高層超高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù)

高層超高層鋼結(jié)構(gòu)施工技術(shù).1概述1、鋼的種類高層建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼有普通碳素鋼、普通低合金鋼和熱處理低合金鋼三大類。大量使用的仍以普通碳素鋼為主。我國目前在建筑鋼結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最普遍的是Q235鋼。《高層建筑鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程》規(guī)定:①基于高層鋼結(jié)構(gòu)的重要性，把冷彎試驗、沖擊韌性、屈服點、抗拉強度和伸長率并列為鋼材力學(xué)性能的五項基本要求，這五項指標(biāo)皆合格的鋼材方可采用。②對于抗震高層鋼結(jié)構(gòu)，鋼材的強屈比應(yīng)不低于1.2，對8度以上設(shè)防的鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)不低于1.5。③有明顯的屈服臺階，伸長率應(yīng)不小于20%，應(yīng)具有良好的延性和可焊性。對于鋼柱，為防止厚板層狀撕裂，對硫、磷含量需作進一步控制，應(yīng)不大于0.04%.2、鋼材品種在現(xiàn)代高層鋼結(jié)構(gòu)中，廣泛采用經(jīng)濟合理的鋼材截面，見下表。應(yīng)充分利用結(jié)構(gòu)的截面特征值，發(fā)揮最大的承載能力。傳統(tǒng)的工字鋼、槽鋼、角鋼、扁鋼有時仍有使用，但由于其截面力學(xué)性能欠佳，已漸被淘汰。鋼材的品種及性能3、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件A.柱子高層鋼結(jié)構(gòu)鋼柱的主要截面形式有箱形斷面、H形斷面和十字形斷面，一般都是焊接截面，熱軋型鋼用得不多。就結(jié)構(gòu)體系而言，筒中筒結(jié)構(gòu)、鋼混凝土混合結(jié)構(gòu)和型鋼混凝土結(jié)構(gòu)多采用H形柱，其他多采用箱形柱;十字形柱則用于樞架結(jié)構(gòu)底部的型鋼混凝土樞架部分。B.梁和桁架高層鋼結(jié)構(gòu)的梁的用鋼量約占結(jié)構(gòu)總用鋼量的65%，其中主梁占35%~40%。因此梁的布置力求合理，連接簡單，規(guī)格少，以利于簡化施工和節(jié)省鋼材。采用最多的梁是工字截面，受力小時也可采用槽鋼，受力很大時則采用箱形截面，但其連接非常復(fù)雜。截面高度相同時，軋制H型鋼要比焊接工字截面便宜。對于重荷載或傳遞彎矩，則采用焊接箱形梁。當(dāng)凈空高度受到限制時，也可采用雙槽鋼和鋼板組焊而成的截面，鋼梁內(nèi)部必須作防銹處理。把桁架用于高層鋼結(jié)構(gòu)樓蓋水平構(gòu)件，可作到大跨度、小凈空，工程管線安裝方便。平行弦桁架是用鋼量最小的一種水平構(gòu)件，但制造比較費工費時。樓蓋鋼桁架一般由平行的上下弦桿和腹桿(斜撐和豎撐或只用斜撐)組成。弦桿和腹桿可采用角鋼、槽鋼、T型鋼、H型鋼、矩形和正方形截面鋼管等鋼材。4、鋼結(jié)構(gòu)的連接節(jié)點連接節(jié)點是鋼結(jié)構(gòu)中極其重要的結(jié)構(gòu)部位，它把梁、柱等構(gòu)件連接成整體結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，使其獲得空間剛度和穩(wěn)定性，并通過它把一切荷載傳遞給基礎(chǔ)。連接節(jié)點本身應(yīng)有足夠的強度、延性和可靠性，應(yīng)能按照設(shè)計要求工作，制作和安裝應(yīng)當(dāng)簡單。連接節(jié)點按其傳力情況分為鉸接、剛接和介于兩者之間的半剛接。設(shè)計中主要采用前兩者，半剛接采用較少。在實際工程中真正的鉸接和剛接是不容易做到的，只能是接近于鉸接或剛接。按連接的構(gòu)件分主要有鋼柱柱腳與基礎(chǔ)的連接、柱柱連接、柱梁連接、柱梁支撐連接、梁梁連接(梁與梁對接和主梁與次梁連接)、梁混凝土筒連接等。