钢管混凝土结构范文

引言：寻求写作上的突破？我们特意为您精选了12篇钢管混凝土结构范文，希望这些范文能够成为您写作时的参考，帮助您的文章更加丰富和深入。

篇1

中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：

随着社会经济的迅速发展和城市化进程的加快, 高层建筑尤其是一些超高层建筑日趋增多。钢与混凝土组合结构之一的钢管混凝土，因其承载力高、刚度大且抗震性能好、节约钢材和施工简捷等突出优点，在高层和超高层、公共及大型桥梁等建筑得到了日益广泛的应用。

钢管混凝土结构特点及优势

钢管混凝土在高层建筑工程中，主要是作为受压管柱的建筑构件使用，与钢梁和梁柱节点等共同构成建筑物的框架结构体系。 钢管砼柱因其结构特征，同时具备了钢管和混凝土两种材料的性质。实验和理论分析证明，钢管混凝土在轴向压力作用下，钢管的轴向和径向受压而环向受拉，混凝土则三向皆受压，钢管和混凝土皆处于三向应力状态。三向受压的混凝土抗压强度大大提高，同时塑性增大，其物理性能上发生了质的变化，由原来的脆性材料转变为塑性材料。正是这种结构力学性质的根本变化，决定了钢管砼的基本性能和特点，并作为新型的第五种建筑组合结构显示出巨大的生命力和发展前景。钢管砼的特征与优势如下：

1、钢管砼柱的抗压和抗剪承载力高，相当于钢管和混凝土二者之和的2倍以上，受力合理,能充分发挥混凝土与钢材的特长,从而使构件的承载能力大大提高。从另一方面而言,对于同样的负荷,钢管混凝土构件的断面将比钢筋混凝土构件显著减小。对混凝土来说,由于钢管约束,改变了受力性能,变单向受压为三向受压,使混凝土抗压强度提高了几倍。对钢管来说,薄壁钢构件对于局部缺陷特别敏感。薄壁钢管也不例外,局部缺陷特别是不对称缺陷的存在,将使实际的稳定承载力比理论值小得多。由于混凝土充填了钢管,保证了薄壁钢管的局部稳定,使其弱点得到了弥补。2、柱子截面减小，自重减小，相当于设防烈度下降一级，具有良好的抗震性能。由于结构自重大大减轻,这对减小地震作用大为有利。结构具有良好的延性,这在抗震设计中是极为重要的。而对于一般钢筋混凝土柱,尤其是轴压和小偏心受压柱是难以克服的缺点。

3、钢管壁薄便于选材、制造与现场焊接，是施工最为快捷的建筑结构，施工简单,缩短工期。钢管本身就是模板,因此比钢筋混凝土构件省去了模板。钢管本身既是纵筋又是箍筋,这样便省去了模板的制作安装工作。钢管的制作比钢筋骨架的制作安装也简单,并且钢管本身在施工阶段即可作为承重骨架,可以节省脚手架。这些方面对施工都大为有利,不仅节省了大量施工中的材料,减少了施工工作量,而且大大减少了现场露天工作,改善了工作条件,同时也加快了施工、缩短工期。 4、钢管砼柱内的混凝土可大量吸收热能，其耐火性优于钢柱，从而比钢柱可节省耐火涂料50%以上。此外具有良好的塑性性能。混凝土是脆性材料,混凝土的破坏具有明显的脆性性质,即使是钢筋混凝土受压构件,尤其是轴心受压及小偏心受压构件的破坏,也是脆性破坏。而且在实际工程中轴心受压、小偏心受压的情况往往实际上是不可避免的,甚至是大量的。而钢管混凝土结构中,由于核心混凝土是处于三向约束状态,约束混凝土与普通混凝土不同,不仅改善了使用阶段的弹性性质,而且在破坏时产生很大的塑性变形,钢管混凝土柱的破坏,完全没有脆性特征,属于塑性破坏。

5、钢管混凝土获得了很好的经济效果。钢管混凝土柱截面比钢筋混凝土柱可减少60%以上，轮廓尺寸也比钢柱小，扩大了建筑物的使用空间和面积。与钢结构相比,节约了大量钢材，因而相应地也降低了造价。与钢筋混凝土结构相比,大约可减少混凝土量的一半,而用钢量大致相当。这样随之带来的优越性是构件自身大大减轻、构件断面大大减小,减少了结构占地面积。由于省去了大量的模板,节省了大量木材,降低了费用, 钢管砼柱自重减少，减轻了地基承受的荷载，相应降低了地基基础造价，因此其取得了显著的经济效果。

二、钢管混凝土在工程中应用及效益

近年来，钢管混凝土结构的施工技术也在迅猛发展，涌现出很多新的施工工艺和施工方法，使钢管混凝土结构广泛应用于各种大型建筑工程和交通运输工程中，取得了较好的经济和社会效益。 1、高层建筑工程。据有关资料，达百米和超过百米的钢管砼结构的高层建筑已有20多座。其中最高的是深圳72层的赛格广场大厦，结构高度291.6米，堪称世界之最。这些高层建筑中采用钢管混凝土柱不仅节约材料、减轻自重、缩短工期，经济效益显著。 2、 公共建筑、工业厂房及大跨度桥梁工程 。例如南宁青秀山高尔夫俱乐部打习馆改扩建工程，项目位于青秀山风景区，拟在改造原有主体框架的同时扩建二层的办公用房。由于打习馆已投入使用，在改、扩建施工的过程中应尽量减少对原有建筑已使用部分的影响，缩短工期，同时配合整个建筑物的立面造型及风格，经多方分析比较，决定在扩建工程中采用钢-混凝土组合结构，并采取一定的施工措施，充分利用组合结构的优越性，取得了良好的技术经济效益。钢管混凝土已经被广泛地应用于拱桥结构中，也开始应用于斜拉桥结构中。 在拱桥结构中，钢管混凝土构件主要用来承受轴向压力。拱桥的跨度很大时，拱肋将承受很大的轴向压力，采用钢管混凝土构件是非常合理的。另外，钢管可以做为桥梁安装架设阶段的劲性骨架和灌注混凝土的模板。因此，钢管混凝土被认为是建造大跨度拱桥的一种比较理想的复合结构材料。

近年来，在斜拉桥和梁式桥中也开始采用钢管混凝土结构，同样取得了良好的经济效益。例如，广东南海市紫洞大桥、湖北秭归县向家坝大桥和四川万县万洲大桥都采用了钢管混凝土空间桁架组合梁式结构，减轻了结构恒载，提了结构承载力利用系数，同时采用与之相适应的、合理的施工工艺，简化了施工程序，减少了施工设备，加快了施工进度，降低了工程造价。钢管混凝土空间桁架组合梁式结构适用于多种桥型，如系杆拱桥结构、特大跨径斜拉桥结构、特大跨径悬索桥结构等，推广其应用必将带来显著的经济效益和社会效益。

篇2

近年来，钢管混凝土结构逐渐被应用于跨度长、荷载重、高度大的建筑结构中。钢管混凝土结构是由混凝土填入钢管内而形成的一种新型组合结构，它能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈服的缺点。钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广。

1．钢管混凝土结构的研究现状

20世纪60年代之前，钢管混凝土结构的研究对象主要是圆钢管混凝土结构。从60年代后半期以后，开始比较系统地研究矩形钢管混凝土结构。目前，圆钢管混凝土结构的研究已经取得了丰硕的成果，很多国家制定了相应的设计和施工规范或规程，如欧洲标准EC4（1996）、德国标准DIN18800（1997）、美国标准ACI319－89、SSLC（1979）和LRFD（1997）、日本标准AIJ（1980，1997）。在我国，钢管混凝土结构的研究主要集中在圆钢管中填充素混凝土的内填型圆钢管混凝土结构，最早开展研究工作的是原中国科学院哈尔滨土建研究所。1968年以后，中国建筑科学研究院、冶金部冶金建筑科学研究院等单位也先后对钢管混凝土基本构件的工作性能、设计方法、节点构造和施工技术等方面展开了系统的研究。进入80年代后，研究工作进一步深入，通过大量的试验研究和理论分析，对构件的承载力和变形性能及其影响因素进行了全面的研究，得到了实用的设计计算公式。与此同时，钢管混凝土结构的施工技术也在迅猛发展，涌现出很多新的施工工艺和施工方法，钢管混凝土结构的优势得到了更加充分的发挥。近十几年来，我国钢管混凝土结构的科学研究和工程应用都取得了令人瞩目的成就。目前已经先后有国家建材局、中国工程建设标准化委员会、国家经济贸易委员会和总后勤部颁布发行了有关钢管混凝土结构的设计规程。为钢管混凝土结构在我国的推广奠定了坚实的基础，使钢管混凝土结构广泛应用于各种大型建筑工程和交通运输工程中。

2．钢管混凝土结构发展方向

2.1 高强度材料的应用

采用高强混凝土可以减轻结构自重、降低工程造价。随着混凝土强度的提高，其延性下降，这阻碍了它在实际工程中的应用。将高强混凝土灌入钢管中形成高强钢管混凝土，由于受到钢管的约束作用，混凝土处于三向受压状态，其延性将大为提高，而其构件的承载力也得到了相应的提高。因此，高强钢管混凝土具有很大的发展潜力。

2.2 节点动力性能的研究

节点是结构设计中的关键部位，也是施工的难点。对于钢管混凝土节点，其合理与否直接关系到结构的安全性和整个工程的造价。钢管混凝土节点可以分为两种；钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接节点和钢管混凝土柱与钢梁的连接节点。目前，国内对于钢管混凝土节点静力性能的研究较多，而对于节点动力性能的研究报导还较少。

