淺談鋼管混凝土在高層建筑中的應(yīng)用

黎雪環(huán)

【摘要】本文主要介紹了鋼管混凝土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，指出了鋼管混凝土在高層建筑中的關(guān)鍵控制點(diǎn)，結(jié)合鋼管混凝土比較好的前景，為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在高層建筑施工中的應(yīng)用及推廣提供一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】高層建筑鋼管混凝土施工技術(shù)

1、引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，以及土地資源的短缺，人們對(duì)高層建筑物的需求量也越來越大。而鋼管混凝土可以大大提高高層建筑物的安全性及其使用壽命。因?yàn)殇摴軐?duì)填充混凝土具有一定的約束力以及鋼和混凝土這兩種材料在力學(xué)方面具有互補(bǔ)性，所以鋼管混凝土柱也就有相當(dāng)高的承載力，以及比較好的韌性和塑性；而且較鋼筋混凝土而言，鋼管混凝土施工更加簡(jiǎn)易，既可提高施工的速度，又可降低模板的費(fèi)用。因此鋼管混凝土在高層建筑的施工中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

2、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特征

鋼管混凝土屬于套箍混凝土，就是在鋼管中澆灌混凝土而組合形成一種的結(jié)構(gòu)。按照其截面的類型可分為：圓鋼管混凝土、方鋼管混凝土、矩形鋼管混凝土以及多邊形鋼管混凝土等。近年來，鋼管混凝土因其經(jīng)濟(jì)性和較高的物理性能而在港口建設(shè)、地下結(jié)構(gòu)和橋梁，特別是在高層建筑中被廣泛的推廣使用。混凝土有很強(qiáng)的抗壓度，但是其抗彎能力較弱，而鋼材則有很強(qiáng)的彈塑性、抗彎性能，但是抗壓能力不強(qiáng)。鋼管混凝土可以在結(jié)構(gòu)上將這二者的優(yōu)勢(shì)有效的結(jié)合起來，讓混凝土處于側(cè)向受壓的狀態(tài)，大幅度的提升其抗壓強(qiáng)度；同時(shí)因?yàn)榛炷恋拇嬖?，可大大的提升鋼管的剛度，從而使其承載能力得到大幅度的提升。

2.1有較強(qiáng)的抗震性、承載力以及較好的延性

抗震性能指在地震或者動(dòng)荷載的作用下，仍然有比較好的吸能性和延性。許多建筑工程表明，要想有相同的穩(wěn)定性，鋼柱用的鋼板厚度比鋼管混凝土厚的多，而且常常會(huì)因塑性彎曲而導(dǎo)致局部失去穩(wěn)定性。所以，鋼管混凝土的抗震性要比鋼柱好很多。在鋼管混凝土中，通過對(duì)灌入鋼管內(nèi)的混凝土產(chǎn)生約束力，能夠使混凝土處于三向受壓的狀態(tài)，大大提升了混凝土的抗壓能力；而澆灌在鋼管中的混凝土又能夠有效避免鋼管產(chǎn)生局部的彎曲。通過鋼管混凝土短柱的軸心受壓實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鋼管混凝土縱向應(yīng)變高于30%，而長(zhǎng)度壓縮為2/3時(shí)，鋼管混凝土依然有一定的承載力，因此鋼管混凝土較強(qiáng)的承載力及較好的延性。

2.2施工方便，縮短工期

鋼管混凝土的截面方式在一定程度上決定了其結(jié)構(gòu)的施工難易度、受力能力、工程造價(jià)和施工周期。方形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在實(shí)際施工的過程中操作很方便，但其受到的約束力則相對(duì)較小，因而整體結(jié)構(gòu)的承載力也較低。圓形鋼管混凝土受壓結(jié)構(gòu)通過圓鋼管約束澆筑在內(nèi)的混凝土，使圓鋼管內(nèi)的混凝土受壓于三個(gè)方向，從而提高混凝土的抗壓度，然而圓形鋼管混凝土不僅實(shí)際施工的成本相對(duì)較高，而且在實(shí)際施工中的操作比較困難。

2.3有效地節(jié)約成本

因?yàn)殇摴鼙旧砭褪且粋€(gè)很好的模板，所以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不需要外加模板，這可以節(jié)省很多成本。鋼管不僅是箍筋而且是縱筋，因此制作安裝模板的工作也無需再做。制作并安裝鋼管的過程比鋼筋骨架簡(jiǎn)易很多，而且鋼管在施工過程中還能夠當(dāng)做承重的骨架使用，這樣就省去了腳手架。上述幾點(diǎn)都很有利于施工的進(jìn)行，不僅可以省去許多建筑施工所需的材料，減少施工的工作量，同時(shí)在很大程度上縮減了工人在施工現(xiàn)場(chǎng)露天工作的時(shí)間，并且縮短了施工的工期、加快了施工的進(jìn)程。將混凝土澆灌在鋼管中減少了鋼管接觸空氣的面積，與鋼結(jié)構(gòu)相比，其被氣體腐蝕的概率大大減少了，因此防腐和抗腐的成本就比鋼結(jié)構(gòu)少了很多。