5、鋼結(jié)構(gòu)的加工制造由于高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的精度要求高，因此，構(gòu)件的加工制造一般由專門的鋼結(jié)構(gòu)加工廠在工廠預(yù)制完成。.2高層鋼結(jié)構(gòu)安裝1、高層鋼結(jié)構(gòu)安裝的特點①由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜而使施工復(fù)雜化。②高空作業(yè)受天氣的影響較大。③高空作業(yè)工作效率低。④施工安全問題十分突出。2、高層鋼結(jié)構(gòu)安裝前的準(zhǔn)備工作①安裝機械的選擇高層鋼結(jié)構(gòu)安裝都用塔式起重機，這就要求塔式起重機的臂桿足夠長以使其具有足夠的覆蓋面;要有足夠的起重能力，滿足不同部位構(gòu)件起吊要求;鋼絲繩容量要滿足起吊高度要求;起吊速度要有足夠擋位，滿足安裝需要;多機作業(yè)時，相互要有足夠的高差，互不碰撞。②安裝流水段的劃分一個立面安裝流水段內(nèi)的安裝順序高層鋼結(jié)構(gòu)安裝需按照建筑物平面形狀、結(jié)構(gòu)形式、安裝機械數(shù)量和位置等劃分流水段。總原則是:平面流水段劃分應(yīng)考慮鋼結(jié)構(gòu)安裝過程中的整體穩(wěn)定性和對稱性，安裝順序一般由中央向四周擴展，以減少焊接誤差。立面流水段劃分，一般以一節(jié)鋼柱高度內(nèi)所有構(gòu)件作為一個流水段。一個立面安裝流水段內(nèi)的安裝順序如上圖所示，鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)單元施工順序如下圖所示。鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)單元施工順序③鋼構(gòu)件的運輸和堆放a.運輸。b.中轉(zhuǎn)。c.配套。d.現(xiàn)場堆放。④鋼構(gòu)件預(yù)檢a.出廠檢驗。b.計量工具。c.預(yù)檢。⑤柱基檢查a.定位軸線檢查。b.柱間距檢查。c.單獨柱基中心線檢查。d.柱基地腳螺栓檢查。e.基準(zhǔn)標(biāo)高實測。⑥標(biāo)高塊設(shè)置及柱底灌漿a.標(biāo)高塊設(shè)置。柱基表面采取設(shè)置臨時支承標(biāo)高塊的方法來保證鋼柱安裝控制標(biāo)高，要根據(jù)荷載大小和標(biāo)高塊材料強度確定標(biāo)高塊的支承面積。b.柱底灌漿。一般在第一節(jié)鋼框架安裝完成后即可開始緊固地腳螺栓并進行灌漿。灌漿前必須對柱基進行清理，立模板，用水沖洗基礎(chǔ)表面，排除積水，螺孔處必須擦干，然后用自流平砂漿連續(xù)澆灌，一次塊，到時試壓，作為驗收資料完成流出的砂漿應(yīng)清除干凈，加蓋草包養(yǎng)護。砂漿必須做試驗。3、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接（1）焊接連接現(xiàn)場焊接方法一般用手工焊接和半自動焊接兩種方法。焊接母材厚度不大于30mm時采用手工焊，大于30mm時采用半自動焊，此外尚需根據(jù)工程焊接量的大小和操作條件等來確定。手工焊的最大優(yōu)點是靈活方便，機動性大;缺點是焊工技術(shù)素質(zhì)要求高，勞動強度大，影響焊接質(zhì)量的因素多。半自動焊接質(zhì)量可靠，工效高，但操作條件相應(yīng)比手工焊要求高，并且需要同手工焊結(jié)合使用。高層鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件接頭的施焊順序，比構(gòu)件的安裝順序更為重要。焊接順序不合理，會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生難以挽回的變形，甚至?xí)騼?nèi)應(yīng)力而將焊縫拉裂。焊接時應(yīng)注意：a.柱與柱的對接焊，應(yīng)由兩名焊工在兩相對面等溫、等速對稱焊接。b.梁、柱接頭的焊縫，一般先焊H型鋼的下翼緣板，再焊上翼緣板。梁的兩端先焊端，待其冷卻至常溫后再焊另一端。c.柱與柱、梁與柱的焊縫接頭，應(yīng)試驗測出焊縫收縮值，反饋到鋼結(jié)構(gòu)制作單位，作為加工的參考。要注意焊縫收縮值隨周圍已安裝柱、梁的約束程度的不同而變化。(2)高強度螺栓連接鋼結(jié)構(gòu)高強度螺栓連接，一般是指摩擦連接。