鋼管混凝土的特點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)以及理論研究發(fā)展的情況。在對(duì)其研究現(xiàn)狀分析的基礎(chǔ)上，提出了對(duì)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(duì)建筑材料提出了更加嚴(yán)格苛刻的要求。此時(shí)，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(wú)法滿(mǎn)足。在這對(duì)建筑材料性能如此挑剔的時(shí)代，鋼管混凝土因其獨(dú)有的特點(diǎn)，應(yīng)運(yùn)而生。

1　鋼管混凝土的特點(diǎn)

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(shí)相互借用對(duì)方的長(zhǎng)處來(lái)彌補(bǔ)自己的短板，相互作用，這不僅削弱了各自單獨(dú)使用時(shí)的缺點(diǎn)，而且讓自己的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)，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(shí)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(huì)有這種質(zhì)的變化，源于鋼管的約束。其彈性性能的提高要?dú)w功于鋼管使混凝土三向受力。

1.3經(jīng)濟(jì)效益明顯：工程造價(jià)主要由材料和勞動(dòng)力兩方面的花費(fèi)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(jiǎn)單，所以可以在勞動(dòng)力的花費(fèi)上節(jié)約很多。還有鋼管混凝土施工省去了模板，降低了費(fèi)用。

1.4抗震性能良好：延行與結(jié)構(gòu)自重是抗震設(shè)計(jì)中必須考慮的兩個(gè)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(jiǎn)單，工期縮短：由于其構(gòu)造簡(jiǎn)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(shí)的工作。但是鋼管混凝土的施工可以很完美的避過(guò)支模、綁扎鋼筋、拆模這一系列繁瑣的的工序。因?yàn)殇摴芫褪切阅軆?yōu)良的模板和勁性骨架。混凝土施工中，澆水養(yǎng)護(hù)也是一個(gè)耗時(shí)的過(guò)程，會(huì)嚴(yán)重減慢施工的進(jìn)程。而鋼管混凝土施工時(shí)，因鋼管內(nèi)濕度比較穩(wěn)定，澆水養(yǎng)護(hù)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(zhǎng)的路要走。雖然，我國(guó)現(xiàn)在圓鋼管混凝土的研究上有所造詣，但對(duì)方鋼管混凝土的研究與國(guó)外相比還是有較大的差距。所以今后研究人員要加快實(shí)驗(yàn)與研究的步伐，盡量追趕上國(guó)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(guó)外相比，我國(guó)現(xiàn)在這方面的工作還沒(méi)有取得太多的進(jìn)展，沒(méi)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(lái)進(jìn)行的。這樣做雖然滿(mǎn)足了防火和結(jié)構(gòu)安全的要求，但沒(méi)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(guó)建筑行業(yè)的規(guī)范是非常必要的。

2.3節(jié)點(diǎn)

鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究與發(fā)展勢(shì)必少不了對(duì)節(jié)點(diǎn)的研究。工程造價(jià)、結(jié)構(gòu)安全都與節(jié)點(diǎn)有著不可分割的聯(lián)系。關(guān)于其靜力性能的研究是國(guó)內(nèi)現(xiàn)在的主要方向，關(guān)于其動(dòng)力性能的文獻(xiàn)還相對(duì)較少。但節(jié)點(diǎn)動(dòng)力性能是節(jié)點(diǎn)在地震作用下，其變形、耗能能力以及延性分析的基礎(chǔ)，對(duì)抗震設(shè)計(jì)有著很大的幫助。所以，加強(qiáng)對(duì)其動(dòng)力性能的研究，為結(jié)構(gòu)抗震等其他設(shè)計(jì)提供更多的有效的實(shí)驗(yàn)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(huì)為解決現(xiàn)在鋼管混凝土運(yùn)用中存在的問(wèn)題提供新的視野。材料與結(jié)構(gòu)是統(tǒng)一的、不可分割的?，F(xiàn)在施工中的一些問(wèn)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(yùn)用超緩凝減水劑，研制并運(yùn)用新型膨脹劑來(lái)解決混凝土膨脹性能低的問(wèn)題。

2.5薄壁鋼管的研究與應(yīng)用

薄壁鋼管有降低造價(jià)，節(jié)約鋼材等諸多的優(yōu)點(diǎn)，所以增加薄壁鋼管的運(yùn)用會(huì)帶來(lái)的極大的好處。對(duì)管壁較厚的情況研究一直是我國(guó)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(zhǎng)的應(yīng)用歷史。從美國(guó)人John，在1897年獲得填充式圓鋼管混凝土的專(zhuān)利算起，已有100多年的歷史。隨后單層廠(chǎng)房、橋梁結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了鋼管混凝土的身影。但當(dāng)時(shí)由于澆筑工藝的落后，其潛在的優(yōu)勢(shì)沒(méi)有得到很好的發(fā)揮。后來(lái)，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(yùn)用慢慢發(fā)展壯大。

鋼管混凝土在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用起步較晚。上世紀(jì)60、70年代鋼管混凝土在地鐵工程、廠(chǎng)房建筑等慢慢得到應(yīng)用。隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在放眼望去無(wú)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(jiàn)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(diǎn)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(diǎn)及發(fā)展［C］// 中國(guó)科協(xié)二十一世紀(jì)土木工程學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)報(bào)告會(huì). 1997.

［3］韓林海. 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)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(lè)山人，鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院2013級(jí)本科生，土木工程專(zhuān)業(yè)。