钢管混凝土柱论文篇(1)

关键词： 方钢管混凝土 极限承载力 薄壁圆筒 双剪统一强度理论

1、引 言

随着我国高铁建设的飞速发展，对站房的要求越来越高，站房高度和跨度的不断增加使得梁、柱所承受的荷载越来越大。承重柱作为建筑物最为重要的受力构件，是建筑物抵抗外力的关键，特别是在地震作用下，柱子不仅需要有足够的强度，而且须有很好的延性。钢管混凝土柱以其承载能力高、延性好，抗震性能优越、耐冲击、耐疲劳和施工方便等优点而在实际工程中得到广泛的应用。

方钢管混凝土柱作为钢管混凝土柱的一种形式，除具有钢管混凝土柱的优点外，还有节点形式简单、截面惯性矩大、稳定性能好、抗弯性能好的优点，具有广阔的应用前景。因此对方钢管混凝土力学性能的研究具有重要的意义。

2、方钢管混凝土柱的受力特点

钢管混凝土柱在应力水平较高时，内部混凝土的纵向微裂缝将会得到发展，其泊松比将超过0.5，随着纵向微裂缝的发展，混凝土的泊松比将会超过外钢管的泊松比，此时，钢管会对混凝土产生围压。方钢管对内部混凝土的约束很不均匀，文献[1]中指出：方钢管对核心混凝土的约束力主要集中在4个角部，而且约束力很不均匀，4个角部的混凝土受到的约束强，边部中间管壁处的混凝土受到的约束较弱。在大量的试验研究的基础上，我们得出结论：当方钢管达到钢材的极限强度时，角部钢管发生塑性变形，边部中间管壁发生局部失稳，混凝土被压碎。

由于方钢管对内部混凝土的约束的不均匀性，所以如何计算外钢管和核心混凝土之间的相互约束 “效应”成为计算方钢管混凝土强度及承载力的重中之重。作者根据俞茂宏的双剪统一强度理论，分析考虑了方钢管混凝土的力学特点，在吸收目前各国在该领域研究成果的基础上，引入了混凝土强度折减系数 和等效约束折减系数 ，实现了方钢管混凝土柱向圆钢管混凝土柱的等效。本文推导的公式是建立在薄壁圆筒的统一强度理论解的基础上，并且考虑了拉压比和中间主应力的影响，故本文公式更加符合实际情况。

3、方钢管混凝土轴压短柱极限承载力

3.1、方钢管混凝土柱向圆钢管混凝土柱的等效

鉴于方钢管对核心混凝土约束机理的复杂性，本文参考文献[2]的方法，把方钢管混凝土等效为圆钢管混凝土进行分析，这样就把方钢管对核心混凝土的不均匀约束转化为圆钢管对核心混凝土的均匀约束。等效圆钢管处于轴压、环拉和和径向受压的三向应力状态；等效混凝土处于三向受压状态。

将方钢管混凝土的钢管与混凝土面积按等面积分别转化为等效圆钢管混凝土的钢管和混凝土面积，如图1所示。

转化公式为：

（1）

求解式(1)得，

图1 方钢管混凝土等效为圆钢管混凝土

，，令 （2）

式中， 、 分别为方钢管的外边长和钢管壁厚， 、 、 分别为等效圆钢管的外径、内径和壁厚。

3.2、方钢管极限承载力

由于方钢管对混凝土的约束不均匀，把方钢管对核心混凝土的不均匀约束转化为圆钢管对核心混凝土的均匀约束时需要对约束力进行折减。参考文献[3]，引入等效约束折减系数 对等效圆钢管对混凝土的约束进行折减。

设方钢管对混凝土的侧压力为 ，等效圆钢管对混凝土的侧压力为 。则有

（3）

式中， ， 。

在分析中，将等效圆钢管看成薄壁圆筒分析，由文献[4]得到等效圆钢管的内压力统一极限荷载 为：

（4）

式中， 为材料拉压比， 为中间主应力影响系数， 为材料的屈服强度。大多数的钢材有明显的屈服点，且抗拉抗压强度相等，故取 ，把式（2）、式（3）代入式（4）有

（5）

由式（5）和文献[5]得，在轴压下，方钢管的极限承载力 为

（6）

3.3、混凝土极限承载力

等效混凝土处于三向受压状态，混凝土的轴向应力 与侧压力 之间的关系按文献[6]取为

（7）

式中， 为混凝土的轴心抗压强度。由于方钢管对混凝土约束的不均匀性，本文参照文献[7]，引入混凝土强度折减系数 来考虑不均匀约束对混凝土约束力的减弱。方钢管混凝土内部混凝土极限承载力为

（8）

3.4、方钢管混凝土轴压短柱极限承载力

方钢管混凝土柱的轴压极限承载力 为方钢管和混凝土极限承载力之和，即

（9）

把式（6）和式（8）代入式（9）即可得到方钢管混凝土轴压短柱的极限承载力。

4、方钢管混凝土轴压长柱极限承载

方钢管混凝土轴压短柱的破坏是由于钢管的屈服和混凝土在三向受压状态下被压坏报所导致的；轴压长柱的破坏是由于弹性失稳所导致，其极限荷载参照文献[8]引入稳定系数 ， 计算公式为

（10）

式中， ， ， 为柱的计算长度， 为方钢管混凝土截面的当量回转半径， 为钢材的弹性模量。 的计算公式如下

（11）

式中， 、 分别为方钢管和混凝土的截面惯性矩， 、 分别为方钢管和混凝土的截面面积。

把稳定系数引入短柱极限荷载计算公式即得方钢管混凝土轴压长柱的极限荷载 为

（12）

5、公式验证与分析

用本文推导的公式分析文献 [9]和文献[10]中的实验数据，计算结果详见表1。

表1 文献实验及本文计算结果分析

试件号 B / mm t / mm

/ Mpa

/ Mpa

/ kN

/ kN

备注

SCZS1-1-1 120 3.8 3 330.1 20.7 882 854.3 0.97 文献[9]