它借助螺栓緊固產(chǎn)生的強大軸力夾緊連接板，靠板與板接觸面之間產(chǎn)生的抗剪摩擦力傳遞同螺栓軸線方向相垂直的應(yīng)力。因此，螺栓只受拉不受剪。施工簡便而迅速，易于掌握，可拆換，受力好，耐疲勞，較安全，已成為取代鉚接和部分焊接的一種主要的現(xiàn)場連接手段。高強度螺栓的類型，除廠大六角頭普通型外，廣泛采用的是扭剪型高強度螺栓。扭剪型高強度螺栓是在普通大六角頭高強度螺栓的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。區(qū)別僅是外形和施工方法不同，其力學(xué)性能和緊固后的連接性能完全相同。高強度螺栓連接的運輸、裝卸、保管過程中，號、規(guī)格分類保管。在安裝使用前嚴(yán)禁任意開箱。高強度螺栓施工包括摩擦面處理、螺栓穿孔、要防止損壞螺紋。應(yīng)按包裝箱上注明的批螺栓緊固等工序。4、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安裝工藝(1)鋼柱安裝第一節(jié)鋼柱是安裝在柱基臨時標(biāo)高支承塊上的，鋼柱安裝前應(yīng)將登高扶梯和掛籃等臨時固定好。鋼柱起吊后對準(zhǔn)中心軸線就位，固定地腳螺栓，校正垂直度。其他各節(jié)鋼柱都安裝在下節(jié)鋼柱的柱頂(采用對接焊)，鋼柱兩側(cè)裝有臨時固定用的連接板，上節(jié)鋼柱對準(zhǔn)下節(jié)鋼柱柱頂中心線后，即用螺栓固定連接板作臨時固定。鋼柱起吊有兩種方法，一種是雙機抬吊法；另一種是單機吊裝法。(2)框架鋼梁安裝鋼梁在吊裝前，應(yīng)于柱子牛腿處檢查標(biāo)高和柱子間距。主梁吊裝前，應(yīng)在梁上裝好扶手桿和扶手繩，待主梁吊裝就位后，將扶手繩與鋼柱系牢，以保證施工人員的安全。鋼梁采用兩點起吊，一般在鋼梁上翼緣處開孔，作為吊點。吊點位置取決于鋼梁的跨度。為加快吊裝速度，對質(zhì)量較小的次梁和其他小梁，常利用多頭吊索一次吊裝數(shù)根。水平桁架的安裝基本同框架梁，但吊點位置選擇應(yīng)根據(jù)桁架的形狀而定，需保證起吊后平直，便于安裝連接。安裝連接螺栓時嚴(yán)禁在情況不明的情況下任意擴孔，連接板必須平整。(3)墻板安裝裝配式剪力墻板安裝在鋼柱和樓層框架梁之間，剪力墻板有鋼制墻板和鋼筋混凝土墻板兩種。剪力支撐安裝部位與剪力墻板吻合，安裝時也應(yīng)采用剪力墻板的安裝方法，盡量組合后再進行安裝。(4)鋼扶梯安裝鋼扶梯一般以平臺部分為界限分段制作，構(gòu)件是空間體，與框架同時進行安裝，然后再進行位置和標(biāo)高調(diào)整。在安裝施工中常作為操作人員在樓層之間的工作通道，安裝工藝簡便，定位固定較復(fù)雜。(5)高層鋼框架的校正選擇標(biāo)準(zhǔn)柱和基準(zhǔn)點，按照校正流程進行校正，校正時的允許偏差在規(guī)**圍內(nèi)。(6)樓面工程及墻面工程高層鋼結(jié)構(gòu)中，樓面由鋼梁和混凝土樓板組成。它有傳遞垂直荷載和水平荷載的結(jié)構(gòu)功能。樓面應(yīng)當(dāng)輕質(zhì)，并有足夠的剛度，易于施工，為結(jié)構(gòu)安裝提供方便，盡可能快地為后繼防火、裝修和其他工程創(chuàng)造條件。A.樓板種類高層鋼結(jié)構(gòu)中，樓板種類有壓型鋼板現(xiàn)澆樓板、鋼筋混凝土疊合樓板、預(yù)制樓板和現(xiàn)澆樓板。①壓型鋼板現(xiàn)澆樓板。②鋼筋混凝土疊合樓板。③預(yù)制樓板。④現(xiàn)澆樓板。B.墻面工程高層鋼框架體系一般采用在鋼框架內(nèi)填充與鋼框架有效連接的剪力墻板(亦稱框架一剪力墻結(jié)構(gòu))。這種剪力墻板可以是預(yù)制鋼筋混凝土墻板、帶鋼支撐的預(yù)制鋼筋混凝土墻板或鋼板墻板，墻板與鋼結(jié)構(gòu)的連接用焊接或高強度螺栓固定，也可以是現(xiàn)澆的鋼筋混凝土剪力墻。為減輕自重，對非承重結(jié)構(gòu)的隔墻、圍護墻等，一般廣泛采用各種輕質(zhì)材料，如加氣混凝土、石膏板、礦渣棉、塑料、鋁板、玻璃圍幕等。(7)安全施工措施鋼結(jié)構(gòu)高層和超高層建筑施工，安全問題十分突出，應(yīng)該采取有力措施以保證安全施工。①在柱、梁安裝后而未設(shè)置壓型鋼板的樓板時，為便于人員行走和施工方便，需在鋼梁上鋪設(shè)適當(dāng)數(shù)量的走道板。