冷弯方矩形钢管混凝土结构在中高层住宅建筑中应用.pdfVIP

冷弯方矩形钢管混凝土结构在中高层 住宅建筑中的应用 1 1 1 喻正强 ，朱芹为 ，谢伟平 1武汉理工大学土木工程与建筑学院，武汉 430070 email:yu_zhengqiang@ 摘 要：钢管混凝土结构在高层、超高层办公楼，商业广场，地铁车站工程，大跨度桥梁工 程和工业厂房中得到了广泛的应用，冷弯型钢也由于其优越的力学性能和高度产业化特点而 被广泛的应用于各个领域之中，尤其是在建筑行业中，这也促进了冷弯型钢的产能的不断扩 大；本文简要介绍了钢管混凝土与冷弯型钢的特点，提出将冷弯型钢和钢管混凝土结合使用， 进一步提高住宅建设的现代化技术水平和规模化生产水平，推进住宅产业化，加快发展节能 省地型住宅。 关键词：钢管混凝土 冷弯型钢 住宅产业化 1．引言 2005年6月17 日，建设部副部长刘志峰在“节能省地生态—住宅产业可持续发展高峰论 坛”上强调要大力推进住宅产业化，加快发展节能省地型住宅。我国人口众多，土地资源有 限，而且随着我国经济发展，人民对住房的数量和质量也将迅速增长。预计21世纪前20年， 我国每年需新建住房4.86-5.49亿平方米，后30年每年需新建住房5.76亿平方米。同时，全国 耕地只占国土面积的13%，为保证国家粮食安全，到20 10年耕地保有量必须达到17.28亿亩， 但目前仅有18.51亿亩。从保护国土资源，保障国民经济可持续发展和改善人民住房环境和 居住水平来看，高品质的、绿色环保型的新型中高层钢结构住宅体系值得推广。 从目前商品住宅市场看，广大居民对小高层、中高层，即10-18层住宅比较欢迎。对于 高度在10-18层范围内的住宅，采用纯钢结构和钢筋混凝土结构的造价比较接近（在我国， 由于钢材比较贵，因此纯钢结构时上部造价比较贵，但由于结构自重较轻，地基处理较简单， 且钢结构在施工上的优越性，因此，纯钢结构和钢筋混凝土结构造价相当）。开发一种新型 钢结构住宅体系 （冷弯方矩形管混凝土结构体系）能否进一步降低造价，进一步提高住宅产 业化水平值得研究。 2．钢管混凝土结构的应用 2.1 钢管混凝土结构的特征与优势 [1] 钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件 。从外形看，其钢管可以是圆管或 方矩管（从力学性能讲，圆管优于方矩管；从制作安装方面看，则方矩管优于圆管），从制 作方法看，圆钢管可以是螺旋焊接管或直缝焊接管，方、矩形钢管为直缝焊接管或冷弯型钢 - 1 - 管，但是目前，由于钢管混凝土结构多应用于高层或超高层等承载力较大的结构中，因此钢 管混凝土构件截面都比较大 （500mm ×500mm 以上），受冷弯型钢机组成型能力的限制，方、 矩形钢管一般都采用四块 钢板焊接而成；其混凝土 一般为 C30 以上的素混凝 土，以高性能混凝土为佳， 水灰比一般控制在 0.4 以 下。钢管混凝土结构构件 的工作原理是利用钢管对 核心混凝土的约束作用， 使核心混凝土处于三向受 压状态，提高承载力，同时核心混凝土对钢管的约束作用也能延缓或抑制钢管的局部纵向屈 曲，充分发挥钢管的力学性能，从而使钢管和核心混凝土相互作用，协同互补，具有一系列 优越的力学性能。 （1）钢管混凝土柱的抗压、抗剪承载力高。利用钢管对混凝土的约束，以及混凝土可 以延缓或避免钢管的局部屈曲，一般钢管混凝土的承载力都大于组成钢管混凝土的钢管和核 心混凝土的单独承载力之和。 （2 ）塑性和韧性好。钢管混凝土具有良好的塑性和韧性，因而抗震性能良好。 （3 ）制作和施工方便。与钢筋混凝土结构相比，采用钢管混凝土结构时没有支模、拆 模、扎筋等工序，施工方便，与钢结构相比，钢管混凝土结构通常构造更为简单，因而焊缝 少，易于制作，另外空钢管自重轻，