上海宝钢管坯连铸主厂房钢管砼柱的设计与研究.pdf

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．5o一，6乜1997年第j期

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上海宝钢管坯连铸主厂房钢管砼柱的设计与研究

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了，
A峙_要车文论述了钢管砼结构在宝锕三期工程中所取得的设计、科研成果以及经济效益。为今后进一
步推广钢管砼结构提供了实践的经验．特别是有关肩粱的计算理论和实用公式。
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1．目前钢管砼结构研究、设计的基本情况国近年已推广到高层建筑上，又开始进行新
在我院承担设计的上海宝钢三期工程的研究工作，准备进一步推广钢管砼结构的
中，我们对管坯连铸主厂房结构，从可行性应用。
研究到初步设计曾作了多方案的比较，在宝我国从50年代起就开始了对钢管砼结
钢工程技术处、设计管理处大力支持下．决构的研究，至今已有40年的实践，积累了大
定把钢管砼柱推广到管坯连铸主厂房结构量的试验数据，应用规模也越来越大．并于
上。经反复研究之后．认为钢管砼柱是由钢1992年编制了我国《钢管砼结构设计与施
管和砼两种不同性质的材料组合成为一整工规程》作为进一步推广的依据。在钢管砼
体组合结构，在国外已推广应用了几十年。结构设计理论方面亦有创新之处，于1982
这种组合结构的优点是突出的，它既发挥了年和1990年先后在哈尔滨、大连召开过钢
钢材的弹塑性能，又发挥了砼的抗压特性，管砼结构技术国际交流会。
屏弃了各自材料的弱点，这是因为钢管在承我院从1964～1978年与冶金部建筑研
压时由于管壁薄．容易失稳，当钢管内浇满究总院合作，先后在本钢太钢主要车间的
砼后，可以防止钢管失稳．并起紧箍作用，从主厂房设计中最先应用。经过20多年的实
而提高钢管的承载能力(甚至可以提高2践，证明钢管砼柱可节省大量钢材和砼，降
倍)。基于此，前苏联早在30年代即开展了低建设投资北京地铁、公路、桥梁等支承墩
这项组合结构的试验研究和推广应用。当初上也积极推广使用．进入90年代有更大的
设计只是措用钢筋砼结构计算公式，后来采发展，已经应用到多层工业厂房及高层结构
用试验数据总结成一个经验公式．即加大砼工程上。
强度系数的方法(由钢管紧箍作用)，一直沿我院在宝钢三期工程中又把钢管砼柱
用至今又如，日本忽略钢管与砼之间的紧推广到管坯连铸主厂房工程上．经初步统
箍力的作用，只单独计算材料各自的强度予计，与传统钢柱用的钢筋量几乎相接近．节
以迭加；又如，有的国家依据试验结果，提出约水泥50~60，减轻自重40~50，可以
节约投资]5~20，有较大的综合经济效
半理论、半经验的近似计算法。总之．钢管砼
益。
计算理论，尚无突破性进展。但在美国和我

钢铁厂设计·5l·

2．钢管砼结构在工业厂房中的应用(2)国内外试验表明，钢管砼结构的特
(1)目前设有较大起重吊车的工业厂点是最适合承受轴心受压构件，不利于承受
房的柱子，一般设计成空腹阶型钢柱．上部偏心距较大的纵向荷载．从钢管圆形截面的
小柱设计成实腹工字型，下柱设计成两个工受力特征来看，也说明了钢管结梅只能在承
字作为空腹格构式双肢柱，而且为了充分利受轴向力的条件下才能最充分发挥其作用。
用工字型断面受力特征，都用三块板焊接成从而也就决定了钢管砼结构的应用范围，所
为最理想的工字型。即在满足板件稳定的条以一般把单层厂房钢管砼柱设计成格椅式
件下，应该最大限度的扩大工字型的尺寸，双肢、三肢或四肢组合柱，柱肢间采用轻条
使两个方向的计算强度值比较接近，以取得连接。
较好的受力性能，减少钢材用量，这已是近出于上述条件，在上海宝钢管坯连铸主
几十年的工程实殴经验。在我国也取得较好厂房采用双肢组成的钢管砼双阶和三阶变
的经济效益。但国外则多采用热轧成型的宽截面格梅式柱时，为方便施工。上柱(小柱)
翼缘H型锕。作为工业厂房空腹格构式双采用钢管单肢柱，下柱采用双肢钢管砼柱。
肢柱，其设计及施工均方便。可以缩短工期．钢管砼结构用于工业厂房虽已有几十
然而H型铜由于规格尺寸所引起的型号问年的历史，但它也有一定的局限性，只有在
隔过大，有时在断面选择方面，无法与焊接适合的条件下。才能充分发挥其作用．实际
工字钢的经济断面相比。上钢管砼柱断面选型不如一般工字型截面
焊接工字型断面柱在我国已实践了近的柱子方便。目前对上柱有时采用单管或双
40年，是当前钢结构厂房选用的最经济的管。对下柱则选用双管、三管或四管。
标准化钢柱。而在宝锕一、二期工程中El本当选用双管柱时，柱子平面外的稳定计
设计的厂房柱一律采用热轧H型钢柱，现算就成为管肢直径大小的控制因素，这主要
巳建成的炼钢厂、初轧厂等全部采用日本生是由于钢管砼圆截面的惯性半径在任何方
产的H型锕断面，经过钢材消耗量的分析，向都相等，柱肢的平面内外细长比相差太
比三块钢板焊接工字型钢柱多用钢材15．5大，没充分发挥截面的作用。而工字型截面
～21．0，这是因为H型钢柱的截面惯性就可以