SCZS1-2-1 140 3.8 3 330.1 12.2 940.8 912.4 0.97

SCZS2-1-1 120 5.9 3 321.1 22.8 1176 1201.1 1.02

SCZS2-2-1 140 5.9 3 321.1 12.4 1176 1200.6 1.02

SCZS2-3-1 200 5.9 3 321.1 13.4 2058 2030.3 0.98

1 150.2 2.91 25.6 319.3 51.4 2352 2210.4 0.94 文献[10]

2 149.5 2.89 51.0 319.3 51.4 2077 1998.6 0.96

3 148.6 2.93 72.3 319.3 51.4 1558 1427.8 0.91

4 151.4 4.77 24.8 316.6 51.4 2597 2398.7 0.92

5 150.0 4.90 50.8 316.6 51.4 2381 2299.8 0.96

6 150.7 4.89 71.3 316.6 51.4 1627 1630.7 1.00

注：表中 为文献的试验数据； 为本文公式计算值(取b = 0.364，这是统一强度理论对应于Mises准则的线性逼近)。与文献[9]数据对照的是本文式(9)计算的结果，与文献[10]数据对照的是本文式(12)计算的结果。

由表1可以看出，本文推导出的公式计算结果与试验值吻合较好，说明本文公式可以用于方钢管混凝土轴压短柱和长柱的计算。

为研究钢管的厚宽比 和长细比对方钢管混凝土柱极限承载力的影响作用，作者对文献[9]和文献[10]中的试件在钢管强度及边长和混凝土参数不变的情况下进行参数转换，方钢管混凝土柱极限承载力与厚宽比和长细比关系分别见图2和图3。

由图2可以看出，方钢管混凝土轴压柱极限承载力随厚宽比的增大而显著增大。这是由于钢管对混凝土的约束力的增强而引起的。从图3可看出，方钢管混凝土轴压长柱的承载力随着长细比 的增大而显著减小，这说明钢管混凝土长柱的破坏受稳定的影响越来越明显。

图2与 的关系图3与 的关系

6、结语

（1）基于薄壁圆筒的统一极限解，给出了方钢管混凝土轴压短柱和长柱的极限承载力的计算公式。该公式考虑了中间主应力影响系数和材料的拉压比对柱承载力的影响。

（2）用本文推导公式与相关文献资料进行了对比，验证了本文公式的准确性，方钢管混凝土的研究提供了可靠的理论依据。

钢管混凝土柱论文篇(2)

关键词：裕达国贸酒店多功能会议中心，箱型柱柱芯浇灌混凝土，顶升施工工艺，顶升压力计算

 

一、概况：

裕达国贸多功能会议中心工程，地上9层，平面35m*64m,共39根箱型钢柱，截面尺寸为760*760、700*700、800*800三种，箱型柱钢板厚度为36mm。GKZ1~GKZ8、GKZ12、GKZ16、GKZ21、GKZ25、GKZ29~GKZ31柱内全部浇注混凝土，高度为53.47米，其他钢柱内浇注混凝土高度12.57~22.17米不等。柱内最大灌注混凝土量为35m3。

二、施工方法

钢柱在1米标高位置位置开孔直径为Φ150圆孔，并焊接带单向阀的混凝土输送管，利用混凝土泵的压力将混凝土自下而上挤压顶升灌入箱型柱内，直至注满整根箱型柱混凝土柱。每根钢柱都一次顶升至顶。

工艺流程图如下：

三、施工操作要点

1、现场加工制作单向阀。科技论文，裕达国贸酒店多功能会议中心。单向阀由DN125mm，5mm厚的混凝土输送弯管（R=500mm）及8mm厚的Q345钢板共同加工而成。科技论文，裕达国贸酒店多功能会议中心。

2、在标高为1米位置，箱型柱开一Φ150mm圆孔，以清除柱内积水、杂物及焊接单向阀。科技论文，裕达国贸酒店多功能会议中心。

3、 焊接单向阀，单向阀伸进箱型柱内的位置见图中所示。单向阀的盖板与水平方向的夹角宜为600～700，可通过伸出铰链背后的钢板调节固定。

4、用套箍连接截止阀，在截止阀与混凝土泵间布置混凝土输送管。

5、浇筑前，要计算好单根柱混凝土量，待所需混凝土运送到施工现场后方可进行顶升，防止混凝土在运输过程中耽搁造成顶升中断。同时，及时做好混凝土坍落度的检测。

6、混凝土输送管与截止阀连接前，泵送砂浆用以润滑输送管道，并把该部分砂浆清除干净后再进行柱芯混凝土的浇筑。

7、混凝土顶升至设计标高后，应及时停泵，并进行数次回抽，若柱顶混凝土面无明显回落，方可拆除混凝土输送管。

8、完毕30min后，观察柱顶混凝土有无回落下沉，若有下沉，则用人工补浇柱顶混凝土。

9、混凝土养护7天后，将柱底单向阀外露部分割去，并焊接封口钢板。

四、材料机具设备

1、单向阀的钢材均为8mm厚及20mm厚的Q345钢板。

2、泵送混凝土的配合比设计，应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）、《混凝土泵送施工技术规程》（JGJ/T10-95）、《自密实高性能混凝土技术规程》（DBJ13-55-2004）和《预拌混凝土生产施工技术规程》（DBJ13-42-2002）的规定。

对混凝土要求：混凝土要具有良好的可泵性，即坍落度大，和易性好、不泌水、不离析、自密性好；初凝时间必须满足每根钢柱混凝土顶升后，混凝土仍具有足够的和易性，本次配合比设计要求初凝时间不小于6小时，终凝时间不小于8小时。混凝土坍落度控制在200mm~220mm之间。

