 這樣大的箍筋率將造成截面箍筋密布, 構(gòu)造十分復(fù)雜, 增加了施工的難度。用鋼管混凝土, 不但構(gòu)造簡捷, 施工方便且能達(dá)到防止高強(qiáng)混凝土脆性破壞的目的; 能夠真正發(fā)揮高強(qiáng)混凝土的作用, 同時并不多費鋼材。從構(gòu)成上看, 勁性鋼管混凝土組合柱屬于鋼骨混凝土柱中的一種,它將鋼筋混凝土與鋼管混凝土有機(jī)地結(jié)合起來,與其他類型構(gòu)件相比,具備了如下一些優(yōu)點:2.4.1與鋼筋混凝土柱

26、相比:由于柱中核心鋼管混凝土的承載能力遠(yuǎn)高于相同截面的混凝土構(gòu)件, 因而可有效減小構(gòu)件截面尺寸并減輕自重;而由于鋼管混凝土的存在, 構(gòu)件的延性和抗剪能力得到提高,有利于地震地區(qū)的結(jié)構(gòu)抗震。2.4.2與鋼柱相比:由于鋼管埋置于外包混凝土內(nèi), 構(gòu)件的耐久性和防火性能大為提高;而核心鉚管中由于混凝土的存在, 可以延緩或避免鋼管過早地發(fā)生局部屈曲, 從而可保證其鋼材性能的充分發(fā)揮。2.4.3與鋼管混凝土柱相比:由于其核心鋼管尺寸較小, 易于穿過框架節(jié)點, 可讓橫向構(gòu)件的橫向鋼筋直接錨固在鋼管上, 使節(jié)點處構(gòu)造處理簡單。2.4.4與型鋼混凝土柱相比:核心鋼管對內(nèi)核混凝土的約束作用使其具有更高的承載力和更

27、好的變形能力。盡管鋼管混凝土疊合柱的優(yōu)點很多, 但是由于它自身的特性決定了它尚存在的一些弊端。從現(xiàn)已建成的眾多建筑來看, 鋼管混凝土疊合柱的使用范圍還僅限于柱、橋墩、拱架等。目前還很少有使用鋼管混凝土梁疊合結(jié)構(gòu)的先例。這是因為梁一般都做成矩形, 而矩形的鋼管混凝土受力比較復(fù)雜而且構(gòu)造要求繁瑣, 經(jīng)濟(jì)效益不佳。2.5.2 從結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接構(gòu)造上講, 鋼管混凝土疊合柱也有許多缺點1當(dāng)鋼管混凝土疊合柱與混凝土梁連接時, 就必須借助于柱上的牛腿和加強(qiáng)板。如果與柱連接的梁較多且不在同一標(biāo)高時, 就會有許多的牛腿和加強(qiáng)板。如果采用明牛腿可能在美觀上會受到影響。如果用暗牛腿, 又會或多或少地給澆灌混凝土帶來

28、不便, 影響施工進(jìn)度。2 當(dāng)鋼管混凝土疊合柱與無梁蓋連接時, 尤其是采用升板法施工時, 板與柱的連接構(gòu)造是相當(dāng)復(fù)雜的,會直接影響到施工的進(jìn)度。3為了能夠充分發(fā)揮鋼管混凝土疊合柱的承載力, 鋼管混凝土的連接應(yīng)盡可能地將連接力可靠地傳遞到核心混凝土上。常采用柱頂蓋板、柱腳底板和層間隔板、穿心板等來實現(xiàn)。當(dāng)然前提條件必須是應(yīng)保證管內(nèi)混凝土的密實, 做到這一點也是不易的。橫隔板和上、下柱的連接是比較繁瑣的, 尤其是對于小直徑管, 特別不便于施工。穿心板的制作也很麻煩,而且還會妨礙管內(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。2.5.3 從鋼管構(gòu)件的制作、安裝要求講也是具有一定難度和繁鎖性1鋼

