鋼管束混凝土結構墻體發(fā)展探究

摘 要：鋼管束混凝土組合結構墻體，是指以鋼管束墻為主體框架結構，中間間隔或配以蒸壓加氣混凝土砌塊填充墻、CCA板EPS混凝土復合條板墻。結合室內(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用特點及發(fā)展方向做簡要概述。

關鍵詞：鋼管束；墻；應用；前景

1 鋼管束結構墻的主要應用

在建筑中，按主體結構的材料分，常用的有混凝土結構和鋼結構兩種。鋼管束組合結構剪力墻是將鋼結構與混凝土結構有效的結合起來成為一種新型的抗側(cè)力構件，充分發(fā)揮了混凝土剪力墻的建筑布局靈活、鋼結構制作工業(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，在鋼管束組合結構剪力墻結構上、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)較為復雜，上、下層鋼管束組合結構剪力墻之間的連接節(jié)點是該結構體系中的薄弱環(huán)節(jié)。鋼管束組合結構剪力墻的現(xiàn)場吊裝安裝結束后，采用對接焊縫將上、下鋼管束組合結構剪力墻左、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構剪力墻內(nèi)的隔板連接在一起，造成鋼管束組合結構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

管混凝土構件受壓時，由于產(chǎn)生緊箍效應，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，鋼管混凝土構件要比鋼筋混凝土構件強得多。在壓彎反復荷載作用下，彎矩曲率滯回曲線表明，結構的吸能性能特別好，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，采用鋼管混凝土構件不用綁扎鋼筋、支模、拆模等工序，施工簡便。與預制鋼筋混凝土相比，鋼管混凝土不需要構件預制現(xiàn)場。與鋼結構相比，鋼管混凝土構造簡單，焊縫少，易于制作。與普通鋼構件相比，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的預留杯口中，使柱腳的構造更簡單。

2.4 鋼管混凝土的應用

鋼管混凝土結構技術在我國研發(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70年代在一批重工業(yè)單層工業(yè)廠房和重型構架中成功應用。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，又進一步減少了柱的截面尺寸。近20年來鋼管混凝土結構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用，推動了建造技術的發(fā)展。在我國，鋼管混凝土結構主要應用于以下領域中。

2.4.1 高層和超高層建筑工程。將鋼管混凝土結構應用到高層、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。在拱橋結構中，鋼管混凝土構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，采用鋼管混凝土構件非常合理；鋼管還可以作為橋梁安裝架設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。

2.4.3 其他工程。鋼管混凝土在其他工程中應用最多的是單層和多層工業(yè)廠房柱、高爐構架柱、鍋爐構架柱、送變電構架柱、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鍋爐構架，華東、華北和遼寧等地的送變電構架等。

2.4.5 鋼管混凝土結構的展望。鋼管混凝土結構以其承載力高、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。相對于其它結構材料而言，鋼管混凝土結構的研究還很不充分，尤其是結構體系的研究更少，還存在著一些需要進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的鋼管混凝土結構，薄壁鋼管混凝土結構、大管徑鋼管混凝土結構是將來高層鋼管混凝土結構的發(fā)展方向。

3 結語

由于鋼管混凝土結構能夠更有效地發(fā)揮鋼材和混凝土兩種材料各自的優(yōu)點，同時克服了鋼管結構容易發(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，工程應用日益廣泛，其發(fā)展前景是不可估量的。

參考文獻

[1] 曹萬林，王敏，王紹合，張建偉，曾彬.矩形鋼管混凝土邊框組合剪力墻及簡體結構抗震研究[J].工程力學，2008，25（S1）.

[2] 曹萬林，王敏，張建偉，王興長，朱興剛.鋼管混凝土邊框剪力墻抗震試驗及承載力計算[J].北京工業(yè)大學學報，2008，34（12）.

[3] 江棗.高軸壓比鋼管混凝土剪力墻抗震性能試驗研究[D].北京：清華大學，2008.

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