对结构工程中钢管混凝土应用的探讨

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在钢筋混凝土结构出现之前，我国建筑行业一直沿用钢结构。钢结构即利用刚才进行建筑活动，因为这种建筑模式主要材料就是钢材，所以它钢材消耗量很大，同时成本也比较高昂。钢管混凝土是一种新型的建筑结构，这种结构主要利用钢管和混凝土两种材料，将混凝土注到钢管中使钢管对混凝土形成制约作用，从而利用两种不同材料各自的优点将两种材料混合的优点发挥到最大化。两者互相挤压的强大受力作用以及钢管对混凝土的约束，使得混凝土一直处于高度复杂的应力状态下，由此极大程度上优化了混凝土原本的性能，大大加强了其可塑性和承压能力。

1 钢管混凝土结构的优点

第一，节约建筑成本。与纯钢结构相比，钢管混凝土结构大大节约了建筑成本。据估计如果建筑企业采用钢管混凝土结构而不去采纳钢结构，那么大概可以节约一半钢材和近一半的混凝土，所以钢管混凝土结构可以说是既节省了建筑材料，也降低了建筑成本，整体工程造价大大降低，在国际上此类采用不同建筑架构导致建筑成本上涨或下降的例子也屡见不鲜。第二，承压能力强。由于钢管混凝土结构本身的特殊性使得它的承载力较于钢结构有较大的增强，将混凝土注入钢管，钢管对混凝土的束缚使得混凝土一直处于三向受压应力状态，从而混凝土的抗压能力和变形能力都显著增强;第三，优良的可塑性。混凝土本身较为“脆弱”，当它和钢筋混合以后，因为受力原因自身的延展性，韧性和可塑性大大提高;第四，抗震性能较强。自然灾害的发生也使得人们对建筑的安全问题愈加关注，采用钢筋混凝土结构的建筑抗震性能要优于纯粹的钢结构。钢管混凝土结构使得混凝土一改自身的“脆性”，拥有了较强的韧性和延展性，再加之钢管本身的优良的抗压能力和吸能性，使得这种新型结构即使在经过反复的压磨和摇晃情况下，也依然能保持最初的架构模式。第五，耐火能力强。土可以用来压制火势，而钢筋混凝土结构的开发研究也正是考虑到了这一点。相比于钢材，混凝土具有较大的比热容，能在短时间内更好的吸附热量。因此虽然钢管在遇火时升温较快，但是钢管内部的混凝土结构又起到了降温的作用，这样一来就有效地提升了钢管的耐热时间。

2 钢管混凝土的研究状况

虽然钢管混凝土结构的出现已经有了较长时间的历史，但在世界范围内兴起使用的时间并不是很久远。大致在二十世纪六十年代到七十年代之间，世界各国开始了对钢管混凝土结构的具体研究和探索，通过实验测试其在建筑业中的可行性和优势。而我国因为改革开放时间相对较晚，因此对钢管混凝土方面的研究也相对较为滞后。当下，我国建筑业对于钢管混凝土的研究主要表现在一下几个方面:

(1)基本理论的研究。本着理论指导实践的原则，对钢管混凝土结构基本理论的研究可以说一直是建筑业对钢管混凝土研究的重点。钢管和混凝土的巧妙结合，很好的中和了两种材料各自的劣势，充分发挥了钢管和混凝土的优势特色，使得整个钢管混凝土结构具有了超越纯钢造结构的一系列优越品性;

