鋼管混凝土的特點與發展

劉林江　徐鵬飛

（鄭州大學土木工程學院，河南 鄭州 450001 ）

鋼管混凝土的特點與發展

劉林江徐鵬飛

（鄭州大學土木工程學院，河南 鄭州 450001 ）

介紹了鋼管混凝土的特點以及理論研究發展的情況。在對其研究現狀分析的基礎上，提出了對鋼管混凝土以后研究方向的一些看法。并介紹了鋼管混凝土的發展應用的歷史。

鋼管混凝土；結構承載力；耐火性；結構體系

在建筑業飛速發展的今天。層出不窮的超高層建筑對建筑材料提出了更加嚴格苛刻的要求。此時，在大跨度、大荷載條件下的一些要求普通的鋼筋混凝土結構已經無法滿足。在這對建筑材料性能如此挑剔的時代，鋼管混凝土因其獨有的特點，應運而生。

1　鋼管混凝土的特點

鋼管混凝土將性質不同的兩種材料完美的組合在一起。鋼管和混凝土在受力時相互借用對方的長處來彌補自己的短板，相互作用，這不僅削弱了各自單獨使用時的缺點，而且讓自己的優點得到了更充分的發揮。

1.1合理的受力，較高的承載力：因鋼管在外圍的約束，混凝土在其產生的套箍作用的幫助下，抗壓承載力大大提高。鋼管穩定性不足的致命缺點，因混凝土的填入，得到了很大程度的改善，局部穩定性大大提升。

1.2塑性性能良好：鋼管混凝土破壞時與鋼筋混凝土最本質的區別在于，其表現為明顯的塑性特征。鋼管混凝土之所以會有這種質的變化，源于鋼管的約束。其彈性性能的提高要歸功于鋼管使混凝土三向受力。

1.3經濟效益明顯：工程造價主要由材料和勞動力兩方面的花費組成。鋼管混凝土與鋼筋混凝土和鋼結構相比不僅節約材料，而且因其施工簡單，所以可以在勞動力的花費上節約很多。還有鋼管混凝土施工省去了模板，降低了費用。

1.4抗震性能良好：延行與結構自重是抗震設計中必須考慮的兩個因素。與鋼筋混凝土相比鋼管混凝土因其良好的延性和較輕的自重，所以其在抗震中的表現要明顯優于鋼筋混凝土。

1.5施工簡單，工期縮短：由于其構造簡單，零件少，所以可以很好的利用“半逆作法”和“逆作法”等方便快捷的施工工藝。搭設模板，腳手架是鋼筋混凝土施工中特別麻煩且非常耗時的工作。但是鋼管混凝土的施工可以很完美的避過支模、綁扎鋼筋、拆模這一系列繁瑣的的工序。因為鋼管就是性能優良的模板和勁性骨架。混凝土施工中，澆水養護也是一個耗時的過程，會嚴重減慢施工的進程。而鋼管混凝土施工時，因鋼管內濕度比較穩定，澆水養護就可以省略了。

2　理論的研究與發展

2.1力學性能

力學性能是影響結構發展與應用的首要因素。鋼管混凝土作為一種比較年輕的結構，在這方面的研究上還有很長的路要走。雖然，我國現在圓鋼管混凝土的研究上有所造詣，但對方鋼管混凝土的研究與國外相比還是有較大的差距。所以今后研究人員要加快實驗與研究的步伐，盡量追趕上國外的發展速度。

2.2耐火性

耐火性能是影響建筑物使用的又一重要指標。與國外相比，我國現在這方面的工作還沒有取得太多的進展，沒有完整的該結構的防火規范。外包混凝土，涂防火涂料等是現在常用的處理方法是按照已有的鋼筋混凝土，鋼結構的防火規范來進行的。這樣做雖然滿足了防火和結構安全的要求，但沒有足夠的科學性。所以加緊這方面的研究，盡早制定出相關的適合我國建筑行業的規范是非常必要的。

2.3節點

鋼管混凝土結構的研究與發展勢必少不了對節點的研究。工程造價、結構安全都與節點有著不可分割的聯系。關于其靜力性能的研究是國內現在的主要方向，關于其動力性能的文獻還相對較少。但節點動力性能是節點在地震作用下，其變形、耗能能力以及延性分析的基礎，對抗震設計有著很大的幫助。所以，加強對其動力性能的研究，為結構抗震等其他設計提供更多的有效的實驗數據。

2.4材料

結構性能從根本上取決于材料，從材料入手可能會為解決現在鋼管混凝土運用中存在的問題提供新的視野。材料與結構是統一的、不可分割的。現在施工中的一些問題是可以從材料方面解決的。如跨徑較大的鋼管混凝土結構中運用超緩凝減水劑，研制并運用新型膨脹劑來解決混凝土膨脹性能低的問題。

2.5薄壁鋼管的研究與應用

薄壁鋼管有降低造價，節約鋼材等諸多的優點，所以增加薄壁鋼管的運用會帶來的極大的好處。對管壁較厚的情況研究一直是我國鋼管混凝土發展的主流。近幾年才有部分研究人員將目光轉向薄壁鋼管。研究的主要目標是解決其承載力不穩定。

3　鋼管混凝土的發展與應用

鋼管混凝土發明至今已有較長的應用歷史。從美國人John，在1897年獲得填充式圓鋼管混凝土的專利算起，已有100多年的歷史。隨后單層廠房、橋梁結構中出現了鋼管混凝土的身影。但當時由于澆筑工藝的落后，其潛在的優勢沒有得到很好的發揮。后來，隨著泵灌工藝的發展，以及高層建筑的興起，鋼管混凝土的運用慢慢發展壯大。

鋼管混凝土在國內的應用起步較晚。上世紀60、70年代鋼管混凝土在地鐵工程、廠房建筑等慢慢得到應用。隨著技術的進步，現在放眼望去無論是跨越寬闊河流的橋梁，還是屹立的高大建筑都可以看見鋼管混凝土的存在。

［1］張冬，董云飛. 鋼管混凝土結構特點及其發展應用［J］.商情，2012（15）:214-214.

［2］ 韓林海. 鋼管混凝土結構的特點及發展［C］// 中國科協二十一世紀土木工程學科的發展趨勢報告會. 1997.

［3］韓林海. 鋼管混凝土結構的特點及發展［J］. 工業建筑，1998，28（10）:1-5.

TU528.57

A

1003-5168（2015）11-189-01

劉林江（1992.08- ），男，四川樂山人，鄭州大學土木工程學院2013級本科生，土木工程專業。