论文部分内容阅读
【摘 要】:由于钢管混凝土具有承载力高,耐腐蚀,便于施工等优点,它在工业建筑中的应用越来越广泛,因此引起人们的兴趣与重视。本文就对钢管混凝土及以钢管混凝土为基础的结构做了简单的介绍。主要阐述了钢管混凝土结构在工业建筑中的应用。
【关键词】：工业建筑；钢管混凝土；结构；应用
中图分类号：TU27 文献标识码：A 文章编号：
引言
人们对建筑物的首要要求就是性能安全性，建筑物的结构必须符合人们的居住、使用安全需求，外观造型、功能结构的体现是在满足安全性之后的提升，随着环境破坏的严重性，地震、洪水、泥石流、山体滑坡的频率增加，工业建筑的安全性显得尤为重要。工业建筑的稳固性与材料的选用和材料本身的构造密不可分，通过总结施工技术经验，发现钢管混凝土的稳定性和结构性有着很大的可塑空间。钢管混凝土结构分为两种：薄壁圆钢管或方钢管中充填混凝土而形成的结构构件和在圆钢管中充填混凝土形成的结构构件。圆钢管中充填混凝土形成的结构构件在现代施工建筑中应用的越来越多。
一、钢管混凝土的性能和结构原理
1、钢管与混凝土共同分担压力
受压构件中的共同承受压力来自于钢管与混凝土两个方面，压力的计算方法不是每个受力构件承载力的单纯的加减乘除，而是利用材料力学和工程力学原理计算平衡压力。要达到一定的抗压强度，钢材的高强度性能是首先要考虑的因素。与圆钢管中充填混凝土形成的结构构件相比较，薄壁钢管的结构受压构件承受过大压力的负荷有着一定的局限性，当外界的压力超出预估时候，薄壁钢管内部无法释放而造成壁面局部弯曲，钢材固有的强度也就失去了功能发挥的空间。通过对多个施工项目工程进行工藝交流和总结，发现将混凝土填充到薄壁钢管中之后，管壁的侧面刚度就大大提高了，钢管对混凝土的吸附力也显著增加，此时，当发生巨大压力的时候，钢材的强度属性也能完全体现出来。
2、混凝土抗压承载力高的原理
据力学实验研究前后的数据统计可知，钢材在弹性阶段的泊松比一般处在0.27～0.32之间，波动范围为0.05，是一个比较狭小的波动量，将混凝土充实到钢管中之后，应力的增加显著地使混凝土的泊松比有所上升。混凝土的泊松比在低应力时约为9/50，在高应力时约为1/2，接近破坏时可超过1/2。比较低应力阶段的泊松比，可以得出：混凝土有着与普通钢筋受压构件相似的性能。基于这一性能原理，将混凝土填充到钢管内部后，混凝土可以与钢管一起承担外界压力，只能是部分分担，混凝土承载压力还是存在一定的缺陷，尤其是在增加纵向压应力的情况下，混凝土的横向变形是钢管的横向变形无法抵挡的。
这种情况难道就无法避免吗？当混凝土发生横向变形以后，钢管会在混凝土产生的横向变形力的应对下产生向外扩展的环向拉力，直至达到承载力的受力最期阶段。薄壁钢管的抗拉强度在承受环向拉力为主的钢管构件中的作用较大地发挥出来了。在产生较大环拉力的同时，混凝土要承受着由钢管产生的较强的紧箍力——径向压力。混凝土的抗压强度随着自身的承载力的上升而大大提升，通过以上的分析可知，在单向受压状态下，与普通钢筋混凝土柱相比较，钢管混凝土柱的承载能力远远高出普通的钢筋混凝土柱。
二、钢管混凝土结构的技术特点
钢管混凝土的性能和结构有着如此大的优点，已经逐步被用于我国的工业建筑领域，巩固了建筑的结构，使工业建筑的造型有着可塑性。下面主要分析了钢管混凝土的在受力、防变形、抗震等方面的优势特点。
1、显著提高了构件承载力
与普通钢筋混凝土结构相比较，处在同一横断面下，钢管混凝土的结构明显趋于一些，而且受力比较均匀、平衡性较强，构件的承载力大大提高了，能够承受高荷载压力。
2、钢材不易变形