3、机具设备选择：

泵车选择：柱内砼压力：λH=24*53.47=1283KN/m2=1.28Mpa。科技论文，裕达国贸酒店多功能会议中心。水平管60米，损失压力0.3Mpa。科技论文，裕达国贸酒店多功能会议中心。垂直高度53.47米，由于水平加劲板的阻隔作用，混凝土在柱内并不是整体上移，而是从柱中心不断上翻，预计其阻力要比在泵管内要大，因此考虑其损失压力0.8 Mpa。科技论文，裕达国贸酒店多功能会议中心。每个90°弯头降压0.1 Mpa，共计2个弯头，共损失0.2 Mpa。管路截止阀一个，降压0.8 Mpa。附属于泵车的压力损失约3 Mpa。每个水平加劲肋考虑降压0.1 Mpa，共10个，损失1 Mpa。

以上合计：7.38 Mpa，选用HBT80C-1818D地泵,理论最大输出压力为18Mpa，满足需要。

其他施工机具有混凝土搅拌运输车、输送管、单向阀、截止阀、铁锹、试件制作器具、电焊机、对讲机等。

五、劳动组织

各工种人员配备如下：

混凝土输送车司机 ，4人；泵机操作工，2人；接管工，4人；电焊工，2人；混凝土工，4人；试验员，1人；指挥人员，2人；

六、安全措施

1、施工作业人员必须了解和掌握本工艺的技术操作要领，特殊工种（如输送泵操作人员、电焊工等）应持证上岗。

2、混凝土浇筑前，应对单向阀、截止阀、输送管的布管及接头等进行检查，混凝土输送泵进行试运转正常后方可开机工作。

3、在混凝土浇筑过程中，截止阀旁严禁站人。

参考文献：《施工手册（第四版）》

钢管混凝土柱论文篇(3)

论文关键词：方钢管混凝土柱,长细比,有限元

1 引言

方钢管混凝土的研究开展的较晚，各方面的理论还不够成熟和完善，以往的研究主要集中在试验研究上，本文采用有限元分析对方钢管混凝土柱的设计和施工提出合理建议，克服试验的不足。考虑到钢管混凝土是由钢管和混凝土两种不同材料所组成，混凝土和钢管之间有相对滑移，引入一种能反映钢管和混凝土两者间界面性能的单元----粘结单元，它能比较真实地反映方钢管混凝土柱的受力性能。

2 有限元模型的建立

本文模拟框架结构中间层的中柱，截取了方钢管混凝土柱从梁顶面到柱反弯点处的部分为研究对象。为了深入分析钢管混凝土柱的受力性能，充分考虑我国有关规范的规定，依据常见的工程实例设计了4个试件，采用大型商用有限元软件ANSYS对其受力性能进行了非线性有限元模拟。

2.1模型的几何尺寸

为了研究长细比对方钢管混凝土柱的受力性能影响，以BASE试件为基础，设计了ZG系列试件，详细尺寸见表1。

表1 试件尺寸明细表

试件名称

柱宽度

（mm）

柱高度

（mm）

管壁厚度（mm）

混凝土强

度等级

轴压比

钢 材

牌 号

ZG-1

500

1650

16

C50

0.5

Q345

BASE

500

1800

16

C50

0.5

Q345

ZG-2

500

1950

16

C50

0.5

Q345

ZG-3

500

2100

16

C50

钢管混凝土柱论文篇(4)

【关键词】钢管 混凝土 厂房 应用

中图分类号：TU37文献标识码： A

前言

早在19世纪80年代，钢管混凝土结构就已经出现，随着经济的快速增长和社会需求的不断扩大，促使工业厂房不断朝着大跨度、大柱距、大吨位吊车的方向发展，而钢管混凝土作为一种新兴的主要结构，以轴心受压和作偏心较小的受压构件为主的组合结构，克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点，已被越来越广泛的应用在单层或多层工业厂房结构、各种框架柱、栈桥柱、高层和超高层建筑以及桥梁等结构中。

钢管混凝土结构的特点

1、施工方便、缩短工期

钢管混凝土结构施工时，钢管可以作为劲性骨架承担施工阶段的施工荷载和结构重量，施工不受混凝土养护时间的影响。由于钢管内部没有钢筋，便于混凝土的浇筑和捣实；钢管混凝土施工时，钢管本身即为耐侧压的模板，不需要模板，既节省了支模、拆模的材料和人工费用，也节省了时间。钢管混凝土柱的外皮钢管具有钢筋的功能，兼有纵向钢筋和横向箍筋的作用，所以管内没钢筋，省了钢筋下料和绑扎钢筋等一系列工艺。

2、有利于钢管的抗火和防火

由于钢管内填有混凝土，能吸收大量的热能，因此遭受火灾时管柱截面温度场的分布很不均匀，延长了柱子的耐火时间，减慢了钢柱的升温速度。

3、耐腐蚀性能优于钢结构

钢管中浇筑混凝土使钢管的外露面积减少，受外界气体腐蚀面积比钢结构少得多，抗腐和防腐所需费用也比钢结构节省。

钢管混凝土结构在单层和多层工业厂房中的应用

在单层工业厂房中的柱属于偏心受压构件，能够充分发挥钢管和核心混凝土协同工作的优势，因此在很多实际工程中均将厂房柱设计成格构式组合柱，截面形式包括单肢柱、双肢柱、三肢柱和四肢柱，把偏心弯矩转化为轴心力。典型工程实例有：本溪钢铁公司二炼钢轧辊钢锭模车间的钢管混凝土柱采用四肢柱；太原钢铁公司第一轧钢厂第二小型厂的厂房下柱采用双肢柱；上海电机厂露天车间的厂房结构车间采用钢管混凝土三肢柱，内填C40混凝土（如图1 所示）。

