钢管混凝土结构基本设计参数

1、钢管混凝土结构基本设计参数-结构理论钢管混凝土结构在目前各大城市的楼房建造中普遍应用；这种结构具有节省原料、性能良好等特点，现已逐渐普及应用到各种建筑当中。我们应该对这些结构在进行理论分析的同时还要进行实际探究，发现其优点和不足之处。这样才能保证结构的安全、经济、美观。【关键词】钢管混凝土；设计参数引言：由于钢管混凝土优越的性能，在我国的建筑工程中得到广泛的应用。一些世界级的建筑也使用了钢管混凝土的结构，例如目前世界上最高的建筑，深圳赛格广场大厦，一共 72层，高达291.6米, 大厦的主体结构就是用到了钢管混凝土的结构，还有令中国人为之骄傲的重庆奉节巫 山长江大桥，跨度达460米，中间最重要

2、的曲线就是因为使用钢管混 凝土才能如此坚固的。1.钢管混凝土在建筑工程中的具体应用在上个世纪六十年代，钢管混凝土主要应用于居民住宅和工厂设 计的建设方面。后来随着人们对于钢管混凝土的了解逐渐加深，性能的逐渐掌握，钢管混凝土的使用面也越来越广泛， 现已广泛应用到电 力设备工程、桥梁工程和大型工业厂房上，例如电线杆支架，电杆塔，桥柱，跨度较大柱子较高的高低屋面工业厂房。 但是，目前钢管混凝土结构在高层 住宅楼的应用上也取得了良好的效果。目前我国应用较多的钢管混凝土结构是高层住宅建筑。由于我国 人口众多，土地资源较为珍贵，因此住宅建筑多采为高层建筑；因此 地方开发商也在争相在开发土地上建设高层建筑；

3、 我们所说的高层住 宅是指10层以上或24米以上的住宅建筑，而712层通常称为小高层住宅。这种高 层建筑就要求钢管柱子用量少，使用空间较大。一般采用H型钢柱，钢管砼柱，使用这两种钢材会大大的降低原料成本，节约建筑资金， 同时这种钢管与混凝土的结合施工较为方便，因此在住宅楼的建筑工程中必将得到良 好的发展空间。2.1构件的组合可靠度构件的组合可靠度是指对于钢管混凝土结构进行可靠度分析，然后再根据组合可靠度分析法的内容，对于钢管和混凝土分别进行承载 力的计算，从而求出构件整体的可靠度数值。这种方法计算简便，而 且取值较为方便，但是美中不足的是，此法在计算中会忽略混凝土与钢管之剑的内 力套箍作用，从

4、而对结果会造成一定的误差，因此这种方法最后取得的数值属于近似值。设钢管混凝土构件的含钢量为a,那么钢管所需要承担的应力就为a；而混凝土所需要承担的应力为(1-a) /由此可以分别得出钢 管和混凝土所承担的应力值。钢管所需要承担的应力值A=a/ /a / +(1-a) /,而混凝土所要承担的应力值为A = (1-a) / /a f+a) /,由上述两个公式可以得出钢管混凝土构件的组合可靠度为 3.2A+3.7A'，通过大量的数据 表明，钢管混凝土构件的可靠度数值应大于 3.2,但不能小于3.7,在 实际工作当中，大部分构件轴心受压时，都是受到应力产生脆性破坏，而其组合可靠度指 标在国家规

5、定中并无体现，只能按照混凝土的要求，将其强度设计值 乘以可靠度修正系数，以此来维系构件能够正常使用，并保证安全性。2.2钢管混凝土轴压构件的承载力承载力是钢管混凝土结构应用最重要的设计参数。承载力N=k1k2Ahf，其中是空心钢管混凝土结构的轴压稳定系数，它是钢管混凝土结构最基本的因素。K1是混凝土渐变折减系数，k2是可靠 度修正系数。而A是钢管 混凝土构件的组合界面面积钢管混凝土的承载力是反映其究竟能承受多大的重量，是决定其 功能的关键，在测量钢管混凝土构件的承载力时， 要对构件进行不同 位置的测量，以保证能够对构件的真实情况进行了解， 同时要经过数 次测量并取得平均值，保证测量的准确性。在