29、管混凝土疊合柱用的鋼管, 焊接、制作要求較高; 一般應(yīng)優(yōu)先采用螺旋焊管, 無螺旋焊接管時, 也可以用滾床自行卷制鋼管, 但卷管的方向應(yīng)與鋼板壓延方向垂直且對管的內(nèi)徑有一定的要求。焊接時除一般鋼結(jié)構(gòu)的制作要求外要嚴(yán)格保證管的平、直不得有翹曲, 表面銹蝕和沖擊痕跡。特別是它對鋼管內(nèi)壁的除銹要求, 可能會增加鋼管的制作周期。顯然在制作難度上也較普通鋼結(jié)構(gòu)高。2在構(gòu)件制作過程中, 鋼管的對接是一個難點。結(jié)構(gòu)要求焊后的管肢要平直, 這就需要在焊接時采取相應(yīng)的措施和特別注意焊接的順序以及考慮到焊接變形的影響。管肢對接焊接前, 對于小直徑鋼管應(yīng)采用點焊定位, 對于大直徑鋼管應(yīng)另用附加鋼筋焊于鋼管外壁作臨時固

30、定聯(lián)焊。在鋼管對接焊過程中, 如發(fā)現(xiàn)點焊定位處的焊縫出現(xiàn)微裂縫, 則該微裂縫部位必須全部鏟除重焊。為了確保聯(lián)接處的焊縫質(zhì)量, 在現(xiàn)場拼接時, 在管內(nèi)接縫處必須設(shè)置附加襯管。對于格構(gòu)式柱要求柱的肢管和各種腹桿的組裝連接尺寸和角度必須準(zhǔn)確。特別是腹桿與肢管聯(lián)接處的間隙應(yīng)采用自動切管機(jī)按照相接面管的直徑和角度切割成空間相交曲線的管端。如無自動切割機(jī)時應(yīng)按板金展開圖進(jìn)行放樣切割。在高層建筑中常常采用變徑的鋼管, 變徑管的對接就又是一個施工難點, 變徑處節(jié)點構(gòu)造較為復(fù)雜, 無疑會影響到施工的進(jìn)度。2.5.4 從質(zhì)量檢查及施工方法上講, 這種結(jié)構(gòu)構(gòu)件形式也是存在弊端的1鋼管混凝土疊合柱管內(nèi)混凝土的澆注屬于

31、隱蔽工程, 混凝土的澆灌質(zhì)量是無法直觀檢查的。當(dāng)采用人工澆灌并振搗時, 只能依靠操作人員的責(zé)任心和嚴(yán)密的施工組織管理來保證施工質(zhì)量。如果超聲脈沖檢測發(fā)現(xiàn)有不密實部位, 就得將鋼管鉆孔壓漿補(bǔ)強(qiáng), 然后再將鉆孔補(bǔ)焊封固。所以無論從質(zhì)量檢測還是完善施工質(zhì)量都是較為費工的。2從混凝土澆灌方面講。如果采用泵送頂升法, 施工就必須有與之配套的泵及輸送設(shè)備, 而且對粗骨料的粒徑、水灰比、坍落度要求比較嚴(yán)格。采用高位拋落法施工, 混凝土的配合比要求亦很嚴(yán)格。必須先進(jìn)行配合比實驗來確定水灰比, 然后才可以正式澆注。因此, 無論采用哪種方式施工, 都必須有嚴(yán)密的施工組織管理。這或許會比普通鋼筋砼結(jié)構(gòu)施工更需要管理