2.3 耐火性能的研究

我国还没有制定针对钢管混凝土结构的防火规定。对于已经建成的钢管混凝土结构，有的采用钢管混凝土结构外包混凝土，有的按照钢结构的要求涂防火材料，都没有统一规定和科学的依据。近年来，国内学者就钢管混凝土的耐火性能问题进行了研究，已经取得了可喜的成绩，但形成规范还需时日。

2.4 钢管混凝土结构体系抗震性能的研究

在对采用钢管混凝土柱及钢筋混凝土柱的框架结构进行了抗震性能的对比试验研究后发现，钢管混凝土框架结构的抗震性能明显优于钢筋混凝土框架结构。但目前对钢管混凝土结构抗震性能的研究，主要还是集中在基本构件方面，而对于钢管混凝土整体结构的抗震性能的研究还不多。应开展这方面充分的研究，以提供合理的抗震设计参数，便于工程应用。

3．结束语

与钢筋混凝土结构和钢结构相比,钢管混凝土结构是一种相对新的结构形式。但钢管混凝土能够适应现代工程结构向大跨、高耸、重载发展的需要,符合现代施工技术的工业化要求,因而正被越来越广泛地应用于各种结构工程中,并已取得良好的经济效益和建筑效果。随着理论研究的深入和完善,施工工艺的提高和高性能材料的应用,钢管混凝土结构应用范围将不断扩大,将是结构工程科学的一个重要发展方向。

篇3

中图分类号： TU375 文献标识码： A

1 前言

钢管混凝土（Concrete-Filled Steel Tube，简称CFST）构件是指在钢管中填充混凝土而形成的组合构件。按截面形式的不同可以分为矩形截面、圆形截面和多边形截面钢管混凝土结构，其中圆形截面和矩形截面钢管混凝土结构应用较为广泛[1]。

2 钢管混凝土构件的特点

（1）轴压承载力高

钢管混凝土构件受压时，由于产生紧箍效应，核心混凝土三向受压，强度大大提高，钢管延缓和避免了过早发生局部屈曲。两种材料互相弥补了彼此的缺点，充分发挥了彼此的长处，从而使钢管混凝土具有较高的承载力。一般都高于组成钢管混凝土的钢管和核心混凝土单独承载力之和。试验证明：对于圆钢管混凝土，整个构件的抗压承载力约为钢管和混凝土单独承载力之和的117~210倍；对于方形钢管混凝土，则为111~115倍[2]。

（2）塑性和韧性好

混凝土的脆性较大，但核心混凝土在钢管的约束下，不但在使用阶段改善了它的弹性性质，而且在破坏时具有很大的塑性变形。试验结果表明，钢管混凝土轴心受压短柱破坏时，往往可以被压到原长的2/3，但仍没有呈现脆性破坏的特征。这种结构在承受冲击荷载和振动荷载时，也具有很好的韧性。由于钢管具有良好的塑性和韧性，因而抗震性能好。

（3）施工方便，加快施工速度

与钢筋混凝土柱相比，采用钢管混凝土柱没有绑扎钢筋、支模和拆模等工序，施工简便，钢管内无钢筋，浇灌容易，振捣密实。近年来使用顶部抛落无振混凝土及泵送混凝土后，不但可以解决振捣时容易在管内积存空气的问题，也大大简化了施工现场，缩短工期。

（4）耐火性能较好

由于组成钢管混凝土的钢管和其核心混凝土之间具有相互贡献、协同互补、共同工作的特点，这种结构具有较好的耐火性能。钢管内灌有混凝土，能吸收大量的热能，在遭受火灾时管柱截面温度场的分布很不均匀，因而增加了柱子的耐火时间。经实验统计数据表明：达到一级耐火三小时要求和钢柱相比可节约防火涂料1/2～2/3。

（5）经济效果好

采用钢管混凝土可以很好地发挥钢材和混凝土两种材料的特性和潜力，使材料得到更为充分和合理的应用，因此钢管混凝土具有良好的经济效果。由于上述的优点，钢管混凝土被广泛应用于工业与民用建筑、桥梁建筑和高层建筑中。钢管混凝土结构同样具有缺点：①钢管需采取防火措施，在进行构件承载力设计时适当考虑火灾情况下的荷载系数。②钢管接头处需要现场施焊，若采用螺栓连接，需在钢管接头处设置可用螺栓连接的法兰盘。与焊接的连接方式相比，采用这种方法时，节点的传力效果相对较差。

3钢管混凝土的现状与发展

钢管混凝土结构是在钢结构的基础上演变和发展起来的，钢管混凝土做为一种结构构件形式早在19世纪80年代就已经被人类设计应用。起初仅仅是用做桥墩，然后随着科学技术水平的提高使它的应用范围得到了很大的扩展。国外学者多年来对钢管混凝土结构的力学性能和设计方法所开展的深入细致的研究工作，已取得丰硕成果，很多国家制定了有关钢管混凝土设计规程或规范；在国内，20世纪60年代开始了这种结构的研究并首先用于首都地铁工程中。20世纪70年代以后，在许多工业厂房，高炉和锅炉构架以及输、变电塔架中均得到了广泛应用；在一些厂房跨度很大，柱子很高，吊车起重量较大的结构中，钢管混凝土的优越性就表现的更为明显。

随着时代的发展，科技的进步，钢管混凝土结构在桥梁结构上的应用也越来越广。钢管混凝土结构在桥梁结构上主要应用在拱桥结构中。钢管混凝土用作拱桥的承压构件，在施工时空钢管不仅具有模板和钢筋的功能，还有骨架刚度大、承载能力高、重量轻等优点。钢管混凝土结构在高层建筑中都得到了广泛应用。随着高度超过100m的超高层建筑的大量兴建，在高强混凝土还不普及的20世纪80年代后期，人们开始应用钢管混凝土柱以解决“胖柱”问题的探索[3]。

4钢管混凝土结构的应用

（1）钢管混凝土在高层建筑中的应用

在高层建筑中，钢管混凝土柱具有很强的相容性，它既可以在混凝土体系中代替部分钢筋混凝土柱，也可以在钢结构体系中代替钢柱。实践证明在高层建筑中采用钢管混凝土柱，不但承载力得以提高，柱的截面尺寸也大大减小，节约材料、减轻自重、缩短工期，而且可以采用大柱网、大空间的框架结构体系，增加了房屋的使用面积。同时钢管混凝土柱采用了高强度混凝土，一般C60以上，使柱的截面减小，这不仅对结构抗震有利，还可以降低地基基础的造价。施工时除梁柱节点构造复杂外，其他施工程序上与原结构体系无多少差异。

（2）钢管混凝土在大跨度桥梁工程中的应用

随着经济的迅速发展，需要建造能够跨越江河、海湾和山谷的安全、经济且轻盈美观的大跨度桥梁。钢管混凝土具有高强度、轻质量及施工方便的特点，能够满足桥梁结构所需的用料省、施工简便、承载力大等要求。早期钢管混凝土结构多用于桥梁工程的基础工程中，随着对钢管混凝土构件工作性能的研究以及计算机技术的不断发展，从八十年代开始钢管混凝土开始应用于拱桥结构。

（3）钢管混凝土结构在公共建筑中的应用

在首钢陶楼展览馆，全部柱子采用了钢管混凝土柱。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。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。这样充分体现了前述钢管可作为施工时承重骨架的优越性，解决了如此高大拱体现场浇筑混凝土的困难。这一结构，实际上是钢管混凝土与空腹桁架的型钢混凝土结构的巧妙结合与发展[4]。

5 结语

综上所述，与钢筋混凝土结构和钢结构相比，钢管混凝土结构是一种相对年轻的结构形式。但它突出的优点更适合我国的国情，钢管混凝土能够适应现代工程结构向大跨、高耸、重载发展和承受恶劣条件的需要，符合现代施工技术的工业化要求，因而正被越来越广泛地应用于工业厂房、高层和超高层建筑、拱桥和地下结构中，并已取得良好的经济效益和建筑效果，是结构工程科学的一个重要发展方向。随着其理论研究的深入和完善、施工工艺的提高和高性能材料的应用，钢管混凝土也将继续广泛地用于各种建筑结构中 [5]。

参考文献：

[1] 陈卓 段小雨《钢管混凝土的特点与发展》重庆建筑[J] 2005.1 62-65

[2]李俊峰《浅谈钢管混凝土结构的应用与优缺点》包钢科技 2001,27(3):92-95

篇4

所谓“钢管混凝土”是“钢管套箍混凝土”简称套箍混凝土。钢管套箍混凝土的基本原理是利用横向配筋，对受压混凝土施加侧向约束，使其处于三向受压的应力状态，延缓其纵向微裂缝的发生和发展，从而提高其杭压强度和压缩变形能力。

1钢管混凝土结构的施工特点

根据构造和施工工艺条件可将钢管混凝上结构的施工分为钢管结构的制造和组装以及管内混凝土的浇灌两部分，整个工艺兼有钢结构和混凝土结构的特点。从钢管混凝土结构的具体施工条件来看，其施工特点主要为。

1.1管内混凝土是在狭小的管道中浇灌的，由于结构条件所限，混凝土的浇灌质量难以检查，当采用人工浇灌并振捣时，只能依靠操作人员的责任心，加强振捣，仔细操作，确保管内混凝土的密实。当采用高位抛落无振捣施工法以及泵送顶升法时，都应严格遵守相关的施工技术要求。

