时间：2022-05-30 00:40:06
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇钢管混凝土结构，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
近30年来，钢管混凝土结构逐渐被应用于建筑结构尤其是在高层建筑结构中，随着建筑物高度的增加，钢管高强混凝土和钢管超高强混凝土结构的应用也将会得到快速的发展。混凝土的抗压强度高，但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高.同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中，如厂房和高层。钢管混凝土结构与传统结构进行经济对比分析，在造价、耗材、施工等各方面的综合经济效益显著。特别是钢管高强和超高强混凝土结构在高层或超高层建筑中有广阔的应用前景。
1 钢管混凝土结构的特点及与传统结构的对比分析
1. 1 结构面积减小，有效使用面积增加
在建筑工程中钢管混凝土通常用做柱子，由于钢管混凝土是延性材料，在地震区可以做到不受轴压比的限制，只控制其长细比，因此，柱截面面积可减少很多，有效使用面积增大，结构自重减轻在50%以上，因此，地震作用和地基荷载均可减小，从而经济有效地解决了我国建筑工程领域长期存在而未能解决的“胖柱”问题。
1. 2 施工简便，可大大缩短工期
钢管混凝土柱和普通混凝土柱相比，免除了支模、拆模、绑扎钢筋或焊接钢筋骨架等工序，省工省时；和普通钢柱相比，不用节点板，焊缝少，构造简单。缩短工期，提前投产，其综合经济效益较好。
1. 3 同等承载力条件下有更大的经济效益
钢管超高强混凝土柱的造价比普通混凝土柱的造价降低30%左右；钢管高强混凝土柱的造价比普通混凝土柱的造价偏高或大略相等。可见，采用钢管超高强混凝土柱有更大的经济效益。
1. 4 耐火性能好
钢管混凝土柱（空心钢柱用混凝土填实）有较高的耐火能力，因为钢柱吸热后有若干热量会传递到混凝土部分，减慢钢柱的升温速度，并且一旦钢柱屈服，混凝土可以承受大部分的轴向荷载，防止结构倒塌。组合梁的耐火能力也会提高，因为钢梁的温度会从顶部翼缘把热量传递给混凝土而降低。
2 钢管混凝土结构目前存在和需要进一步解决的问题
从现有的文献资料来看，国内外对钢管混凝土的研究主要集中在结构设计、静力学性能、动力学性能等方面，而真正对材料的研究相对较少。材料与结构是一体不可分的，有了良好的材料设计，才会有良好的结构性能，而目前钢管混凝土所出现的一系列问题如施工不稳定、脱空、膨胀性能低、混凝土力学性能达不到要求等都可以先从材料方面着手找到解决问题的方法。以下几个方面是有待解决的问题。
2. 1 材料的要求高，成本提高
混凝土特别是高强度混凝土的配制较困难，目前，强度等级在C100以上的混凝土仍处于试验室阶段，高强度钢材的应用在一定程度上提高了成本。
2. 2 材料的自身性质
钢管混凝土在收缩、徐变、温度等影响下的材料自身性质还需做系统全面的研究。
2. 3 复杂受力状态
复杂受力状态如弯、剪、压、扭共同作用时构件的计算方法还没有完全确定，造成设计时只能简单地忽略构件的受扭和受剪，并加大构件承载力的富裕度来处理。
2. 4 节点性能的研究
钢管混凝土结构工程采用的节点形式有很多样。按材料分，现浇钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱节点，钢梁与钢管混凝土柱节点；按梁柱间的弯矩传递情况来分，有刚接节点、铰接节点和弹性连接节点。目前，关于节点的试验和理论研究严重滞后于实际工程的应用。
2. 5 动力性能的研究
钢管混凝土尤其钢管高强混凝土和钢管超高强混凝土的耐疲劳性能和抗震性能需做进一步研究。
2. 6 钢结构防护技术的要求
钢结构防护包括防火、防腐、防锈。钢结构体系房屋造价高的主要原因是钢结构的防护技术要求较高，费用较高。
3 钢管混凝土结构的应用现状和应用前景
我国于上世纪50 年代末开始进行钢管混凝土组合结构的研究，主要集中在钢管中浇灌混凝土的内填充型钢管混凝土结构。目前，在钢管混凝土组合结构力学性能和设计方法、施工技术、耐火性能等方面展开了比较系统的研究工作，取得了巨大成就，其构件性能、理论研究和实际应用在国际上处于领先。
1963 年在北京地铁车站首次应用了钢管混凝土柱，随后，在一些厂房的柱子中逐步得到推广应用。上世纪80年代以来这种结构材料在多层和高层建筑中得到进一步应用。自1990年在我国四川省建成了跨度110m 的下承式系杆钢管混凝土拱桥―――旺港天桥以来，混凝土拱桥在我国得到了迅猛发展。广州丫髻沙大桥为主跨360m的钢管混凝土带悬臂中承式刚架系杆，拱的跨径突破了300m大关；四川省巫山长江大桥为跨径400m的钢管混凝土拱桥，这两座桥梁的修建，标志着我国钢管混凝土拱桥的研究与应用整体水平已经提升至一个新的高度。钢管混凝土拱桥在我国迅速发展，并先后颁布了有关钢管混凝土结构的设计规程。
国内一些大专院校、科研院所也对钢管混凝土进行了系统的研究，取得了一些成果。韩林海和钟善桐等对工程中常用的几种形状的钢管混凝土力学性能进行了探索和研究，提出了极限平衡法理论和钢管混凝土统一理论，为钢管混凝土的研究奠定了基础；哈尔滨建筑大学王湛等通过试验研究了核心混凝土为C30～C50强度等级的钢管膨胀混凝土；魏美娟等给出了钢管混凝土构件的计算条件，对构件在临时荷载作用下受弯的力学性能进行了分析和计算；武汉理工大学的胡曙光和丁庆军等针对钢管高强膨胀混凝土的特性，围绕钢管混凝土工程应用中所普遍存在的混凝土与钢管脱粘问题和大跨度结构工程的施工难题，进行了长期深入、系统的研究；韩冰等在对钢管混凝土受弯构件徐变分析的基础上，建立了长期荷载作用下钢管混凝土受弯构件的承载力计算方法，认为徐变将降低钢管混凝土受弯构件的承载力。
目前，钢管混凝土和钢管高强混凝土结构的应用很广泛，但钢管超高强混凝土还处于试验室研究阶段，随着科研成果的积累和完善，本世纪钢管高强混凝土和钢管超高强混凝土结构在高层和超高层建筑中一定会有广阔的应用前景。
参 考 文 献
[1]钟善桐.钢管混凝土结构在我国的应用和发展[J ].建筑技术， 2001 （2）
[2]蔡健.钢管混凝土柱节点的应用现状和存在问题[J ].建筑结构. 2001 （7）
【关键词】钢管混凝土结构;建筑;性能
0.前言
国外最早应用型钢混凝土结构,主要是用混凝土来保护钢结构,使之防火性能及防腐蚀性能得到大大改善,不必要进行经常性的、工作量很大的日常维护。后来在结构中才主要利用混凝土来提高结构刚度,以减小结构的侧移。将型钢混凝土用于高层、超高层及高耸钢结构中,以及用于地震区的建筑中,将使建(构)筑物的侧移大大减小。一般在混凝土中再不配纵向钢筋与钢箍。所用钢管一般为薄壁圆钢管或方钢管。方钢管混凝土结构的研究与应用历史较短,尽管其与圆钢管混凝土相比有一定的优点,钢管的制作,节点的构造较为简单,对某些受力构件,大偏心受压构件比圆钢管受力性能要好,不必一定做成双肢或多肢柱。
1.钢管混凝土结构计算模型假设
对于实心钢管混凝土的研究，国内有学者提出钢管混凝土统一理论，即将钢和混凝土视为一种组合材料来研究其综合力学性能。
钢管混凝土统一理论有如下基本假设：
(1)钢管混凝土可视为一种组合材料。可以由构件的工作曲线来研究其组合力学性能指标，由整个构件的形常数来计算其承载力。
(2)钢管混凝土构件在不同荷载组合作用下的性能变化是连续、统一的。
(3)钢管混凝土构件的性能随几何参数如长细比、含钢率等的变化是连续、统一的。
(4)钢管混凝土构件的性能变化随其截面形状如圆形、多边形、方形的改变是连续、统一的。
根据这些假设，统一理论研究的基本思路是：首先分别确定钢材和核心混凝土的应力－应变关系模型，再将应力—应变关系模型编入数值计算的程序当中，利用数值分析方法计算出构件受轴压（拉）、纯弯、纯扭或纯剪的荷载－变形关系曲线，进而由荷载－变形关系曲线导出钢管混凝土各项综合力学性能指标（如轴压模量及强度指标，抗弯刚度及抗弯模量等）。由于计算时采用的核心混凝土的应力－应变关系模型中考虑了钢材对混凝土的约束作用，所以在综合荷载－变形关系中也就包含了这种作用效应，因而在各项综合力学性能指标中也包含了这种效应，比较符合实际应用。
2.钢管混凝土结构的优点
2.1受力合理
能充分发挥混凝土与钢材的特长,从而使构件的承载能力大大提高。从另一方面而言,对于同样的负荷,钢管混凝土构件的断面将比钢筋混凝土构件显著减小。对混凝土来说,由于钢管约束,改变了受力性能,变单向受压为三向受压,使混凝土抗压强度提高了几倍。对钢管来说,薄壁钢构件对于局部缺陷特别敏感。薄壁钢管也不例外,局部缺陷特别是不对称缺陷的存在,将使实际的稳定承载力比理论值小得多。由于混凝土充填了钢管,保证了薄壁钢管的局部稳定,使其弱点得到了弥补。
2.2具有良好的塑性性能
混凝土是脆性材料,混凝土的破坏具有明显的脆性性质,即使是钢筋混凝土受压构件,尤其是轴心受压及小偏心受压构件的破坏,也是脆性破坏。而且在实际工程中轴心受压、小偏心受压的情况往往实际上是不可避免的,甚至是大量的。而钢管混凝土结构中,由于核心混凝土是处于三向约束状态,约束混凝土与普通混凝土不同,不仅改善了使用阶段的弹性性质,而且在破坏时产生很大的塑性变形,钢管混凝土柱的破坏,完全没有脆性特征,属于塑性破坏。此外,这种结构具有良好的抗疲劳、耐冲击的性能。