32、。文獻(xiàn)1 混凝土和鋼材兩種材料的不同組合方式,構(gòu)成了現(xiàn)代高層建筑的主要結(jié)構(gòu)體系。充分利用混凝土和鋼材兩種材料性能的特點,將兩種材料有效組合,形成一系列新穎、高效的新構(gòu)件、新體系。從鋼筋混凝土、鋼骨混凝土、鋼管混凝土到今天的鋼管高強(qiáng)混凝土組合結(jié)構(gòu),混凝土和鋼的組合更趨完美。文獻(xiàn)2 鋼管混凝土疊合柱由截面中部鋼管混凝土和鋼管外側(cè)鋼筋混凝土疊合而成,東海商務(wù)中心(一期工程兩棟超高層辦公樓為疊合柱結(jié)構(gòu)體系,采用鋼管貫通、翅片連接、鋼管鋼筋3種連接方式及RC環(huán)梁節(jié)點,技術(shù)先進(jìn),施工快捷,取得了較好社會和經(jīng)濟(jì)效益。文獻(xiàn)3 回顧了鋼管混凝土疊合柱技術(shù)的發(fā)展和取得的成就。通過一項具體工程的柱子設(shè)計, 論述鋼管

33、混凝土疊合柱的特點與設(shè)計概念, 對成柱過程中不同組成材料采取強(qiáng)化、組合、約束、疊合等手段, 達(dá)到截面優(yōu)化。同時分析討論疊合柱的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性和優(yōu)化設(shè)計的目標(biāo)。文獻(xiàn)4 綜述了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)理論研究及應(yīng)用的現(xiàn)狀和新進(jìn)展。對鋼管混凝土的靜力性能,長期荷載作用下的力學(xué)性能、動力性能及耐火性能等研究成果做了概述,并對其粘結(jié)性能研究、鋼管高強(qiáng)高性能混凝土研究、火災(zāi)后剩余承載力研究等最新研究進(jìn)展和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹?？偨Y(jié)了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在拱橋和高層超高層建筑中的應(yīng)用,并對其需要進(jìn)一步深入研究的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了探討。對我國鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀作了簡要灌混文獻(xiàn)5 簡單的介紹了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及其在工程

34、實踐上的廣泛應(yīng)用。根據(jù)國內(nèi)外對鋼管混凝土的研究, 介紹了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展和特點、鋼管與混凝土的共同工作、鋼管混凝土構(gòu)件的受力性能及其有關(guān)計算理論; 并從抗震性能、經(jīng)濟(jì)效果、構(gòu)造做法以及施工等方面與鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的比較, 通過分析有關(guān)資料及大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)闡述了鋼管混凝土在應(yīng)用中的優(yōu)、缺點。文獻(xiàn)6 單介紹了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的興起和發(fā)展; 列舉實例闡述了該種結(jié)構(gòu)形式的廣泛用途; 從鋼管混凝土短試件承受軸心壓力作用的實驗結(jié)果簡單剖析了鋼管混凝土柱最基本的受力特性; 并針對該種結(jié)構(gòu)的特點從承載力、抗震性能、經(jīng)濟(jì)效果、構(gòu)造做法以及施工的難易程度等方面與鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的

35、比較, 通過分析有關(guān)資料及大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)闡述了鋼管混凝土運(yùn)用在具體工程中所體現(xiàn)出的優(yōu)、缺點。文獻(xiàn)7鋼管混凝土結(jié)構(gòu)由于具有一系列優(yōu)點,近年來在國內(nèi)外的研究和應(yīng)用取得了令人矚目的成果。介紹了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點,論述了鋼管混凝土在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀,探討了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展前景。文獻(xiàn)8比較了鋼管高強(qiáng)混凝土疊合柱與普通高強(qiáng)混凝土柱的在周期往復(fù)荷載作用下抗震能力和破壞形式;然后根據(jù)試驗結(jié)果.分析了疊臺柱受水平荷載作用時, 外圍鋼筋混凝土與核心鋼管混凝土之問軸力及水平力的分配關(guān)系:最后討論了外圍混凝土強(qiáng)度等級及名義軸壓比等參數(shù)對疊臺柱抗震性能的影響。文獻(xiàn)9研究現(xiàn)有高強(qiáng)混凝土及銅臂混凝土本構(gòu)關(guān)系,運(yùn)用合成