图1 上海电机厂露天车间厂房

经分析计算可知，与钢筋混凝土柱和普通钢柱相比，钢管混凝土组合柱外观轻巧，施工方便，耐火性能好，经济效果好，同时强度高，塑性和韧性好。单层工业厂房中采用钢管混凝土柱时，钢管中混凝土的浇注可以在全部主体结构安装完成后进行，大大缩短了工期。1982 年建成的上海三十一棉纺厂，该多层工业厂房采用钢管混凝土框架柱，与钢筋混凝土柱相比，具有柱子截面小，施工速度快、劳动强度低等优点。在试点工程中可以达到节约水泥50%左右，施工中可节省全部模板，用钢量增加15%左右；与钢结构柱相比，钢材节约十分显著。该工程施工场地狭小吊装困难，采用钢管混凝土柱，工程施工周期提前了二个月，由此获得经济效益近40 万元(厂房总投资只有35 万元) 。

三、实例分析

1、工程概况

本车间东西向总长266m，跨度36m。柱距有9.5 m，12m，14.5m，19m四种。36m跨内布置双层吊车，上层350t(A6)，250t(A6)桥式起重机各一台，轨高20 m；下层50t(A5)桥式起重机两台和一台32t(A5)桥式起重机，轨高14 m。

图2 车间剖面图

2、结构选型

厂房结构形式采用“钢管混凝土格构柱+实腹钢梁”的单层钢框架结构。因车间内布置双层吊车，且大吨位在上层，轨高20 m，所以将柱设计成两阶柱(见图2)，第一阶柱直接延伸到上层吊车梁下翼缘标高，用以承受吊车梁传来的吊车竖向荷载。下层吊车相对吨位较小，轨高14 m，设计成由内柱肢悬挑出牛腿，以承受下层吊车竖向荷载。下柱截面采用四肢柱，柱截面高度为2.3 m，肢宽1 m，采用直径为402×10的螺旋焊接管(见图3)；上柱采用焊接H型钢450×1100××25。屋面梁采用焊接H型钢与柱刚接，以减小柱子的侧向位移。屋面围护结构采用高频焊接H型钢檩条加单层彩色压型钢板。

图3厂房柱断面图

经横向钢框架计算比较分析在柱截面高度尺寸相同，且满足强度、变形条件下，采用“钢管混凝土格构柱+实腹钢梁”比采用“钢格构柱十钢桁架”具有更好的结构侧向刚度和更大的强度安全储备。采用桁架式屋盖比实腹梁屋盖具有更好的屋盖竖向刚度和更大的上柱强度安全储备，但无论是采用“钢管混凝土格构柱+实腹钢梁”还是“钢格构柱十钢桁架”，结构的侧向刚度基本在同一水平上。因而，“钢管混凝土格构式柱+实腹梁屋盖”结构的侧向刚度比“钢格构式柱+桁架”结构要好一些。结果同时显示“实腹梁轻质屋盖”完全可满足规范对重型厂房横向位移的要求。

2、节点构造设计

（1）柱脚

柱脚采用插入式。柱脚端部设置封板封闭，这样有利于柱与基础连接面的局部受压。由于柱肢与基础混凝土的粘结强度较弱，柱肢上焊有几圈栓钉。本工程钢管混凝土柱肢直接插入杯口基础，因柱承受的水平荷载较大，插入深度取4倍管径。待柱校正固定后，再用细石混凝土浇筑与基础连为一体。柱脚留有顶升式浇筑混凝土的法兰连接管，而在肩梁处均留有排气孔。

（2）肩梁

肩梁是上下柱连接的关键部位，相当于转换梁，上柱荷载通过肩梁转换传给下柱，同时吊车竖向荷载也通过肩梁传给下柱。由于吊车竖向荷载远大于上柱传来的屋面荷载，传递吊车竖向荷载的肩梁腹板b穿过柱内肢管并与管壁焊接；连接上柱的肩梁腹板a一侧穿外肢管管心，另一侧焊在内肢管管壁上；肩梁由上下翼缘、腹板与柱肢剖口焊缝连接。为了加强刚度与传力可靠性，肩梁腹板尽可能穿过柱肢，并加设加劲肋。经分析，吊车竖向荷载85％由焊缝a传递，为确保安全此处焊缝采用熔透焊缝(见图4)。

图4 b-b剖面图

四、结论：

钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以承受轴向压力和偏心较小的轴向力为主，应用于重型或特重型单层工业厂房，能充分发挥结构承压能力高、刚度大及抗震性能好的特点，承压愈大，经济效果愈明显。此外，使用钢管混凝土柱还可以减少柱的用钢量及自重，减少焊接工作量，节省大量的焊接材料，缩短制造工期，而且其工作性能完全满足厂房结构设计的要求，有进一步研究和推广应用的价值。

【参考文献】

[1] 韩林海.钢管混凝土结构[M].北京:科学出版社,2007:31-32.

[2] 李先德.钢管混凝土结构在建筑工程中的应用[D].山东:山东大学,2007:16-17.

[3] 沈希明,汤关柞,招炳泉.钢管混凝土工业厂房柱设计[J].建筑结构学报,1982(1):34-37.

钢管混凝土柱论文篇(5)

关键词：建筑混凝土；型钢组合柱；施工

1 前言

钢与混凝土组合结构是由型钢和混凝土组合在一起，共同作用的一种结构形式，发挥了钢材抗拉强度高、延性好、混凝土抗压性能好、价格低廉的优点。自20世纪70年代起，随着理论研究和工程实践的深入，钢与混凝土组合结构得到了长足的发展。钢与混凝土组合结构形成的框架、梁和柱的形式多样。就柱而言，可以采用钢筋混凝土柱、钢管混凝土柱、型钢混凝土柱、核心型钢混凝土柱等；就梁而言，形式也非常多样，可以采用钢筋混凝土梁、型钢混凝土梁、型钢梁等。

