钢管混凝土结构在土木工程中的应用及发展.pdf

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1、钢管混凝土结构在土木工程中的应用及发展肖航，李丽，陈岩(西华大学建筑与土木工程学院，四川成都610039)摘要：随着建筑科学技术的发展，钢管混凝土作为一种新型的建筑结构在现代土木工程建设中得到了广泛的应用。本文就钢管混凝土的力学性能、施工工艺、经济效益等方面的特性与钢筋混凝土结构、钢结构在某些方面进行了比较。浅述钢管混凝土结构的部分应用和发展现状，对于现存的问题和今后的发展做了探讨，并对钢管混凝土结构在我国的发展前景做了展望。关键词：钢管混凝土；结构特性；经济效益；应用研究；现存问题中图分类号：TU528．59文献标识码：B文章编号：1672—4011(2012)02—0040—03O前言钢管

2、混凝土结构就是在钢管(圆钢管或矩形钢管)内充填素混凝土制成的建筑构件，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结构构件形式。它利用钢管和}昆凝土两种材料在受力过程中的相互作用，充分发挥了两种材料的优点，使得混凝土的塑性和韧性有较大程度的改善，同时可以避免或延缓钢管发生局部屈曲，使钢管混凝土构件整体具有承载力高、塑性和韧性好、施工工艺方便、经济效益优良等优点。因而钢管混凝土在现代大跨径、高耸、重载等工程结构中都得到了较为广泛的应用。1钢管混凝土结构特性1．1承载力高、延性好、抗震性能优良钢管混凝土构件的钢管内部只填充素混凝土，不再配置钢筋。在构件承受压力作用时，由于钢管对混凝土的约束

3、作用，使混凝土处于三向受压状态，有效提高了混凝土的抗压承载力，并使混凝土这种脆性材料具有了良好的塑性性能；钢管虽然壁薄，但其内填充的混凝土有效地防止了钢管发生局部屈曲失稳，从而使钢管纵向的承载力得到了充分的利用。结构的抗震性能是指在地震作用下，结构构件的承载能力、变形能力、耗能能力、刚度及破坏形态的变化和发展。对于钢管混凝土构件，由于钢管和混凝土之间的相互作用，使内部混凝土的破坏形式由脆性破坏变为塑性破坏，构件的延性明显改善，耗能能力大幅度提高。在压弯反复荷载作用下，钢管混凝土构件的弯矩曲率滞回曲线表明，结构的能量耗散能力很好，并且无明显的刚度退化和强度下降现象。因此，钢管混凝土柱的抗震性能要

4、优于钢柱。与混凝土柱相比，钢管混凝土柱截面较小，自重减小，地震作用引起的地震反应和结构内力都相应减小，由此可见，钢管混凝土结构拥有优越的抗震性能。1．2施工方便快捷．工期大大缩短’钢管混凝土结构施工时，钢管既可以作为劲性骨架代替钢筋来承担施工阶段的施工荷载和使用荷载，由于钢管作者简介：肖航(1987一)，男，山西太原人，硕士研究生，西华大学建筑与土木工程学院。期6鞫混凝土柱构造简单，自重轻，便于运输和吊装，可以采用“逆作法”或“半逆作法”进行施工，因而施工方便快捷。钢管混凝土中的钢管又可以作为浇筑混凝土的模板，省去了支模、拆模等工序，同时钢管本身又具有钢筋的功能，它兼有纵向钢筋和箍筋的作用，从

5、施工角度来看，钢管混凝土结构免去了钢筋下料切断、弯曲、绑扎成型等一系列工艺过程。钢管混凝土结构是在钢管内部填充索混凝土后形成的建筑构件，因而内部并无钢筋，如此一来，混凝土的灌注和振捣都大为方便。一般常在管柱下部临时开孔，用泵送顶升法自下而上进行灌注混凝土，不但方便快捷，同时又保证了混凝土的密实度。而且钢管材质较为封闭，混凝土在钢管内部具有相对稳定的湿度条件，水分不易流失，省去了浇水养护过程。因此，采用钢管混凝土结构不但减少了施工工艺，提高了工作效率，同时又大大节省了材料、人工等费用和时间。1．3耐火性能得到一定保证钢管内所填混凝土相对于钢材具有较大的热容量，能吸收大量的热能。在遭受火灾时，外部

6、钢管虽升温迅速，但管内混凝土升温滞后，增加了柱子的耐火时间并相对延缓了钢管的升温速度，即使钢管发生屈曲，其内混凝土仍具有一定的承载力，防止结构倒塌，相对于钢结构可以大量节省防火涂料。1．4耐腐蚀性能优于钢结构由于钢管混凝土结构承载力高，可以减小结构的截面尺寸，缩小钢管的外露面积，因此受外界气体等腐蚀介质的接触面积比钢结构少得多，抗腐和防腐所需费用也比钢结构节省，对于外包内填型钢管混凝土构件而言，由于钢管外部包裹混凝土保护层，钢管的防腐防锈蚀能力更得到了较大程度的提高。1．5经济效益显著钢管混凝土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结构构件形式，使两种材料得到了更为充分和合理的利

7、用，因此具有显著的经济效益。与钢筋混凝土结构相比，虽然钢管混凝土结构的用钢量略有增加，但由于抗压承载力高，柱截面尺寸减小，可以节省大量的混凝土，自重减轻，地震反应和结构内力都减小，从而为设计带来一定的经济效益，而且由于结构中构件自重减小，也节约了运输和吊装费用；上部结构自重的减轻减小了地基上单位面积荷载，从而降低了地基与基础工程的造价；此外，钢管混凝土结构施工方便快捷，施工工作量减少，工期大大缩短