36、法編制了計算程序·對鋼管高強(qiáng)混凝土疊合柱的截面彎矩一曲率關(guān)系進(jìn)行了全過程分析,并討論丁主要參數(shù)對上述關(guān)系的影響;經(jīng)大量回歸分析,建立了鋼管高強(qiáng)混凝土疊合柱截面彎矩一曲率關(guān)系的三折線模型。文獻(xiàn)10以深圳卓越皇崗世紀(jì)中心項目的塔樓設(shè)計為例"介紹了使用有關(guān)設(shè)計軟件對鋼管混凝土疊合柱的設(shè)計計算方法及鋼管混凝土疊合柱與鋼筋混凝土梁節(jié)點的處理方法。文獻(xiàn)11討論以鋼管混凝土為核心支柱,后期疊合澆注外圍鋼管混凝土的疊合柱的抗震機(jī)理和設(shè)計方法。文獻(xiàn)12 介紹鋼管高強(qiáng)砼為核心的鋼筋砼疊臺柱的工作機(jī)理,試驗情況和設(shè)計應(yīng)用。文獻(xiàn)13在富林廣場工程設(shè)計的基礎(chǔ)上,針對設(shè)計中采用的外包鋼管混凝土柱在利用

37、現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計軟件進(jìn)行計算時,遇到軟件無法錄入柱的參數(shù),而必須進(jìn)行等效代換。本文對3種代換方式:強(qiáng)度代換、彎曲剛度代換、壓縮剛度代換進(jìn)行比較分析。3鋼管混凝土疊合柱的施工方法詳圖深化下料開坡口卷管(點焊焊接直縫矯圓組焊鋼管(環(huán)縫構(gòu)件及焊縫外觀檢查焊縫超聲波檢測合格交驗。采用X-Steel軟件進(jìn)行詳圖深化與結(jié)構(gòu)分解,包括節(jié)點拼裝總圖、節(jié)點拼裝順序圖、桿件圖、節(jié)點圖及材料明細(xì)表等,并對復(fù)雜節(jié)點進(jìn)行計算機(jī)拼裝模擬,通過數(shù)據(jù)文件發(fā)送至數(shù)控精密切割設(shè)備切割板材, 進(jìn)行開坡口、卷管與組焊工作,柱管內(nèi)側(cè)縱縫為自動埋弧焊,內(nèi)環(huán)縫為CO2氣體保護(hù)焊,外環(huán)縫扣槽為埋弧自動焊15。連接翅片芯是在無縫鋼管徑向沿全長雙

38、面角焊縫焊接4片鋼板(圖216,用于上下層鋼管柱之間的連接,寬度伸出鋼管柱管外側(cè)12mm。柱管兩端沿軸線切割4處縫槽(寬度大于翅片厚度2 mm,將翅片芯插入柱管縫槽內(nèi)并沿連接部位全長焊接,保證其同圓度,消除應(yīng)力集中,備用。 圖2連接翅片芯示意鋼管疊合柱鋼結(jié)構(gòu)制孔主要為螺栓及鋼筋穿過孔,采用數(shù)控機(jī)床鉆制加工;開設(shè)鋼管穿筋孔前進(jìn)行計算機(jī)精確放樣,并在鋼管上設(shè)置安裝定位線,避免安裝誤差造成穿筋困難。3.2.1 工藝流程地腳螺栓預(yù)埋安裝首節(jié)柱逐節(jié)吊裝連接。3.2.2 操作要點3.2.2.1 地腳螺栓預(yù)埋擬工程采用端承式柱腳, 于地下室底板預(yù)埋連接件;為保證埋設(shè)精度, 安裝前先測設(shè)標(biāo)高與平面控制線,預(yù)埋

