钢管混凝土的特点与发展

刘林江　徐鹏飞

（郑州大学土木工程学院，河南 郑州 450001 ）

钢管混凝土的特点与发展

刘林江徐鹏飞

（郑州大学土木工程学院，河南 郑州 450001 ）

介绍了钢管混凝土的特点以及理论研究发展的情况。在对其研究现状分析的基础上，提出了对钢管混凝土以后研究方向的一些看法。并介绍了钢管混凝土的发展应用的历史。

钢管混凝土；结构承载力；耐火性；结构体系

在建筑业飞速发展的今天。层出不穷的超高层建筑对建筑材料提出了更加严格苛刻的要求。此时，在大跨度、大荷载条件下的一些要求普通的钢筋混凝土结构已经无法满足。在这对建筑材料性能如此挑剔的时代，钢管混凝土因其独有的特点，应运而生。

1　钢管混凝土的特点

钢管混凝土将性质不同的两种材料完美的组合在一起。钢管和混凝土在受力时相互借用对方的长处来弥补自己的短板，相互作用，这不仅削弱了各自单独使用时的缺点，而且让自己的优点得到了更充分的发挥。

1.1合理的受力，较高的承载力：因钢管在外围的约束，混凝土在其产生的套箍作用的帮助下，抗压承载力大大提高。钢管稳定性不足的致命缺点，因混凝土的填入，得到了很大程度的改善，局部稳定性大大提升。

1.2塑性性能良好：钢管混凝土破坏时与钢筋混凝土最本质的区别在于，其表现为明显的塑性特征。钢管混凝土之所以会有这种质的变化，源于钢管的约束。其弹性性能的提高要归功于钢管使混凝土三向受力。

1.3经济效益明显：工程造价主要由材料和劳动力两方面的花费组成。钢管混凝土与钢筋混凝土和钢结构相比不仅节约材料，而且因其施工简单，所以可以在劳动力的花费上节约很多。还有钢管混凝土施工省去了模板，降低了费用。

1.4抗震性能良好：延行与结构自重是抗震设计中必须考虑的两个因素。与钢筋混凝土相比钢管混凝土因其良好的延性和较轻的自重，所以其在抗震中的表现要明显优于钢筋混凝土。

1.5施工简单，工期缩短：由于其构造简单，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艺。搭设模板，脚手架是钢筋混凝土施工中特别麻烦且非常耗时的工作。但是钢管混凝土的施工可以很完美的避过支模、绑扎钢筋、拆模这一系列繁琐的的工序。因为钢管就是性能优良的模板和劲性骨架。混凝土施工中，浇水养护也是一个耗时的过程，会严重减慢施工的进程。而钢管混凝土施工时，因钢管内湿度比较稳定，浇水养护就可以省略了。

2　理论的研究与发展

2.1力学性能

力学性能是影响结构发展与应用的首要因素。钢管混凝土作为一种比较年轻的结构，在这方面的研究上还有很长的路要走。虽然，我国现在圆钢管混凝土的研究上有所造诣，但对方钢管混凝土的研究与国外相比还是有较大的差距。所以今后研究人员要加快实验与研究的步伐，尽量追赶上国外的发展速度。

2.2耐火性

耐火性能是影响建筑物使用的又一重要指标。与国外相比，我国现在这方面的工作还没有取得太多的进展，没有完整的该结构的防火规范。外包混凝土，涂防火涂料等是现在常用的处理方法是按照已有的钢筋混凝土，钢结构的防火规范来进行的。这样做虽然满足了防火和结构安全的要求，但没有足够的科学性。所以加紧这方面的研究，尽早制定出相关的适合我国建筑行业的规范是非常必要的。

2.3节点

钢管混凝土结构的研究与发展势必少不了对节点的研究。工程造价、结构安全都与节点有着不可分割的联系。关于其静力性能的研究是国内现在的主要方向，关于其动力性能的文献还相对较少。但节点动力性能是节点在地震作用下，其变形、耗能能力以及延性分析的基础，对抗震设计有着很大的帮助。所以，加强对其动力性能的研究，为结构抗震等其他设计提供更多的有效的实验数据。

2.4材料

结构性能从根本上取决于材料，从材料入手可能会为解决现在钢管混凝土运用中存在的问题提供新的视野。材料与结构是统一的、不可分割的。现在施工中的一些问题是可以从材料方面解决的。如跨径较大的钢管混凝土结构中运用超缓凝减水剂，研制并运用新型膨胀剂来解决混凝土膨胀性能低的问题。

2.5薄壁钢管的研究与应用

薄壁钢管有降低造价，节约钢材等诸多的优点，所以增加薄壁钢管的运用会带来的极大的好处。对管壁较厚的情况研究一直是我国钢管混凝土发展的主流。近几年才有部分研究人员将目光转向薄壁钢管。研究的主要目标是解决其承载力不稳定。

3　钢管混凝土的发展与应用

钢管混凝土发明至今已有较长的应用历史。从美国人John，在1897年获得填充式圆钢管混凝土的专利算起，已有100多年的历史。随后单层厂房、桥梁结构中出现了钢管混凝土的身影。但当时由于浇筑工艺的落后，其潜在的优势没有得到很好的发挥。后来，随着泵灌工艺的发展，以及高层建筑的兴起，钢管混凝土的运用慢慢发展壮大。

钢管混凝土在国内的应用起步较晚。上世纪60、70年代钢管混凝土在地铁工程、厂房建筑等慢慢得到应用。随着技术的进步，现在放眼望去无论是跨越宽阔河流的桥梁，还是屹立的高大建筑都可以看见钢管混凝土的存在。

［1］张冬，董云飞. 钢管混凝土结构特点及其发展应用［J］.商情，2012（15）:214-214.

［2］ 韩林海. 钢管混凝土结构的特点及发展［C］// 中国科协二十一世纪土木工程学科的发展趋势报告会. 1997.

［3］韩林海. 钢管混凝土结构的特点及发展［J］. 工业建筑，1998，28（10）:1-5.

TU528.57

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1003-5168（2015）11-189-01

刘林江（1992.08- ），男，四川乐山人，郑州大学土木工程学院2013级本科生，土木工程专业。