3、鋼管混凝土在高層建筑中施工技術(shù)的控制點(diǎn)

3.1鋼管的厚度要求

按照有關(guān)的規(guī)定，考慮到焊接，在鋼管混凝土中的鋼管厚度通常要大于等于4mm，但若再將鋼管和高強(qiáng)混凝土的耐久性考慮在內(nèi)，鋼管的厚度就要大于等于8mm?？紤]到鋼管的管壁局部穩(wěn)定性，我國(guó)鋼管結(jié)構(gòu)中鋼管壁的標(biāo)準(zhǔn)徑厚比小于等于90（235/fy）。

3.2鋼管內(nèi)混凝土的澆灌

鋼管混凝土結(jié)構(gòu)一個(gè)很突出的特點(diǎn)就是不需要模板，因?yàn)殇摴鼙旧砭涂梢宰鳛楹芎玫哪０?，也因此鋼管混凝土結(jié)構(gòu)不僅有很好的整體性以及密閉性，而且有很強(qiáng)的耐側(cè)壓力。一般而言，鋼管結(jié)構(gòu)的里部沒有鋼筋骨架以及穿心部件，且鋼管的橫截面是圓形，因此在鋼管內(nèi)直接灌注混凝土比鋼筋混凝土簡(jiǎn)便很多。但是不能直觀的檢查灌注在鋼管內(nèi)部的混凝土的質(zhì)量，必須通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)氖┕そM織、分工明確的崗位責(zé)任制和施工人員的責(zé)任心來控制。很多研究結(jié)果指出，鋼管混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度主要受混凝土強(qiáng)度和齡期、鋼管截面形式、鋼管長(zhǎng)細(xì)比、徑厚比以及混凝土的澆灌質(zhì)量等因素影響，而混凝土澆灌質(zhì)量的影響非常突出，所以要控制好鋼管混凝土的澆灌以提高高層建筑的質(zhì)量。

3.3鋼管的焊接控制

通常，鋼管的焊接要使用對(duì)接焊接，其焊縫的強(qiáng)度必須要高于鋼管材料的強(qiáng)度。鋼管一般選用螺旋焊管，在條件達(dá)不到時(shí)也可以選用滾床自行卷制的鋼管，但是卷管的方向必須和鋼板壓延的方向垂直。在焊接的過程中要保持鋼管處于平直狀態(tài)，表面不能有沖擊痕跡和銹蝕，也不能有翹曲的現(xiàn)象。

3.4鋼管柱的安裝控制

在吊裝鋼管前要先在施工的地點(diǎn)將鋼管混凝土的中心線放出來，以此確定安裝鋼管的位置，同時(shí)可以在鋼管柱0°、90°、180°以及270°處彈線，以此控制定位。在第一段鋼管設(shè)置完成后，把底端的4個(gè)垂直相位線和第一層預(yù)埋板的基準(zhǔn)線重疊起來，利用兩臺(tái)經(jīng)緯儀設(shè)置成垂直狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，再利用四臺(tái)手動(dòng)葫蘆來將鋼管柱調(diào)成垂直狀態(tài)，同時(shí)借助水準(zhǔn)儀控制其標(biāo)高。確定完位置、角度和標(biāo)高后，使用點(diǎn)焊將鋼管柱焊在預(yù)埋板上，再把預(yù)埋板和鋼管封口板焊接起來，安裝時(shí)的偏差要在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。安裝第二段鋼管時(shí)，是在下一根鋼管的頂端先焊上四條寬100mm的喇叭導(dǎo)向板，同時(shí)借助頂拉螺栓來調(diào)整鋼管，其焊接方法及監(jiān)測(cè)都和第一段鋼管相同。每一節(jié)鋼管安裝完成后，均要及時(shí)檢查鋼管的標(biāo)高、垂直度以及焊縫的質(zhì)量。在安裝完后還要對(duì)鋼管做除銹處理，尤其是鋼管內(nèi)壁的除銹要徹底。

4、結(jié)束語(yǔ)

近年來，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)憑借其較好的抗震性、較高的承載力、較高的耐火性、較強(qiáng)的混凝土延性、簡(jiǎn)單的施工操作流程和比較合理的經(jīng)濟(jì)造價(jià)等優(yōu)勢(shì)而被廣泛的運(yùn)用于高層建筑施工中。與其它結(jié)構(gòu)材料相比，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究目前仍然較淺顯，不是很深入，特別是結(jié)構(gòu)體系的研究，還存在著許多需進(jìn)一步研究和改進(jìn)的方面。同時(shí)鋼管混凝土高層建筑的前景很廣闊，高性能、高效以及高強(qiáng)施工技術(shù)的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、大管徑鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、薄壁鋼管混凝土結(jié)構(gòu)都是未來高層建筑中鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向。由此可見鋼管混凝土的發(fā)展前景非常好，非常值得推廣到高層建筑中。

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