2.3施工简单,缩短工期
钢管本身就是模板,因此比钢筋混凝土构件省去了模板。钢管本身既是纵筋又是箍筋,这样便省去了模板的制作安装工作。钢管的制作比钢筋骨架的制作安装也简单,并且钢管本身在施工阶段即可作为承重骨架,可以节省脚手架。这些方面对施工都大为有利,不仅节省了大量施工中的材料,减少了施工工作量,而且大大减少了现场露天工作,改善了工作条件,同时也加快了施工、缩短工期。
2.4显著的经济效果
与钢结构相比,节约了大量钢材。根据多项工程统计,钢管混凝土大约能节省钢材50%,因而相应地也降低了造价。与钢筋混凝土结构相比,大约可减少混凝土量的一半,而用钢量大致相当。这样随之带来的优越性是构件自身大大减轻、构件断面大大减小,减少了结构占地面积。由于省去了大量的模板,节省了大量木材,降低了费用,因此其取得了显著的经济效果。
2.5良好的抗震性能
由于结构自重大大减轻,这对减小地震作用大为有利。结构具有良好的延性,这在抗震设计中是极为重要的。而对于一般钢筋混凝土柱,尤其是轴压和小偏心受压柱是难以克服的缺点。
2.6具有美好的造型与最小的受风面积
圆形柱不仅以其美好的造型而且因其无棱角,所以特别适用于公共建筑的门厅、大厅、车站\车库、城市立交桥以及露天塔架等高耸结构。
由于钢管混凝土结构具有一系列的优点,因此被广泛采用于多高层建筑、桥梁结构、地铁车站及各种重型、大跨的工业厂房以及高耸塔架等建筑物。钢管混凝土结构在国外应用已有近百年历史,20世纪初,美国就在一些单层和多层房屋中采用钢管混凝土柱。
3.钢管混凝土结构在多层建筑中的应用
例如1984年在上海建成的基础公司特种基础研究所科研楼,地下2层,地上5层均为双跨钢管混凝土框架结构。边柱与中柱分别为299与35l根钢管混凝土柱,可见柱断面及结构占地面积均比钢筋混凝土框架柱为小。1992年泉州市邮电局大厦,高87.5m,采用框架剪力墙结构,底部三层的框架柱采用的钢管混凝土柱。厦门信源大厦高96m,地下2层\地上28层。地下至20层的全部框架柱及20～23层的四角柱采用了钢管混凝土。厦门埠康大厦,高86.5m,地上25层,其中12层采用了钢管混凝土柱。惠州嘉骏大厦28层,全部柱子采用钢管混凝土柱。惠州富绅商住楼28层,地下2层、地上3层全部柱子采用了钢管混凝土柱。这些高层建筑中采用钢管混凝土柱不仅节约材料、减轻自重、缩短工期,并且如果采用钢筋混凝土,柱断面尤其是底下数层柱的断面将会很大,结构占据了很大的使用面积,也给使用带来诸多不便。
4.钢管混凝土结构在公共建筑中的应用
在北京地铁车站站台中广泛采用了钢管混凝土柱,不仅充分发挥了其优良的受力性能,也获得美好的景观,缩短了工期。首钢陶楼展览馆,全部柱子也采用了钢管混凝土柱。江西省体育馆的屋盖由跨度为88m的拱悬挂。拱采用箱形截面,分别用四根钢管置于箱形截面的四角,用角钢做腹杆组成了箱形截面拱。四角钢管中浇筑混凝土,以此箱形拱为依托,挂上模板,浇灌混凝土以形成钢筋混凝土箱形截面拱。这样解决了如此高大拱体现场浇筑混凝土的困难。充分体现了前述钢管可作为施工时承重骨架的优越性。这一结构,实际上是钢管混凝土与空腹桁架配钢的型钢混凝土结构的巧妙结合与新的发展。
5.钢管混凝土结构在工业构筑物中的应用
钢管混凝土结构经常用于各种设备支架、塔架、通廊与仓库支柱等各种工业构筑物中。
工业构筑物支架柱常为轴心受压或接近轴心受压,塔架等构架的杆件常常以轴力为主,因此用钢管混凝土柱受力合理,尤其对于室外的高度较高的塔架或仓库等,用圆形柱减小了受风面积,对承受风力是理想的断面形式。这些构筑物中比较典型的有江西德兴铜矿矿石贮仓柱。圆筒贮仓高达42m,包括矿石在内总重达16000t,采用了16根钢管混凝土柱支承。荆门热电厂锅炉构架1982年建成,锅炉及附属结构总重为4220t,构架高50m,由六根钢管混凝土平腹杆双肢柱支承。构架跨度22.4m,柱距12m,柱顶标高47.93m。柱肢采用令800mmXl2mm的钢管,显得非常轻巧。另外笔者在莱钢2x60万吨水渣微粉项目中，立磨机框架高度52m，框架顶部工艺安置一台50吨行车，框架柱采用了钢管混凝土框架柱结构，较好解决整体框架结构顶部受力过大的问题。
华北电管局的微波塔于1988年建成,塔顶标高117m,塔身由20根令273mmX8mm无缝钢管内注C15混凝土的钢管辊凝土柱构成空心圆柱形结构。华东电力设计院1979年设计的500kV门式变电构架采用钢管混凝土A形柱,构架高27.5m,采用420mmX6mm的钢管,取得较好的经济效果。
6.结论
由于钢管混凝土的合理受力性能,施工简便,可加速工期并取得一定经济效果,因此已广泛用于各种建构筑物及桥梁工程。当然,根据其受力特点,主要用于以轴力为主尤其是以轴压为主的构件更显其优越性。由于工程中各种类型构件均有,受力复杂,因此使用时应根据构件受力特点,可与钢结构/钢筋混凝土结构及其他组合结构结合使用,使各自发挥本身的特长而构成合理受力结构,而不可勉强地一定采用某种单一的结构体系。
【参考文献】
［1］李俊峰.浅谈钢管混凝土结构的应用与优缺点.宝钢科技,2001,9(27).
【关键词】钢管混凝土结构；建筑；性能
随着当前人们对建筑质量要求的不断提高，在当前社会发展的过程中各种施工措施和施工手段成为影响建筑施工的主要措施和关键，一般在混凝土中再不配纵向钢筋与钢箍。在钢管混凝土施工的过程中所用钢管一般为薄壁圆钢管或方钢管。这种结构应用的优势在于其构造简单，受力偏心合理有效，避免其在施工的过程中形成的各种手段和措施。钢管混凝土在当前施工的应用中应用在各个方面，成为混凝土施工的主要措施和施工控制手段。
一、钢管混凝土的优点
（1）受力合理,在钢管混凝土施工和使用的过程中，由于其随着钢管管材的影响而在使用的过程中受力均匀合理，使得其大大的提高了混凝土的受力过程，增加了建筑物的质量保证，从而使构件的承载能力大大提高。在另外一方面，由于在混凝土施工的过程中各种施工手段和裂缝形式是影响当前建筑物的主要缺陷，钢管混凝土由于其受力均匀，避免了其由于承压不足而出现的裂缝，在一定程度上降低了混凝土裂缝。对混凝土来说,由于钢管约束,改变了受力性能,变单向受压为三向受压,这样提高了混凝土的抗压能力，更是加强了其承压过程，被各种道路和桥梁施工中广泛的使用。使混凝土抗压强度提高了几倍。对钢管来说,薄壁钢构件对于局部缺陷特别敏感。薄壁钢管也不例外,局部缺陷特别是不对称缺陷的存在,将使实际的稳定承载力比理论值小得多。由于混凝土充填了钢管,保证了薄壁钢管的局部稳定,使其弱点得到了弥补。
（2）具有良好的塑性性能。混凝土是脆性材料,混凝土的破坏具有明显的脆性性质,即使是钢筋混凝土受压构件,尤其是轴心受压及小偏心受压构件的破坏,也是脆性破坏。而且在实际工程中轴心受压、小偏心受压的情况往往实际上是不可避免的,甚至是大量的。而钢管混凝土结构中,由于核心混凝土是处于三向约束状态,约束混凝土与普通混凝土不同,不仅改善了使用阶段的弹性性质,而且在破坏时产生很大的塑性变形,钢管混凝土柱的破坏,完全没有脆性特征,属于塑性破坏。
此外,这种结构具有良好的抗疲劳、耐冲击的性能。
（3）施工简单,缩短工期。钢管本身就是模板,因此比钢筋混凝土构件省去了模板。钢管本身既是纵筋又是箍筋,这样便省去了模板的制作安装工作。钢管的制作比钢筋骨架的制作安装也简单,并且钢管本身在施工阶段即可作为承重骨架,可以节省脚手架。这些方面对施工都大为有利,不仅节省了大量施工中的材料,减少了施工工作量,而且大大减少了现场露天工作,改善了工作条件,同时也加快了施工、缩短工期。
（4）获得了很好的经济效果。与钢结构相比,节约了大量钢材。根据多项工程统计,钢管混凝土大约能节省钢材50%,因而相应地也降低了造价。与钢筋混凝土结构相比,大约可减少混凝土量的一半,而用钢量大致相当。这样随之带来的优越性是构件自身大大减轻、构件断面大大减小,减少了结构占地面积。由于省去了大量的模板,节省了大量木材,降低了费用,因此其取得了显著的经济效果。
（5）具有良好的抗震性能。由于结构自重大大减轻,这对减小地震作用大为有利。结构具有良好的延性,这在抗震设计中是极为重要的。而对于一般钢筋混凝土柱,尤其是轴压和小偏心受压柱是难以克服的缺点。
由于钢管混凝土结构具有一系列的优点,因此被广泛采用于多高层建筑、桥梁结构、地铁车站及各种重型、大跨的工业厂房以及高耸塔架等建筑物。钢管混凝土结构在国外应用已有近百年历史,20世纪初,美国就在一些单层和多层房屋中采用钢管混凝土柱。
二、钢管混凝土结构在多层建筑中的应用
1984年在上海建成的基础公司特种基础研究所科研楼,地下2层,地上5层均为双跨钢管混凝土框架结构。边柱与中柱分别为令299与个35l的钢管混凝土柱,可见柱断面及结构占地面积均比钢筋混凝土框架柱为小。厦门埠康大厦,高86.5m,地上25层,其中12层采用了钢管混凝土柱。惠州嘉骏大厦28层,全部柱子采用钢管混凝土柱。惠州富绅商住楼28层,地下2层、地上3层全部柱子采用了钢管混凝土柱。这些高层建筑中采用钢管混凝土柱不仅节约材料、减轻自重、缩短工期,并且如果采用钢筋混凝土,柱断面尤其是底下数层柱的断面将会很大,结构占据了很大的使用面积,也给使用带来诸多不便。
