钢管混凝土工程优化设计及分析
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摘要：本文主要运用了现行的两本钢管混凝土规范对于某实际工程进行了优化设计，通过两个优化设计与实际设计之间的对比，体现了钢管混凝土在造价方面的优势，同时也体现了钢管混凝土不同标准之间的技术差异。
关键词：钢管混凝土；耗钢量；工程造价
中图分类号：TU37 文献标识码： A
目前，钢管混凝土结构的应用越来越多，越来越广，钢管混凝土结构在结构受力和经济效果方面具有较为突出的优势，是未来一个很重要的结构形式。目前钢管混凝土设计主要有《钢管混凝土结构设计与施工规程》CECS 28：90和一些地方标准。
本文分别采用CECS 28：90和内蒙古自治区工程建设标准（DBJ03-28-2008）对某已建成的工程进行优化设计，并对比前后结果，考察钢管混凝土的优越性以及两本不同的规范之间的技术差异。
1.工程背景及设计方案介绍
某车间共计7跨，最大跨度36m，吊车吨位最大达到280t。工程中采用结构形式为全钢结构，下柱采用焊接工字型钢双肢格构柱，钢材材质采用Q345-B（f =295（265）N/mm2），柱肢中心宽度3000m，下柱肢间采用双片T型型钢缀条，钢材材质为Q235-B（f =14.3N/mm2）。
1.1优化方案1介绍
下柱采用钢管混凝土双肢格构柱，空钢管缀条，；上柱采用工字型实腹结构；本方案主要的设计依据为《钢管混凝土结构设计与施工规程》CECS 28：90。
下柱截面：，，内灌注混凝土为C30
缀条截面：，
上柱截面：，
1.2优化方案2介绍
下柱采用钢管混凝土双肢格构柱，空钢管缀条，；上柱采用工字型实腹结构；本方案的主要设计依据为《钢管混凝土结构技术规程》内蒙古自治区工程建设标准（DBJ03-28-2008）。
下柱：，，内灌注混凝土为C30
缀条：，
上柱：，
2. 优化方案1设计
2.1截面参数计算
下柱单肢截面参数：
，长度H1=26250mm：
折算特性：
下柱格构式截面参数：
折算特性：
上柱截面参数：
，长度H2=17013mm：
上下柱轴力：
由CECS 28：90可得：
折减系数为0.7：
阶形柱等效计算长度为：
2.2 格构式下柱计算
2.2.1平面外单肢承载力计算
（1）单肢验算：
最不利组合
轴心受压，即
由CECS 28：90
由CECS 28：90
轴力和弯矩按各柱肢的面积分配
2.2.2腹杆验算
由内力组合：，故取验算
腹杆：，，Q235钢（）
由GB 50017-2003：
2.2.3格构式构件平面内整稳验算
最不利组合
由 CECS 28：90
由CECS 28：90
由CECS 28：90
3. 优化方案2设计
3.1截面参数计算
下柱单肢参数：
，长度H1=26250mm：
下柱格构式截面参数：
，长度H2 = 17013mm：
上下柱轴力：
由GB 50017-2003：
由GB 50017-2003：
由GB 50017-2003
3.2格构式下柱计算：
3.2.1平面外单肢验算
（1）单肢验算：
最不利组合
约束效应系数
轴压强度设计值：
由自治区标准
轴力和弯矩按各柱肢的面积分配，可得压力：
3.2.2腹杆验算
格构柱整体含钢率为：
由内蒙古自治区标准，
格构柱整体约束效应系数为：
格构柱整体轴压强度设计值为：
由内力组合：，故取进行验算
腹杆：，，Q235钢
由GB 50017-2003：
，满足要求
3.2.3格构式构件平面内整稳验算
选取最不利组合
由内蒙古自治区标准
格构柱换算长细比：
由自治区标准
由自治区标准验算公式5.3.6：
4.经济效果分析及总结
本经济效果分析是建立在以上三种设计方案的计算结果基础上，以格构式下柱为分析对比目标，计算出了相应建筑材料的实际用量，参考当时建材市场相应建材的报价，给出了工程实际造价。以下为按照采用三种方案设计，格构式柱在本工程中实际耗钢量及经济性比较。
下面通过图表可以更加直观的反应出三种方案在耗钢量与造价两方面的对比。
图1 耗钢量对比图图2 建材造价对比图
5.结论与总结
通过以上两种优化方案与原设计方案的对比可以看出，钢管混凝土在受力性能方面优于钢结构，体现在造价上，以本项目为例，该项目在方案1与方案2的优化设计下，节省造价在12%~17%左右，而内蒙自治区标准在造价控制方面则具有更大的优越性。
参考文献
[1]内蒙古自治区工程建设标准（DBJ03-28-2008）. 钢管混凝土结构技术规程, 呼和浩特, 2009．
[2]韩林海. 2004. 钢管混凝土结构－理论与实践[M]. 北京: 科学出版社
[3]韩林海,杨有福. 2004. 现代钢管混凝土结构技术[M]. 北京: 中国建筑工业出版社
[4]中国工程建设标准化协会标准CECS28:90.钢管混凝土结构设计与施工规程.中国计划出版社, 1992.
[5]中华人民共和国国家标准GB50017-2003. 2003. 钢结构设计规范[S]. 北京:中国计划出版社