建筑混凝土型钢组合柱是一种重要的钢与混凝土混合结构。混凝土型钢组合结构具有钢结构和混凝土结构的双重优点：型钢不受含钢率的限制，刚度大，承载能力高；构件截面积小，在结构承载力允许的条件下可以增加使用面积和层高，其经济效益可观；砼柱结构的延展性高并且耐久性和耐火性能优良，具有优良的抗震性能。下面以一高层建筑物中型钢混凝土结构的施工过程为例进行分析和研究。

2 建筑混凝土型钢组合柱的施工流程

建筑混凝土型钢组合柱的施工流程一般分为以下几步：绑扎底板钢筋、安装钢柱柱脚埋件浇筑底板混凝土安装型钢柱柱脚灌浆安装型钢梁浇筑柱芯混凝土安装墙、柱钢筋安装墙、柱模板浇筑竖向结构混凝土拆除竖向结构模板安装水平结构模板安装梁、板钢筋浇筑梁、板混凝土……安装型钢柱安装型钢梁。

（一）施工材料准备

1、柱脚无收缩灌浆料

第一节钢柱与底板间设计有缝隙，用无收缩灌浆料填充，要求此种灌浆料的流动性相当高。

2、高强自密实微膨胀低收缩混凝土

钢管混凝土及箱型钢骨内部需要浇筑自密实免振捣混凝土，要求水胶比0.26、水灰比0.33、砂率0.4%，严格控制混凝土扩展度≥500mm，坍落度为220-240mm。

3、型钢钢骨采用Q345b，钢柱截面：500×250×14×20mm、500×250×22×25mm；钢梁截面：200×250×14×20mm、250×250×14×20mm。钢筋采用HRB400。

（二）钢骨柱施工

1、安装钢柱柱脚埋件

（1)预埋件的定位安装

在地梁模板支设完毕后，校正加固并检查合格后，安装柱脚埋件，并在四个方向加固。浇筑混凝土时，拉通线控制，专人在纵横两个方向用经纬仪看护，以避免位移。同时安放调节螺母，用于调节钢柱埋件的标高。

（2)预埋件的保护

埋件调整验收后，在螺栓丝头部位上涂黄油并包上油纸保护。在浇筑地梁混凝土前再次复核，确认其位置及标高准确、固定牢固后方可进行浇灌工序。

2、安装第一节钢柱

第一节钢柱与柱脚埋件采用地脚螺栓进行连接。首先将底部的地脚螺栓调平并点焊牢固，然后安装钢骨柱，紧固上部垫板及地脚螺栓，从纵横两个方向用经纬仪校核钢柱垂直度，确保合格后，将上部垫板及地脚螺栓点焊牢固。

3、柱脚灌浆料的施工

钢柱锚板与混凝土底板上坪间预留50mm缝隙用无收缩灌浆料填充。灌浆料采用现场人工搅拌，严格按照产品说明的加水量进行计量。灌浆料无须振捣，且必须连续进行。灌浆完毕后，要覆盖塑料薄膜养护。

4、柱芯混凝土的施工

（1)钢结构焊接、钢柱下灌浆料浇筑完毕并经监理单位验收合格后劲性柱芯混凝土的浇筑施工。混凝土浇筑采用定型混凝土下料斗借助塔吊浇筑。免振混凝土的初凝时间为10h，终凝时间16h，扩展度≥500mm。

（2)将混凝土下料斗平稳的安放在所需浇筑钢柱上方预先开好的浇筑洞内，将混凝土浇筑布料斗的斗内装好混凝土，使混凝土流入下料斗后进入钢柱柱芯内，根据下料斗内混凝土流动速度和斗内混凝土高度，及时开放制动闸门。混凝土连续浇筑至钢柱柱芯上口处，且钢柱上方预留的排气孔有混凝土流出为止，并将柱顶混凝土抹平。

（3)浇筑同一钢柱柱芯混凝土时，覆盖下一层混凝土的时间不得超过混凝土初凝时间。当浇筑后的混凝土有坍落时，要在混凝土初凝时间内，及时将混凝土补浇至柱顶标高，确保钢柱柱芯内填充满混凝土。

5、钢筋施工

主筋的安装与普通钢筋工程基本相同，但在上部或下部遇有钢梁时，柱主筋尽可能躲开钢梁，躲不开的应从钢梁预留孔中穿过。

箍筋是劲性钢筋混凝土结构中对混凝土起约束作用的重要钢筋构件，必须保证其完全闭合，并与主筋牢固连接。

6、柱模板施工

本工程型钢混凝土柱全部配制木模板。在钢筋安装完毕，机电专业预留预埋完成，并经监理单位验收合格同意隐蔽后安装竖向结构模板，型钢混凝土结构模板施工与普通钢筋混凝土结构模板施工基本相同。

7、柱混凝土施工

（1)普通钢骨柱

首先将柱混凝土用混凝土输送泵浇筑，同时现场要设置洗泵沉淀池，收集试运行期间混凝土泵及混凝土浇筑完后洗泵管的水。由于地下二层、地下一层墙体和柱之间的高度分别为5.5米、5米，柱混凝土采用分层浇筑法施工，同时在混凝土浇注过程中，要加溜槽，保证混凝土在浇筑过程中不出现离析现象。振捣棒不得触及模板钢筋预埋管件；浇筑时，应设专人看护模板、钢筋有无变形位移。混凝土的标高控制以投测到墙体钢筋上的标高线准。

混凝土的振捣：振捣棒应快插慢拔，插点均匀排列，逐点移动，点间距在450mm为宜，独立柱应在柱四角进行插棒振捣；振捣棒插入混凝土的深度以进入下一层混凝土50mm为宜，做到快插慢拔，振捣密实。如图一：

图一

混凝土的浇筑高度大于2米时，下料处须加溜槽，保证混凝土在浇筑过程中不出现离析现象。

（2)箱型钢骨柱

从6层开始，局部梁为双钢骨，钢骨柱截面改为箱型500×500×20；箱型柱内浇筑免振微膨胀混凝土。过渡节处没设底封板，故整个6层箱型柱体内外均浇筑免振微膨胀混凝土。以后向上各层均在箱型柱内浇筑免振微膨胀混凝土，各部位混凝土强度等级均与原设计相同；柱外浇筑普通混凝土。