39、采用型鋼制作的安裝支架固定,確保連接件定位準(zhǔn)確;底板混凝土澆筑時從四周向中間進(jìn)行,振動棒不得觸及螺栓預(yù)埋件,設(shè)專人對預(yù)埋件進(jìn)行監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)偏移及時處理。安裝前在已澆筑完成的地下室底板上進(jìn)行放線,并對預(yù)埋件進(jìn)行復(fù)測與校正;確認(rèn)無誤后用塔式起重機(jī)將首節(jié)鋼管柱吊升到位, 將其底板穿入地腳螺栓,放置在調(diào)節(jié)好的螺帽上,柱四周中心線應(yīng)與基礎(chǔ)中心線對齊吻合,穿上壓板,將螺栓擰緊,完成鋼管柱就位。起吊前在柱底板向上1m處畫水平線,管外壁每隔900 mm沿縱向彈一條豎線用于對接復(fù)核;鋼管柱采用4吊點對稱起吊,起吊時吊點另一端下設(shè)橡膠墊,吊索在鋼管焊接完成后方可解除;鋼管柱吊起當(dāng)柱身劃線與下節(jié)柱控制線基本吻合后調(diào)整

40、就位固定, 在垂直方向各架設(shè)1臺水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀,通過水準(zhǔn)儀觀測鋼管柱上的水平線來控制鋼管柱的標(biāo)高, 用經(jīng)緯儀觀測鋼管柱的兩條母線并通過設(shè)置在鋼絲繩中間的法蘭螺栓調(diào)節(jié)其垂直度。同徑鋼管柱連接采用焊接與鋼板翅片連接兩種方式;異徑鋼管柱的連接采用鋼板翅片轉(zhuǎn)換連接。1焊接同徑鋼管接長采用等強(qiáng)度坡口對接焊縫, 拼接焊縫設(shè)置在每層樓板標(biāo)高1.500 m左右,連接處設(shè)置管壁較厚的內(nèi)襯管段作為現(xiàn)場環(huán)形焊縫的背襯。將吊起的上節(jié)柱按劃線位置緩緩插入下節(jié)柱內(nèi)(上節(jié)柱內(nèi)襯管外壁若與下節(jié)柱鋼管內(nèi)壁局部存在摩擦就位較困難時,在塔式起重機(jī)配合下利用耳板、栓釘協(xié)助就位。鋼柱就位后將接頭耳板螺栓擰緊臨時固定后進(jìn)行施焊,施焊由2

41、名焊工在對稱位置以同等速度進(jìn)行,相對邊焊縫首次焊接的層數(shù)不超過4層, 焊完第一個4層清理焊縫焊渣后,轉(zhuǎn)90°方向焊另兩個相對邊焊縫,焊完8層后再換至相對邊,如此循環(huán)施焊直至完成17。鋼柱對接焊縫完成后割除耳板(圖3。 圖3鋼管對接節(jié)點示意2鋼板翅片連接該節(jié)點構(gòu)造是上下層鋼管在節(jié)點核心區(qū)不貫通,采用小直徑厚壁核心鋼管和4塊鋼板全長雙面角焊縫焊接形成的翅片構(gòu)件連接。鋼管上、下端事先各割出4個安裝槽,翅片插入上下樓層鋼管的安裝槽內(nèi),經(jīng)調(diào)整定位后與鋼管采用雙面角焊縫沿連接部位全長焊接(圖4。 圖4鋼板翅片連接示意3.3 鋼筋混凝土梁柱與鋼管混凝土疊合柱連接技術(shù)鋼筋混凝土梁與鋼管混凝土疊合柱的

42、連接采用了鋼管貫通、鋼板翅片轉(zhuǎn)換和鋼管鋼筋轉(zhuǎn)換3種連接方式。施工圖節(jié)點大樣深化時,采用CAD軟件對梁縱筋穿越鋼管壁、鋼板翅片開孔或與翅板焊接定位進(jìn)行計算機(jī)放樣模擬,詳盡考慮節(jié)點不同方向梁各排縱筋的排布位置造成標(biāo)高上的差異,確保鋼管壁及翅片開孔位置與大小及翅板定位角度符合梁筋穿插、焊接定位要求。3.3.1.1 鋼管貫通連接梁部分縱筋繞過鋼管布置(貼近鋼管處鋼筋稍彎折,其余縱筋穿過鋼管;單根鋼筋穿過開圓孔,直徑為d+13 mm(d為梁縱筋直徑;并排雙筋穿過的在鋼管管壁上開長圓形孔。核心區(qū)的鋼管壁外表面焊接級16鋼筋環(huán)箍,以加強(qiáng)鋼管與管外混凝土的粘結(jié),環(huán)箍設(shè)置于核心區(qū)中下部位置,與鋼管采用單面角焊縫