(2)钢管混凝土结构抗震性能的研究。近年来，自然灾害的频繁发生也使得社会越来越关注房屋建筑的安全性，其中很重要的一点就是抗震性能。虽然以前的建筑都各自声称可以抵抗多少级地震，但实际上能抵抗的震级都是理论意义上可以达到的目标，而实际上能达到的抗震级别其实并没有那么高。因此在面度新型的钢管混凝土结构，建筑业人士也就更关心这个问题。为此，国内外众多专家学者利用实验等一系列办法对钢管混凝土的抗震性做了具体研究和调查，但目前所能暂时确定的只是钢管混凝土结构的抗震性能优于纯钢结构，至于到底有多大的优越性和具体的抗震参数并没有实质性的报道。目前，我国乃至世界在钢管混凝土抗震性能方面的研究还有所欠缺，应大力推进，以便于建筑工程对钢管混凝土结构的进一步利用;

(3)钢管混凝土的防火性能研究。随着高层居民楼的流行和普及，住户和开发商都对建筑的各种防灾害性能予以了高度的关注和重视。对钢管混凝土结构的抗火性研究，主要有两方面，一是建筑整体的空间构架，二是火灾发生时建筑结构的变化情况。在对钢管混凝土结构的抗火性能研究中发现，钢管混凝土结构的防火抗火性能远远优于纯钢结构模式。但是现阶段对钢管结构抗火性的研究还不尽完善，针对这方面的研究还需要进一步调整和提高。

3 钢管混凝土结构在建筑中的运用

钢管混凝土自从二十世纪六十年代在我国流行普及开来，并广泛运用到了我国的各项建筑工程制造中。首先，钢管混凝土结构最常见的应用模式就是运用在单层和多层的工业厂房中。这种建筑房型较为简单，但是与其他建筑的不同之处就在于其起间高要大于一般的居民住房，此外，单层工业厂房的承力柱属于偏心受压构件，所以也就对厂房建造时的支撑柱承压力提出了较高的要求。而钢管混凝土由于其自身抗压能力好承载力强的特点，能在这种房屋构建中充分发挥自身的优势和特色。在这种类似的工程中，很多建筑企业将承压柱设计成了网格式组合柱进一步提升了钢管混凝土结构的性能。尤其是我国现在工业方面发展迅猛，各地厂房的需求不断上升，采用钢管混凝土结构进行建造是一个上乘的选择。另外一种钢管混凝土使用较为常见的建筑就是高层居民住宅楼。高层建筑相对于低层建筑来说，对建筑的承载性能，防火抗火性能，抗震性能等方面要求更高也更加严格。在这种情况下，钢筋混凝土结构就具有较大的优势，两种不同材料的糅合使得每种材料的长处都得到了充分的发挥。钢管混凝土本身的优势一方面取代了钢筋混凝土的传统结构，另一方面也很好地解决了高层建筑架构中传统钢筋混凝土和纯钢结构底部的“井柱”“并柱”问题，也弥补了以往架构中钢筋韧性太差以致整体结构脆弱的缺陷。钢管混凝土结构在高层建筑中的使用，一方面取代了钢架构中的钢柱，大大减少了钢材的用量，从而节约了建筑成本，另一方面也极大地提高了整体结构的抗侧度，减少了地基基础的负担，从而也降低了工程的整体造价。高层建筑采用钢管混凝土结构，这个架构中所需钢材厚度较小，取材容易，价格也相对较低，其抗腐蚀和防火抗火性能也远远优于纯钢柱和钢筋柱。整体而言，钢管混凝土结构因其工艺相对较为简单，所以这种建筑模式的使用会大大缩减工期，节约成本，但与此同时也大大提升了建筑各方面的性能。

4 结语

通过上述各方面对钢管混凝土架构的分析和讨论，可以看出钢管混凝土结构在我国的使用依然处于雏形阶段，但是发展前景依旧一片光明。钢管混凝土相对于传统的纯钢架构和钢筋混凝土建构模式，有着其自身巨大的优越性。尤其是在我国当下建筑行业发展迅速的大环境下，钢管混凝土模式的使用也是大势所趋。因此，应该大力加强有关于钢管混凝土结构的进一步研究和测试，使其早日在我国普及开来，为我国建筑业的发展的创新和进步助力，同时也为国民经济的发展做出更大的贡献。

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