預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用研究

【摘 要】在當(dāng)前的社會發(fā)展中，一些新技術(shù)、新設(shè)備不斷涌現(xiàn)，并逐漸應(yīng)用在建筑工程施工當(dāng)中。預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土結(jié)構(gòu)也就是將預(yù)應(yīng)力技術(shù)、鋼管混凝土以及鋼結(jié)構(gòu)三種技術(shù)的特點有機(jī)的結(jié)合起來而形成的一種新的結(jié)構(gòu)體系。一般來說，這種結(jié)構(gòu)體系不僅能夠應(yīng)用在大跨度工程、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的工程當(dāng)中，還能夠在惡劣環(huán)境之下對建筑工程進(jìn)行施工。這種結(jié)構(gòu)體系具有施工簡便、投入成本低等優(yōu)點，它能夠促進(jìn)建筑結(jié)構(gòu)向大跨度建筑方向發(fā)展。本文呢就預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用進(jìn)行研究，以供參考。

【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力；鋼管混凝土；空間結(jié)構(gòu)；應(yīng)用；發(fā)展方向

在當(dāng)前的社會發(fā)展中，多層、高層建筑以及一些特殊結(jié)構(gòu)的工程不斷涌現(xiàn)，加快了城市化的進(jìn)程，在這些建筑工程施工過程中，施工人員往往會將鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用在其中，并且取得了非常好施工效果。但是由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓承載力較大，具有塑性與韌性等特點，因此我們只能夠?qū)⑵鋺?yīng)用在柱的施工當(dāng)中。就算將其作為柱進(jìn)行施工，如果其長細(xì)比大于90，那么同樣會導(dǎo)致鋼管混凝土出現(xiàn)失穩(wěn)的現(xiàn)象，這就無法充分發(fā)揮其特點，甚至喪失。因此，我們應(yīng)該怎樣將其更好的應(yīng)用在建筑工程當(dāng)中。根據(jù)相關(guān)研究者的研究發(fā)現(xiàn)，我們可以將鋼管混凝土的特點與預(yù)應(yīng)力技術(shù)的特點相結(jié)構(gòu)，從而形成一種新的結(jié)構(gòu)體系，這也就能夠在建筑工程中得到廣泛的應(yīng)用。

1.預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點

由于預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是將預(yù)應(yīng)力技術(shù)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相結(jié)合而形成的一種新的結(jié)構(gòu)體系，因此它具有預(yù)應(yīng)力技術(shù)的優(yōu)點以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，除此之外，它還具有以下幾點優(yōu)點：（1）在建筑工程施工過程中，通過預(yù)應(yīng)力技術(shù)可以將建筑物的荷載進(jìn)行一定的傳遞，避免建筑物的變形；（2）可以在一些內(nèi)力較大的桿件上施加一定的預(yù)應(yīng)力，以此來分擔(dān)建筑工程中某一部分的內(nèi)力；（3）施工人員可以對桁架或者鋼網(wǎng)架施加一定的預(yù)應(yīng)力，這樣可以調(diào)整建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，使其受力更加均勻；（4）通過預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土結(jié)構(gòu)可以有效的提高結(jié)構(gòu)的剛度與振動頻率，提高建筑結(jié)構(gòu)的承載力，防止建筑結(jié)構(gòu)變形。

我們將預(yù)應(yīng)力網(wǎng)架與普通網(wǎng)架進(jìn)行初步對比發(fā)現(xiàn)，預(yù)應(yīng)力網(wǎng)架具有明顯的優(yōu)越性，通過它能夠有效的節(jié)約鋼材與成本；我們再將預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土空聞桁架與普通鋼屋架相對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，前者比后者節(jié)約的鋼材為60～70%，成本費用節(jié)約了40～55%。

2.預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的形式以及種類

2.1預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土的分類

首先，根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土的截面形式分類可以將其分為圓銅管混凝土、方鋼管混凝土、空心鋼管混凝土以及多邊形鋼管混凝土三種類型。其中圓鋼管混凝土是建筑工程中最為常見的一種。在其施工過程中，我們只需要在管內(nèi)澆筑一定的素混凝土，而不需要在其中配置相應(yīng)的鋼筋，正因為施工簡便，因此受到相關(guān)研究者的廣泛關(guān)注。

其次，根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)形式可以將其分為單截面構(gòu)件式、復(fù)合結(jié)構(gòu)式以及預(yù)應(yīng)力組合式等。

最后，根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的內(nèi)填混凝土的種類可以將其分為以下幾種類型，主要包括普通鋼管混凝土、輕骨料鋼管混凝土、高強(qiáng)鋼管混凝土等。

2.2預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土的形式

（1）首先，我們需要將預(yù)應(yīng)力筋直接放置到鋼管內(nèi)，并且在其中加入適量的內(nèi)隔板或者混凝土，使之成為一個預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土的上構(gòu)件。通過該構(gòu)件不僅能夠有效的提高其抗壓能力，還能夠提高其抗拉能力。施工人員一般將其構(gòu)件應(yīng)用在軸壓構(gòu)件當(dāng)中。其次，我們需要將這一構(gòu)件當(dāng)做預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土的芯柱，然后將其配置在量的受壓區(qū)域，這樣可以有效的提高抗彎能力，并且可以改善其延伸性。如果我們將這一構(gòu)件應(yīng)用在高層建筑當(dāng)做作為柱，可以有效的提高整個建筑物的剛度以及穩(wěn)定性。