43、焊接(圖5。梁縱筋通過鋼管芯柱時,外側(cè)從翅片打孔(洞口直徑不大于1.5倍鋼筋直徑穿過,中間梁兩縱筋與翅片焊接,單面焊10 d。核心區(qū)節(jié)點翅片外圍加設(shè)級1450封閉環(huán)箍,與翅片點焊(圖6,7。 圖5鋼管貫通連接18 圖6 鋼板翅片轉(zhuǎn)換連接19 圖7鋼板翅片轉(zhuǎn)換連接構(gòu)造示意3.3.1.3 鋼管鋼筋轉(zhuǎn)換連接上下層鋼管間于管外焊接鋼筋豎向連接, 雙面角焊縫長度為5 d(圖8;鋼筋外設(shè)置級1450閉合環(huán)箍。鋼筋混凝土梁的縱向鋼筋穿過核心區(qū)構(gòu)造同鋼板翅片轉(zhuǎn)換連接。 圖8鋼管鋼筋轉(zhuǎn)換連接20上下層梁柱節(jié)點處鋼管柱、鋼筋混凝土柱連接時,為保證鋼管柱強(qiáng)度, 在鋼管斷開處插筋并綁扎封閉環(huán)箍,將其放入鋼管芯內(nèi)固定,

44、管內(nèi)混凝土澆至梁底,插筋接至上一層樓面高300mm處(圖9。 圖9 鋼筋混凝土柱與鋼管混凝土疊合柱連接示意3.3.3 鋼筋混凝土環(huán)梁連接節(jié)點鋼筋混凝土環(huán)梁節(jié)點在鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)用較多, 因鋼管混凝土疊合柱在管外仍有鋼筋混凝土,因此疊合柱結(jié)構(gòu)采用鋼筋混凝土環(huán)梁節(jié)點更有利。本工程環(huán)梁外圍直徑為2.1 m,梁高1.5 m,環(huán)筋、箍筋布置先進(jìn)行AutoCAD放樣,確定各種尺寸關(guān)系,并做11足尺模型,確認(rèn)無誤后再大面積下料。在現(xiàn)場首層設(shè)環(huán)梁加工區(qū),環(huán)梁預(yù)先綁扎完成,其中環(huán)筋采用焊接封閉方式,當(dāng)環(huán)梁底模完成后吊裝鋼筋籠定位,再施工四周其他框架梁。當(dāng)環(huán)梁、框架梁鋼筋綁扎驗收完成后封閉環(huán)梁側(cè)模(圖10。 圖

45、10鋼筋混凝土環(huán)梁施工22管內(nèi)混凝土采用高位拋落法施工, 利用澆筑過程中高處下拋時產(chǎn)生的動能來實現(xiàn)自流平并使混凝土充滿鋼管柱內(nèi)。柱底先灌入約100 mm厚同強(qiáng)度等級的去石混凝土,以使新舊混凝土連接良好,避免澆筑時發(fā)生粗骨料彈跳現(xiàn)象。在拋落混凝土的同時采用粗鋼筋棒進(jìn)行適當(dāng)插搗,上部2 m范圍內(nèi)用振搗棒密插短振,逐層振搗,每層振搗至混凝土表面平齊不再明顯下降,不再出現(xiàn)氣泡,表面泛出砂漿為止,澆筑結(jié)束后清除浮漿,初凝后灌水養(yǎng)護(hù),用塑料布將管口封住,防止異物掉入。安裝上一節(jié)鋼柱前將管內(nèi)積水、雜物清除干凈。對管內(nèi)混凝土澆筑質(zhì)量可采用敲擊鋼管的方法進(jìn)行檢查, 如有異?？稍儆贸暡z測,對不密實的部位應(yīng)采用