三、钢管混凝土结构在公共建筑中的应用
北京地铁车站站台柱。在北京地铁车站站台中广泛采用了钢管混凝土柱,不仅充分发挥了其优良的受力性能,也获得美好的景观,缩短了工期。首钢陶楼展览馆,全部柱子也采用了钢管混凝土柱。江西省体育馆的屋盖由跨度为88m的拱悬挂。拱采用箱形截面,分别用四根钢管置于箱形截面的四角,用角钢做腹杆组成了箱形截面拱。四角钢管中浇筑混凝土,以此箱形拱为依托,挂上模板,浇灌混凝土以形成钢筋混凝土箱形截面拱。这样解决了如此高大拱体现场浇筑混凝土的困难。充分体现了前述钢管可作为施工时承重骨架的优越性。这一结构,实际上是钢管混凝土与空腹桁架配钢的型钢混凝土结构的巧妙结合与新的发展。
四、钢管混凝土结构
除广泛应用于多高层民用建筑、公共建筑及工业厂房以及桥梁中外,也经常用于各种设备支架、塔架、通廊与仓库支柱等各种构筑物中。
因为这些平台或构筑物支架柱常为轴心受压或接近轴心受压,塔架等构架的杆件常常以轴力为主,因此用钢管混凝土柱受力合理,尤其对于室外的高度较高的塔架或仓库等,用圆形柱减小了受风面积,对承受风力是理想的断面形式。这些构筑物中比较典型的有江西德兴铜矿矿石贮仓柱。圆筒贮仓高达42m,包括矿石在内总重达16000t,采用了16根钢管混凝土柱支承。荆门热电厂锅炉构架1982年建成,锅炉及附属结构总重为4220t,构架高50m,由六根钢管混凝土平腹杆双肢柱支承。构架跨度22.4m,柱距12m,柱顶标高47.93m。柱肢采用令800mmXl2mm的钢管,显得非常轻巧。另外用于高炉和锅炉的构架还有首钢二号高炉\四号高炉构架,太钢1.053m3高炉构架。
【关键字】工业建筑；钢管混凝土；结构；应用
人们对建筑物的首要要求就是性能安全性，建筑物的结构必须符合人们的居住、使用安全需求，外观造型、功能结构的体现是在满足安全性之后的提升，随着环境破坏的严重性，地震、洪水、泥石流、山体滑坡的频率增加，工业建筑的安全性显得尤为重要。工业建筑的稳固性与材料的选用和材料本身的构造密不可分，通过总结施工技术经验，发现钢管混凝土的稳定性和结构性有着很大的可塑空间。钢管混凝土结构分为两种：薄壁圆钢管或方钢管中充填混凝土而形成的结构构件和在圆钢管中充填混凝土形成的结构构件。圆钢管中充填混凝土形成的结构构件在现代施工建筑中应用的越来越多。
一、钢管混凝土的性能和结构原理
（一）钢管与混凝同分担压力
受压构件中的共同承受压力来自于钢管与混凝土两个方面，压力的计算方法不是每个受力构件承载力的单纯的加减乘除，而是利用材料力学和工程力学原理计算平衡压力。要达到一定的抗压强度，钢材的高强度性能是首先要考虑的因素。与圆钢管中充填混凝土形成的结构构件相比较，薄壁钢管的结构受压构件承受过大压力的负荷有着一定的局限性，当外界的压力超出预估时候，薄壁钢管内部无法释放而造成壁面局部弯曲，钢材固有的强度也就失去了功能发挥的空间。通过对多个施工项目工程进行工艺交流和总结，发现将混凝土填充到薄壁钢管中之后，管壁的侧面刚度就大大提高了，钢管对混凝土的吸附力也显著增加，此时，当发生巨大压力的时候，钢材的强度属性也能完全体现出来。
正是借助这一明显的优势，科学地应用钢管对混凝土的附着力能发挥钢管混凝土的受力的结构性能，而且，附着力的存在，打破了原来的钢管与混凝土之间的受力的分力分配，将之前由钢管单一地承受外界的压力改善为钢管、钢管混凝土、钢管与混凝土之间的附着点这三个方向的力学分配，大家都知道，三角形是最稳定的结构，三方受力明显提高了钢管的抗压能力，也开创了混凝土在施工项目中应用领域，打破了混凝土的材料性能的单一性，将混凝土纳入承载力强、抗压能力高的材料类别。
（二）混凝土抗压承载力高的原理
据力学实验研究前后的数据统计可知，钢材在弹性阶段的泊松比一般处在0.27～0.32之间，波动范围为0.05，是一个比较狭小的波动量，将混凝土充实到钢管中之后，应力的增加显著地使混凝土的泊松比有所上升。混凝土的泊松比在低应力时约为9/50，在高应力时约为1/2，接近破坏时可超过1/2。比较低应力阶段的泊松比，可以得出：混凝土有着与普通钢筋受压构件相似的性能。基于这一性能原理，将混凝土填充到钢管内部后，混凝土可以与钢管一起承担外界压力，只能是部分分担，混凝土承载压力还是存在一定的缺陷，尤其是在增加纵向压应力的情况下，混凝土的横向变形是钢管的横向变形无法抵挡的。
这种情况难道就无法避免吗？当混凝土发生横向变形以后，钢管会在混凝土产生的横向变形力的应对下产生向外扩展的环向拉力，直至达到承载力的受力最期阶段。薄壁钢管的抗拉强度在承受环向拉力为主的钢管构件中的作用较大地发挥出来了。在产生较大环拉力的同时，混凝土要承受着由钢管产生的较强的紧箍力——径向压力。混凝土的抗压强度随着自身的承载力的上升而大大提升，通过以上的分析可知，在单向受压状态下，与普通钢筋混凝土柱相比较，钢管混凝土柱的承载能力远远高出普通的钢筋混凝土柱。
二、 钢管混凝土结构的技术特点
钢管混凝土的性能和结构有着如此大的优点，已经逐步被用于我国的工业建筑领域，巩固了建筑的结构，使工业建筑的造型有着可塑性。下面主要分析了钢管混凝土的在受力、防变形、抗震等方面的优势特点。
（一）显著提高了构件承载力
与普通钢筋混凝土结构相比较，处在同一横断面下，钢管混凝土的结构明显趋于一些，而且受力比较均匀、平衡性较强，构件的承载力大大提高了，能够承受高荷载压力。
（二）钢材不易变形
混凝土几乎不具备刚性性能，是一种脆性的材料，混凝土的破坏的属性属于脆性的。当混凝土被填充到钢管里面，混凝土的破坏特征在轴心受压和小偏心受压的条件下还是属于脆性。与钢管组合后，钢管混凝土构件承受了三方压力，一方面增强了钢管的自身的弹性性能，另一方面改变了混凝土在破坏的性质，市混凝土的破坏产生了一定的变形能力，朝着塑性的方向改变。打破了混凝土遇到破坏时候的脆性特征，拥有了可塑性，不易变形的特点。钢材的弹性模量和强度设计值，应按下表采用。
钢材的弹性模量和强度设计值
（三）加强了抗震能力
随着社会经济的发展，人们对建筑物的要求日益严格，除了造型的美观、大气以外，抗震和能抵抗洪水等灾难的侵袭是人们更加关注的。安全性与抗震性是工业建筑设计的基础要求，现在严格要求的安全质量管理和项目质量管理都是对工业建筑物的质量进行监管的。与普通的钢筋混凝土相比较而言，钢管混凝土的抗压能力明显增强，在承载力上升的情况下降低了结构的自身的负荷，大大提高了工业建筑物的抗震能力。
（四）提高项目工程施工进度
以前的钢管构件的施工需要钢筋混凝土的柱纵筋和箍筋以及浇灌混凝土的模版，还需要骨架和脚手架的辅助，而钢管混凝土的施工过程省去了钢筋骨架和铺设模板，大大降低了施工材料的费用，同时精简了人力、物力，有利于施工项目的成本控制，使工业建筑的工作量分配减少，简化施工流程，保障了施工进度的控制。
三、工业建筑中钢管混凝土结构的应用
通过了解以上的钢管混凝土的结构原理和优点，可以预测的是，钢管混凝土在我国的工业建筑领域有着广阔的发展前景，钢管混凝土在多层厂房结构、跨度大的柱距或重载单层厂房柱、大型支架或构架等工程中已经得到了大量的应用。
（一）多层厂房结构
多层厂房的设计特点是能够承受较大的机器设备的重量，厂房的支撑面积范围大，钢管混凝土土柱的可塑性强、承载力大，省去了模板流程，而且突破了以往的空间三维支撑体系的造成的施工空间扁小的瓶颈，而且钢管混凝土的施工方便，在保障多层厂房的结构稳定的前提下节约了材料，缩短了工期，增加了厂房的平整性，改良了制造业作业的精准性。随着我国中小企业的规模扩大，厂房也在不断扩大，钢管混凝土在各种大型厂房中得到了很好的应用。
（二）柱距或重载厂房柱
近些年，我国兴起了一些新兴产业，而且厂房大都安置了环保处理设备，这些大型设备之间通常采用柱子或连接板联通，当前的厂房结构的最大跨度已经达到50米左右，柱距约达30米，车间排污处设置了大型的排污设备，便于产品在各个车间的快速流通，许多厂房还配有起重量200吨左右的大型吊车，厂房之间的跨度和设备的重量大大加强了厂房柱的竖向荷载。传统的钢筋混凝土结构无法承载承这一竖向荷载了。而采用双肢柱或三肢柱的多阶式钢管混凝土制作厂房柱下柱，加大了承受轴向压力，分摊了各个单肢柱所承受的在横向和竖向的荷栽，受力均匀、平衡性强，发挥了钢管混凝土的构件承载力，使厂房的可用空间扩大。
（三）电力电网的大型支架或构架
随着我国的电力电网的发展，电力系统设施构架、输送机通廊支架以及管道设备支架是电力电网改造常用的辅助结构，这些大型结构必须能够承受较大的轴向力。钢材结构能承受较大的轴向力，但是成本太高；只使用混凝土浇筑不利于结构的稳固性，而且给施工带来了一定的困难。钢管混凝土能有效地弥补这两者的缺陷，产生更大的优势，便于电力电网的工程施工。
结论
工业建筑的发展代表着一个国家的发展进程，象征着时代和文化进步的力量，工业建筑的质量是土建工程的安身立命之本，钢管混凝土性能和结构的优越性已经取代了传统的钢筋混凝土，受到了工业建筑的业内人士的一致好评，能为社会创造更多的效益。
参考文献：
[1]GB50010，混凝土结构设计规范[S].