為方便施工，常將預(yù)應(yīng)力筋放于管外，形成撐扦式預(yù)應(yīng)力鋼管混凝上柱。施加預(yù)應(yīng)力束后，撐桿對構(gòu)件產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)約束和線位移約束，從而提高其臨界壓力和穩(wěn)定性。常用于桅桿結(jié)構(gòu)中，如電視塔、玻璃幕墻承重骨架的豎向壓桿等。

（2）當(dāng)構(gòu)件承受彎矩時，可根據(jù)彎矩分布圖形，配置曲線（偏心直線）預(yù)應(yīng)力束，就像普通預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)一樣。若彎矩較大或為方便施工，可將預(yù)應(yīng)力束配置在體外。配束的原則是獲得最大的反向彎矩及最小的軸向壓力。理論上雖可使鋼管混凝土受彎構(gòu)件變成軸心受壓構(gòu)件.但一般很難完全抵消外彎矩，故只能使構(gòu)件由受彎改變?yōu)閴簭潣?gòu)件.充分利用鋼管混凝土的受壓特性和預(yù)應(yīng)力束的高強(qiáng)抗拉特性，獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）拱架結(jié)構(gòu)。拱架結(jié)構(gòu)的拱主要承受軸向壓力，當(dāng)跨度較大和荷載較重時采用鋼管混凝土是十分合理的。若結(jié)合平面轉(zhuǎn)體施工法或鋼束吊掛施工法，可充分發(fā)揮鋼管混凝土的優(yōu)點，將結(jié)構(gòu)用鋼與施工用鋼統(tǒng)一起來.解決了施工時的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度之間的矛盾：在拱架的下弦配置高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力束.與壓拱組成無推力（或小推）拱架結(jié)掏體系，做成內(nèi)超靜定外靜定的結(jié)構(gòu)。

（4）平面桁架中的上下弦。大跨度或重載的桁架結(jié)構(gòu)中.上弦為壓桿，下弦為拉桿.是主要的控制截面、一般桁架的高度為跨度的1/4～1/6，用很大的高度滿足變形剛度的控制要求。

根據(jù)預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)的概念，可在局部或F弦部位設(shè)置高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力束并張拉，同時上弦桿內(nèi)澆筑高性能混凝土，形成預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土桁架，可提高其豎向承載力，減少變形并降低桁架的矢高.達(dá)到節(jié)約造價、降低層高、增強(qiáng)耐久性和防止壓桿失穩(wěn)等目的。

節(jié)點連接以采用相貫節(jié)點為佳，但存在的問題是相貫線加工和焊接技術(shù)難度大，會增加造價；節(jié)點上受力復(fù)雜，節(jié)點的受力不單純靠鋼管壁傳力，而是鋼按鋼結(jié)構(gòu)傳力，混凝土按混凝土傳力，使節(jié)點強(qiáng)度增強(qiáng)。

（5）空間體系中的壓桿。將平面問題推廣至空間體系中，自然形成了預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土空間結(jié)構(gòu)體系。在大跨度和體形復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系中，鋼管結(jié)構(gòu)占有絕對的優(yōu)勢。縱觀國內(nèi)外大型大跨度建筑，基本均采用空間鋼管桁架結(jié)構(gòu)外蓋輕屋面材料。這種體系中頂應(yīng)力束有著十分良好的效果和作用。

（6）預(yù)應(yīng)力鋼管輕混凝土結(jié)構(gòu)。為降低結(jié)構(gòu)自重，可在管內(nèi)灌筑輕質(zhì)高強(qiáng)混凝土，形成預(yù)應(yīng)力鋼管輕混凝土結(jié)構(gòu)。一般灌筑煤矸石混凝土或陶粒混凝土或浮石混凝土，其自重約為普通混凝土的一半。

3.結(jié)束語

預(yù)應(yīng)力鋼管混凝士結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代結(jié)構(gòu)今后發(fā)展的重要方向。通過對它的深入研究，可搞清預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的受力變形特性和破壞機(jī)理.建立計算理論和設(shè)計分析方法，從而開拓這一新型復(fù)合材料組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域，并為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料和組合結(jié)構(gòu)等計算理論增掭新的內(nèi)容，可揍推動建筑結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)、橋粱結(jié)構(gòu)等向大跨、大空間、重載、動載方向發(fā)展，并大幅度地簡化施工和降低造價。

【參考文獻(xiàn)】

[1]徐文平，徐金法.預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)探討[J].建筑技術(shù)，1998（05）.

[2]劉全忠，謝醒悔.預(yù)應(yīng)力鋼管混凝土空間桁架結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].浙江建筑，1997（06）.