浅谈钢管混凝土结构

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1、浅谈钢管混凝土结构（中国石油大学储建学院结构工程，山东青岛266555）摘要：钢管混凝土结构具有承载力、高塑性和韧性好、施工方便、耐火性能好及经济效益显著等显著的优点。近年来在国内外的研究和应用取得了令人瞩目的成果。本文介绍了钢管混凝土结构的特点，论述了钢管混凝土在国内外的发展现状，探讨了钢管混凝土结构的发展前景。关键词：钢管混凝土结构承载力动力特性刚度中图分类号：TD853.34文献标识码：A51、前言钢管混凝土即在薄壁钢管内填充普通混凝土，将两种不同性质的材料组合而形成的复合结构。其利用钢管和混凝土

2、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，使混凝土处于三向受压状态，使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能得到改善，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。总之，通过钢管和混凝土组合而成为钢管混凝土，不仅可以弥补两种材料各自的缺点，而且能够充分发挥二者的优点。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泛。2、钢管混凝土的发展概况从1897年美国人JohnLally明在圆钢管

3、中填充混凝土作为房屋建筑中的承重柱（称作Lally柱），钢管混凝土在工程应用中已经有上百年的历史。从八十年代末开始，钢管混凝土在我国的土木工程中的应用发展很快。基于国内外多年来的研究取得的丰硕成果，各国编制了相应的设计规程。这些规程中都包括对钢管混凝土构件承载力设计计算方面的条文。3、钢管混凝土结构的工作机理与特点，混凝土的抗压强度高，但抗弯、抗拉能力很弱，宜作为受压构件；而钢材，特别是型钢为各向同性材料，其抗弯、抗拉能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力，因而宜作为受拉构件。而

4、钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可大幅度提高。同时由于混凝土的存在，为钢管结构提供支撑作用，从而提高了钢管的刚度，避免其丧失稳定性。总之，通过钢管和混凝土组合而成为钢管混凝土，不仅可以弥补两种材料各自的缺点，而且能够充分发挥二者的优点。3.1、钢管混凝土的主要优点有：（1）承载力高在受压状态下核心混凝土处于三向受压状态大大提高了混凝土的抗压强度。因而可以提高钢管混凝土强度，同事钢管利用其内部混凝土作为支撑增强了其稳定性，有对其内部混凝土起套箍作用，使钢

5、管与混凝土的性能都得到了充分的发挥，钢管混凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土柱承载力之和，并具有很好变形能力，非常适宜做为抗压构件。（2）抗震性能优越5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，相对于脆性材料的混凝土，钢管混凝土构件有着无与伦比的有点。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，基本无刚度退化，与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稳定性，但还常发生塑性弯曲后丧失局部稳定。因此，钢管混凝土

6、柱的抗震性能也优于钢柱。此外，高层建筑中和钢筋混凝土柱相比，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。这将意味着结构构件截面尺寸的进一步减小。同时基础的负荷也相应减少，由此降低了基础造价。（3）制作和施工方便与一般钢结构构件相比，钢管混凝土的构件的制作一般比较简单。目前主要采用的是薄壁钢管，其做进行的现场拼接，焊接相对较为简单，便于操作。并减少运输和吊装的费用。在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。和钢筋混凝土柱相

7、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。（4）防火耐火性能好钢结构的耐火性能较差时这类结构安全的致命隐患。在火灾等高温影响下，刚构件由于软化承载能力急剧下降。而钢管混凝土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

8、比热大，使其升温软化过程滞后。即使管壁发生一定程度的软化仍可保持较高的承载力，使结构不至于突然破坏或坍塌。同样在火灾发生时，裸露的混凝土会发生崩裂现象，但在钢管混凝土中的核心混凝土由于钢管的保护作用而不会出现这种情况。正是由于钢管与混凝土的共同协同作用，是得钢管混凝土由于钢结构与混凝土结构，有着较好的耐火性能。（5）耐久性得到改善混凝土的耐久性是由于内部不密实而随着外界介质的侵入与混凝土内部组成物质的化学反应破坏了原有的结构，是材料性能下降