3 结论

混凝土型钢组合结构具有承载能力高、抗震性能好、施工方便等特点，因而在建筑、桥梁结构中得到越来越广泛的应用。型钢混凝土柱是组合结构的主要受力构件之一。型钢混凝土组合结构相对于钢筋混凝土结构和钢结构而言，具有明显的优势。型钢混凝土劲性钢柱结构由于在建筑使用功能方面具有的良好性能优势，在我国很多城市高层住宅建筑中得到广泛应用，是高层住宅建筑今后发展和推广应用的重要结构体系。

参考文献：

[1]陈绍蕃.钢结构稳定设计指南(第二版)[M].中国建筑工业出版社.2004.

[2]中国建筑科学研究院.型钢混凝土组合结构技术规程(JGJ138―2001)[S].中国建筑工业出版社.2001.

[3]薛建阳,赵鸿铁,杨勇.型钢混凝土节点抗震性能及构造方法[J].世界地质工程.2002.

钢管混凝土柱论文篇(6)

关键词：钢管混凝土结构工程抗展性能

中图分类号： TU375文献标识码：A 文章编号：

钢管混凝土是在钢管中填入混凝土后形成的建筑构件，按截面形状可分为方钢管混凝、圆钢管混凝土和多边形钢管混凝土。它利钢管和混凝土两种材料在受力过程相互之间的组合作用，充分地发挥了这两种材料的优，使混凝土的塑性和韧性大为改善.且可以免或延缓钢管发生局部屈曲，使钢管混凝土整体具有承载力高、塑性和韧性好、经济效益良和施工方便等优点。从1897年美国人John Lal1y在钢管中填充混凝土作为房屋建筑的承重柱并获得专利算起，钢管混凝土结构在土木工程中的应用已有一百多年的历史。早在1959年原中国科学院土木建筑研究所就最先开展了钢管混凝土基本性能的试验研究。

1 钢管混凝土的发展应用

钢管混凝土20世纪60年代中期引入我国．迄今为止已将近 环境污染，产生可观的经济效益和深远的社会效益。半个世纪。1963年成功地将钢管混凝土柱用于北京地铁车站工程。随后，又在冶金、造船、电力等行业的单层厂房和重型构架中得到成功的应用。20世纪80年代，根据建设部科技发展计划，在我国开展了较系统的科学试验研究，使钢管混凝土结构的计算理论和设计方法取得了长足的进展，形成了一套能满足设计需要的计算理论和设计方法。在总结我国钢管混凝土科研、设计和施工所取得的成就的基础上，编制了《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS28：90) 2003年颁布实施的福建省工程建设标准《钢管混凝土结构技术规程》(DBJ13—51—2003)可适用于圆形和方、矩形钢管混凝土结构的设计计算。2003年颁布的天津市工程建设标准《天津市钢结构住宅设计规程))(DB29—57—2003)中也给出了钢管混凝土结构设计计算方面的规定。近年来，由于钢管混凝土结构在结构性能和施工工艺上的众多优点以及设计规程的指导，钢管混凝土结构在我国土木工程建筑中悄然兴起，成为建筑结构体系中的重要形式。同时在理论研究方面也取得了突破性的进展，逐步形成了完整的理论体系和独立的学科。

对于钢管混凝土节点的研究主要是静力研究与抗震性能研究两方面。静力性能研究主要是探讨节点的承载力、刚度、破坏类型等是否满足规范要求，以及节点的传力机理，从而为节点在实际工程中的应用、设计和施工提供参考，目前的报道主要集中在静力研究方面。

目前对于钢管混凝土节点的抗震性能研究多采用的是拟静力试验，对于钢管混凝土节点的拟静力试验，节点形式一般分为平面节点形式和空间节点两种。大多数文献采用的是平面的十字形节点形式，柱上下端部采用铰接形式模拟实际柱子的反弯点．梁的两端也采用铰接形式连接。加载形式主要有梁端加载和柱端加载两种梁端加载的方式一般是先在柱顶施加一定的轴压力．并保持不变然后在梁端施加对称或反对称的反复荷载；柱端加载一般是先在柱顶施加一定的轴压力并保持不变．然后在柱顶施加水平的反复荷载。

2钢管混凝土施工技术

2.1钢管柱制作

(1)钢管材料说明：柱直径为800mm，900 mm，1000mm，钢管柱采用Q235钢材，内衬管及柱底环板采用Q235钢材，钢材有出厂合格证，焊条采用E50焊条，钢管表面不得锈蚀。(2)卷管方向应与钢板压延方向一致，卷制钢管前，根据要求将板端开好坡口，为适应钢管拼接的轴线要求，钢管坡口端应与管轴线严格垂直，在卷管过程中，应注意保证管端平面与管轴线垂直。(3)应保证钢管内壁与核心混凝土紧密粘结，钢管内不得有油渍等污物。(4)出厂时，拼接坡口由厂家加工，焊接坡口应符合相关规范的要求。(5)钢管柱出厂时，钢管表面除锈等级为Saz级，钢管外表面涂富锌防锈漆厚1o0um，钢管内壁刷纯水泥浆2道。(6)外表面防火防锈层做法符合设计要求。