②在鋼結(jié)構(gòu)吊裝期間，為防止人員、物料和工具墜落或飛出造成安全事故，需鋪設(shè)安全網(wǎng)。安全網(wǎng)分平網(wǎng)和豎網(wǎng)。③為便于接柱施工，并保證操作工人的安全，在接柱處要設(shè)操作平臺，平臺固定在下節(jié)柱的頂部。④鋼結(jié)構(gòu)施工需要許多設(shè)備，如電焊機、空氣壓縮機、氧氣瓶、乙炔瓶等，這些設(shè)備需隨著結(jié)構(gòu)安裝而逐漸升高。為此，需在剛安裝的鋼梁上設(shè)置存放施工設(shè)備用的平臺。固定平臺鋼梁的臨時螺栓數(shù)要根據(jù)施工荷載計算確定，不能只投人少量的臨時螺栓。⑤為便于施工登高，吊裝鋼柱前要先將登高鋼梯固定在鋼柱上。為便于進行柱梁節(jié)點緊固高強度螺栓和焊接，需在柱梁節(jié)點下方安裝吊籃腳手架。⑥施工用的電動機械和設(shè)備均需接地，絕對不允許使用破損的電線和電纜，嚴(yán)防設(shè)備漏電。施工用電器設(shè)備和機械的電纜，需集中在一起，并隨樓層的施工而逐節(jié)升高。每層樓面須分別設(shè)置配電箱，供每層樓面施工用電需要。⑦高空施工，當(dāng)風(fēng)速達10m/s時，有些吊裝工作要停止;當(dāng)風(fēng)速達到15m/s時，一般應(yīng)停止所有的施工工作。⑧施工期間應(yīng)該注意防火，配備必要的滅火設(shè)備和消防人員。.3鋼結(jié)構(gòu)防火與防腐1、防火工程鋼結(jié)構(gòu)高層建筑要特別重視火災(zāi)的預(yù)防。因為鋼材熱傳導(dǎo)快，比熱小，雖是一種不燃材料，但極不耐火。當(dāng)鋼構(gòu)件暴露于火災(zāi)高溫之下時，其溫度很快上升，當(dāng)其溫度達到600℃時，鋼的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其抗拉強度、屈服點和彈性模量都急劇下降(如屈服點可下降60%)鋼結(jié)構(gòu)防火工程的目的，在于用防火材料阻斷火災(zāi)熱流傳給鋼構(gòu)件的通路，延緩傳熱速率(延長鋼構(gòu)件升溫達到臨界溫度的時間)，使鋼結(jié)構(gòu)在*一個特定時間內(nèi)能夠繼續(xù)承受荷載。（1）耐火極限等級鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限等級，是根據(jù)它在耐火試驗中能繼續(xù)承受荷載作用的最短時間來分級的。耐火時間大于或等于30min，則耐火極限等級為F30，每一級都比前一級長30min，所以耐火時間等級分為F30,F60,F90,F120,F150,F180等。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐火極限等級的確定，依建筑物的耐火等級和構(gòu)件種類而定;而建筑物的耐火等級又是根據(jù)火災(zāi)荷載確定的?；馂?zāi)荷載，是指建筑物內(nèi)如結(jié)構(gòu)部件、裝飾構(gòu)件、家具和其他物品等可燃材料燃燒時產(chǎn)生的熱量。與一般鋼結(jié)構(gòu)不同，高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限又與建筑物的高度相關(guān)，因為建筑物越高，重力荷載也越大。高層鋼結(jié)構(gòu)的耐火等級分為Ⅰ、Ⅱ兩級，其構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限應(yīng)不低于下表的規(guī)定。2.防火材料鋼結(jié)構(gòu)的防火保護材料，應(yīng)選擇絕熱性好，具有一定抗沖擊振動能力，能牢固地附著在鋼構(gòu)件上，又不腐蝕鋼材的防火涂料或不燃性板型材。選用的防火材料，應(yīng)具有國家檢測機構(gòu)提供的理化、力學(xué)和耐火極限試驗檢測報告。防火材料的種類主要有：①熱絕緣材料;②能量吸收(燒蝕)材料;③膨脹涂料。大多數(shù)最常用的防火材料實際上是前兩類材料的混合物。采用最廣的具有優(yōu)良性能的熱絕緣材料有礦物纖維和膨脹骨料(如蛙石和珍珠巖)；最常用的熱能吸收材料有石膏和硅酸鹽水泥，它們遇熱釋放出結(jié)晶水。