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钢管混凝土结构在公共建筑中的应用

　　北京地铁车站站台柱。在北京地铁车站站台中广泛采用了钢管混凝土柱,不仅充分发挥了其优良的受力性能,也获得美好的景观,缩短了工期。首钢陶楼展览馆,全部柱子也采用了钢管混凝土柱。江西省体育馆的屋盖由跨度为88m的拱悬挂。拱采用箱形截面,分别用四根钢管置于箱形截面的四角,用角钢做腹杆组成了箱形截面拱。四角钢管中浇筑混凝土,以此箱形拱为依托,挂上模板,浇灌混凝土以形成钢筋混凝土箱形截面拱。这样解决了如此高大拱体现场浇筑混凝土的困难。充分体现了前述钢管可作为施工时承重骨架的优越性。这一结构,实际上是钢管混凝土与空腹桁架配钢的型钢混凝土结构的巧妙结合与新的发展。

　　四、钢管混凝土结构除广泛应用于多高层民用建筑、公共建筑及工业厂房以及桥梁中外,也经常用于各种设备支架、塔架、通廊与仓库支柱等各种构筑物中。

　　因为这些平台或构筑物支架柱常为轴心受压或接近轴心受压,塔架等构架的杆件常常以轴力为主,因此用钢管混凝土柱受力合理,尤其对于室外的高度较高的塔架或仓库等,用圆形柱减小了受风面积,对承受风力是理想的断面形式。这些构筑物中比较典型的有江西德兴铜矿矿石贮仓柱。圆筒贮仓高达42m,包括矿石在内总重达16000t,采用了16根钢管混凝土柱支承。荆门热电厂锅炉构架1982年建成,锅炉及附属结构总重为4220t,构架高50m由六根钢管混凝土平腹杆双肢柱支承。构架跨度22.4m,柱距12m,柱顶标高47.93m。柱肢采用令800mmXl2mm的钢管,显得非常轻巧。另外用于高炉和锅炉的构架还有首钢二号高炉\四号高炉构架,太钢1.053m3高炉构架,辽阳化纤总厂热电厂八号锅炉构架,周口、许昌等电厂锅炉构件等。用于做平台支柱的如黑龙江新华电厂加热器平台柱,荆门热电厂加热器平台柱等。
　　华北电管局的微波塔于1988年建成,塔顶标高117m,塔身由20根令273mmX8mm无缝钢管内注C15混凝土的钢管辊凝土柱构成空心圆柱形结构。华东电力设计院1979年设计的500kV门式变电构架采用钢管混凝土A形柱,构架高27.5m,采用令420mmX 6mm的钢管,取得较好的经济效果。其他如吉林松胶终端塔,葛洲坝输电线路的变电构架也都采用了钢管混凝土柱。

　　由于钢管混凝土的合理受力性能,施工简便,可加速工期并取得一定经济效果,因此已广泛用于各种建构筑物及桥梁工程。当然,根据其受力特点,主要用于以轴力为主尤其是以轴压为主的构件更显其优越性。由于工程中各种类型构件均有,受力复杂,因此使用时应根据构件受力特点,可与钢结构\钢筋混凝土结构及其他组合结构结合使用,使各自发挥本身的特长而构成字昆合结构而不可勉强地一定采用某种单一的结构体系。 随着我国国民经济的持续发展，用电量骤增，城区输变电工程数量增多建设的高压线路将越来越多。目前采用的送电线路有两种：一种是电力电缆，它采用特殊加工制造而成的电缆线，埋没于地下或敷设在电缆隧道中；另一种是最常见的架空线路，它一般使用无绝缘的裸导线，通过立于地面的杆塔作为支持物，将导线用绝缘子悬架于杆塔上。由于电缆价格较贵，因此，我国目前绝大部分高压输电线路都采用架空线路。钢管杆以其相对于常规角钢铁塔占地面积小、外形美观、结构简单、加工容易、施工方便、运行安全可靠、维护工作量少的特点，在新城区的高压架空线路中得到了广泛的应用。
　　110 kV横县。六景线路工程线路起自220 kV横县变，终至110 kV六景变，线路直线距离为38km，大致呈东西偏北走向全线路均在横县境内。该工程的施工图设计中，为了配合城市规划，美化城市环境，根据实际情况，本工程在六景工业园区内采用钢管塔沿规划道路绿化带走线。