混凝土几乎不具备刚性性能，是一种脆性的材料，混凝土的破坏的属性属于脆性的。当混凝土被填充到钢管里面，混凝土的破坏特征在轴心受压和小偏心受压的条件下还是属于脆性。与钢管组合后，钢管混凝土构件承受了三方压力，一方面增强了钢管的自身的弹性性能，另一方面改变了混凝土在破坏的性质，市混凝土的破坏产生了一定的变形能力，朝着塑性的方向改变。打破了混凝土遇到破坏时候的脆性特征，拥有了可塑性，不易变形的特点。
3、加强了抗震能力
随着社会经济的发展，人们对建筑物的要求日益严格，除了造型的美观、大气以外，抗震和能抵抗洪水等灾难的侵袭是人们更加关注的。安全性与抗震性是工业建筑设计的基础要求，现在严格要求的安全质量管理和项目质量管理都是对工业建筑物的质量进行监管的。与普通的钢筋混凝土相比较而言，钢管混凝土的抗压能力明显增强，在承载力上升的情况下降低了结构的自身的负荷，大大提高了工业建筑物的抗震能力。
4、提高项目工程施工进度
以前的钢管构件的施工需要钢筋混凝土的柱纵筋和箍筋以及浇灌混凝土的模版，还需要骨架和脚手架的辅助，而钢管混凝土的施工过程省去了钢筋骨架和铺设模板，大大降低了施工材料的费用，同时精简了人力、物力，有利于施工项目的成本控制，使工业建筑的工作量分配减少，简化施工流程，保障了施工进度的控制。
三、工业建筑中钢管混凝土结构的应用
通过了解以上的钢管混凝土的结构原理和优点，可以预测的是，钢管混凝土在我国的工业建筑领域有着广阔的发展前景，钢管混凝土在多层厂房结构、跨度大的柱距或重载单层厂房柱、大型支架或构架等工程中已经得到了大量的应用。
1、多层厂房结构
多层厂房的设计特点是能够承受较大的机器设备的重量，厂房的支撑面积范围大，钢管混凝土土柱的可塑性强、承载力大，省去了模板流程，而且突破了以往的空间三维支撑体系的造成的施工空间扁小的瓶颈，而且钢管混凝土的施工方便，在保障多层厂房的结构稳定的前提下节约了材料，缩短了工期，增加了厂房的平整性，改良了制造业作业的精准性。随着我国中小企业的规模扩大，厂房也在不断扩大，钢管混凝土在各种大型厂房中得到了很好的应用。
2、柱距或重载厂房柱
近些年，我国兴起了一些新兴产业，而且厂房大都安置了环保处理设备，这些大型设备之间通常采用柱子或连接板联通，当前的厂房结构的最大跨度已经达到50米左右，柱距约达30米，车间排污处设置了大型的排污设备，便于产品在各个车间的快速流通，许多厂房还配有起重量200吨左右的大型吊车，厂房之间的跨度和设备的重量大大加强了厂房柱的竖向荷载。传统的钢筋混凝土结构无法承载承这一竖向荷载了。而采用双肢柱或三肢柱的多阶式钢管混凝土制作厂房柱下柱，加大了承受轴向压力，分摊了各个单肢柱所承受的在横向和竖向的荷栽，受力均匀、平衡性强，发挥了钢管混凝土的构件承载力，使厂房的可用空间扩大。
3、电力电网的大型支架或构架
随着我国的电力电网的发展，电力系统设施构架、输送机通廊支架以及管道设备支架是电力电网改造常用的辅助结构，这些大型结构必须能够承受较大的轴向力。钢材结构能承受较大的轴向力，但是成本太高；只使用混凝土浇筑不利于结构的稳固性，而且给施工带来了一定的困难。钢管混凝土能有效地弥补这两者的缺陷，产生更大的优势，便于电力电网的工程施工。
结束语
综上所述，由于钢管混凝土自身的优势，它在工业建筑中的应用会越来越广泛。随着社会的发展，钢管混凝土会以各种形式存在于建筑结构中，充分发挥它们的优势。
参考文献：
[1]钟善桐.钢管混凝土结构(第三版).北京:清华大学出版社,2003
[2]陶忠,于清.新型组合结构柱.北京:科学出版社,2006
[3]黄宏,陶忠,韩林海.圆中空夹层钢管混凝土柱轴压工作机理研究[J].工业建筑,2006,36(11)：11-15