46、鉆孔壓漿法補(bǔ)強(qiáng),然后將鉆孔補(bǔ)焊封固。3.4.2 鋼管外鋼筋混凝土管外鋼筋施工完畢經(jīng)隱蔽驗收后進(jìn)行柱模安裝,采用兩根一組的10槽鋼配合直徑18對拉螺栓按豎向間距400 mm(首步距柱腳200 mm作為柱箍進(jìn)行加固25。柱模與梁板承重架一并搭設(shè), 設(shè)置雙向剪刀撐以形成空間穩(wěn)定體系。因鋼柱將柱截面相對分隔成幾個區(qū)域,在每個區(qū)域內(nèi)均勻下料采用加長振搗棒對稱振搗, 保證振搗密實,避免脹模偏位。管外混凝土采用養(yǎng)護(hù)液無水養(yǎng)護(hù)方式,養(yǎng)護(hù)時間不少于14 d。3.5 鋼管混凝土疊合柱研究現(xiàn)狀文獻(xiàn)綜述文獻(xiàn)14深圳卓越·皇崗世紀(jì)中心項目二號塔樓建筑物主體高度238 m,核心筒部分及屋頂鋼架高度升至268 m

47、,核心筒高寬比為17.3,屬超B級高層建筑。介紹了該結(jié)構(gòu)整體分析、彈性時程分析、中震不屈服分析和動力彈塑性分析的結(jié)果及相應(yīng)結(jié)論。文獻(xiàn)15 結(jié)合安徽國際經(jīng)貿(mào)中心A、B塔樓的施工,簡要介紹了鋼管混凝土中高拋自密實混凝土的施工。主要包括施工前的準(zhǔn)備工作,混凝土的澆筑,施工過程中的質(zhì)量控制、材料控制、計量和運(yùn)輸控制、混凝土的現(xiàn)場驗收,質(zhì)量檢驗等。并介紹了鋼管混凝土的常見檢測方法。文獻(xiàn)16 綠景紀(jì)元大廈地下3層,地上56層,建筑總高度273m。結(jié)合工程實踐,主要介紹綠景紀(jì)元大廈15層以下鋼管混凝土疊合柱結(jié)構(gòu)綜合施工技術(shù),圍繞鋼管柱的分段、深化設(shè)計、鋼板工廠卷制、拼裝焊接、現(xiàn)場安裝、鋼筋安裝、模板加固、混

48、凝土澆筑等一系列細(xì)節(jié)問題進(jìn)行闡述。解決了工廠制作鋼管時開斜向孔、管壁焊接螺母的模板加固方法等難點問題,保證了結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量,取得了較好的效果。文獻(xiàn)17 鋼管混凝土疊合柱由截面中部的鋼管混凝土和鋼管外的鋼筋混凝土疊合而成,適用于非抗震和抗震地區(qū)的建筑結(jié)構(gòu),尤其是抗震設(shè)防地區(qū)的高層結(jié)構(gòu)。本文以華發(fā)世紀(jì)城三期商住樓工程項目為例,介紹鋼管混凝土疊合柱的應(yīng)用和施工中相關(guān)問題的處理方法。文獻(xiàn)18綜述了欲控制好超高層鋼管混凝土疊合柱的質(zhì)量,應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相關(guān)的依據(jù)、一定的制度和程序,通過相應(yīng)的質(zhì)量控制方式與控制措施,對其進(jìn)行全過程和全方位的質(zhì)量控制。文獻(xiàn)19 鋼管混凝土疊合柱具有延性好、承壓能力強(qiáng)、防火性和耐