6、考虑到钢管混凝土的抗震设计时，N要除以抗震调整系数，这样才能正确的反应出钢管混凝土具体的承载 力。2.3构件的抗压强度设计值在上个世纪末，哈尔滨工业大学土木工程学院的教授运用有限元 法测算出钢管混凝土结构纵向的应力和轴向应力变化的全过程曲线， 从而确定出构件是由弹塑性变化阶段再逐步进入到强化阶段，并且该阶段是构件的抗压强度有效区域。经过后来大量的分析以及对于实际的探究发现，不 同种类的钢材混凝土和不同含钢量都会影响弹塑性阶段和强化阶段的数值，如果在弹塑性阶段和强化阶段，某点纵向压力应变为4x103, 那么无强化阶段为极值破坏时，则小于4X103,。实践得出以下结论，由于钢管混凝土结构含钢量有所

7、不同， 钢管 混凝土轴压构件的力和应变过程曲线在应变出现极值之前就会破坏。由于构件内的混凝土是采用离心法浇灌的， 且用蒸汽养生，因而管中混凝土的抗压强度偏高约10%。对于实心和空心的混凝土构件，套箍系数会取不同值，在此，设 计的套箍系数A=aF/(1.1f)，其中a=c( 1-b), a为实心截面的含钢量, c为所对应的含钢率。2.4钢管节点的要求对于钢管的节点，首先要求节点的强度要足够大于构件的整体强 度，同时节点要满足构件所要求的刚度值，节点的构造不宜过于繁杂， 只要传力方便，整体性能较好就可以。其次不要在构件内设置横向穿 管，加劲板和其他附件。再次所有焊在钢管构件上的连接件和金属附近，

8、一定要在 混凝土离心成型之前就要准备完成，如果在不恰当的时候进行焊接， 会造成构件的连接性不强，应力承受值较低的状况。最后在对整体进 行焊接时，要保证焊接处的焊接质量，整体方向要一致，焊缝质量应大于一级，检验 等级应为B级以上，角焊缝的外观质量标准为 3级以上。3钢管混凝土发展现状以及趋势虽然钢管混凝土发展时间较短，但是发展速度较为迅猛，预计将 在住宅中得到广泛的应用，由目前的高层建筑逐渐过渡到小高层， 多 层的建筑上。在21世纪前20年，我国每年新建住宅面积5到6亿平 方米，而后将每年以5亿平方米递增，今后的钢管混凝土将得到更为广阔的发展空间， 所以有必要对钢管混凝土做进一步的研究工作，保证

9、工程的安全性。 首先要保证钢管混凝土与外墙板之剑的接缝处理严密，保证墙板的耐久性和钢管混凝土的配套性；其次要加强钢管混凝土的防火设计， 这样才有助于进一 步推广钢管混凝土的应用；最后要逐步完善钢管混凝土住宅建筑的设 计理论，不同类型结构设计规范和施工操作方法， 尽快编制各类构件 的配套图集。结语：在钢管混凝土结构中，轴压构件的承载力，构件的组合可靠度， 构件的抗压强度设计值以及钢管节点是最基本的设计参数，通过多年对钢管混凝土结构的分析，目前已经研制出统一的理论成果， 并同时 对这几种基本参数进行了简单的数值参考，在以后的建筑工程当中，要充分考虑这几 种参数的关系，以保证钢管混凝土结构的安全性。参考文献1 钟珊彤，钢管混凝土结构，M,3版，北京，清华大学出版社，2003.2 徐国林，空心钢管混凝土轴心受压构件的工作性能与承载力，J,建筑钢结构进展，2