1.2由于钢管混凝土结构中的管肢均较长，而且管肢中间通常不设浇灌孔，致使管内混凝土一次施工高度较大，一般都在10。以上，国外最高已达100 m,

1.3钢管混凝土结构管肢的内径一般均不大于混凝土振捣器的有效作用半径，约为振捣棒直径的10倍左右。而且钢管不漏浆，当采用人工浇灌并振捣时，只要在施工中采用具有足够振捣能力的内部或外部振捣器，加强操作，并保证不间断连续施工，馄凝土的质量是能够得到保证的。

1.4为避免钢管外部焊接对混凝土烧伤的可能，对管外焊缝较为密集的部位应先焊接，然后再进行混凝土的浇灌施工。竣工后，允许加焊必要的零部件，并应采取相应的措施减少局部高温作用的影响口

1.5钢管构件的加工与一般金属结构制作稍有不同，如各附属焊件与管肢多为曲面连接.结构拼装问隙不易保证，必须采用钢管自动切割机或胎架m装.才能保证制造质量。

1.6由于钢管混凝土优越的力学性能，近些年被用于高层和超高层建筑中，为了加快现场、施工进度.采用地上和地下层同时进行施工的逆作法施工，大大缩短了工期。钢管构件的制作优先采用螺旋焊接管，也可使用滚床卷制符合要求的钢管。为适应钢管拼装后的轴线要求.钢管坡口端应与管轴严格垂直。在卷板过程中，应注意保证管端与管轴线形成垂直的平面。当采用滚床卷管时，应特别注意直缝的焊接质量，尽可能采用自动焊缝。当采用手工焊缝时.宜采用直流焊机，这样可以得到较为稳定的焊弧，且焊缝的含氢量较低，这对具有双向受力的钢管是必要的。

2钢管混凝土结构的优点

2.1延性好

据有关实验数据表明:钢管混凝土轴向压缩到原长的z/3，构件表面己褶曲，但仍有一定的承载能力，可见塑性之好。在压弯剪循环荷载作用下，水平力与位移之间的滞回曲线十分饱满，吸能能力很好，基本无刚度退化。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善。

2.2抗震性能优越

抗震性能是指在动荷载或地震作用下，具有良好的延性和吸能性。在这方面，钢管混凝土构件要比钢筋混凝土构件强得多。在压弯反复荷载作用下，弯矩曲率滞回曲线表明，结构的吸能性能特别好，无刚度退化，且无下降段，不丧失局部稳定性的钢柱相同。但在一些建筑中，钢柱常常要采用很厚的钢板以确保局部穗定性，但还常发生塑性弯曲后丧失局部稳定。因此，钢管混凝土柱的抗震性能也优于钢柱。

2.3施工方便

钢管混凝土结构施工时，钢管可以作为劲性骨架承担施工阶段的施工荷载和结构重量，施工不受混凝土养护时间的影响。该种结构形式和钢结构相比零件少，焊缝短，可以采用构造简单的插入式柱脚，免去了复杂的柱脚构造。和钢筋混凝土柱相比，由于钢管本身就是耐侧压的模板，因此在浇灌混凝土时可以免去支模、拆模等工和料。钢管还是“钢筋”，它兼有混凝土柱中纵向受拉、受压钢筋和横向箍筋之作用。从施工过程看制作钢管远比制作钢筋骨架省工得多，而且便于浇灌。钢管本身就是劲性结构构件，在施工阶段可以起劲性钢骨架的作用，节省了许多支撑构件和脚手架，简化了施工安装工艺。

2.4防火耐火性能好

钢管混凝土的耐火性比钢结构好，由于钢管内填有混凝土，能吸收大量的热能，混凝土的导热系数低而比热大，因此遭受火灾时管柱截面温度场的分布很不均匀，越到中心，温度越滞后，增加了柱子的耐火时间。

2.5耐腐蚀性强

钢管中浇注混凝土使钢管的外露面积减少，受外界气体腐蚀面积比钢结构少得多，抗腐和防腐所需费用比钢结构节省。

3钢管内混凝土的施工

根据国内外钢管混凝土结构的施工经验，浇灌混凝土有下种方法，即立式手工浇捣法、高位抛落无振捣法和泵送顶升浇灌法。

3.1.立式手工浇捣法

一般混凝土施工都是在构件安装就位，固定完毕并经检查无误后，开始向管内浇灌混凝土的，浇灌工作应连续进行。在浇灌混凝上之前，应先浇灌一层水泥砂浆.厚度不小于100mm，用以封闭管底并使自由下落的混凝土不致产生弹跳现象。混凝土由钢管上口灌人，井用振捣器捣实。钢管管径大于350mm时、采用内部振捣器〔振捣棒或锅底形振捣器等)振捣，每次振捣时间不少子30s，一次浇灌的混凝土高度不宜大于2m。当管径小于350mm时，可采用附着在钢管外部的外部振捣器进行振捣，振捣时间不小于1 min。外部振捣器的位置应随混凝土浇灌的进展加以调整。外部振捣器的工作效果.以钢管横向振幅不小于0.3mm为有效，振幅可用百分表实测。一次浇灌的混凝土高度不应大于振捣器的有效工作范围，，一般为2-3 m。

立式手工浇捣法施工速度较慢，且施工人员必须严格遵守操作纪律，才能保证混凝土的施工质量。

3.2.高位抛落无振捣法

该法利用混凝土从高位顺钢管下落时产生的动能达到振实混凝土的目的，免去了繁重的振捣工作，是混凝土施工工程中的一个创举。它适合于管径大于350 mm，高度不小于4m的场合。对于抛落高度不足4m的区段，仍须用内部振捣器振实。

混凝土高位抛落无振捣法的关键是混凝土抛落后不产生离析现象，需要对混凝土的配合比提出特殊的要求.采用此法施工时，必须先进行配比试验，确定合理的配合比和水灰比。要控制水灰比，适当加大水泥用量，并掺适量的外加剂，以改变混凝土的内聚性，增加附着力和流动性。

3.3.混凝土泵送顶升浇灌法

该法是在钢管接近地面的适当位置安装一个带闸门的进料支管，直接与泵的输送管相连，由泵车将混凝土连续不断地自下而上灌人钢管。根据泵的压力大小，一次压人高度可达s0---100 m。钢管直径宜不小于泵径的两倍。

[结束语]

工程实践表明，现代钢管混凝土结构既是一种使用高强、高性能材料的结构，也是一种具有高效施工技术的结构.钢管混凝土内混凝土的施工较钢筋混凝土构件和钢构件的施工有许多优势。与钢筋混凝土柱相比.由于钢管混凝土柱没有绑扎钢筋，因而浇灌混凝土比现浇钢筋混凝土柱简便;因管内无钢筋和钢箍，浇灌容易且质量容易保证。它必将为新世纪的国家建设和土建工程的技术进步发挥积极作用。

[参考文献]

篇5

(1)受力合理,能充分发挥混凝土与钢材的特长,从而使构件的承载能力大大提高。从另一方面而言,对于同样的负荷,钢管混凝土构件的断面将比钢筋混凝土构件显著减小。对混凝土来说,由于钢管约束,改变了受力性能,变单向受压为三向受压,使混凝土抗压强度提高了几倍。对钢管来说,薄壁钢构件对于局部缺陷特别敏感。薄壁钢管也不例外,局部缺陷特别是不对称缺陷的存在,将使实际的稳定承载力比理论值小得多。由于混凝土充填了钢管,保证了薄壁钢管的局部稳定,使其弱点得到了弥补。

(2)具有良好的塑性性能。混凝土是脆性材料,混凝土的破坏具有明显的脆性性质,即使是钢筋混凝土受压构件,尤其是轴心受压及小偏心受压构件的破坏,也是脆性破坏。而且在实际工程中轴心受压、小偏心受压的情况往往实际上是不可避免的,甚至是大量的。而钢管混凝土结构中,由于核心混凝土是处于三向约束状态,约束混凝土与普通混凝土不同,不仅改善了使用阶段的弹性性质,而且在破坏时产生很大的塑性变形,钢管混凝土柱的破坏,完全没有脆性特征,属于塑性破坏。

此外,这种结构具有良好的抗疲劳、耐冲击的性能。

(3)施工简单,缩短工期。钢管本身就是模板,因此比钢筋混凝土构件省去了模板。钢管本身既是纵筋又是箍筋,这样便省去了模板的制作安装工作。钢管的制作比钢筋骨架的制作安装也简单,并且钢管本身在施工阶段即可作为承重骨架,可以节省脚手架。这些方面对施工都大为有利,不仅节省了大量施工中的材料,减少了施工工作量,而且大大减少了现场露天工作,改善了工作条件,同时也加快了施工、缩短工期。

(4)获得了很好的经济效果。与钢结构相比,节约了大量钢材。根据多项工程统计,钢管混凝土大约能节省钢材50%,因而相应地也降低了造价。与钢筋混凝土结构相比,大约可减少混凝土量的一半,而用钢量大致相当。这样随之带来的优越性是构件自身大大减轻、构件断面大大减小,减少了结构占地面积。由于省去了大量的模板,节省了大量木材,降低了费用,因此其取得了显著的经济效果。

(5)具有良好的抗震性能。由于结构自重大大减轻,这对减小地震作用大为有利。结构具有良好的延性,这在抗震设计中是极为重要的。而对于一般钢筋混凝土柱,尤其是轴压和小偏心受压柱是难以克服的缺点。