49、久性強(qiáng)的特點,目前已在許多高層建筑中得到使用。文章分析了疊合柱的受力特點,對典型的節(jié)點構(gòu)造進(jìn)行了設(shè)計介紹。4結(jié)束語綜上所述,鋼管混凝土疊合柱是在鋼筋混凝土柱中部設(shè)置鋼管混凝土的一種疊合構(gòu)件,其施工技術(shù)也日趨成熟。從經(jīng)濟(jì)性和使用性兩方面分析,鋼管內(nèi)澆筑高強(qiáng)混凝土,鋼管的約束作用克服了高強(qiáng)混凝土的脆性,同時,使管內(nèi)混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度大幅度提高,充分發(fā)揮了高強(qiáng)混凝土受壓能力高的優(yōu)勢,從而減小了柱子的截面尺寸,增大使用空間。對于組合柱,作用在截面上的軸力設(shè)計值按軸向剛度分配給鋼管內(nèi)混凝土和鋼管外的鋼筋混凝土。對于疊合柱,軸力設(shè)計值減去澆筑管外混凝土?xí)r鋼管混凝土已經(jīng)承受的軸力后,按軸向剛度分配給鋼管混

50、凝土和鋼管外混凝土;分配軸壓力時,鋼管混凝土的軸向剛度隨其軸心受壓承載力的提高而提高;結(jié)果,鋼管外的鋼筋混凝土分擔(dān)的軸壓力比按管內(nèi)管外混凝土面積比分擔(dān)的軸壓力小得多。由于管外的鋼筋混凝土承擔(dān)的軸壓力小、軸壓比低,通過配置適量的縱筋和箍筋,就容易實現(xiàn)具有延性大的偏心受壓破壞形態(tài)。為更好地推廣鋼管混凝土疊合柱在工程實際中的應(yīng)用,認(rèn)為以下幾個方面的研究工作有待開展。4.1鋼管混凝土(疊合柱與鋼筋混凝土節(jié)點設(shè)計目前對鋼管混凝土(疊合柱構(gòu)件的力學(xué)性能和設(shè)計方法進(jìn)行了較為充分的理論分析和實驗研究,但對目前較常采用的鋼管混凝土(疊合柱與鋼筋混凝土梁的連接節(jié)點的研究還不多見,提出傳力可靠、構(gòu)造簡單的組合柱與鋼

51、筋混凝土梁的節(jié)點設(shè)計方法十分必要。4.2巨型鋼管混凝土(疊合柱設(shè)計方法隨著超高層建筑結(jié)構(gòu)的高度不斷增大,實際工程中采用的組合柱截面也不斷增大,以往相關(guān)的實驗均集中在截面相對較小的組合柱,而對于截面較大帶來的“尺寸效應(yīng)”的相關(guān)研究尚較為少見,盡快開展大尺寸組合柱的試驗研究和理論研究對確保巨型鋼管混凝土(疊合柱的結(jié)構(gòu)安全有著重要意義。4.3采用自密實混凝土的鋼管混凝土(疊合柱的相關(guān)設(shè)計方法目前還沒有專門針對鋼管自密實混凝土的設(shè)計規(guī)程, 福建省標(biāo)準(zhǔn)DBJ 13-51-2010 指出了在鋼管混凝土中可采用自密實混凝土,但未對自密實混凝土的配合比、拌合物性能、配合比設(shè)計和施工操作時具體注意事項作進(jìn)一步說明,因此有必要在大量研究成果和工程實踐的基礎(chǔ)上,制定鋼管自密實混凝土相關(guān)設(shè)計規(guī)程或條文。參考文獻(xiàn).1林立巖.高層建筑深基坑的自支護(hù)體系J.地基基礎(chǔ)工程, 1997 9(3:41-58.2鋼管混凝土疊合柱結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程(CECS188:2005S.北京:中國計劃出版社,2005,5(06:41-55.3林立巖, 李慶鋼. 混凝土與鋼的組合促進(jìn)高層建筑結(jié)構(gòu)的發(fā)展J. 東南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版, 2002,8(05:11-17.4鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工