（2）防火工程施工方法鋼結(jié)構(gòu)高層建筑的防火是十分重要的，它關(guān)系到居住人員的生命財產(chǎn)安全和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。高層鋼結(jié)構(gòu)防火措施的費用一般占鋼結(jié)構(gòu)造價的18%~20%，占結(jié)構(gòu)造價的9%~10%，占整個建筑物造價的5%~6%。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的防火措施見上表。2、防腐工程（1）鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的化學(xué)過程與防腐蝕方法鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的程度和速度，與相對大氣溫度以及大氣中侵蝕性物質(zhì)的含量密切有關(guān)。研究表明，當(dāng)相對大氣濕度小于70%時，鋼材的腐蝕并不嚴(yán)重;只有當(dāng)相對大氣濕度超過70%時，才會產(chǎn)生值得重視的腐蝕。在潮濕環(huán)境中，主要是氧化腐蝕，即氧氣與鋼材表面的鐵產(chǎn)生化學(xué)作用而引起銹蝕。防止氧化腐蝕的主要措施是把鋼結(jié)構(gòu)與大氣隔絕。如在鋼結(jié)構(gòu)表面現(xiàn)澆一定厚度的混凝土覆面層或噴涂水泥砂漿層等，不但能防火，也能保護鋼材免遭腐蝕。另外，在鋼結(jié)構(gòu)表面增加一層保護性的金屬鍍層，也是一種有效的防腐方法。（2）鋼結(jié)構(gòu)的涂裝防護用涂油漆的方法對鋼結(jié)構(gòu)進行防腐，是用得最多的一種防腐方法。鋼結(jié)構(gòu)的涂裝防護施工，包括鋼材表面處理、涂層設(shè)計、涂層施工等。①鋼材表面處理。進行鋼材表面處理，先要確定鋼材表面的原始狀態(tài)、除銹質(zhì)量等級、除銹方法和表面粗糙度等。②涂層設(shè)計。涂層設(shè)計包括涂料品種選擇、確定涂層結(jié)構(gòu)和涂層厚度。③涂層施工。（3）金屬鍍層防腐鋅是保護性鍍層用得最多的金屬。在鋼結(jié)構(gòu)高層建筑中亦有不少構(gòu)件是采用鍍鋅來進行防腐的。鍍鋅防腐多用于較小的構(gòu)件。鍍鋅可用熱浸鍍法或噴鍍法。熱浸鍍鋅在鍍槽中進行，可用來浸鍍大構(gòu)件，鍍的鋅層厚度約為80~100μm。噴鍍法可用于車間或工地上，鍍的鋅層厚度約為80~150μm。在噴鍍之前應(yīng)先將鋼構(gòu)件表面適當(dāng)打毛。鋼結(jié)構(gòu)防腐的費用，約占建筑總造價的0.1%~0.2%。一個較好的防腐系統(tǒng)，在正常氣候條件下的使用壽命可達10~15年。在到達使用年限的末期，只要重新油漆一遍即可。高層/超高層鋼筋混凝土-鋼組合結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)鋼筋混凝土-鋼組合結(jié)構(gòu)(Concretefilledsteeltubular(CFST)structures)是在鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型結(jié)構(gòu)。該組合結(jié)構(gòu)主要有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：①鋼--混凝土組合受彎結(jié)構(gòu)；②鋼骨混凝土（勁性混凝土）結(jié)構(gòu)；③鋼管混凝土結(jié)構(gòu)和外包鋼結(jié)構(gòu)。.1鋼管混凝土概述1、鋼管混凝土就是把混凝土灌入鋼管中并搗實以加大鋼管的強度和剛度而形成的構(gòu)件。一般的，我們把混凝土強度等級在C50以下的鋼管混凝土稱為普通鋼管混凝土；混凝土強度等級在C50以上的鋼管混凝土稱為鋼管高強混凝土；混凝土強度等級在C100以上的鋼管混凝土稱為鋼管超高強混凝土。2、截面形式工程中常見的截面形式有：正方形、矩形和圓形。鋼管混凝土鋼管混凝土鋼管4、鋼管混凝土特點（1）結(jié)構(gòu)特點：眾所周知，混凝土的抗壓強度高。但抗彎能力很弱，而鋼材，特別是型鋼的抗彎能力強，具有良好的彈塑性，但在受壓時容易失穩(wěn)而喪失軸向抗壓能力。而鋼管混凝土在結(jié)構(gòu)上能夠?qū)⒍叩膬?yōu)點結(jié)合在一起，可使混凝土處于側(cè)向受壓狀態(tài)，其抗壓強度可成倍提高.