浅谈钢管混凝土结构在建筑工程中的应用与前景

【摘要】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，由于其具有巨大的优越性，现已经被广泛应用。本文对钢管混凝土结构在结构工程中的应用进行了相关论述及研究，列举并讨论了铜管混凝土结构的结构特点、研究进展和应用现状，最后阐述了其在一些工程建筑方面的应用状况。

【关键词】钢管混凝土 建筑工程 应用 趋势

【 Abstract 】 Steel tube concrete structure is a concrete fill in the steel pipe inside of the formation of a new type composite structure, since it has great superiority, now has been widely used. In this paper, the structure of concrete filled steel tube in structure engineering applications of the relevant discussion and research which, it was enumerated and discussed the structure characteristics of copper tube concrete structure, research progress and application situation, finally expounds its in some engineering application status in the field of architecture.

【 Key words 】 steel tube concrete building engineering application trend

中图分类号： TV331 文献标识码：A 文章编号：

前言

钢管混凝土作为一种较为年轻的结构形式，因其具有的高承载力、良好的延性和塑性、较好的防火性能、较人的经济效益的优点，受到较多工程师的青睐。相信随着固民经济的快速发展以及对钢管混凝土结构研究的深入，钢管混凝土结构形式必将有更为广阔的发展前景。

一、钢管混凝土结构及其特点

1、钢管混凝土结构的概念及分类

钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的组合构件，是一种将钢管和钢筋混凝土的优点相结合而发展起来的新型组合结构形式，利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用，即钢管对其核心混凝土的约束作用，使混凝土处于复杂的应力状态之下，不但提高了混凝土的抗压强度，而且还使其塑性和韧性性能得到了改善，不仅弥补了两种材料各自的缺点，而且还能充分发挥二者的优点。

依据构件截面形式的不同，钢管混凝土构件可分为圆形截面、方形截面、矩形截面和多边形截面构件等。其中，圆形截面、方形截面和矩形截面钢管混凝土构件的应用最为广泛。

2、钢管混凝土结构的特点

1)施工简便

钢管本身为耐侧压的模板，因而浇灌混凝土时可省去支模、拆模等工序和模板，并可适应先进的泵灌混凝土工艺。同时钢管在施工阶段可起劲性钢骨架作用，其焊接工作量远比一般型钢骨架少，从而可以简化施工安装工艺、节省脚手架、缩短工期、减少施工用地。

2)良好的耐火性能。

钢管内混凝土相对钢材具有较大的热容量，能吸收大量的热量。在遭受火灾时，外部钢管虽然升温较快，但内部混凝土升温滞后，仍具有一定的承载力，因而增加了钢管的耐火时间，相对传统钢结构可以大量节约防火涂料。

3)良好的塑性和韧性。

混凝土破坏通常表现为脆性特征。当受压钢管混凝土构件中的核心混凝土处于三向受压状态时，材料呈现塑性性状。钢管混凝土破坏时形成显著的鼓曲状态，具有良好的耗能能力和延性，表现出较好的韧性。

4)良好的承载力。

在钢管中填充混凝土，随着受压荷载的增大，钢管由弹性工作状态进入塑性工作状态。由于受压钢管混凝土构件中的核心混凝土处于三向受压应力状态，混凝土的抗压强度和变形能力显著增强，因而受压构件的承载力得到大大提高。

5)良好的抗震性能。

钢管和混凝土之间的相互作用使内填混凝土的破坏由脆性变为塑性，构件的延性明显改善，耗能能力显著提高。在压弯反复荷载作用下，钢管混凝土结构的吸能性能好，基本无刚度退化和强度衰减现象，与不发生局部失稳的钢构件基本相同，且无局部屈曲发生。与钢筋混凝土柱相比，钢管混凝土柱的自重大幅度减小，地震作用引起的地震反应也将减小。

6)经济效果显著。

钢管混凝土结构可充分发挥两种材料各自的优势，不仅承载力高，而且与钢结构相比，采用钢管混凝土柱可节约钢材50％左右，造价也可以降低。与钢筋混凝土柱相比可节约混凝土50％以上，减轻结构自重50％以上，其耗钢量和造价略为偏高或基本持平。如前苏联的Herb河铁路桥与钢拱桥相比节约钢材52％，降低造价20％。

二、钢管混凝土结构在建筑工程中的应用

1、钢管混凝土结构在我国应用研究发展概况

我国最早主要集中研究在钢管浇灌素混凝土的内填型钢管混凝土结构，60年代,，中期钢管混凝土开始在一些厂房柱和地铁工程中采用。进入70年代后这类结构在冶金、造船、电力等行业的工业厂房得到广泛的推广应用。1978年钢管混凝土结构被列入国家科学发展规划，使这一结构在我国的发展进入一个新阶段,，无论是科学研究还是设计施工都取得较大进展，取得了良好的经济效益和社会效益。

2、建筑工程中钢管混凝土施工工艺

（1）工艺流程：铆管柱制作→钢管柱柱脚定位环板及附件安装→钢管柱的现场安装→钢管混凝土柱环梁施工→钢管混凝土施工。

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