(6)具有美好的造型与最小的受风面积。圆形柱不仅以其美好的造型而且因其无棱角,所以特别适用于公共建筑的门厅、大厅、车站\车库、城市立交桥以及露天塔架等高耸结构。

由于钢管混凝土结构具有一系列的优点,因此被广泛采用于多高层建筑、桥梁结构、地铁车站及各种重型、大跨的工业厂房以及高耸塔架等建筑物。钢管混凝土结构在国外应用已有近百年历史,20世纪初,美国就在一些单层和多层房屋中采用钢管混凝土柱。

二、钢管混凝土结构在多层建筑中的应用

1984年在上海建成的基础公司特种基础研究所科研楼,地下2层,地上5层均为双跨钢管混凝土框架结构。边柱与中柱分别为令299与个35l的钢管混凝土柱,可见柱断面及结构占地面积均比钢筋混凝土框架柱为小。其后又陆续用于高层建筑的全部与部分主体结构中。例如1992年泉州市邮电局大厦,高87.5m,采用框架剪力墙结构,底部三层的框架柱采用的钢管混凝土柱。厦门信源大厦高96m,地下2层\地上28层。地下至20层的全部框架柱及20～23层的四角柱采用了钢管混凝土。厦门埠康大厦,高86.5m,地上25层,其中12层采用了钢管混凝土柱。惠州嘉骏大厦28层,全部柱子采用钢管混凝土柱。惠州富绅商住楼28层,地下2层、地上3层全部柱子采用了钢管混凝土柱。这些高层建筑中采用钢管混凝土柱不仅节约材料、减轻自重、缩短工期,并且如果采用钢筋混凝土,柱断面尤其是底下数层柱的断面将会很大,结构占据了很大的使用面积,也给使用带来诸多不便。

三、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

篇6

1 钢管混凝土结构的特点

1.1 构件承载力高。当钢管混凝土构件的轴心受到外来压力时，则导致了钢管与核心混凝土受到三向应力的影响，仅仅导致其性能发生质变。然而，在钢管的紧箍作用力下，其抗压性能大为提升进而使得核心混凝土不至于在短时间内发生开裂现象，而且将原本的脆性材料转化为塑性材料。此外，钢管薄壁的稳定性受到其承载力的影响，致使屈服强度在实际中得到了利用，但是在钢管混凝土中，钢管内部浇筑了混凝土则大为提升钢管薄壁的稳定性，进而使屈服强度得以广泛利用。根据相关研究得知，钢管混凝土轴压柱所能受到的荷载力较大，是同等面积混凝土所能承受荷载力的1.7倍。因此，在民用建筑中可以将刚才与混凝土进行优化组合，以提升两种材料的综合性能。

1.2 施工简便，可大大缩短工期。钢管混凝土柱可分为组合柱与单管柱，两者与传统的钢柱相比具有部件少、结构简易、焊接缝隙少等特征，而且在施工过程中可直接插入预留的杯口中而无需进行复杂的柱脚构造设计。同时，因钢管的厚度比传统钢柱要薄，大为降低了焊接的难度与成本。对于多层民用钢管混凝土建筑来说，其构件无需如钢筋混凝土一般在施工现场进行浇筑，可直接在企业进行定制进而运到施工现场进行组装即可，而且钢管的重量较轻便于运输和吊装，无需过多的施工流程，整体工作量相比钢筋混凝土更少，成本也相应较低。

1.3 耐火性能好。一旦建筑发生火灾，随着火灾时间的延续必然会导致建筑失火现场的温度急剧升高，进而导致外部钢管的性能下降，承载力不断下降而核心混凝土的导热性能较低，致使其承载力抵抗温度的时间较长。此外，核心混凝土在外部钢管的套箍作用下，即使在火灾中依旧能够承担一定的荷载。根据对已有火灾事故的考察，立柱承担的荷载达到了70%，避免了在火灾发生后建筑物较快倒塌，为救灾工作赢取了时间。

1.4 具有良好的塑性和韧性。对于单纯受压的钢筋混凝土而言，属于脆性破坏但核心混凝土因受到钢管的保护在使用过程中不仅能够提升其弹性而且在受到外力侵害导致破坏的情况下能够形成塑性变化。根据相关研究可知，核心混凝土柱在外力破坏的情况下能够缩减到原来的三分之二的长度，而无脆性破坏的特征。该性能表明了采用钢筋混凝土结构的建筑抗震性能较强，提升了建筑的稳固性，可避免因部分钢管受到破坏而导致整体结构的失衡。

1.5 建筑布局灵活。在建筑工程中使用钢筋混凝土结构已经是常见的建筑结构形式，该结构不仅符合建筑施工中的灵活布局的需求而且提升建筑自身的抗震能力以及力学性能。此外，采用该结构亦能够提升建筑自身的档次。

2 民用建筑钢管混凝土结构的节点分析

2.1 钢管混凝土柱与基础的连接节点。钢管混凝土柱与基础之间的连接方式分为端承式柱脚与埋入式柱脚，后者指的是将钢管混凝土直接插入到基础的预制杯口中，随后加以混凝土的浇筑。但是，由于钢管外壁与混凝土杯口之间的摩擦力较小，需要在插入杯口内的钢管外壁焊一些抗剪栓钉。笔者认为，仅设置栓钉不足以抵抗柱子对基础的冲切力，至少应设置抗剪钢板 。

2.2 钢管混凝土柱与框架梁的连接节点。框架梁不论是采用哪种形式，通常情况下都会通过上下加强环板的方式与钢管混凝土进行连接，通过使加强环板与混凝土梁的上下纵筋进行连接或者与钢梁的上下翼缘之间进行连接，以保障稳定性避免柱皮发生撕裂现象。对于地震多发的确，应重点加强环板的使用以提升抗震性能。然而，如果使用上下加强环板的话，即使是遵循了施工要求但却会导致一定的使用不便。例如，对于楼梯间而言，会有四分之一的圆环不能被包裹住而暴露在外，不仅影响到美观更影响到使用。根据施工经验，对于们应建筑的钢管混凝土的节点设计不能一味的遵循相关标准而要综合利用各类方式。对于一般的节点设计，仍然可以采用上下加强环板节点，而在建筑物的边角或开洞之处应做特殊设计。以钢筋混凝土梁为例：在梁上皮，可以将负弯矩筋穿过钢管混凝土柱，并在开孔处焊补强竖板；在梁下皮，可于钢管混凝土柱侧焊一圈加厚钢板，并加焊倒牛腿以确保梁侧与加劲肋之间保持平整，以进一步提升其稳定性而且又不会影响到正题的美观性。同时，根据施工经验对于该类节点的设计可以采用宽扁梁的形式，以避免对钢管造成过多的破坏。此外，还可以在混凝土柱的上下侧翼加设厚环板并将其与钢梁之间进行焊接。

2.3 钢管混凝土柱与夹层梁的连接。夹层梁大都属于单跨性质的，在具体施工不适宜采用加强环板的方法，但可以通过安装简支梁的方式进行解决：也即在钢管混凝上柱侧而设置倒牛腿，梁纵筋焊在牛腿上此处注意梁的支承长度及钢筋的焊接长度均应满足规范要求，梁高≤500mm时，支承长度为150mm；梁高≥500mm是，支承长度为200mm。

2.4 钢管混凝土柱与悬臂梁的连接。采用悬臂梁在整个钢管混凝土施工中不仅难度大而且对于技术的要求更高，根据规程中所列的几大方法，根据笔者自身的施工经验采用加长段的环板进行施工更为适宜。同时，为便于施工以及保障施工质量，可将加强环板的厚度适当增加一点并延长环板的外延长度，使之与挑梁的高度保持一致，即可解决掉环板与钢筋的连接难题。

2.5 钢管混凝土柱柱顶封头板节点。钢管混凝上柱受力特点是靠钢管壁约束混凝上，使承载力大大提高，在钢管混凝上柱的顶部也不可草率处理。混凝上浇筑完毕后，上表面一般应该略低于钢管顶部待混凝土凝固收缩完成后再其上补填高一级标号的水泥砂浆，要注意砂浆的高度应高于钢管并采用封顶板将砂浆压实，然后根据预定的设计方案进行补焊。

2.6 关于钢管混凝土柱径厚比的问题。一般而言，钢管的外径与钢管的壁厚之间的比值d/t应控制在20～85之间，而套箍指标则控制在0.1～3之间。设定此比值的目的在于避免空钢管在外力的作用导致局部乃至整理发生失衡现象。如果在具体施工环节，采用的是多层钢管的话，则应先预先计算好钢管的承载力以推测其稳定性进而在进行浇筑混凝土，以保障施工的安全。同时，并控制径厚比以满足规程的要求：如果采用吊装一一层钢管就浇灌混凝上的施工工艺则可不必考虑径厚比的全套箍指标是为了防止钢管混凝上柱脆性破坏和塑性变形过大而控制的，应该予以遵守。此外，由于施工过程中需要再钢管焊接厚度较厚的零件，因此钢管壁不能过薄，否则影响焊接，致使焊接后的材料达不到施工的要求。

篇7

【 abstract 】 : expounds on the characteristics of concrete filled steel tube structure, this paper introduces the structure of the concrete filled steel tube research and development present situation, the list of concrete filled steel tubular structure application in our country, and the development of concrete filled steel tube structure problems need to be solved the deep discussion.