[2]CECS28：90，钢管混凝土结构设计与施工规程[S].
关键词：高层建筑；钢管混凝土；定义；施工要点
Abstract：The high-rise buildings to the requirements of the pile foundation and more high, due to the high building volume and high quality characteristics such as high, weight, high building of pile foundation must be confined, resistance to deformation in the performance, such as excellent performance, steel tube concrete structure is a new pile foundation technology, organic combination of the steel and concrete advantages of two kinds of material, effectively improve the high-rise building pile foundation plasticity and toughness, become at present for pile foundation project in high-rise building mainly adopts a technology. This paper in the high-rise building of concrete filled steel tube structure construction experience of the definition and construction technology are discussed, the concrete filled steel tube structure of the high-rise building is of certain reference to the construction.
Keywords: high building; Steel tube concrete; Definition; Key points of construction
中图分类号：TU97文献标识码：A 文章编号：
前言
目前高层建筑成为城市建筑和大型设施建设中不可或缺的主体，高层建筑对桩基的要求越来愈高，由于高层建筑体积大、高度高、质量重等特点，高层建筑的桩基必须在承压、抗形变等性能上有优异的表现，钢管混凝土结构是高层建筑施工中一项新兴的桩基技术，它有机地结合钢材和混凝土两种材料的优点，有效提高了高层建筑桩基的塑性和韧性，成为目前进行高层建筑桩基工程主要采用的工艺。应该在高层建筑钢管混凝土结构的施工经验入手，科学进行高层建筑钢管混凝土的定义，做好高层建筑工程钢管混凝土施工的步骤，才能从根本上保障高层建筑工程钢管混凝土施工的质量。
1高层建筑钢管混凝土结构的概述
1.1高层建筑钢管混凝土结构的定义
高层建筑钢管混凝土结构是指，在进行高层建筑桩基施工时先将钢管填入桩坑，在桩坑内安装钢筋环梁，最后进行混凝土浇筑使其成为一体，变为一种新型的组合材料，为高层建筑物提供坚实的桩基。
1.2高层建筑钢管混凝土结构的特点
首先，高层建筑钢管混凝土结构具有优异的力学特点，钢管混凝土具备钢材和混凝土两种材料的综合性优势，承力性能、抗形变能力和塑性跟同体积其他桩基比有较高的力学优势。其次，高层建筑钢管混凝土结构具有良好的经济性，进行高层建筑钢管混凝土结构的施工可以有效节约施工材料和必要劳动时间，有利于建筑企业控制工程的造价。最后，高层建筑钢管混凝土结构具有便于普及的特点，高层建筑钢管混凝土结构施工，可以将工艺进行有效分解为钢管施工、钢筋施工和混凝土浇筑施工三大部分，这些部分在普通建筑施工时经常出现，有利于高层建筑钢管混凝土结构施工技术的普及和推广。
2高层建筑钢管混凝土钢管施工的要点
2.1钢管柱制作
应该按照高层建筑钢管混凝土结构的设计和相关规范对钢管柱的各部件、焊接尺寸、位置和标高进行科学合理的制作和检验，保证钢管、内衬管、环形封顶板、抗剪环箍、柱脚定位环板及螺栓配件等部件的制作质量。
2.2钢管柱的拼接组装
应减少焊接变形引起的钢管柱垂直度偏差，采取顺序焊接和对称焊接的办法，明确责任，保证质量，做好钢管柱拼接的测量和轴向偏移控制，确保焊缝的均质性和钢管体的误差范围。2.3钢管柱的吊装安装
首先，采用适合高度和适合起重规格的起重设备进行吊装作业，在作业中注意钢丝绳的捆绑部位和捆绑方式。其次，钢管柱安装前先清理预埋钢板面，按柱安装方向划出十字线，在线上标出柱半径，在底板钢筋铺设完成，各轴线及标高检查正确无误后，用塔吊将定位器吊到安装位置，并粗定位。最后，进行钢管柱安装和校正，钢管柱垂直度的校正，采用吊线法校正，然后用经纬仪复检的方法同时进行，用千斤顶调整钢管柱的垂直度及标高，所有尺寸符合规范要求后，两个焊工对称沿环向点焊。
3钢管混凝土结构柱环粱钢筋制作的要点
3.1环梁骨架钢筋成型。环梁钢筋骨架成型时，为方便环梁钢筋的就位和绑扎，采用钢管搭设钢筋加工架。用以确定环梁钢筋的立体空间位置。将焊好的己经制作成型的环筋与箍筋分别套在钢管搭设的加工架上，大中小箍筋均匀放置，为便于框架梁带弯钩的钢筋锚人环梁骨架中，环梁腰筋暂不绑扎就位，先绑扎上排环筋，然后绑扎下排环筋，环梁腰筋待吊装就位后将框架主筋穿入时再绑扎。制作完毕的环粱钢筋应固定牢固可靠，保证吊装过程不变形。3.2制作环梁环形钢筋尺寸成型模具
环梁环形钢筋尺寸成型模具是在钢板上按实际尺寸放出环梁环形钢筋大样，在不同半径圆环钢筋的两侧焊若干短钢筋。
3.3支环粱及框架粱底模
采用将环梁及框架梁模板分两次支设的方法，即第一次先将环粱底模和框架梁底模支设好，第二次待其钢筋安装后再支侧模。
3.4环梁钢筋笼的安装
吊装时将两条钢丝绳对称穿在钢筋笼两侧，吊装处箍筋与主筋应全部点焊加固，吊装过程保持钢筋笼的水平放置，放置稳妥后检查有无松动的箍筋及钢管抗剪筋与环梁箍筋的间隙尺寸，而后协调进行绑扎环梁腰筋。
3.5环梁钢筋骨架安装
用塔吊将环梁骨架分别套人每根钢管柱上，并放在环粱底模上，随即在底模上垫好钢筋保护层垫块。
4高层建筑钢管混凝土浇筑的要点
影响钢管柱核心混凝土粘结强度的主要因素为柱截面形式、混凝土龄期和强度、钢管径厚比、长细比以及混凝土的浇筑质量等，其中以混凝土浇筑质量影响较为明显。钢管内的混凝土浇筑工作，宜连续进行，必须间歇时，间歇时间不应超过混凝土的终凝时间。需留施工缝时，应将管口封闭，防止水、油和异物等落人，当混凝土浇筑到钢管顶端时，可以使混凝土稍溢出后，再将留有排气孔的层间隔板或封顶板紧压在管端，待混凝土强度达到标准后进行补焊。
后记
综上所述，做好高层建筑桩基工程，钢管混凝土施工技术是一个重要的措施，值得在适合的地区大面积推广和应用。高层建筑钢管混凝土工艺是一项新兴的技术，对于提高高层建筑的稳定性和耐久性有重要的作用，高层建筑钢管混凝土施工具有高程高、部件多和施工复杂的特点，做好钢管混凝土施工成为建筑企业进行高层建筑工程时必须掌握的高新技术。只要我们能科学定义高层建筑钢管混凝土技术的定义，遵守高层建筑钢管混凝土施工的工艺，就能够对高层建筑钢管混凝土施工质量起到保障的作用。
参考文献：
[1] 林立巍,勾长明. 浅谈高层建筑工程中钢管混凝土的施工工艺[J]. 黑龙江科技信息. 2010,35.
[2] 丘俊南. 建筑钢管混凝土施工工艺初探[J]. 中国新技术新产品. 2010,15.
[3] 李景山. 加强项目管理水平 提高项目履约能力[J]. 山西建筑. 2010,32.