[4]钟善桐.钢管混凝土结构(第3版)[M].北京:清华大学出版社,20031
[5]蔡绍怀.现代钢管混凝土结构[M].北京:人民交通出
【关键词】：工业建筑；钢管混凝土；结构；应用
中图分类号：TU27 文献标识码：A 文章编号：
引言
人们对建筑物的首要要求就是性能安全性，建筑物的结构必须符合人们的居住、使用安全需求，外观造型、功能结构的体现是在满足安全性之后的提升，随着环境破坏的严重性，地震、洪水、泥石流、山体滑坡的频率增加，工业建筑的安全性显得尤为重要。工业建筑的稳固性与材料的选用和材料本身的构造密不可分，通过总结施工技术经验，发现钢管混凝土的稳定性和结构性有着很大的可塑空间。钢管混凝土结构分为两种：薄壁圆钢管或方钢管中充填混凝土而形成的结构构件和在圆钢管中充填混凝土形成的结构构件。圆钢管中充填混凝土形成的结构构件在现代施工建筑中应用的越来越多。
一、钢管混凝土的性能和结构原理
1、钢管与混凝土共同分担压力
受压构件中的共同承受压力来自于钢管与混凝土两个方面，压力的计算方法不是每个受力构件承载力的单纯的加减乘除，而是利用材料力学和工程力学原理计算平衡压力。要达到一定的抗压强度，钢材的高强度性能是首先要考虑的因素。与圆钢管中充填混凝土形成的结构构件相比较，薄壁钢管的结构受压构件承受过大压力的负荷有着一定的局限性，当外界的压力超出预估时候，薄壁钢管内部无法释放而造成壁面局部弯曲，钢材固有的强度也就失去了功能发挥的空间。通过对多个施工项目工程进行工藝交流和总结，发现将混凝土填充到薄壁钢管中之后，管壁的侧面刚度就大大提高了，钢管对混凝土的吸附力也显著增加，此时，当发生巨大压力的时候，钢材的强度属性也能完全体现出来。
2、混凝土抗压承载力高的原理
据力学实验研究前后的数据统计可知，钢材在弹性阶段的泊松比一般处在0.27～0.32之间，波动范围为0.05，是一个比较狭小的波动量，将混凝土充实到钢管中之后，应力的增加显著地使混凝土的泊松比有所上升。混凝土的泊松比在低应力时约为9/50，在高应力时约为1/2，接近破坏时可超过1/2。比较低应力阶段的泊松比，可以得出：混凝土有着与普通钢筋受压构件相似的性能。基于这一性能原理，将混凝土填充到钢管内部后，混凝土可以与钢管一起承担外界压力，只能是部分分担，混凝土承载压力还是存在一定的缺陷，尤其是在增加纵向压应力的情况下，混凝土的横向变形是钢管的横向变形无法抵挡的。
这种情况难道就无法避免吗？当混凝土发生横向变形以后，钢管会在混凝土产生的横向变形力的应对下产生向外扩展的环向拉力，直至达到承载力的受力最期阶段。薄壁钢管的抗拉强度在承受环向拉力为主的钢管构件中的作用较大地发挥出来了。在产生较大环拉力的同时，混凝土要承受着由钢管产生的较强的紧箍力——径向压力。混凝土的抗压强度随着自身的承载力的上升而大大提升，通过以上的分析可知，在单向受压状态下，与普通钢筋混凝土柱相比较，钢管混凝土柱的承载能力远远高出普通的钢筋混凝土柱。
二、钢管混凝土结构的技术特点
钢管混凝土的性能和结构有着如此大的优点，已经逐步被用于我国的工业建筑领域，巩固了建筑的结构，使工业建筑的造型有着可塑性。下面主要分析了钢管混凝土的在受力、防变形、抗震等方面的优势特点。
1、显著提高了构件承载力
与普通钢筋混凝土结构相比较，处在同一横断面下，钢管混凝土的结构明显趋于一些，而且受力比较均匀、平衡性较强，构件的承载力大大提高了，能够承受高荷载压力。
2、钢材不易变形