Keyword: steel tube concrete; Application; development

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

钢管混凝土结构自60年代引入我国以来，迄今已有三十多年。它在我国的应用和发展历经了两个阶段：60年代至80年代中期为推广应用阶段，80年代后期至今为发展提高阶段。

钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土后形成的构件，它是在型钢混凝土及螺旋配筋混凝土的基础上发展起来的．钢管混凝土利用钢管和混凝土在受力过程中的相互作用使混凝土处于复杂应力状态下，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能大为改善；同时由于混凝土的存在可以避免或延缓钢管发生局部屈曲，从而保证材料性能的充分发挥．可见，二者相互贡献，协同互补，共同工作，提高了钢管混凝土构件的整体性，使其具有承载力高、塑性和韧性好、抗震性能好、施工方便、较好的耐火性能和良好的灾后可修复性以及经济指标先进等优点，因而得到了广泛的应用。

钢管混凝土结构的特点

钢管混凝土结构利用钢管和混凝土2种材料在受力过程中相互间的组合作用 充分发挥2种材料的优点与其他结构形式相比，有其很大的优越性。

1.承载力提高

一方面，钢管混凝土构件轴心受压时，混凝土的横向变形受到钢管的约束而处于三向受压状态，从而提高了核心混凝土抗压强度，大大改善了混凝土的力学性能，改善了混凝土的脆性的弱点。而填于钢管之内的混凝土，又增强了钢管管壁的稳定性，以致其不易屈曲另一方面，承载力高，可使构件截面减小，增加使用空间，且构件自重减轻，从而减小基础负担，降低基础造价。

2.变形能力好

钢管混凝土结构中，核心混凝土在钢管的约束下，既使其在使用阶段的变形能力改善了，同时在其破坏时产生很大的塑性变形。试验表明，钢管混凝土柱被破坏时可以压缩到原长的2/B钢管中的混凝土已经由脆性破坏转变为塑性破坏，使整个构件呈现出弹性工作塑性破坏的特征。

3.防火能力好

钢管混凝土柱在吸热后一些热量会传给混凝土，减慢钢管的升温速度，并且一旦钢管部分屈服混凝土可以继续承受轴向荷载，防止结构倒塌。而且钢管混凝土构件在急骤降温(如消防冲水)时又不像钢筋混凝土那样爆裂，说明其防火性能比钢结构和钢筋混凝土结构更加优越。

4.施工方便

a.钢管本身就是模板，在浇灌混凝土时，可省去模板的施工，并可适应先进的泵灌混凝土工艺。

b.钢管本身又兼有纵向钢筋和横向箍筋的作用，制作钢管远比制作钢筋骨架省工，而且便于浇灌混凝土。

c.钢管本身又是劲性承重骨架，在施工阶段可起劲性钢骨架的作用，其焊接工作量远比一般型钢骨架少。

5.经济效果显著

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力相同的条件下，可节省钢材50%并节省大量的焊接工作，与普通钢筋混凝土相比，在保持钢材用量相近和承载力相同的条件下，构件的横截面积可减少一半，从而使建筑空间得到加大。混凝土和水泥用量以及构件自重相应减少50%，另外，钢管混凝土本身的施工特点符合现代施工技术工业化的要求，可大量节约人工费用，降低工程造价钢管混凝土结构在高层建筑中都得到了广泛应用，随着高度超过100 m 的超高层建筑的大量兴建，在高强混凝土还不普及的20世纪80年代后期，人们开始应用钢管混凝土柱以解决“胖柱”问题的探索，广州好世界广场大厦(33层)，率先于1993年采用了C60级的钢管高强混凝土柱并获得成功。

我国自上个世纪90年代初开始将钢管混凝土应用于高层建筑，到目前为止，全部或部分采用钢管混凝土的高层和超高层建筑已有近100座。在采用钢管混凝土的超高层建筑中，规模最大的是1999年建成的深圳赛格广场大厦，地上72层，高291.6米，总建筑面积为16.67万平方米，是迄今为止全部采用钢管混凝土柱世界最高建筑。该建筑的框架柱结构及抗侧立体系内筒全部采用了钢管混凝土，该工程是完全由我国自行设计、制造和施工，为高层和超高层建筑采用钢管混凝土结构积累了宝贵的经验。

二．钢管混凝土结构在高层和超高层建筑中的应用

20世纪60—80年代钢管混凝土开始应用于工业与民用建筑．随着理论研究的深入、设计规程的颁布和其自身具有的优点，钢管混凝土被越来越广泛地应用于高层和超高层建筑中。

一方面是因为钢结构自身具有科技含量较高，利于环境保护，且可再生利用等优点，另一方面是由于我国钢产量大幅度增加，世界钢产量日趋饱和，钢材价格随之下降，所以近年来我国开始大力推广钢结构，鼓励采用钢结构．建设部等部门也为此制定了加速推广建筑钢结构发展和应用的目标，确定“十五”期间以推广住宅钢结构为重点，力争在“十五”期间使我国建筑钢结构用钢量达到全国钢材总产量的3％，到2015年达到6％。住宅建筑历来居建筑业首位，所以在住宅建筑中推广钢结构势在必行。由于目前我国人口众多，土地资源相对不足，在人口密度大的城市，仍然是以高层为主．住宅钢结构，具有柱子用量少，室内有效使用空间大，房屋空间布置灵活，结构性能好等优点。它所选择的结构体系一般是：5—6层以下，框架体系或框架一支撑体系；6层以上，框架一支撑体系或框架一混凝土剪力墙(核心筒)体系；多层，大多采用双重体系。钢结构住宅采用的框架柱有H型钢柱，钢管砼柱和钢骨砼柱，后两种为组合柱．在小高层建筑中，组合柱比H型钢柱省钢，进而也就可以降低工程造价，但是，钢骨砼柱的施工较钢管混凝土柱施工复杂，因此，在住宅钢结构中推广钢管混凝土势在必行。

三．钢管混凝土结构的发展方向

1.钢管混凝土结构体系抗震性能的研究。目前，对钢管混凝土抗震性能的研究主要集中在基本构件方面，而对由钢管混凝土柱和钢或钢筋混凝土等形式的梁组成的框架结构的抗震性能则很少涉及。今后应开展这方面的研究工作，并在充分考虑结构空间作用的基础上，提供合理的钢管混凝土框架柱和节点的抗震技术参数，便于工程应用。

2.在防火设计方面，要简化钢管混凝土防火极限的设计方法，制定钢结构(钢管混凝土结构)住宅建筑的防火设计规范。只有这样，才能有助于推广钢管混凝土在住宅建筑中的应用。

3.钢管混凝土结构在火灾后的性能研究。火灾后钢管混凝土结构的性能有其特点，应当合理地评估其强度，为该类结构的维修加固提供科学的依据。

4.节点动力性能的研究。节点是结构设计中的关键部位，也是施工的难点。对于钢管混凝土节点，其合理与否直接关系到结构的安全性和整个工程的造价。

5.结合实际工程，进一步完善钢管混凝土住宅建筑的设计理论、不同类型结构设计规范和施工规程，尽快编制各类构件的配套图集。

此外，钢结构住宅对施工队伍的施工技术要求比较高，而国内大部分地区主要进行混凝土结构的施工建设，因此应该加强对钢结构专业施工队伍的培训，进一步促进钢管混凝土在高层建筑中的发展与应用。与钢筋混凝土和钢结构相比 钢管混凝土是一种相对年轻的结构 但它却以其特殊的优点，正愈来愈受到工程界的重视和青睐，相信随着人们对钢管混凝土这类结构的不断认识和了解，这类结构的科学研究必将更趋深入和完善，工程应用必将更趋广泛。

参考文献：

[1]钟善桐．钢管混凝土结构[M]．北京：清华大学出版社，2003．

[2]钟善桐．钢管混凝土结构在我国的应用和发展[J]．建筑技术，2001(7)：39—40． ，

[3]韩林海．我国钢管混凝土结构研究与应用的部分新进展[J]．工业建筑，1995(5)：9．

[4]韩林海．钢管混凝土耐火性能的特点探讨[J]．哈尔滨建筑大学学报。1997(5)：22—23．

篇8

前言

科技的不断进步和新技术以及新材料的层出不穷，给我国的桥梁事业的发展带来了新的机遇以及新的发展思路。钢筋混凝土这种结构具有其他很多种结构所不具有的特点和优点，是当前国际和国内的桥梁设计和施工的主要方向，是一种开始被广泛采用和普遍认可的新的结构方式。经过很长一段时间的经验积累和施工实践，钢管混凝土的桥梁建设已经技术已经比较的完备。多年的实践,我国在钢管混凝土拱桥建设上已经积累了丰富的经验,形成了一套较为完整的钢管混凝土拱桥建造技术。但是，钢管混凝土技术作为对传统的桥梁施工技术和材料的突破，也还有很多值得我们关注的方面。随着经济和社会的迅速发展，我国的交通也进入迅速发展的崭新时期，为了改善交通状况，采用新的材料和技术建造越来越多的桥梁也是大势所趋。为了顺应这种发展趋势，我们不但要积极的改进桥梁的设计原理和计算方式，更需要改进工艺流程，需要引进新的技术和材料。钢管混凝土技术是应运而生的新的技术材料，就有很多的优点和适于新时代的桥梁建设要求的特点。

2.桥梁工程中钢管混凝土结构的应用现状

钢管混凝土技术在桥梁施工中被逐步认可，但是综合分析钢管混凝土技术的使用还是存在一些需要注意和改进的地方。钢管混凝土技术的发展全民的改进和突破了传统的桥梁的建造技术。作为一种技术，必然有很多优点，当然不可否认的也会有很多自身存在的缺点和不足之处，会存在一定的风险。所以在应用这种技术时要注意在施工的过程中如何规避风险，通过长期的施工探索和实践以及研究。使得这项施工技术在应用上更加的先进和有效，安全性和实用性都会大大提高，努力发现桥梁施工中钢管混凝土技术存在的不足之处，使这项技术在使用中更加的安全和可靠。