【关键词】钢管混凝土；承载力；延性好
1. 钢管混凝土工作的基本原理
1.1 钢管可以对其核芯受压混凝土施加侧向约束，使钢管内的核芯受压混凝土始终都处于三向受压应力状态，从而可以最大程度的延缓内部混凝土纵向微裂缝的产生和发展。因此，钢管混凝土结构的抗压强度和抗压缩变形的能力比普通钢筋混凝土结构有了明显的提高。
1.2 钢管壁内的核芯混凝土可以对钢管壁提供辅助支撑的作用。因而钢管壁的几何稳定性得以增强并改变其失稳模态，最终使得钢管混凝土结构的承载能力大幅度提高更好地适应现代工程的要求。
综上所述，组成钢管混凝土结构的钢管和混凝土是相辅相成、相互作用的，即：内部混凝土由于钢管壁的横向约束作用使其自身处于复杂应力状态下，从而使混凝土的延展性（塑性和韧性性能）得到明显改善并且混凝土的强度也得到了提高。同时，内部混凝土的辅助支撑作用使得钢管壁可以延缓甚至避免其局部屈曲的发生，保证钢管壁混凝土材料性能的充分发挥。除此之外，钢管混凝土结构的自架设能力较强，在其施工过程中钢管壁还可以作为浇筑其内部混凝土的模板。总之通过钢管和混凝土组合而成为钢管混凝土，不仅可以弥补两种材料各自材料的缺点，而且能够充分发挥二者的优点，这也正是钢管混凝土组合结构的最大优势所在。
2. 钢管混凝土结构的优越性
2.1 承载能力高。如前所述，钢管壁和内部混凝土两种材料相互作用、相辅相成最终提高其承载能力。钢管壁对其内部混凝土的横向约束起到了套箍作用，体现在当混凝土进入塑性阶段以后内部混凝土沿着径向剧烈膨胀，而此时钢管壁能有效的约束这种膨胀并能延迟纵向微裂缝的产生和发展，从而使混凝土处于三轴受压状态强度得以大大提高。混凝土可以辅助支撑钢管壁，避免其过早的发生局部屈曲。两种材料弥补了各自的缺点却发挥了彼此的长处。
2.2 延展性能好。传统的混凝土结构脆性较大，在动力荷载作用下容易呈现脆性破坏。但钢管混凝土结构由于钢管壁对其内部混凝土的约束作用改善了弹性性能并且在其破坏阶段也具有较大的塑性变形。此外，钢管混凝土结构的抗撞击能力和振动性能都较好。尤其是圆形钢管混凝土构件各方向等强度，使其在抵抗不确定方向的地震作用时具有较大的优越性。
2.3 施工方便、耐火性能好、性价比高。钢管混凝土结构无需支模、拆模、绑筋等复杂费时的施工工序，且焊接工程量较小，因而能缩短工期，降低造价。此外，钢管混凝土构件具有很好整体性。即便在经受火灾后，已局部屈服的钢管壁在常温下力学性能会有所改善，强度也会有所提高。从而最大程度上避免了结构失效以至于倒塌的危险。
3. 结语
由于钢管混凝土的合理受力性能，施工简便，可加速工期并取得一定经济效果，因此已广泛用于各种建构筑物及桥梁工程。钢管混凝土有结构有很多优点，但在许多方面也存在着出现蜂窝或孔洞等缺点，但它的优点远远多于缺点，确实是其它结构形式所不及的。随着科技水平的不断提高及新材料的出现，我相信钢管混凝土的缺点会进一步改善，优点充分体现出来，成为一种完善的结构形式。
参考文献
［1］ 韩林海，陶忠。钢管混凝土研究与应用中的若干问题，（福州大学土木建筑工程学院，福州，350002）.
［2］ 钟善桐，钢管混凝土结构讲座。建筑结构，1998，（10）：55～591.
［3］ 蔡绍怀，我国钢管混凝土结构技术的最新进展，土木工程学报，1999，（4）：16225.
【关键词】:钢管混凝土,环梁,钢管桩
Abstract ：The article introduces the characteristics of steel pipe concrete structure, steel pipe pile, steel pipe pile assembled hoisting, puts forward the matters need attention in construction of steel pipe concrete structure, thereby improving the constructing quality of steel tube concrete.
Key word ：Concrete filled steel tube、Ring beam、Steel pipe pile
中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：
1、前言
钢管混凝土就是把混凝土灌入钢管中并捣实以加大钢管的强度和刚度。钢管混凝土结构是由混凝土填入钢管内而形成的一种新型组合结构。由于钢管混凝土结构能够更有效地发挥钢材和混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广。
2、钢管混凝土结构的特点
2.1承载力高，延性好，抗震性能优越
钢管混凝土柱中，钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，提高了混凝土的抗压强度；钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。钢管和混凝土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善，耗能能力大大提高，具有优越的抗震性能。
2.2施工方便，工期大大缩短
钢管混凝土结构施工时，钢管可以作为劲性骨架承担施工阶段的施工荷载和结构重量，施工不受混凝土养护时间的影响；钢管混凝土内部没有钢筋，便于混凝土的浇注和捣实。
2.3有利于钢管的抗火和防火
由于钢管内填有混凝土，能吸收大量的热能，因此遭受火灾时管柱截面温度场的分布很不均匀，增加了柱子的耐火时间，减慢钢柱的升温速度，并且一旦钢柱屈服，混凝土可以承受大部分的轴向荷载，防止结构倒塌。组合梁的耐火能力也会提高，因为钢梁的温度会从顶部翼缘把热量传递给混凝土而降低。
2.4耐腐蚀性能优于钢结构
钢管中浇注混凝土使钢管的外露面积减少，受外界气体腐蚀面积比钢结构少得多，抗腐和防腐所需费用也比钢结构节省。
3、钢管混凝土的施工方法
3.1钢管柱的拼接组装
构件除锈、防腐处理:钢管柱制作完成后外表面进行手工除锈处理,外表面涂富锌防锈漆两度,共厚100um,钢管柱内表面涂纯水泥浆两道。
钢管的长度,可根据运输条件和吊装条件确定,一般以不长于12m为宜,也可根据吊装条件,在现场拼接加长。钢管对接时应严格保持焊后肢管的平直。肢管对接间隙宜放大0.5mm-2.0mm,以抵消收缩变形,具体数据可根据试焊结果确定。
焊接前,对小直径钢管可采用点焊定位;对大直径钢管可另用附加钢筋焊于钢管外壁作临时固定,固定点的间距可取300mm左右,且不得少于3点。钢管在焊接过程中如发现点焊定位处的焊缝出现微裂缝,则该微裂缝部位须全部铲除重焊。
为确保连接处的焊接质量,可在管内接缝处设置附加衬管,其宽度为20mm,厚度为3mm,与管内壁保持0.5mm的膨胀间隙,以确保焊缝质量。钢管构件必须在所有焊缝检查合格后,方能按设计要求进行防腐处理。吊点位置应有明显标记。
3.2钢管柱的吊装
在底板钢筋铺设完成,各轴线及标高检查正确无误后,用塔吊将定位器吊到安装位置,并粗定位。
定位器校正:定位器吊装就位后,其轴线与地面轴线基本对齐,其高度与安装标高基本对准后,用6Φ25的螺纹钢分两排将3支调节螺栓固定,然后用调节螺栓调节定位器高度,使得筒节上的标高检验线与预定标高相吻合,再移动定位器,待定位器轴线与地面轴线相吻合,拧紧螺母将定位器固定,检验无误后,用一些短钢筋将定位器与桩基钢筋固定,保证定位器在浇筑混凝土时不会发生移动。
钢管柱组装后,在吊装时应注意减少吊装荷载作用下的变形,吊点的位置应根据钢管柱本身的承载力和稳定性经验算后确定。必要时,应采取临时加固措施。吊装钢管柱时,应将其上口包封,防止异物落入管内。
钢管柱安装及校正。钢管柱垂直度的校正,采用吊线法校正,然后用经纬仪复检的方法同时进行。钢管柱吊装就位后,将钢管柱上下端的十字轴线对齐,用铁尖、铁码将上下筒节壁板调平且保证2mm的缝隙,用千斤顶调整钢管柱的垂直度及标高,所有尺寸符合规范要求后,两个焊工对称沿环向点焊将钢管固定。报验合格后,方可施焊。
3.3环梁钢筋的制作与安装
⑴环筋成型
环筋成型分两次完成,第一次:先将直筋一端插入模具,然后由2人沿模具转动钢筋,使其250mm长度形成弧状。第二次:将其从模具上取出来,再将另一端插入模具,在不松动的同时由焊工将接头处点焊3点,然后再均匀地从模具上将环筋撬出来,为控制环筋焊接受热后变形,制作一个特殊的卡具。