同時由于混凝土的存在，提高了鋼管的剛度，兩者共同發(fā)揮作用，從而大大地提高了承載能力。鋼管混凝土作為一種新興的組合結(jié)構(gòu)，主要以軸心受壓和作用力偏心較小的受壓構(gòu)件為主，被廣泛使用于框架結(jié)構(gòu)中(如廠房和高層)。（2）鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具體表現(xiàn)為以下幾個方面：①承載力高、延性好，抗震性能優(yōu)越。鋼管混凝土柱中，鋼管對其內(nèi)部混凝土的約束作用使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，提高了混凝土的抗壓強度；鋼管內(nèi)部的混凝土又可以有效地防止鋼管發(fā)生局部屈曲。研究表明，鋼管混凝土柱的承載力高于相應(yīng)的鋼管柱承載力和混凝土柱承載力之和。鋼管和混凝土之間的相互作用使鋼管內(nèi)部混凝土的破壞由脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄云茐?，?gòu)件的延性性能明顯改善，耗能能力大大提高，具有優(yōu)越的抗震性能。塑性是指在靜載作用下的塑性變形能力。鋼管混凝土短柱軸心受壓試臉表明，試件壓縮到原長的2/3，縱向應(yīng)變達30%以上時，試件仍有承載力。剝?nèi)ヤ摴芎?，?nèi)部混凝土雖已有很大的鼓凸褶皺，但仍保持完整，并未松散，且仍有約5%的承載力，用錘敲擊后才粉碎脫落?？拐鹦阅苁侵冈趧雍奢d或地震作用下，具有良好的延性和吸能性。在這方面，鋼管混凝土構(gòu)件要比鋼筋混凝土構(gòu)件強得多。在壓彎反復(fù)荷載作用下，彎矩曲率滯回曲線表明，結(jié)構(gòu)的吸能性能特別好，無剛度退化，且無下降段，和不喪失局部穩(wěn)定性的鋼柱相同，但在一些建筑中，鋼柱常常要采用很厚的鋼板以確保局部穩(wěn)定性。但還常發(fā)生塑性彎曲后喪失局部穩(wěn)定。因此，鋼管混凝土柱的抗震性能也優(yōu)于鋼柱。②施工方便，工期大大縮短。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工時，鋼管可以做為勁性骨架承擔(dān)施工階段的施工荷載和結(jié)構(gòu)重量，施工不受混凝土養(yǎng)護時間的影響；由于鋼管混凝土內(nèi)部沒有鋼筋，便于混凝土的澆注和搗實；鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工時，不需要模板，既節(jié)省了支模、拆模的材料和人工費用，也節(jié)省了時間。③有利于鋼管的抗火和防火。由于鋼管內(nèi)填有混凝土，能吸收大量的熱能，因此遭受火災(zāi)時管柱截面溫度場的分布很不均勻，增加了柱子的耐火時間，減慢鋼柱的升溫速度，并且一旦鋼柱屈服，混凝土可以承受大部分的軸向荷載，防止結(jié)構(gòu)倒塌。組合梁的耐火能力也會提高，因為鋼梁的溫度會從頂部翼緣把熱量傳遞給混凝土而降低。經(jīng)實驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明：達到一級耐火3小時要求和鋼柱相比可節(jié)約防火涂料1/3一2/3甚至更多，隨著鋼管直徑增大，節(jié)約涂料也越多。④耐腐蝕性能優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)。鋼管中澆注混凝土使鋼管的外露面積減少，受外界氣體腐蝕面積比鋼結(jié)構(gòu)少得多，抗腐和防腐所需費用也比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省。鋼管混凝土構(gòu)件的截面形式對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能、施工難易程度、施工工期和工程造價都有很大的影響。圓鋼管混凝土受壓構(gòu)件借助于圓鋼管對其內(nèi)部混凝土有效的約束作用，使鋼管內(nèi)部的混凝土處于三向受壓狀態(tài)，使混凝土具有更高的抗壓強度。但是圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的施工難度大，施工成本較高。