目前,我国的桥梁施工中采用钢管混凝土技术是一般会涉及到以下几种技术，体外支架法、缆索吊装法、悬臂拼装法、转体法和劲性骨架法。这种技术是在螺旋箍筋钢筋混凝土及钢管结构基础上演变发展起来的，具有承载力高、塑性与韧性好等很多优点。这种桥梁的使用方式最早是在苏联出现的，但是最为广泛的应却出现在我们国家。这项技术的理论基础开始逐步完善，但是，仍然有许多需要改进的地方。

3.钢管混凝土结构在桥梁的建造中应用的基本情况

3.1钢管混凝土结构在拱桥上的应用

钢管混凝土结构在拱桥设计施工上的应用是比较广泛的。从调查来看，目前的钢管混凝土结构的拱桥主要有两种形式。一种是，钢管混凝土被直接用作拱桥的主要的受受力部分，属于桥梁结构的直接组成部分。钢管混凝土的主要功能是作为受力部分，同时也作为劲性骨架被使用。第二种是先使用钢管，主要是作为施工时的劲性骨架来使用，然后再使用混凝土。主要是通过内灌混凝土并与外包混凝土形成层面。在一段时期以来的拱桥建造实践中，已经发现，钢管混凝土结构对于建造拱桥具有很多优点，比如说抗压和承载的能力变得很高，并且具有极佳的抗震性。

3.2钢管混凝土在立式桥墩中的应用

钢管混凝土结构的另一个应用便是在立式桥墩的设计施工上。钢管混凝土结构是一种典型的钢―混凝土组合结构，具有钢-混结构的基本特点，已经愈来愈被国内外土木建筑届的认识认可和肯定,一致认为这是一种既有极其优异的性能，可以被应用于工程实际的结构特点。1钢管混凝土在桥梁施工中的基本原理主要是在钢管内部填充混凝土以增强钢管的稳定性，同时，钢管对核心混凝土也会有一定的约束作用，从而使核心混凝土处于三项受压状态，以达到核心混凝土的抗压力和应对变形的能力。

4.钢管混凝土结构在桥梁施工中存在的问题分析

钢管混凝土结构在实践中具有很多可取之处，也有很多亟待解决的问题和需要改善的地方，这些地方对于桥梁的钢管混凝土结构能否进一步的推广和被广泛采用具有很强大的现实意义，也是关系到采用这种技术建造的桥梁的质量问题和安全性能等一系列的问题。这些问题主要表现在以下几个方面，第一，在设计理论方面，缺乏比较统一的设计理论依据和设计的规范，在全国范围内还没有可供参考的明确的标准和依据，缺乏强大的数据和理论支撑，这些方面的完备还需要很长时间的时间和努力。第二，钢管拱的稳定性能也一直是一个需要解决的重点问题和难点问题。由于钢管拱的结构特点，使得钢管拱的弹性问题和非弹性问题都需要解决在稳定性能方面的缺陷。这个问题也是一个有待于进一步研究和解决的问题。第三，钢管为薄壁构件,因此钢管拱的局部稳定问题,钢管拱连接节点的可靠度问题,这些都是关系到桥梁的质量好坏的关键控制点，尚需进一步完善。第四，钢管拱焊接应力问题,一直以来也处于不令人满意的状态，亦有待解决。钢管拱是由钢板卷制成的,焊接成,所以比较容易出现焊接变形以及焊接局部应力等方面的问题，如何消除焊接变形和焊接局部应力,需要进一步的改进制造工艺和工艺流程。

5.钢管混凝土在桥梁建造实践中的使用情况

钢管混凝土拱桥因其具有受力性能突出、自架设性能好以及优美的桥梁造型等特点，在桥梁的建造和使用上具有广阔的前景和很强的竞争力。对于钢管混凝土结构使用和研究主要集中在基本的理论研究、抗震性能的研究、抗火性能研究以及动力性能研究等各个方面。钢管和混凝土在受力过程中的相互作用是形成钢管混凝土具有一系列优越力学性能的关键。国内外的很多学者已经对这个方面提出了很多学说和理论，并且取得了相应的理论成果。我国也已经出现了很多设计规程，对于钢管混凝土结构的推广应用起到一定作用。

钢管混凝土为基础的框架结构的抗震性能明显优于其他的结构设计。当前的抗震性能的研究主要集中在基本的构件上对于整体的抗震性能和指标研究甚少，没有提供全面的抗震设计指标和相应的参数作为参考。另外，此种结构的抗火性能研究也是一个方面，比起传统的桥梁结构钢管混凝土的结构还是很值得使用的。

6.结语

作为一种出现在19世纪80年代的结构形式，钢管混凝土技术的发展已经经历了很长的过程。它是在劲性钢筋混凝土结构,螺旋配筋混凝土结构以及钢管结构的基础上演变和发展起来的。钢管混凝土结构的主要原理是利用钢管和混凝土这两种材料在受力过程中相互作用,从而更好的提高承重能力，这种组合弥补了这两种常见材料的缺点和不足之处，使得他们的优点相互结合，具备很强的组合优势。这种新型的组合结构，可以用于桥梁的设计施工与使用上，具有广阔的应用前景，给桥梁设计施工人员带来了新的思路。

【参考文献】

［1］肖显强，邱卫民，张海林. 钢管混凝土结构的特点及其应用研究［J］.安徽建筑，2010(04).

［2］张里奇，金辉. 钢管混凝土结构及其在我国桥梁中的应用［J］.山西建筑,2008,(19).

篇9

中图分类号：TU39 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（b）-0000-00

1引言

钢管混凝土结构是一种新型组合结构，按照钢管的形状类型可以分为圆钢管混凝土、方钢管混凝土和矩形钢管混凝土等。钢管混凝土结构是将混凝土填充在薄壁钢管内部而形成，是通过螺旋配筋的混凝土结构的基础上演变而来。混凝土材料和钢材的充分组合可以有效地发挥钢材的抗拉性能和混凝土抗压性能各自优点，弥补两种材料各自的缺点。钢管混凝土结构的承载能力比钢筋混凝土结构有较大的提高，而且钢管混凝土结构中填充在钢管内部的混凝土处于三向的受压状态，可以使钢管混凝土结构具有较好的延性和抗震性能。除此之外，钢管混凝土结构还具有施工简便工期短以及美好的造型和显著的经济效果[1，2]。

2钢管混凝土结构国内外研究进展

钢管混凝土结构在建筑施工方面的应用研究已经有近百年的历史，1879年英国在铁路桥的施工中采用钢管混凝土桥墩技术是在世界范围内较早使用钢管混凝土结构的工程之一，为了防止钢管内部的锈蚀，施工过程中采用了在钢管内部灌入混凝土的措施。随后，众多国家的学者对钢管混凝土构件进行了理论分析和试验来研究其力学性能和工作机理，并且取得一系列重要成果[3]，国外一些国家对钢管混凝土结构的研究主要内容为方形钢管混凝土结构、圆柱形钢管混凝土结构和矩形钢管混凝土结构，填充在钢管内部的混凝土一般为素混凝土，或者在填充在钢管内部的混凝土中配置一些钢筋或型钢。钢管混凝土结构国外的设计规程主要有EC4（1996）、DIN 18800（1997）、SSLC（1979）和LRFD（1999）和AIJ（1980，1997）。除此之外，加拿大和澳大利亚等国学者又深入研究了薄壁钢管混凝土结构，并正在编制设计规程。最近几年中，美国、日本和澳大利亚等国的研究人员开始用高强的混凝土填充在钢管内部形成的钢管高强混凝土构件，对其各项工作性能进行深入的研究，并加以推广应用。

中国科学院哈尔滨土木建筑研究所是我国最早着手进行钢管混凝土结构基本理论研究的单位之一。我国的研究人员近几十年对钢管混凝土结构也开展了一系列的理论和试验研究，研究了钢管混凝土构件的设计方法和计算公式，并在圆钢管混凝土柱的研究中取得显著地成果，逐步建立了三个理论体系，《三向应力混凝土》、《钢管混凝土结构的计算与应用》和《钢管混凝土结构》这三本著作当中。钢管混凝土结构设计规程JCJ 01―89，CECS 28：90，DL 5085/T―1999和GJB 4142―2000[3-5]已经先后颁布，并且已经广泛的应用在电力规范以及国家军用标准之中。

国内外各个国家的设计规程虽然各自不同，但都有着丰富的理论基础，各个国家关于钢管混凝土的最新研究技术成果也在规程上展现出来，引导着钢管混凝土结构在国际范围内的研究和发展。

3 钢管混凝土结构的应用

随着科学技术的不断提高，试验研究和理论分析的不断加强深入，各种钢管混凝土结构在桥梁、地铁车站和工业厂房以等建筑物中的应用越来越广泛。近些年来在高层民用建筑中也不断的出现了钢管混凝土的结构，并取得了显著的经济效益。

JOHN LALLY于1897年在美国申请了专利，提出在房屋建筑的承重柱中开始应用钢管混凝土结构。法国巴黎的某个郊区于1930年建造了一座跨度为9米桥，采用了上承式钢管混凝土结构。1961年比利时人在建造船坞时采用的桁架和压杆也应用了钢管混凝土构件。法国巴黎采用了钢管混凝土柱建成的第一座摩天框架大楼。前苏联发现钢管混凝土结构的众多优点，将钢管混凝土结构使用在一些吊车栈桥中。1998年，在日本建成的94823平方米赛车场，地上的一到八层均采用了钢管混凝土柱的结构与钢梁相结合，使钢管混凝土的优点得到充分发挥，不仅外形美观而且取得显著的经济效果。