卡具的使用方法为:利用预压反弹原理,即先将点焊好的环筋安放在卡具上,并预压一定的值,使其有意变形成椭圆状,焊好后再反弹回来正好满足要求。经试验和实践得出,用卡具下压钢筋时,对于Φ20钢筋下压40mm,对于Φ25钢筋下压30mm,焊完停5min-6min松开卡具,即可反弹回来。
⑵环梁骨架钢筋成型
环梁钢筋骨架成型时,将已经制作成型的环筋与箍筋,分别放在两个马凳和4Φ48钢管搭设的架子上成型。为便于框架梁带弯钩的钢筋锚入环梁骨架中,环梁腰筋暂不绑扎就位,先临时吊绑在上层环筋下。
⑶支环梁及框架梁底模
为方便环梁钢筋骨架安装,以利于框架梁钢筋锚入环梁骨架筋中,采用将环梁及框架梁模板分两次支设的方法,即第一次先将环梁底模和框架梁底模支设好,第二次待其钢筋安装后再支侧模。
⑷环梁钢筋骨架安装
用塔吊将环梁骨架分别套入每根钢管柱上,并放在环梁底模上,随即在底模上垫好钢筋保护层垫块。为控制抗剪筋与环梁箍筋之间有20mm的空隙,采用4个木楔均开打入钢管柱与环梁之间。
3.4钢管内混凝土的浇筑
钢管混凝土的特点之一是它的钢管就是模板,具有很好的整体性和密闭性,不漏浆、耐侧压。
混凝土自钢管上口灌入,用振捣器捣实。管径大于350mm时,采用内部振捣器。每次振捣时间不少于30s,一次浇筑高度不宜大于2m。当管径小于350mm时,可采用附着在钢管上的外部振捣器进行振捣。外部振捣器的位置应随混凝土浇筑的进展加以调整。
钢管内的混凝土浇筑工作,宜连续进行,必须间歇时,间歇时间不应超过混凝土的终凝时间。需留施工缝时,应将管口封闭,防止水、油和异物等落入。
每次浇筑混凝土前,应先浇筑一层厚度为100mm-200mm的与混凝土等级相同的水泥砂浆,以免自由下落的混凝土粗骨料产生弹跳现象。当混凝土浇筑到钢管顶端时,可以使混凝土稍溢出后,再将留有排气孔的层间隔板或封顶板紧压在管端,随即进行点焊,待混凝土强度达到设计值的50%后,再将横隔板或封顶板按设计要求进行补焊。
管内混凝土的浇筑质量,可用敲击钢管的方法进行初步检查,如有异常,则应用超声波检测。对不密实的部位,应采用钻孔压浆法进行补强,然后将钻孔补焊牢固。
参考文献:
【1】李军习;徐诚，某工程钢结构钢管混凝土施工方案，工程建设与设计，2008-09
【关键词】钢管 混凝土 厂房 应用
中图分类号：TU37文献标识码： A
前言
早在19世纪80年代，钢管混凝土结构就已经出现，随着经济的快速增长和社会需求的不断扩大，促使工业厂房不断朝着大跨度、大柱距、大吨位吊车的方向发展，而钢管混凝土作为一种新兴的主要结构，以轴心受压和作偏心较小的受压构件为主的组合结构，克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点，已被越来越广泛的应用在单层或多层工业厂房结构、各种框架柱、栈桥柱、高层和超高层建筑以及桥梁等结构中。
钢管混凝土结构的特点
1、施工方便、缩短工期
钢管混凝土结构施工时，钢管可以作为劲性骨架承担施工阶段的施工荷载和结构重量，施工不受混凝土养护时间的影响。由于钢管内部没有钢筋，便于混凝土的浇筑和捣实；钢管混凝土施工时，钢管本身即为耐侧压的模板，不需要模板，既节省了支模、拆模的材料和人工费用，也节省了时间。钢管混凝土柱的外皮钢管具有钢筋的功能，兼有纵向钢筋和横向箍筋的作用，所以管内没钢筋，省了钢筋下料和绑扎钢筋等一系列工艺。
2、有利于钢管的抗火和防火
由于钢管内填有混凝土，能吸收大量的热能，因此遭受火灾时管柱截面温度场的分布很不均匀，延长了柱子的耐火时间，减慢了钢柱的升温速度。
3、耐腐蚀性能优于钢结构
钢管中浇筑混凝土使钢管的外露面积减少，受外界气体腐蚀面积比钢结构少得多，抗腐和防腐所需费用也比钢结构节省。
钢管混凝土结构在单层和多层工业厂房中的应用
在单层工业厂房中的柱属于偏心受压构件，能够充分发挥钢管和核心混凝土协同工作的优势，因此在很多实际工程中均将厂房柱设计成格构式组合柱，截面形式包括单肢柱、双肢柱、三肢柱和四肢柱，把偏心弯矩转化为轴心力。典型工程实例有：本溪钢铁公司二炼钢轧辊钢锭模车间的钢管混凝土柱采用四肢柱；太原钢铁公司第一轧钢厂第二小型厂的厂房下柱采用双肢柱；上海电机厂露天车间的厂房结构车间采用钢管混凝土三肢柱，内填C40混凝土（如图1 所示）。
图1 上海电机厂露天车间厂房
经分析计算可知，与钢筋混凝土柱和普通钢柱相比，钢管混凝土组合柱外观轻巧，施工方便，耐火性能好，经济效果好，同时强度高，塑性和韧性好。单层工业厂房中采用钢管混凝土柱时，钢管中混凝土的浇注可以在全部主体结构安装完成后进行，大大缩短了工期。1982 年建成的上海三十一棉纺厂，该多层工业厂房采用钢管混凝土框架柱，与钢筋混凝土柱相比，具有柱子截面小，施工速度快、劳动强度低等优点。在试点工程中可以达到节约水泥50%左右，施工中可节省全部模板，用钢量增加15%左右；与钢结构柱相比，钢材节约十分显著。该工程施工场地狭小吊装困难，采用钢管混凝土柱，工程施工周期提前了二个月，由此获得经济效益近40 万元(厂房总投资只有35 万元) 。
三、实例分析
1、工程概况
本车间东西向总长266m，跨度36m。柱距有9.5 m，12m，14.5m，19m四种。36m跨内布置双层吊车，上层350t(A6)，250t(A6)桥式起重机各一台，轨高20 m；下层50t(A5)桥式起重机两台和一台32t(A5)桥式起重机，轨高14 m。
图2 车间剖面图
2、结构选型
厂房结构形式采用“钢管混凝土格构柱+实腹钢梁”的单层钢框架结构。因车间内布置双层吊车，且大吨位在上层，轨高20 m，所以将柱设计成两阶柱(见图2)，第一阶柱直接延伸到上层吊车梁下翼缘标高，用以承受吊车梁传来的吊车竖向荷载。下层吊车相对吨位较小，轨高14 m，设计成由内柱肢悬挑出牛腿，以承受下层吊车竖向荷载。下柱截面采用四肢柱，柱截面高度为2.3 m，肢宽1 m，采用直径为402×10的螺旋焊接管(见图3)；上柱采用焊接H型钢450×1100××25。屋面梁采用焊接H型钢与柱刚接，以减小柱子的侧向位移。屋面围护结构采用高频焊接H型钢檩条加单层彩色压型钢板。
图3厂房柱断面图
经横向钢框架计算比较分析在柱截面高度尺寸相同，且满足强度、变形条件下，采用“钢管混凝土格构柱+实腹钢梁”比采用“钢格构柱十钢桁架”具有更好的结构侧向刚度和更大的强度安全储备。采用桁架式屋盖比实腹梁屋盖具有更好的屋盖竖向刚度和更大的上柱强度安全储备，但无论是采用“钢管混凝土格构柱+实腹钢梁”还是“钢格构柱十钢桁架”，结构的侧向刚度基本在同一水平上。因而，“钢管混凝土格构式柱+实腹梁屋盖”结构的侧向刚度比“钢格构式柱+桁架”结构要好一些。结果同时显示“实腹梁轻质屋盖”完全可满足规范对重型厂房横向位移的要求。
2、节点构造设计
（1）柱脚
柱脚采用插入式。柱脚端部设置封板封闭，这样有利于柱与基础连接面的局部受压。由于柱肢与基础混凝土的粘结强度较弱，柱肢上焊有几圈栓钉。本工程钢管混凝土柱肢直接插入杯口基础，因柱承受的水平荷载较大，插入深度取4倍管径。待柱校正固定后，再用细石混凝土浇筑与基础连为一体。柱脚留有顶升式浇筑混凝土的法兰连接管，而在肩梁处均留有排气孔。
（2）肩梁
肩梁是上下柱连接的关键部位，相当于转换梁，上柱荷载通过肩梁转换传给下柱，同时吊车竖向荷载也通过肩梁传给下柱。由于吊车竖向荷载远大于上柱传来的屋面荷载，传递吊车竖向荷载的肩梁腹板b穿过柱内肢管并与管壁焊接；连接上柱的肩梁腹板a一侧穿外肢管管心，另一侧焊在内肢管管壁上；肩梁由上下翼缘、腹板与柱肢剖口焊缝连接。为了加强刚度与传力可靠性，肩梁腹板尽可能穿过柱肢，并加设加劲肋。经分析，吊车竖向荷载85％由焊缝a传递，为确保安全此处焊缝采用熔透焊缝(见图4)。
图4 b-b剖面图
四、结论：
钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以承受轴向压力和偏心较小的轴向力为主，应用于重型或特重型单层工业厂房，能充分发挥结构承压能力高、刚度大及抗震性能好的特点，承压愈大，经济效果愈明显。此外，使用钢管混凝土柱还可以减少柱的用钢量及自重，减少焊接工作量，节省大量的焊接材料，缩短制造工期，而且其工作性能完全满足厂房结构设计的要求，有进一步研究和推广应用的价值。
【参考文献】
[1] 韩林海.钢管混凝土结构[M].北京:科学出版社,2007:31-32.
[2] 李先德.钢管混凝土结构在建筑工程中的应用[D].山东:山东大学,2007:16-17.
[3] 沈希明,汤关柞,招炳泉.钢管混凝土工业厂房柱设计[J].建筑结构学报,1982(1):34-37.