　　1　设计思路

　　本工程设计的原则是遵循《110 kV～500 kV架空送电线路设计技术规范》(DL／T5092—1999)、《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》(DL／T5154—2002)和《架空送电线路钢管杆设计技术规定》(DL／T5130—2001)的要求以及其他相关的技术规范，结合本工程的具体情况，考虑既经济合理，又方便加工、施工及运行维护，同时兼顾环境保护等方面的有利因素。线路所通过的六景工业园区地段靠近城市规划道路，城建规划要求较多，线路走廊狭窄，可征地面积少，因此采用加工制造容易，施工方便，运行安全可靠。占地面积少，易于满足城建规划要求的钢管杆。

　　2　设计用气象条件

　　参考《广西区架空送电线路设计计算用气象条件区划分》资料，结合附近已有线路的运行经验，本线路属Ia无冰弱风区，设计采用的气象条件，最高气温：400℃，最低气温：－50℃，最大风速：23．5 m／s，覆冰0 mm。

　　3　钢管杆使用条件的确定

　　3．1　导线、接地线型号
　　根据本工程初步设计审查批复文件，本工程设计使用钢管杆部分为单回路，选择的导线为LGJ－300／40钢芯铝绞线地线型号：本工程采用两根地线，选用GJ－50钢绞线。

　　3．2　使用档距的确定
　　考虑到本段线路为城区线路，地形平坦，因而不同塔位的水平档距、垂直档距分散性不大，因此将钢管杆的设计使用档距确定为：水平档距为100 m，垂直档距为120 m。

　　3．3　最大呼称高的确定
　　本线路沿城市规划花带架设，花带有绿化树木通信线及在变电站出线1 km处跨越良圻一六景110 kv线路的情况，同时为了城市美观，将最大呼称高定得太小，无疑将会制约钢管杆的使用。但是，将最大呼称高定得过高，又会使全塔的材料指标相应增加。经过试算在不会导致杆塔单基指标明显增大的前提下，将钢管杆的呼称高定为：耐张转角呼称高27 m，直线段呼称高27m～33m。4　杆型选择及优化设计

　　4．1　杆型选择
　　钢管杆选择是杆塔设计的核心。一个钢管杆是否安全可靠，结构是否简单合理、经济指标是否先进，外型与环境是否协调、美观，这都决定于钢管杆型的选择。采用拔梢多边形的杆段组成，杆段采用法兰相连，避免施工焊接，有利于保护主杆镀锌层不受破坏。该杆型优点：结构简单，受力清楚，占地面积少，易于满足城建规划要求，且在城市线路中，较美观；钢管杆由横担、杆身、法兰三部分组成。

　　4．2　杆身主柱
　　钢管杆主柱受钢模长度、直径的限制，可根据结构受力、变形等要求，较随意调整杆段的长度、坡度、壁厚等设计参数，设计更趋于合理化。

　　4．3　横担形式
　　横担采用变形截面型式，为了节省材料及充分利用电气间隙，从顶部到根部为变形截面，增加了杆型的整体美观性。横担不宜直接与杆身连接。在荷载的作用下，横担根部的受压部位易产生应力集中，使局部受压，尤其杆身上段，一般管壁较薄，在集中外力作用下容易使局部压曲，加大壁厚又不经济。因此，横担与杆身的连接处，应进行局部补强，具体办法是在杆身上焊接靴梁支座，使横担传来的外力得以分散，以避免杆体局部压曲。

　　4．4　法兰
　　在杆身连接时采用刚性法兰连接，即带肋法兰。受力时法兰盘、法兰肋板和螺栓同时作用，法兰盘不允许发生变形。这种连接刚度较好，在连接处可视为无任何变形。

　　4．5　基础
　　通常钢管杆的基础包括钻孔灌注桩基础和台阶式基础，本工程将根据地质情况，钢管杆采用灌注桩基础；在进行桩基础设计时，首先要满足基本构造要求；桩的入土深度要大于6 m，至少有3 m长桩身埋在较好的土层；且因城镇地下管线较多，进行机械开挖孔灌注桩基础时，地下1 m须人工挖掘，注意有无其他地下管线，以避免损坏地下管线。

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