摘要：根据设计实例，对钢管混凝土结构在单层厂房结构设计中的应用提出自己看法，不同结构形式进行比较以及设计中应该注意事项，得出结论钢管混凝土结构在单层工业厂房结构中的推广和应用将极大的节约钢材，降低工程造价。
关键词：钢管混凝土柱 工业厂房 用钢量 降低成本
中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）14-0121-01
1钢管混凝土结构的优点
钢管混凝土结构是指在钢管之内填充混凝土而形成的组合材料。在工业厂房中主要是采用圆钢管，圆钢管因能有效地约束核心混凝土，从而其混凝土的抗压强度和变形能力都显著提高。钢管混凝土具有强度高、重量轻、塑性好、耐疲劳、耐冲击等优点。此外还具有一些在施工工艺方面的独特优点：①钢管本身就是耐侧压的模板。②钢管本身就是钢筋。③钢管本身又是劲性承重骨架。
2以具体工程为例介绍钢管混凝土柱的作用
在单层工业厂房结构设计中，钢管混凝土柱主要应用于下柱，下面以一个具体工程为例对此进行介绍。邯钢设备制造有限公司新建铸铁车间为单层工业厂房，建筑面积8448m2，共三跨，每跨有2台Q=32/5t桥式吊车，工作级别为A5级，轨顶标高10.020m。北京中冶设备研究设计总院有限公司建筑院设计，厂房采用钢结构，上柱为实腹H形，下柱为双肢钢管混凝土柱，腹杆为Φ140X5钢管（不灌注混凝土），屋面采用梯形钢屋架，H型钢檩条，压型钢板屋面板；吊车梁为实腹工字型断面钢吊车梁；墙面板为压型钢板，卷边C型钢墙梁，墙皮柱间距6m。该工程在柱子系统和屋面系统节约大量钢材，本文着重介绍柱子系统，除去上柱及肩梁与一般钢结构柱子计算方法一样不做比较外，下柱采用钢管混凝土结构比普通钢结构节约钢材50%左右。
计算荷载取值：
①屋面荷载： 活荷载 0.5 考虑积灰荷载0.3
②风荷载： 0.45
③地震烈度： 7・（0.15g）
计算软件采用中国建筑科学研究院的PKPM-STS软件，用框排架模块计算。基本模型为排架平面内柱脚与基础刚接，上柱与屋架铰接；排架平面外柱脚与基础按铰接计算，靠柱间支撑保证平面外稳定。下柱支撑为双片交叉支撑，采用H250X125X6X9轧制H型钢分别与两个柱肢相连。下面仅对边列柱计算结果进行比较。
经计算当采用钢管混凝土结构时柱子断面见图1。
下柱为Φ355X6钢管，腹杆为Φ140X5。钢管中采用泵送顶升浇灌法浇注C40混凝土；上柱采用H600X350X12X16焊接H型钢；上下柱均为Q235B钢。钢柱的稳定应力比为0.8，平面外计算长细比为75，钢管外径与壁厚比值d/t=59，均满足《钢管混凝土结构设计与施工规程》3.1.5条的要求。整个下柱用钢量（不含肩梁）为1363kg。
在相同条件下下柱采用H型钢格构式双肢柱断面，经计算，断面为双H型钢H500X250X8X12，腹杆为双角钢L100X8。上柱同样为H600X350X12X16焊接H型钢；上下柱均为Q235B钢。应力比为0.85，长细比为120。整个下柱用钢量（不含肩梁）为1998kg。经比较每根柱子钢管混凝土结构比纯钢结构柱子可以节省钢材635kg，效果非常显著。同时腹杆采用钢管结构比采用双角钢结构减少了大量的焊接工作量。
3满足适合采用钢管混凝土结构的条件
3.1 轨顶标高不宜太高，因为钢管混凝土结构格构式柱子对于柱子的长细比要求较高，《钢管混凝土结构设计与施工规程》表3.1.5规定格构式柱子长细比限值为80，所以如下柱过高，则由于长细比的限制而导致钢管直径过大，使钢管混凝土的强度不能充分利用。
3.2 钢管混凝土柱子受压强度很高，但是受拉和受弯强度相对较差所以格构式柱子在除节点之外的部位不宜连接使柱子承受水平力的构件。
4采用钢管混凝土柱子时的注意事项
4.1 因为钢管混凝土结构一般管径较小，推荐采用泵送顶升浇灌法浇注混凝土以保证混凝土浇灌质量。应注意尽量采用骨料较小的混凝土，当采用泵送顶升浇灌法时一般为0.5~3cm，水灰比不大于0.45，塌落度不应小于15cm，当有穿心部件时，粗骨料粒径宜减小为0.5~2cm。为满足塌落度的要求，应掺适量减水剂。为减少收缩量，也可掺入适量的混凝土微膨胀剂。
4.2 柱子主要承重钢管尽量采用螺旋形缝焊接管或无缝钢管，焊接钢管必须采用对接焊缝，并达到与母材等强。钢管接长时也应采用等强度的破口焊缝。格构式柱子肩梁部位肩梁腹板和柱间支撑节点板穿过钢管时，穿过的板件与钢管宜采用破口焊缝。在工程实践中曾经发生过因为穿心板件与钢管焊接强度不足，导致在进行泵送顶升浇灌法浇灌混凝土时在焊接部位开焊。
4.3 柱肢和腹杆焊接时应避免使焊缝重合或交叉。
5结束语
工程实践表明，钢管混凝土与钢结构相比，在保持自重相近和承载能力相同的条件下，可节省钢材50%，同时焊接工作量可大幅减小。因为钢管混凝土结构采用圆形钢管，外观新颖，造型美观大方。随着钢管混凝土设计与施工水平的不断提高，必将得到更大的推广。
参考文献：
[1]《钢结构设计规范》GB50017-2003.
[2]《钢管混凝土结构设计与施工规程》.