关键词：钢管混凝土；耗钢量；工程造价
中图分类号：TU37 文献标识码： A
目前，钢管混凝土结构的应用越来越多，越来越广，钢管混凝土结构在结构受力和经济效果方面具有较为突出的优势，是未来一个很重要的结构形式。目前钢管混凝土设计主要有《钢管混凝土结构设计与施工规程》CECS 28：90和一些地方标准。
本文分别采用CECS 28：90和工程建设标准（DBJ03-28-2008）对某已建成的工程进行优化设计，并对比前后结果，考察钢管混凝土的优越性以及两本不同的规范之间的技术差异。
1.工程背景及设计方案介绍
某车间共计7跨，最大跨度36m，吊车吨位最大达到280t。工程中采用结构形式为全钢结构，下柱采用焊接工字型钢双肢格构柱，钢材材质采用Q345-B（f =295（265）N/mm2），柱肢中心宽度3000m，下柱肢间采用双片T型型钢缀条，钢材材质为Q235-B（f =14.3N/mm2）。
1.1优化方案1介绍
下柱采用钢管混凝土双肢格构柱，空钢管缀条，；上柱采用工字型实腹结构；本方案主要的设计依据为《钢管混凝土结构设计与施工规程》CECS 28：90。
下柱截面：，，内灌注混凝土为C30
缀条截面：，
上柱截面：，
1.2优化方案2介绍
下柱采用钢管混凝土双肢格构柱，空钢管缀条，；上柱采用工字型实腹结构；本方案的主要设计依据为《钢管混凝土结构技术规程》工程建设标准（DBJ03-28-2008）。
下柱：，，内灌注混凝土为C30
缀条：，
上柱：，
2. 优化方案1设计
2.1截面参数计算
下柱单肢截面参数：
，长度H1=26250mm：
折算特性：
下柱格构式截面参数：
折算特性：
上柱截面参数：
，长度H2=17013mm：
上下柱轴力：
由CECS 28：90可得：
折减系数为0.7：
阶形柱等效计算长度为：
2.2 格构式下柱计算
2.2.1平面外单肢承载力计算
（1）单肢验算：
最不利组合
轴心受压，即
由CECS 28：90
由CECS 28：90
轴力和弯矩按各柱肢的面积分配
2.2.2腹杆验算
由内力组合：，故取验算
腹杆：，，Q235钢（）
由GB 50017-2003：
2.2.3格构式构件平面内整稳验算
最不利组合
由 CECS 28：90
由CECS 28：90
由CECS 28：90
3. 优化方案2设计
3.1截面参数计算
下柱单肢参数：
，长度H1=26250mm：
下柱格构式截面参数：
，长度H2 = 17013mm：
上下柱轴力：
由GB 50017-2003：
由GB 50017-2003：
由GB 50017-2003
3.2格构式下柱计算：
3.2.1平面外单肢验算
（1）单肢验算：
最不利组合
约束效应系数
轴压强度设计值：
由自治区标准
轴力和弯矩按各柱肢的面积分配，可得压力：
3.2.2腹杆验算
格构柱整体含钢率为：
由标准，
格构柱整体约束效应系数为：
格构柱整体轴压强度设计值为：
由内力组合：，故取进行验算
腹杆：，，Q235钢
由GB 50017-2003：
，满足要求
3.2.3格构式构件平面内整稳验算
选取最不利组合
由标准
格构柱换算长细比：
由自治区标准
由自治区标准验算公式5.3.6：
4.经济效果分析及总结
本经济效果分析是建立在以上三种设计方案的计算结果基础上，以格构式下柱为分析对比目标，计算出了相应建筑材料的实际用量，参考当时建材市场相应建材的报价，给出了工程实际造价。以下为按照采用三种方案设计，格构式柱在本工程中实际耗钢量及经济性比较。
下面通过图表可以更加直观的反应出三种方案在耗钢量与造价两方面的对比。
图1 耗钢量对比图图2 建材造价对比图
5.结论与总结
通过以上两种优化方案与原设计方案的对比可以看出，钢管混凝土在受力性能方面优于钢结构，体现在造价上，以本项目为例，该项目在方案1与方案2的优化设计下，节省造价在12%~17%左右，而内蒙自治区标准在造价控制方面则具有更大的优越性。
参考文献
[1]工程建设标准（DBJ03-28-2008）. 钢管混凝土结构技术规程, 呼和浩特, 2009．
[2]韩林海. 2004. 钢管混凝土结构－理论与实践[M]. 北京: 科学出版社
[3]韩林海,杨有福. 2004. 现代钢管混凝土结构技术[M]. 北京: 中国建筑工业出版社
【关键词】钢管混凝土;混凝土质量控制;混凝土强度；密实度。
一、钢管混凝土含义及特点
钢管混凝土是“钢管套箍混凝土”（SteelTube-ConfinedConcrete）的简称，英文缩写为STCC。是指在钢管中填充混凝土而形成、且钢管及其核心混凝土能共同承受外荷载作用的结构构件，可以认为是套箍混凝土的一种特殊形式，在国外也称之为“concrete-filledconcrete”（混凝土填心钢管）。
钢管混凝土按截面形式的不同，可以分为圆钢管混凝土、方形、矩形和多边形截面钢管混凝土等。钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用，即钢管对其核心混凝土的套箍约束作用。使钢管混凝土具有一系列优越的力学性能，同时也处于复杂的应力状态之下，需要我们从实际需要出发，坚持科学的研究态度，以取得更好的工程实际效果。
总的来说，钢管混凝土具有以下几方面的特点：
(1)承载力高。
由于薄壁钢管的套箍作用使混凝土处于三向受压，从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和变形性能，使混凝土特别是高性能混凝土的脆性弱点得到了克服。钢管混凝土的承载能力一般高于组成混凝土的钢管和核心混凝土单独受荷时的极限承载能力的叠加。
(2)塑性和韧性好。
钢管混凝土由于钢管对核心混凝土的约束作用，大大改善了混凝土脆性较大的缺点，使混凝土具有很大的塑性变形。试验表明，钢管混凝土柱被破坏时可以压缩到原长的2/3。
(3)制作和施工方便。
在浇灌混凝土时，可省去模板的施工，无需绑扎钢筋，施工简便，并可采用泵送混凝土、高位抛落不振捣混凝土和免振自密实混凝土等施工工艺，从而加速钢管混凝土构件的施工进度。
(4)耐火、耐腐蚀性能好。
由于组成钢管混凝土的钢管和其核心混凝土之间具有协同互补、共同工作的特点，这种结构具有较好的耐火性能。
(5)经济效果好。
作为一种组合结构构件，采用钢管混凝土不仅施工方便，而且很好地发挥钢材和混凝土两种材料的力学特性，使它们的优点得到充分和合理的发挥，因此，采用钢管混凝土一般都具有很好地经济效果。
二、钢管混凝土的发展概况
从1897年美国人JohnLally在圆钢管中填充混凝土作为房屋建筑的承重柱(称为Y柱)并获得专利算起，钢管混凝土结构在土木工程中的应用己有百年历史。钢管混凝土优越的力学性能，一开始就受到美欧各国土木工程界的重视，竞相开发利用。我国钢管混凝土结构的开发利用也有近40年的历史。经过大量理论工作者的不断研究使其在理论研究、施工工艺方面有了很大的进展。
我国的研究主要集中在钢管中灌素混凝土的内填型钢管混凝土结构。1978年，钢管混凝土结构就被列入国家科学发展规划，钢-混凝土组合结构(包括钢管混凝土)被列入国家科技成果重点推广项目。我国十几年来先后颁布了不少有关钢管混凝土方面的规程，例如国家建筑材料工业局标准JCJ01-89，中国工程建设标准化协会标准CECS28:90，电力行业标准DL/T5085-1999，中国工程建设标准化协会标准CECS159:2004《矩形钢管混凝土结构技术规程》，住建部国标GB50628-2010《钢管混凝土工程施工质量验收规范》等。
三、混凝土质量控制
在进行核心混凝土的施工时，混凝土的质量应符合规范要求，但是，由于核心混凝土为钢管所包覆，从而导致对混凝土浇筑质量控制问题的特殊性和难度。根据对不同混凝土浇筑质量情况下钢管混凝土力学性能的研究表明，混凝土的密实度对钢管混凝土构件的力学性能影响很显著，而混凝土浇筑方式对钢管混凝土中核心混凝土的密实度有较大影响。目前采用泵送混凝土、高位抛落振捣混凝土和自密实混凝土等施工工艺。比较而言，泵送混凝土的密实度等质量控制情况较好，但如果顶升过程中应力控制不力，会造成浇筑失败甚至管件变形。
目前规范中作为强条对混凝土强度等级是否符合设计要求的判断主要依据混凝土标养试块强度试验报告，混凝土浇筑的密实度依据浇筑工艺试验报告和混凝土浇筑施工记录，个人以为对于了解实际混凝土状态还不够明晰，需要辅助其他检测手段：
1、敲击法
通过小锤敲击听声音的方法来判断是否存在管内混凝土与钢管内侧空鼓的情况。
2、超声波检测法
由超声波通过时的声速、振幅和波形等超声参数的变化判断混凝土内部的密实度、均匀性和局部缺陷，检测频率一般选择40~100kHz范围内。
3、局部钻孔法
可以直观检测实际混凝土强度和状态，但属于破坏性检测，需要压浆补强和补焊封固。
总之，合理的配合比，适当的施工工艺，有效可行的检测检验措施是保证钢管混凝土中混凝土强度和密实度的重要条件。
四、总结
近年来，随着国家经济的发展，钢管混凝土正广泛应用于各种建筑结构中。尽管钢管混凝土在许多方面还存在着这样那样的弊端和问题，但是它的优点大大多于缺点，随着其理论研究的深入和完善，施工工艺的提高和高性能材料的应用，必将成为一种更完善的结构形式。作为质量监督管理部门，运用科学发展观指导学习实践，必须要有广精博专的专业知识，才能运用发展的眼光看问题分析问题。
【参考文献】
【1】哈尔滨建筑工程学院，中国建筑科学研究院主编、钢管混凝土结构设计与施工规程北京：中国计划出版社，1992
关键词：钢管混凝土；住宅建筑；多高层建筑；工程应用；
中图分类号： TU97 文献标识码： A 文章编号：
0.引言
钢管混凝土构件是指在钢管中填充混凝土而形成的组合构件。它是在型钢混凝土及螺旋配筋混凝土的基础上发展起来的。钢管混凝土利用钢管和混凝土在受力状态下，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能大为改善；同时，由于混凝土的存在可以避免或延缓钢管发生局部屈曲，从而保证材料性能的充分发挥。钢管混凝土结构的迅速发展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具体表现为：承载力高、延性好、抗震性能优越；施工方便，工期大大缩短；有利于钢管的抗火和防火；耐腐蚀性能优于钢结构。钢管混凝土可以降低工程造价，且施工方便，工期短，是解决层高较高及跨度结构的有效途径。
1.钢管混凝土特点
1.1 钢管混凝土静力性能
对于薄壁钢管来说，其抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力；对于混凝土来说，其抗压强度高，但抗弯能力很弱。在管中灌入混凝土形成轴心受压钢管混凝土构件后，钢管保护了混凝土，使它三向受压，延缓了受压时的纵向开裂；而混凝土的存在可以避免或延缓薄壁钢管过早地发生局部屈服。两种材料相互弥补彼此的弱点，也充分发挥了彼此的长处，从而使钢管混凝土柱具有很高的承载力。