我国对于钢管混凝土结构技术的研究利用已经有50多年的历史，对钢管混凝土结构的研究我国从1959年开始，于1963年将钢管混凝土结构柱成功地应用在北京地铁车站工程中。北京许多地铁站的站台柱均采用了钢管混凝土结构作为支撑结构。而且在1986年将钢管混凝土结构应用到了葛洲坝水电站的繁昌变电所当中。从1990年到1998年期间，已建和在建的桥梁已经达到60多座，其中的30座跨度达到了100米，发展及其迅速。 许多著名的大桥的桥梁均采用了钢管混凝土结构，如四川的旺苍东河大桥、山东济南东站钢管混凝土拱桥、福建闽清石潭溪大桥、南海三山西桥、年万县长江大桥等。

近年来在多、高层和超高层民用住宅建筑中也开始采用了钢管混凝土柱结构体系，而且采用钢管混凝土结构建筑物的造价相比钢筋混凝土结构体系明显降低。90年建成的高度为63米福建省泉州邮电中心局大厦，采用了圆钢管混凝土结构作为在地下一层到地上二层的八根柱子。钢管混凝土结构技术现在已经广泛的应用在了福建的南安邮电局大楼、天津今晚报大厦、广东深圳赛格广场大厦、香港中心大厦等建筑物中。

4 存在的问题

钢管混凝土结构在国内外的研究与应用取得了巨大的成果，然而怎样更好的对这个领域的研究更加深化，推广钢管混凝土结构在实际土木工程中的应用，还存在一些问题，

1）对钢管混凝土节点连接问题的研究相对较少，节点的形式不统一，钢管混凝土节点连接问题直接关系到建筑结构的安全性以及工程的造价等方面，对钢管混凝土结构的应用发展在一定程度上有所限制。

2）钢管混凝土防火设计理论方面的实验和理论研究相对缺少，现在对钢管混凝土结构采用的防火措施采用外包混凝土或者涂防火材料，没有统一的科学依据。

3）目前对钢管混凝土结构的抗震方面研究不足，主要是对单一钢管混凝土构件进行了一些抗震的研究，而缺乏对钢管混凝土结构的整体抗震研究。

4）对钢管混凝土结构进行的研究没有对钢管普通混凝土结构、钢管高强混凝土以和钢管超高强混凝土三种类型分类的区别对待，没有充分区别各自的耐疲劳性能和抗震性能需等特点，不利于工程的应用。

5结论

对于钢筋混凝土结构而言，钢管混凝土结构是一种新型的组合结构，对其的科学研究不断的迅速发展，因钢管混凝土具有的各种优点被广泛应用在土木工程结构当中，是今后在建筑结构工程科学的一个重要发展方向。钢管混凝土结构受力性能合理，施工工艺简便，为土木工程建筑中增添了许多精品工程。由于还存在一些问题，因此还有必要对钢管混凝土的性能进行更深入更系统的研究，为人类生活做出了积极的贡献。

参考文献：

[1] 张颖.钢管混凝土在土木工程中的应用[J].建材技术与应用，2012，6：35-38.

篇10

随着当前人们对建筑质量要求的不断提高，在当前社会发展的过程中各种施工措施和施工手段成为影响建筑施工的主要措施和关键，一般在混凝土中再不配纵向钢筋与钢箍。在钢管混凝土施工的过程中所用钢管一般为薄壁圆钢管或方钢管。这种结构应用的优势在于其构造简单，受力偏心合理有效，避免其在施工的过程中形成的各种手段和措施。钢管混凝土在当前施工的应用中应用在各个方面，成为混凝土施工的主要措施和施工控制手段。

一、钢管混凝土的优点

（1）受力合理,在钢管混凝土施工和使用的过程中，由于其随着钢管管材的影响而在使用的过程中受力均匀合理，使得其大大的提高了混凝土的受力过程，增加了建筑物的质量保证，从而使构件的承载能力大大提高。在另外一方面，由于在混凝土施工的过程中各种施工手段和裂缝形式是影响当前建筑物的主要缺陷，钢管混凝土由于其受力均匀，避免了其由于承压不足而出现的裂缝，在一定程度上降低了混凝土裂缝。对混凝土来说,由于钢管约束,改变了受力性能,变单向受压为三向受压,这样提高了混凝土的抗压能力，更是加强了其承压过程，被各种道路和桥梁施工中广泛的使用。使混凝土抗压强度提高了几倍。对钢管来说,薄壁钢构件对于局部缺陷特别敏感。薄壁钢管也不例外,局部缺陷特别是不对称缺陷的存在,将使实际的稳定承载力比理论值小得多。由于混凝土充填了钢管,保证了薄壁钢管的局部稳定,使其弱点得到了弥补。

（2）具有良好的塑性性能。混凝土是脆性材料,混凝土的破坏具有明显的脆性性质,即使是钢筋混凝土受压构件,尤其是轴心受压及小偏心受压构件的破坏,也是脆性破坏。而且在实际工程中轴心受压、小偏心受压的情况往往实际上是不可避免的,甚至是大量的。而钢管混凝土结构中,由于核心混凝土是处于三向约束状态,约束混凝土与普通混凝土不同,不仅改善了使用阶段的弹性性质,而且在破坏时产生很大的塑性变形,钢管混凝土柱的破坏,完全没有脆性特征,属于塑性破坏。

此外,这种结构具有良好的抗疲劳、耐冲击的性能。

（3）施工简单,缩短工期。钢管本身就是模板,因此比钢筋混凝土构件省去了模板。钢管本身既是纵筋又是箍筋,这样便省去了模板的制作安装工作。钢管的制作比钢筋骨架的制作安装也简单,并且钢管本身在施工阶段即可作为承重骨架,可以节省脚手架。这些方面对施工都大为有利,不仅节省了大量施工中的材料,减少了施工工作量,而且大大减少了现场露天工作,改善了工作条件,同时也加快了施工、缩短工期。

（4）获得了很好的经济效果。与钢结构相比,节约了大量钢材。根据多项工程统计,钢管混凝土大约能节省钢材50%,因而相应地也降低了造价。与钢筋混凝土结构相比,大约可减少混凝土量的一半,而用钢量大致相当。这样随之带来的优越性是构件自身大大减轻、构件断面大大减小,减少了结构占地面积。由于省去了大量的模板,节省了大量木材,降低了费用,因此其取得了显著的经济效果。

（5）具有良好的抗震性能。由于结构自重大大减轻,这对减小地震作用大为有利。结构具有良好的延性,这在抗震设计中是极为重要的。而对于一般钢筋混凝土柱,尤其是轴压和小偏心受压柱是难以克服的缺点。

由于钢管混凝土结构具有一系列的优点,因此被广泛采用于多高层建筑、桥梁结构、地铁车站及各种重型、大跨的工业厂房以及高耸塔架等建筑物。钢管混凝土结构在国外应用已有近百年历史,20世纪初,美国就在一些单层和多层房屋中采用钢管混凝土柱。

二、钢管混凝土结构在多层建筑中的应用

1984年在上海建成的基础公司特种基础研究所科研楼,地下2层,地上5层均为双跨钢管混凝土框架结构。边柱与中柱分别为令299与个35l的钢管混凝土柱,可见柱断面及结构占地面积均比钢筋混凝土框架柱为小。厦门埠康大厦,高86.5m,地上25层,其中12层采用了钢管混凝土柱。惠州嘉骏大厦28层,全部柱子采用钢管混凝土柱。惠州富绅商住楼28层,地下2层、地上3层全部柱子采用了钢管混凝土柱。这些高层建筑中采用钢管混凝土柱不仅节约材料、减轻自重、缩短工期,并且如果采用钢筋混凝土,柱断面尤其是底下数层柱的断面将会很大,结构占据了很大的使用面积,也给使用带来诸多不便。

三、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。

篇11

1.引言

近十几年来，随着我国经济和建设事业的迅猛发展，钢管混凝土在桩、大跨度和空间结构、商业广场、多层办公楼和住宅、高层和超高层建筑以及桥梁结构中的应用日益增多，其发展速度快得惊人。高层建筑采用矩形钢管混凝土构件组成框架剪力墙结构是目前较先进的一种结构体系。由矩形钢管混凝土结构具有承载力高、塑性和韧性好、施工方便、经济效果和耐火性能好等特点而受到广大设计和施工技术人员的青睐。

2.矩形钢管混凝土应用优势

矩形钢管混凝土是在高层建筑中应用高强混凝土的一种最有效和最经济的结构形式。这是因为：（1）矩形钢管对核心混凝土的套箍作用，能有效地克服高强混凝土的脆性；（2）矩形钢管内无钢筋骨架，便于浇灌高强混凝土，而且因有钢管分隔，与管外楼盖梁板结构的普通混凝土互不干扰，无交错浇灌的麻烦；（3）矩形钢管外面无混凝土保护层，能充分发挥高强混凝土的承载能力。

