鋼管混凝土的特點與發(fā)展

劉林江　徐鵬飛

（鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院，河南 鄭州 450001 ）

鋼管混凝土的特點與發(fā)展

劉林江徐鵬飛

（鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院，河南 鄭州 450001 ）

介紹了鋼管混凝土的特點以及理論研究發(fā)展的情況。在對其研究現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)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(fā)展應(yīng)用的歷史。

鋼管混凝土；結(jié)構(gòu)承載力；耐火性；結(jié)構(gòu)體系

在建筑業(yè)飛速發(fā)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(jié)構(gòu)已經(jīng)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(yīng)運而生。

1　鋼管混凝土的特點

鋼管混凝土將性質(zhì)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(yōu)點得到了更充分的發(fā)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(chǎn)生的套箍作用的幫助下，抗壓承載力大大提高。鋼管穩(wěn)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(wěn)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(zhì)的區(qū)別在于，其表現(xiàn)為明顯的塑性特征。鋼管混凝土之所以會有這種質(zhì)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(jīng)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(jié)構(gòu)相比不僅節(jié)約材料，而且因其施工簡單，所以可以在勞動力的花費上節(jié)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(jié)構(gòu)自重是抗震設(shè)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(xiàn)要明顯優(yōu)于鋼筋混凝土。

1.5施工簡單，工期縮短：由于其構(gòu)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(shè)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(yōu)良的模板和勁性骨架。混凝土施工中，澆水養(yǎng)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(nèi)濕度比較穩(wěn)定，澆水養(yǎng)護就可以省略了。

2　理論的研究與發(fā)展

2.1力學(xué)性能

力學(xué)性能是影響結(jié)構(gòu)發(fā)展與應(yīng)用的首要因素。鋼管混凝土作為一種比較年輕的結(jié)構(gòu)，在這方面的研究上還有很長的路要走。雖然，我國現(xiàn)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(fā)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(biāo)。與國外相比，我國現(xiàn)在這方面的工作還沒有取得太多的進展，沒有完整的該結(jié)構(gòu)的防火規(guī)范。外包混凝土，涂防火涂料等是現(xiàn)在常用的處理方法是按照已有的鋼筋混凝土，鋼結(jié)構(gòu)的防火規(guī)范來進行的。這樣做雖然滿足了防火和結(jié)構(gòu)安全的要求，但沒有足夠的科學(xué)性。所以加緊這方面的研究，盡早制定出相關(guān)的適合我國建筑行業(yè)的規(guī)范是非常必要的。

2.3節(jié)點

鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究與發(fā)展勢必少不了對節(jié)點的研究。工程造價、結(jié)構(gòu)安全都與節(jié)點有著不可分割的聯(lián)系。關(guān)于其靜力性能的研究是國內(nèi)現(xiàn)在的主要方向，關(guān)于其動力性能的文獻還相對較少。但節(jié)點動力性能是節(jié)點在地震作用下，其變形、耗能能力以及延性分析的基礎(chǔ)，對抗震設(shè)計有著很大的幫助。所以，加強對其動力性能的研究，為結(jié)構(gòu)抗震等其他設(shè)計提供更多的有效的實驗數(shù)據(jù)。

2.4材料

結(jié)構(gòu)性能從根本上取決于材料，從材料入手可能會為解決現(xiàn)在鋼管混凝土運用中存在的問題提供新的視野。材料與結(jié)構(gòu)是統(tǒng)一的、不可分割的。現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(yīng)用

薄壁鋼管有降低造價，節(jié)約鋼材等諸多的優(yōu)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(fā)展的主流。近幾年才有部分研究人員將目光轉(zhuǎn)向薄壁鋼管。研究的主要目標(biāo)是解決其承載力不穩(wěn)定。

3　鋼管混凝土的發(fā)展與應(yīng)用

鋼管混凝土發(fā)明至今已有較長的應(yīng)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(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了鋼管混凝土的身影。但當(dāng)時由于澆筑工藝的落后，其潛在的優(yōu)勢沒有得到很好的發(fā)揮。后來，隨著泵灌工藝的發(fā)展，以及高層建筑的興起，鋼管混凝土的運用慢慢發(fā)展壯大。

鋼管混凝土在國內(nèi)的應(yīng)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(yīng)用。隨著技術(shù)的進步，現(xiàn)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(jié)構(gòu)特點及其發(fā)展應(yīng)用［J］.商情，2012（15）:214-214.

［2］ 韓林海. 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點及發(fā)展［C］// 中國科協(xié)二十一世紀土木工程學(xué)科的發(fā)展趨勢報告會. 1997.

［3］韓林海. 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點及發(fā)展［J］. 工業(yè)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(xué)土木工程學(xué)院2013級本科生，土木工程專業(yè)。