相比之下，方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的施工較為方便，但鋼管混凝土受到的約束作用較小，結(jié)構(gòu)的承載力較低。⑤施工方便。鋼管混凝土柱的零件較少，焊縫少，構(gòu)造簡單，柱腳常采用在混凝土基礎(chǔ)上預(yù)留杯口的插入式柱腳，因而工廠制造比較簡單，同時構(gòu)件自重較小，運輸和吊裝也較易，施工很簡便，而且鋼管混凝土柱采用板材卷制，板材厚度都不大，一般在40mm以內(nèi)，無論工廠焊接和現(xiàn)場進行對接，都沒有什么困難。同時，與鋼筋混凝土柱相比，鋼管混凝土柱的外皮鋼管具有鋼筋的功能，兼有縱向鋼筋和橫向箍筋的作用，所以管內(nèi)沒鋼筋，省了鋼筋下料和綁扎鋼筋等一系列工藝，又由于柱外皮鋼管本身就是耐側(cè)壓的模板，同時也省了支模和拆模等工序。近年來，泵送混凝土相當(dāng)普遍，現(xiàn)場澆灌并無困難，我國創(chuàng)造并廣泛使用的高位拋落不振搗混凝土的施工方法，更簡化了現(xiàn)場灌混凝土的工序，簡便了施工。也有在管柱下部開臨時澆灌孔，用混凝土泵自下而上灌注混凝土的方法，既快，又保證澆灌質(zhì)量。而且，在澆筑后，鋼管內(nèi)處于相當(dāng)穩(wěn)定的濕度條件，水分不易蒸發(fā)，省去澆水養(yǎng)護工序，簡化了混凝土的養(yǎng)護工藝。⑥經(jīng)濟效益好。.2鋼管混凝土的發(fā)展鋼管混凝土是在勁性混凝土及螺旋配筋混凝土的基礎(chǔ)上演變和發(fā)展起來的。最早采用鋼管混凝土的工程之一是1879年英國的severn鐵路橋橋墩。前蘇聯(lián)烏拉爾的伊謝特鐵路橋采用鋼管混凝土構(gòu)件做拱形桁架的上弦和上部建筑的柱子，省鋼25％。1961年比利時建造船塢時，采用鋼管混凝土構(gòu)件做桁架的壓桿和立柱，比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材40%。法國巴黎居民區(qū)的第一座摩天大樓采用了鋼管混凝土框架柱，比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材40%。前蘇聯(lián)在一些吊車棧橋（跨度達48m）中采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，比全鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材12％－28％，降低造價28%，比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)省鋼9%，降低造價56%。日本、瑞士等國在輸電跨越塔中采用了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，也都取得了顯著的經(jīng)濟效益。在20世紀(jì)60年代以前，由于鋼管內(nèi)澆注混凝土的施工工藝尚未得到很好的解決，現(xiàn)場的施工操作顯得繁瑣，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在施工性能方面的優(yōu)勢沒有得到應(yīng)有的發(fā)揮。到80年代后期，由于泵送混凝土工藝的發(fā)展，解決了現(xiàn)場鋼管內(nèi)部澆灌混凝土的工藝問題，加上現(xiàn)代高強混凝土需要用鋼管約束來克服其脆性。因此，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在美國和澳大利亞等國的高層建筑中得到了廣泛應(yīng)用，被認(rèn)為是高層建造技術(shù)的一次重大突破。我國鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用已有近40年的歷史。1966年鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用于地鐵車站工程，70年代又在單層工業(yè)廠房、重型構(gòu)架中得到了成功的應(yīng)用。自1990年在**省旺蒼縣建成跨度為115米的我國第一座鋼管混凝土拱橋以來，在10來年的時間里，我國已經(jīng)建成了100多座鋼管混凝土拱橋，其中跨度在100米以上的就有30多座，尤其是**市**長江公路大橋，跨度達到420米，一跨過江。.3鋼管混凝土施工技術(shù)1、施工方法鋼管混凝土澆筑方法：可采用泵送頂升澆筑、立式手工澆筑、高位拋落無振搗法。