2.2钢管柱拼接组装

钢管的选用本工程所用钢管由厂家制作，钢管长度为：地下2层钢管长度为层高加600mm，其余长度为楼层高度。地下2层钢管柱安装(1)在基础梁内预埋M1环形钢板，环形钢板上焊接n形 25钢筋，共12根，环向均匀布置。(2)钢管柱底钢板定位：用3个 32定位调节螺栓套在M1环形钢板上，中部及下部用 25(分两排)钢筋焊接成三角形进行螺杆定位。(3)在M1环形钢板上钢管内侧焊3块限位钢板，分别在调节螺栓中间用于钢管就位。(4)吊装焊接钢管柱前调节 32定位螺栓，使其MI环形钢板位置符合要求后，套上18mm厚80mm钢垫板，用螺帽紧固。(5)吊装钢管柱就位，在钢管外侧与M1环形钢板接触处焊接。钢管柱的拼接钢管出厂时，由厂家将环形内衬板同钢管柱焊接好，施工现场直接将上层钢管柱吊装就位后全熔透焊接。

2.3 钢管柱吊装

(1)吊装钢管柱时，制作封口盖，用竹胶扳做成1000mm ×l000mm的方形木板盖盖住钢管柱端口，防止异物落入管内。(2)用钢丝绳套住钢管柱上的环箍，缓缓起升吊装就位。(3)就位后，应立即进行校正，达到质量要求后方可进行施焊，施焊过程中，保证钢管柱垂直度及稳定性。

2.4钢管柱内混凝土浇灌混凝土浇筑采用立式高位抛落无振捣法。

一次抛落的混凝土量为0 7m 3，用专用料斗装填，料斗的下口尺寸应比钢管内径小150mm， 以使混凝土下落时管内空气排出。(1)为满足坍落度要求，配合比设计时18 www．spyzlzz．com 商品与质量·学术观察应要求混凝土厂家掺适量减水剂和混凝土微膨胀剂。(2)钢管内的混凝土浇灌土浇灌工作，要连续进行，必须间歇时，间歇时间不应超过混凝土终凝时间，需留施工缝时，应将管封闭，防止水、油和异物落入。(3)每次浇灌混凝土前(包括施工缝)应先浇灌一层厚度为10cm的与混凝土等级相同的水泥砂浆， 以免自由下落的混凝土粗骨料产生弹跳现象。(4)浇灌至环形封顶板上口时，用木搓子搓平。

2.5质量要求

(1)管内混凝土浇灌质量用敲击钢管的方法初步检查，如有异常，则应用超声波检查，对不密实的部位应采用钻孔压浆补强，然后将钻孔补焊封固。(2)钢管焊接，必须在其部位上焊工的记号。

2.6 安全注意事项

(1)钢管柱吊装时，钢丝绳与环箍一定要紧固，以防滑脱。(2)吊装就位时，一定要缓慢，小心碰撞附加衬管。(3)临时固定钢管柱的支架一定要稳定可靠。3.1高强度材料的应用 采用高强混凝土可以减轻结构自重、降低工程造价。随着混凝土强度的提高，其延性下降，这阻碍了它在实际工程中的应用。将高强混凝土灌人钢管中形成高强钢管混凝土，由于受到钢管的约束作用，混凝土处于三向受压状态，其延性将大为提高，而其构件的承载力也得到了相应的提高。因此，高强钢管混凝土具有很大的发展潜力。

3 小结

结构工程是土木工程的六个二级学科之一。研究土木工程中具有共性的结构选型、力学分析、设计理论和建造技术和管理的学科。 结构工程学是用力学的方法来分析建筑物（如：房屋、桥梁、水坝等）和构筑物（如：挡土墙、烟囱、构架等）在各种荷载作用下的内力和变形，通过控制结构的内力和变形，达到结构在施工和使用过程中保证一定安全可靠度的目的。近年来，科学建筑事业不断地发展，钢管混凝土在结构工程中的使用越来越广泛，其铸造方式也有了很大的发展。

参考文献

[1]DBJ 13-51-2003钢管混凝土结构技术规程.

[2]DUT5085-199.钢管混凝土组合结构设计规程.

[3]CE CS 28:钢管混凝土结构设计与施工规程.

[4]GB5010-2002.混凝土结构设计规范.

[5]GB5017-2003.钢结构计规范.

钢管混凝土柱论文篇(7)

（1．邵阳市建设工程质量监督站，湖南 邵阳 422000；2.湖南视点建筑设计有限公司，湖南 长沙 410000）

【摘要】中驰国贸大厦为高层钢框架一核心筒结构。柱为钢管混凝土柱，柱高168m，垂直度控制要求高，为了满足其特殊的施工要求．在整个施工过程中重点把握钢管吊装、梁板支模、钢筋绑扎、混凝土浇筑等工序交叉同步施工和采取的质量控制措施，满足预定工期的要求和质量要求。

关键词 高层建筑；钢管混凝土柱；交叉施工

钢管混凝土柱的零件较少，焊缝少，构造简单，柱脚常采用在混凝土基础上预留杯口的插入式柱脚，因而工厂制造比较简单，同时构件自重较小，运输和吊装也较易，施工很简便，而且钢管混凝土柱采用板材卷制，板材厚度都不大，一般在40mm以内，无论工厂焊接和现场进行对接，都没有什么困难。同时，与钢筋混凝土柱相比，钢管混凝土柱的外皮钢管具有钢筋的功能，兼有纵向钢筋和横向箍筋的作用，所以管内没钢筋，省了钢筋下料和绑扎钢筋等一系列工艺，又由于柱外皮钢管本身就是耐侧压的模板，同时也省了支模和拆模等工序。近年来，泵送砼相当普遍，现场浇灌并无困难，我国创造并广泛使用的高位抛落不振捣混凝土的施工方法，更简化了现场灌混凝土的工序，简便了施工。也有在管柱下部开临时浇灌孔，用混凝土泵自下而上灌注混凝土的方法，既快，又保证浇灌质量。而且，在浇筑后，钢管内处于相当稳定的湿度条件，水分不易蒸发，省去浇水养护工序，简化了混凝土的养护工艺。