混凝土几乎不具备刚性性能，是一种脆性的材料，混凝土的破坏的属性属于脆性的。当混凝土被填充到钢管里面，混凝土的破坏特征在轴心受压和小偏心受压的条件下还是属于脆性。与钢管组合后，钢管混凝土构件承受了三方压力，一方面增强了钢管的自身的弹性性能，另一方面改变了混凝土在破坏的性质，市混凝土的破坏产生了一定的变形能力，朝着塑性的方向改变。打破了混凝土遇到破坏时候的脆性特征，拥有了可塑性，不易变形的特点。
3、加强了抗震能力
随着社会经济的发展，人们对建筑物的要求日益严格，除了造型的美观、大气以外，抗震和能抵抗洪水等灾难的侵袭是人们更加关注的。安全性与抗震性是工业建筑设计的基础要求，现在严格要求的安全质量管理和项目质量管理都是对工业建筑物的质量进行监管的。与普通的钢筋混凝土相比较而言，钢管混凝土的抗压能力明显增强，在承载力上升的情况下降低了结构的自身的负荷，大大提高了工业建筑物的抗震能力。
4、提高项目工程施工进度
以前的钢管构件的施工需要钢筋混凝土的柱纵筋和箍筋以及浇灌混凝土的模版，还需要骨架和脚手架的辅助，而钢管混凝土的施工过程省去了钢筋骨架和铺设模板，大大降低了施工材料的费用，同时精简了人力、物力，有利于施工项目的成本控制，使工业建筑的工作量分配减少，简化施工流程，保障了施工进度的控制。
三、工业建筑中钢管混凝土结构的应用
通过了解以上的钢管混凝土的结构原理和优点，可以预测的是，钢管混凝土在我国的工业建筑领域有着广阔的发展前景，钢管混凝土在多层厂房结构、跨度大的柱距或重载单层厂房柱、大型支架或构架等工程中已经得到了大量的应用。
1、多层厂房结构
多层厂房的设计特点是能够承受较大的机器设备的重量，厂房的支撑面积范围大，钢管混凝土土柱的可塑性强、承载力大，省去了模板流程，而且突破了以往的空间三维支撑体系的造成的施工空间扁小的瓶颈，而且钢管混凝土的施工方便，在保障多层厂房的结构稳定的前提下节约了材料，缩短了工期，增加了厂房的平整性，改良了制造业作业的精准性。随着我国中小企业的规模扩大，厂房也在不断扩大，钢管混凝土在各种大型厂房中得到了很好的应用。
2、柱距或重载厂房柱
近些年，我国兴起了一些新兴产业，而且厂房大都安置了环保处理设备，这些大型设备之间通常采用柱子或连接板联通，当前的厂房结构的最大跨度已经达到50米左右，柱距约达30米，车间排污处设置了大型的排污设备，便于产品在各个车间的快速流通，许多厂房还配有起重量200吨左右的大型吊车，厂房之间的跨度和设备的重量大大加强了厂房柱的竖向荷载。传统的钢筋混凝土结构无法承载承这一竖向荷载了。而采用双肢柱或三肢柱的多阶式钢管混凝土制作厂房柱下柱，加大了承受轴向压力，分摊了各个单肢柱所承受的在横向和竖向的荷栽，受力均匀、平衡性强，发挥了钢管混凝土的构件承载力，使厂房的可用空间扩大。
3、电力电网的大型支架或构架
随着我国的电力电网的发展，电力系统设施构架、输送机通廊支架以及管道设备支架是电力电网改造常用的辅助结构，这些大型结构必须能够承受较大的轴向力。钢材结构能承受较大的轴向力，但是成本太高；只使用混凝土浇筑不利于结构的稳固性，而且给施工带来了一定的困难。钢管混凝土能有效地弥补这两者的缺陷，产生更大的优势，便于电力电网的工程施工。
结束语
综上所述，由于钢管混凝土自身的优势，它在工业建筑中的应用会越来越广泛。随着社会的发展，钢管混凝土会以各种形式存在于建筑结构中，充分发挥它们的优势。
参考文献：
[1]钟善桐.钢管混凝土结构(第三版).北京:清华大学出版社,2003
[2]陶忠,于清.新型组合结构柱.北京:科学出版社,2006
[3]黄宏,陶忠,韩林海.圆中空夹层钢管混凝土柱轴压工作机理研究[J].工业建筑,2006,36(11)：11-15
[4]钟善桐.钢管混凝土结构(第3版)[M].北京:清华大学出版社,20031
[5]蔡绍怀.现代钢管混凝土结构[M].北京:人民交通出