立式手工澆筑法：混凝土自鋼管上口灌入，當(dāng)管徑大于350mm時，用插入式內(nèi)部振搗器振搗密實，每次振搗時間不少于30s，混凝土一次澆筑高度不超過2m.當(dāng)管徑小于350mm時，可采用附著在鋼管外壁的外部振搗器進行振搗，外部振搗器的位置應(yīng)隨混凝土澆灌的進展而加以調(diào)整，外部振搗器的工作*圍，以鋼管橫向振幅不小于0.3mm為有效，振幅可用百分表實測，振搗時間不小于1min，混凝土一次澆灌的高度應(yīng)不大于振搗器的有效工作*圍和2~3m柱長。高位拋落無振搗法：該種方法是以混凝土下落是產(chǎn)生的動能達到振實混凝土的目的。它適用于管徑大于350mm、高度不小于4m的情況。對于拋落高度不足4m的區(qū)段，應(yīng)用內(nèi)部振搗器振密，一次拋落量宜在0.7m22、注意事項所采用的混凝土配合比、坍落度應(yīng)符合要求，為滿足坍落度要求，應(yīng)摻加適量減水劑；為減少混凝土收縮，可摻入適量的混凝土微膨脹劑。鋼管內(nèi)混凝土的澆筑宜連續(xù)進行，必須間歇時，間歇時間不應(yīng)超過混凝土的終凝時間，需要留水平施工縫時，應(yīng)將柱端管口封蓋，以防止雜物、雨水等落入鋼管內(nèi)。每次澆灌混凝土前，應(yīng)先澆灌一層10-20mm厚的與混凝土強度等級相同的水泥砂漿，作為接觸砂漿，以做好水平施工縫的連接處理。鋼管內(nèi)混凝土的澆灌質(zhì)量，可采用敲擊法進行初步檢查，如有異常，則應(yīng)用超聲波進行檢測。對于混凝土澆筑不密實的部位，可采用局部鉆孔壓漿法進行補強，然后將鉆孔補焊封固。3、施工實例**賽格廣場高355米，地上72層，是目前世界上最高的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)建筑，也是****國際金融中心----**西塔，成了名幅其實的**最重要的新地標(biāo)。432米西塔可抗八級地震。被稱作“通透水晶”的西塔有如站立在****“國際金融中心”大廈420米，88層國金二期辦公室升降機大堂國際金融中心二期(國金二期)，樓高415.8米，是**第一高樓，世界第六高樓，完工于2003年，一般說有地上88層，但事實上建筑結(jié)構(gòu)（藍圖）有90層樓，地下6層，樓面面積18萬5，805平方米，設(shè)有22層交易樓層，有多達62部電梯。其外型設(shè)計與國金一期相似，墻均為玻璃幕墻，在頂層設(shè)計皇冠式和象牙形裝飾，晚間由投射燈照射。**金融管理局總部設(shè)于國金二期，是金管局于2001年4月以接近37億港元向發(fā)展商購入，包括頂樓在內(nèi)共14層辦公室面積，曾被部份人士批評浪費公帑。金管局目前持有34萬平方呎樓面，分別位于55至56樓、77至88樓，部份樓層出租予**按揭證券**瑞豐國際商務(wù)大廈是杭蕭鋼構(gòu)制作安裝的國內(nèi)第一幢采用矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的高層建筑，此結(jié)構(gòu)形式系國家經(jīng)貿(mào)委與建設(shè)部2000年技術(shù)創(chuàng)新重點專項計劃之一，此工程的建設(shè)被列為**市建筑新技術(shù)應(yīng)用示*工程實施項目。本工程地下2層，地上裙房6層，東塔樓（賓館）為15層，高58.5米，西塔樓（寫字樓）為24層，高88.2米，柱網(wǎng)尺寸為7.6m×7.6m，建筑面積為51095平米，采用矩形鋼管混凝土框架-筒體結(jié)構(gòu)。柱采用矩形鋼管混凝土組合柱，梁采用焊接H型鋼-混凝土連續(xù)組合梁，樓蓋采用壓型鋼板組合樓蓋，筒體采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；本工程除4根鋼柱截面為□600×600外其余均為□500×500，材質(zhì)為Q345B，最大板厚為28mm，鋼柱內(nèi)灌混凝土強度等級由C55漸變至C35；主梁截面高度為400，次梁截面高度為350，用鋼約.4鋼-混凝土組合樓蓋結(jié)構(gòu)1、組合梁板的基本原理A．非組合梁由混凝土板和鋼梁組成的樓蓋結(jié)構(gòu)中，若二者交界面處沒有連接措