3.矩形钢管混凝土结构的特点和工作性能

矩形钢管本身就是耐侧压的模板，因而浇灌混凝土时，可省去支模、拆模的工和料，并可适应先进的泵灌混凝土工艺；矩形钢管本身就是钢筋，它兼有纵向钢筋（受拉和受压）和横向箍筋的功能。制作钢管远比制作钢筋骨架省工省料，而且便于浇灌混凝上；矩形钢管本身又是劲性承重骨架，在施工阶段它可起劲性钢骨架的作用，其焊接工作量远比一般型钢骨架为少，吊装质量较轻，从而可简化施工安装工艺、节省脚手架、缩短工期、减少施工用地。在寒冷地区，冬季也可以安装空钢管骨架，开春后再浇灌混凝土，施工不受季节的限制。在结构的受压杆件中，采用矩形钢管混凝土代替钢筋混凝土和结构钢，可大幅度地节省钢、木、水泥和减轻结构自重，缩小杆件截面尺寸，使传统杆系结构的性能大为改善，尤其是在高层、大跨，重载和抗震抗爆的建筑结构中，以及在大、中城市的施工场地狭窄的建筑工程中，矩形截面的钢管混凝土具有较大的弯曲刚度和较强的抗弯能力，整体稳定性较好，与梁之间节点连接构造比较简单，能更好地满足设计和施工的一系列要求。

4.工程实例

某高层位于某城市南京路与南开三马路交汇处东北侧，占地面积1.2万m2，总建筑面积7.3万m2。地下两层，地上31层，总高度103m。集办公、写字楼和公寓于一体，其中地下室为停车场和设备用房，裙房为娱乐中心和商场，标准层共23层，10层以下为办公用房，11层至20层为出租写字间，21层以上为公寓。采用C60级矩形钢管高强混凝土柱，按7度地震设计。主楼结构体系为内筒稀柱现浇钢筋混凝土结构。楼盖为井式双向密肋板，其结构厚度为430mm。柱网为8.4mx8.4m。柱最大轴力35000kN，若采用C60级钢筋高强混凝土柱，截面尺寸需要1.4m*1.4m.这样一来，8.4m柱网的柱间净距只有7m，每柱间停三辆车已不可能。而采用C60级矩形钢管高强混凝土柱，800*800mm，可停三辆车，显著提高了地下停车场的使用效能。根据结构体系的特点，柱子从底至顶全部采用矩形钢管混凝土柱。柱子从底到顶分5段逐渐减小，管径从800mm减至400mm，每段缩小100mm，管壁厚度从14mm逐段减至8mm，混凝土从C60逐段降至C35。

4.1弯矩-曲率滞回模型的确定

经对计算结构的不断分析，发现在如下参数范围内，即n=0-0.8，a=0.03-0.2，Fy=200-500N/mm2，Fcu=30-90N/mm2，B=1-2，矩形钢管混凝土构件的弯矩-曲率滞回模型，可采用三线性模型。

4.2加强环节点的计算方法

实际上，本工程在进行钢管混凝土结构节点的设计时，可分为如下几个过程：节点设计原则的确定、节点形式的选用、节点计算和节点构造措施的选取等。其中，节点的计算较为重要的事加强环板的设计计算，计算时应满足两个条件：梁端等强过渡并符合构造要求和环板懂的设计承载力安全。经验总结，连接混凝土梁的上环板宽度宜比梁宽小20-40mm，下环板宽宜比梁宽大20-40mm连接钢梁的环板宽度宜与梁翼缘等宽

4.3构造要求

为了方便向钢管内浇筑混凝土，矩形钢管混凝土构件的截面最小边尺寸最好不要小于100mm且壁厚不要小于4mm，这是为了避免钢管在浇筑混凝土时出现局部外鼓现象，如果浇筑混凝土工艺能确定保管内混凝土施工质量和不发生钢管管壁外鼓现象，上列限值尚可适当放宽，此外，矩形钢管混凝土构件的截面最小边尺寸最好不要超过800mm，如果超过了，必须确保钢管和混凝同作用，建议可以在柱内避上采取焊接检栓钉、纵向加劲板等构造措施，加劲板的厚度可以同管壁一样大。

矩形钢管混凝土钢管板件的宽厚比b/t和h/t不要过大，因为板件的局部屈曲承载力是与极件宽厚比平方成反比，若板件宽厚比过大，则板件将在远低于钢材强度设计值之前就发生局部屈曲。由于矩形钢管板组互相制约和板件的薄膜效应，板件出现局部屈曲并不意味板件承载能力耗尽，还可利用板件的屈曲后强度，但要利用板件的屈曲后强度，通常板件只能取其部分有效截面作为计算截面。

5.矩形钢管混凝土结构在设计和施工中应注意的主要问题

（1）设计穿筋式连接，验算往边的抗弯强度时应计入矩形环梁的抗弯作用，并要求强震下框架梁端先于往边抗弯失效。环梁受到有效的周向约束是结合面剪力能有效传递的必要条件。肋钢筋上局部承压混凝土受到三轴约束，其垂直承压强度获得较大的提高。当结合面剪力较大，肋钢筋处混凝土的局部承压不能满足抗剪要求时，可将底助钢筋改成角钢。但钢的挑出长度不宜大于50mm。

（2）内隔板的浇筑孔直径应足够大，以方便施工。四角设透气孔以保证节点处混凝土的浇筑质量。透气孔的位置取决于两方面：一方面距离角点不宜太远，以起到足够的透气效果；另一方面使内隔板在屈服状态下能满足简单传力机制。

（3）矩形钢管结构的制作单位在必要时应对构造复杂的构件进行工艺试验。复杂构件的加工工艺参数，如加工、装配、焊接的变形控制、尺寸的精度控制等，应从工艺试验中取得，用于指导构件的批量生产，以保证构件的制作质量。

（4）矩形钢管内的混凝土浇筑宜在钢构件安装完毕并验收合格后进行，这是考虑到如先行浇筑混凝土会使结构调整发生困难，甚至无法调整。

6.总结

在高层建筑中，通过采用钢管混凝土结构作为整个建筑物承重和抗震结构体系是重要的发展方向，文章通过分析钢管混凝土结构受力体系，结合工程实例来深入探讨其钢管混凝土结构的设计以及相关的构造要求。从钢管混凝土结构的特点和技术经济效益分析表明，钢管混凝土结构效益显著，值得在高层建筑中推广应用。

参考文献

篇12

中图分类号：TU375 文献标识码：A 文章编号：

1钢管混凝土柱的特点

钢管混凝土柱是钢管和混凝土的组合结构,其特点如下。

1.1既发挥了钢材的弹塑性能好、抗拉压强度高,又发挥了混凝土抗压性能好的特性。钢管在承压时由于管壁薄容易失稳,当钢管内灌满混凝土后,可以有效地防止钢管失稳,从而可以提高钢管的承载力。同时在轴力作用下由于钢管的套箍作用,又大大提高了混凝土的抗压强度,提高了混凝土延性,改善了结构的抗震性能,同时也降低了造价。

1.2钢管混凝土柱和钢柱相比,可节约钢材50%左右,降低造价是显而易见的。

1.3钢管混凝土结构施工简单,它与钢柱相比,零件少、焊接工作量少;与混凝土结构相比,不用对柱子支模板,从而降低了支模板的费用,减少工作量,大大加快了施工速度。

1.4钢管混凝土柱耐火性能比钢柱好,但比钢筋混凝土柱差。用钢管混凝土柱可节约价格昂贵的防火涂料,同时内部混凝土的填充减少了钢柱的防腐处理面积,节约了防腐涂料,降低了厂房造价。

2钢管混凝土的相关设计规范

目前国际上主要采用的设计规范有美国的AISC-LRFD(1999年)、英国BS5400(1979年)、欧洲规范EC4(1994年)、日本AJJ(1997年)等。我国到目前为止颁布的有关设计规程主要有:

2.1国家建筑材料工业局标准JCJ 01-89钢管混凝土结构设计与施工规程;

2.2中国工程建设标准化协会标准CECS 28∶90钢管混凝土结构设计与施工规程;

2.3国家电力行业标准DL/T 5080-1999钢—混凝土组合结构设计规程;

2.4中国工程建设标准化协会标准CECS159∶2004矩形钢管混凝土结构技术规程。其中CECS 28∶90,CECS 159∶2004是推荐性行业标准。另外,福建、上海、天津等地也相继颁布了针对或包含钢管混凝土结构设计的地方标准。

3以具体工程为例介绍钢管混凝土柱的作用

在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。

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。

4满足适合采用钢管混凝土结构的条件

4.1 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。

4.2 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。

5采用钢管混凝土柱子时的注意事项

5.1 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。

5.2柱肢和腹杆焊接时应避免使焊缝重合或交叉。

6需要完善的问题

6.1我国尚未制定有关钢管混凝土结构防火设计方面的规定,在某种程度上制约了该类结构的推广应用。对于已经建成的钢管混凝土结构,有的采用钢筋混凝土结构的要求外包混凝土,有的按照钢结构的要求涂防火材料(可能偏于保守造成浪费),缺乏科学性和统一性。因此,在理论研究和工程实践的基础上,应尽快编制适合我国国情的钢管混凝土结构防火规范。

6.2具有优越的抗震性能是钢管混凝土的重要特点,为合理而安全地在地震区推广这类结构,必须深入进行动力性能研究。但目前国内外对钢管混凝土的动力性能研究基本上只限于试验研究,尚没有提供可供规范使用的计算理论和设计公式;而且对钢管混凝土徐变和疲劳性能的研究大多还处在以试验研究为主,尚缺乏合理的设计方法上。

6.3实际使用的钢管往往由钢板焊接而成,焊接残余应力对钢管混凝土构件性能的影响较大,当管壁较薄时更为突出,且在施工中,内填混凝土浇筑前钢管也有相当的初应力。因此关于残余应力和初应力对结构性能的影响,仍需要深入和系统的研究。

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.