根据实际工程经验，本文就高层建筑商业综合楼-中驰国贸大厦中的钢管混凝土柱施工技术进行探讨实施。

1　工程简介

中驰国贸大厦超高层商业、办公综合楼，地上主体为46层，其中裙楼8层，地下3层，总建筑面积112886m2，建筑总高度168m，本综合楼外墙应用浅蓝色全玻璃幕墙，屋面平台设有直升机停机坪。工程为外钢框架-核心筒混凝土结构，柱应用16根直径d=1150 毫米、壁厚t=16 毫米的钢管柱，钢管柱内填充C60高强度混凝土，型钢柱外侧应用C30的混凝土外包作为钢管柱保护层，柱大小为1.1m×1.1m，核心筒应用450-550mm厚的钢筋混凝土剪力墙结构。工程结构抗震等级为一级，耐火等级一级，安全等级一级。地面粗糙度为B类，基本风压取0.35kN/m2，基本雪压为0.30kN/m2。

2　钢管混凝土柱的特点

我们都知道，混凝土的抗压强度高。但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高.同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中(如厂房和高层)。钢管混凝土结构柱的主要优点为：

（1）钢管混凝土柱截面比钢筋混凝土柱可减少60％，扩大了建筑物的使用空间。

（2）承载力高、延性好，抗震性能优越。

（3）施工方便，工期大大缩短。

（4）钢管混凝土柱内的混凝土可大量吸收热能，其耐火性优于钢柱。

（5）钢管柱内侧应用C60高强度混凝土填充，外侧应用C30混凝土保护层保护，有利于钢管柱的防火处理。

（6）耐腐蚀性能优于钢结构

3　钢管柱混凝土施工特点

46层中，标准层39层，标准层施工要求6天一层，工期紧，钢管柱内高强度C60混凝土的施工与钢管柱吊装和标准层梁板模板结构施工交叉配合进行，其主要的施工特点有：

（1）钢管柱总高达168m，垂直度控制要求高。

（2）标准层施工工期短，钢管柱的吊装、梁板混凝土结构的模板钢筋、钢管柱内混凝土填充、钢管柱混凝土保护层等多道工序的交叉施工，施工难度较大。

（3）钢管柱混凝土浇筑、钢管柱与梁交接处节点处理的质量控制要求高。

（4）钢管柱的焊接质量控制和钢管柱内混凝土的超声波检测，应当满足设计要求。

4　压注工艺和钢管柱的施工方法

4.1　压注工艺

压注工艺流程一般为：堵塞钢管法兰间隙——清洗管内污物、润湿管壁——安设压注头和闸阀——压注管内混凝土——从排浆孔振捣混凝土——关闭压注口闸阀稳压——拆除闸阀完成压注

4.2　精度实现

采用精度为1/200000的自动安平投点仪、激光测距仪及前方交会法，确定梁、柱基础的中心位置和预埋件的精确定位。

4.3　钢管柱上口固定支架安装

混凝土工作台在人工挖孔之前先行浇注。即以中桩桩位为中心，自现况地面下挖3.5*3.5m见方、30cm深的土槽，延人工挖孔外轮廓线砌筑砖模，浇注混凝土。

施做方法如下图1：

4.4　钢管柱的安装

（1）施工准备

施工准备工作包括施工人员的到位，吊装机具的配置，自动定位器，钢管柱等材料的进场备置等。

（2）施工放线

在桩孔东西方向及南北方向各测设2点挂线，找到桩心位置，其水平位置误差不大于2cm。

（3）钢管柱的吊装及固定

钢管柱由加工厂根据设计图纸进行加工。出厂前，在钢管柱顶对称焊接设置一对吊耳，同时在吊耳侧加焊肋板，以确保钢管柱处于最不利位置时，吊耳不发生侧翻破坏现象。

采用两台吊车相互配合作业。一台主吊，另一台吊车辅助吊装，以防止钢管柱底部戳地变形。操作时一台吊车在钢管柱上端两点起吊钢管柱，同时另一台吊车起吊钢管柱底部，使钢管柱上端起吊过程中，其底部脱离地面。辅助吊车缓慢放绳，待钢管柱完全垂直吊离地面，且相对稳定后，将其与辅助吊车分离。对准桩位、下放钢管柱，慢插入孔。顶端采用型钢作井字固定，在型钢上焊微调器。然后对钢管柱上端精确定位，精确校正钢管柱顶纵轴线位置，垂直度后，定位后用工字钢将钢管柱顶与预埋件焊接牢固。

由于钢管柱下端平面位置、标高、垂直度已由定位器确定，钢管柱上端空间位置校定后，即可认为钢管柱顶与管底在垂直方向投影重合，钢管位置已精确定位。

（4）灌注杯口混凝土

杯口处混凝土与桩基混凝土同标号（C30），当现场不好灌注混凝土时，采用水泥砂浆。施工时将注浆管布设在钢管柱管壁外侧，使用绑丝、利用钢管柱与顶板、中隔板、底板连接处的锚栓将注浆管固定，随钢管柱下放至杯口注浆底部。

地面设有注浆泵，注浆管为φ20塑料管，单桩布设三根注浆管。以注浆量控制杯口混凝土的灌注位置。

（5）钢管柱安装质量的检查

立柱中心线与基础中心线偏差在±5mm；

立柱顶面标高和设计标高偏差在0-20mm；

钢管柱垂直度为长度的1/1000，最大不大于15mm；

钢管柱顶面不平度在±3mm以内；

各柱之间的距离偏差7mm，各柱上下两平面相应对角线差允许偏差20mm；

立柱顶面不平度允许偏差±5mm。

5　结语

中驰国贸大厦超高层钢管柱全高垂直度控制在5毫米，同时45层钢管柱的焊缝检测全部合格，未出现返工修补现象，钢管柱内混凝土超声波检测密实度全部符合要求，混凝土同条件养护试块强度全部合格，强度评定满足要求。同时成功解决了钢管混凝土柱与结构梁板的交叉配合施工问题，工期满足客户要求。

参考文献

［1］建筑施工手册[M].4版．北京:中国建筑工业出版社,2003．