1.2 钢管混凝土抗震性能
国内外学者对钢管混凝土的抗震性能进行了大量的实验研究。在压弯反复荷载作用下，弯矩曲率滞回曲线表明，钢管混凝土结构的吸能性能特别好，无刚度退化，且无下降段，和不丧失局部稳定性的钢柱相同。但在一些建筑中，钢柱常常要采用很厚的钢板以确保局部稳定性，还常发生塑性弯曲后丧失局部稳定。因此，钢管混凝土柱的抗震性能也优于钢柱。与钢筋混凝土柱相比，钢管混凝土柱的自重大幅度减小，地震作用引起的地震反应也将减小。
1.3 钢管混凝土耐火性能
国内外学者主要研究了钢管配筋混凝土结构的耐火极限且柱结构不采取防火保护措施的情况。结果表明，钢管混凝土具有比钢结构更好的耐火性能，并形成一套实用的抗火设计方法。由于钢管内填灌混凝土，能吸收大量的热能，因此遭受火灾时管柱截面温度场的分布很不均匀，增加了柱子的耐火时间。经实验统计数据表明：达到一级耐火要求和钢柱相比可节约防火涂料1／2-2／3甚至更多，随着钢管直径增大，节约涂料也增多。
2.钢管混凝土的研究现状
最早采用钢管混凝土结构的工程之一是1879年英国的Severn铁路桥的桥墩，当时在钢管内填充混凝土在承受压力的同时也用来防止钢管锈蚀。早期的研究不考虑钢管及其核心混凝土之间的相互作用对构件承载力的提高，只是对两者进行简单地迭加。随着研究的深入，人们发现在受力过程中，由于钢管对混凝土的约束作用使混凝土处于复杂应力状态下，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能大为改善；同时由于混凝土的存在可以避免或延缓钢管发生局部屈曲，二者相互作用协同互补，提高了钢管混凝土的整体性，使其具有一系列优越的力学性能和先进的经济指标。
对钢管混凝土力学性能的研究存在各种不同的研究方法，如实验研究、实验系数回归、极限状态分析法、以及纤维模型法和有限元法等的数值解法，它们的区别在于如何估算钢管与核心混凝土之间的相互约束作用，这种约束作用的存在导致了其力学性能的复杂性。由于研究者们从不同角度对上述问题进行研究，对钢管和混凝土之间的紧箍效应理解不同，因此所获计算方法和计算结果就会有所出入。各国研究者分别对钢管混凝土构件在静力、动力、火灾作用下以及钢管混凝土与钢梁或钢筋混凝土梁组成的框架结构的力学性能进行了系统研究。
世界各国在有关研究成果的基础上分别制订了钢管混凝土结构设计与施工规程，如欧洲的EC4（1996）、DIN18800（1997），美国的ACI-319-89、SSLC（1979）、LRFD（1994），日本的AIJ（1980，1997）。我国是在上世纪60年代开始研究钢管混凝土的，主要集中在钢管中灌素混凝土，虽然起步较晚，特别是近十几年取得了令人瞩目的成就，已颁布了几个设计规程，如JCJ01-89、CECS28:90、DL/T5085-1999和GJB1029-2001。这些规程的制定，拉开了钢管混凝土在我国建筑业中广泛应用的序幕。
3.钢管混凝土在住宅中的应用
20世纪60-80年代钢管混凝土开始应用于工业与民用建筑。随着理论研究的深入、设计规程的颁布和其自身具有的优点，钢管混凝土被越来越广泛地应用于单层和多层工业厂房柱、设备构架柱、各种构架、支架、栈桥柱、地铁站台柱、送变电杆塔、桁架压杆、桩、空间结构，近10年又被应用于桥梁结构、高层和超高层建筑中，特别是近2-3年，它被越来越多地应用于住宅建筑中，并取得了良好的经济效益和建筑效果。
一方面是因为钢结构自身具有科技含量较高，利于环境保护，且可再生利用等优点，另一方面是由于我国钢产量大幅度增加，世界钢产量日趋饱和，钢材价格随之下降，所以近年来我国开始大力推广钢结构，鼓励采用钢结构。建设部等部门也为此制定了加速推广建筑钢结构发展和应用的目标，确定“十五”期间以推广住宅钢结构为重点，力争在“十五”期间使我国建筑钢结构用钢量达到全国钢材总产量的3%，到2015年达到6%。住宅建筑历来居建筑业首位，所以在住宅建筑中推广钢结构势在必行。
住宅钢结构，有低层、多层和高层之分。3层以下为低层，9层以下为多层，9层以上为高层，10～12层又称小高层。住宅钢结构，考虑抗震要求，一般不宜超过12层，同时又由于我国人口众多，土地资源相对不足，城市住宅需求量迅速增长，所以宜发展多层和小高层钢结构住宅，但在人口密度大的城市，仍然是以高层为主。住宅钢结构，具有柱子用量少，室内有效使用空间大，房屋空间布置灵活，结构性能好等优点。它所选择的结构体系一般是：5～6层以下，框架体系或框架-支撑体系；6层以上，框架-支撑体系或框架-混凝土剪力墙（核心筒）体系；多层，大多采用双重体系。钢结构住宅采用的框架柱有H型钢柱，钢管砼柱和钢骨砼柱，后两种为组合柱。在小高层建筑中，组合柱比H型钢柱省钢，进而也就可以降低工程造价，但是，钢骨砼柱的施工较钢管混凝土柱施工复杂，因此，在住宅钢结构中推广钢管混凝土势在必行。
我国在上海、天津、辽宁、新疆等地分别兴建了一些以钢管混凝土作为框架柱的钢结构住宅试点工程，促进钢结构住宅在我国的发展历程。众所周知，上海人口密度大，土地资源宝贵，因此，上海的试点钢结构住宅多选用高层。而天津、辽宁、新疆等地人口密度相对较小，所以多选用了小高层和多层。这些地区在高层住宅中采用钢管混凝土作为框架柱的钢结构部分。钢管混凝土在住宅建筑中的应用迈出了其在实际工程应用的重要一步，这一步的迈进意义重大，因为它实现了由高层到小高层、多层钢管混凝土结构的发展，为其大量的应用开辟了新局面。
4.结束语
钢管混凝土在我国的发展只有几十年的历史，但发展速度非常快，如今，已广泛地应用到各个工程领域。尤其是它在住宅中的应用，使其由高层建筑中的应用过渡到小高层、多层建筑中的应用，为其发展创造了广阔空间。预计在21世纪前20年，我国每年需新建住房4.86-5.49亿平方米，后30年每年需新建住房5.76亿平方米。今后50年住宅建设将成为国民经济建设新的增长点和消费热点。因此，钢结构住宅的发展有着广阔的空间，钢管混凝土在住宅中的应用有着广阔的前景。所以，有必要对钢管混凝土做进一步的研究。今后应该做好以下几个方面的工作：
(1)在防火设计方面，要简化钢管混凝土防火极限的设计方法，制定钢结构(钢管混凝土结构)住宅建筑的防火设计规范。只有这样，才能有助于推广钢管混凝土在住宅建筑中的应用。
(2)加强钢结构（钢管混凝土）住宅建筑在火灾后的残余力学性能评估与灾后的维修、加固措施的研究。
参考文献
[1]冯乃谦.高性能混凝土[M].北京:中国建筑工业出版社,2010.
关键词：方钢管混凝土柱；多层轻钢结构；优点；结构设计；技术难点
中图分类号：TU391文献标识码： A 文章编号：
Abstract: this paper expounds the concrete filled square steel tubes structure system in light of the application of the steel structure housing situation and advantages, introduces the structure of the concrete-filled steel tube column party design analysis method and its future research prospect， and provides light steel structure housing or related design work for the staff technology reference.
Key words: square steel tube concrete column; Multi-layer light steel structure; Advantages; Structure design; Technical difficulties
0 概况
随着人类对住宅要求越来越高，建筑房屋的绝热、抗震及抗压性能越来越理想。这一切都源于人类对房屋质量的舒适感与安全感的追求，钢—混凝土组合的建筑结构就是人类追求建筑房屋舒适与安全的产物。钢—混凝土结构早在19世纪就已开始被人类所注意，并对其展开一系列的研究开发，其综合了钢材的韧性与混凝土材料的较好的抗压性能，更好地发挥了建筑材料的材质特点，而避免各自的缺点。
由于环保意识的不断加强及材料短缺越来越严重，国外很多国家如澳大利亚、日本、美国等，都在在积极研发和设计更多钢管混凝土结构的应用。而我国在近几年内也开始研究开发、设计与制造、施工安装轻钢结构，也取得了很大的成就，如首都博物馆新馆的设计与施工[1]。
1 方钢管混凝土柱结构体系的优点
1.1节约钢材，降低造价
一般情况下，由于方钢管混凝土加入钢结构，降低了建筑物的自重，相当于混凝土结构的一半，而基础荷载相对变小，经济效益明显提高，己成为公认的节材、经济、施工简捷的结构形式。
1.2抗震性能好
由于钢管的材料的存在，提高了整体结构的强度、塑性和韧性，因此在同样的震动条件下，其能更好地克服因超载而发生断裂现象，更好地适应动力荷载的压力，其良好的延展性在抗震性能方面表现得无可挑剔。
1.3防锈蚀和抗火性能优于钢柱
方钢管混凝土柱只是外表面需涂防锈漆，而钢柱全周边皆需防锈蚀，显然，可以大大节省防锈漆。且方钢管混凝土由于其管内设置有混凝土结构，可以吸收大量热量，因而耐火时间比钢柱更长。所用的防火涂料比钢柱更少，造价也比钢柱更低，性价比更高。
1.4抗扭、抗剪性能优越
方钢管混凝土柱的抗扭和抗剪性能都很好，延性大，强度高。建筑物的一些边柱和角柱，在地震作用下，将同时承受轴心压力、弯矩、扭矩和剪力作用。对于方钢管混凝土柱来说，在复杂应力作用下的承载力很高，并且其塑性和延性更好，安全而可靠[2]。
2 方钢管混凝土柱的结构设计
2.1主要计算依据
方钢管混凝土柱的机构设计过程应依据建筑设计单位提供的建筑设计方案、并参考有关的国家建筑设计规程、规范，如《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）、《钢结构设计规范》（GB50017-2003）、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）等等[3]。
2.2轴向受力构件计算
2.2.1轴心受压构件的强度计算
根据钢管和混凝同工作的机制，参照我国建筑结构设计统一标准的规定，轴心受压构件的强度承载力设值的计算公式为：
Nu=α(fAs+fcAc)
上式中α是与钢管对混凝土的约束效应和混凝土徐变对承载力影响等因素有关的系数，前者对混凝土的强度有所提高，后者则相反。考虑到α的影响因素比较复杂，对轴心受压构件的强度承载力的提高有限，对于管壁较薄的构件更是如此，为方便使用，取α=1，即得到方钢管混凝土轴心受压构件的强度计算公式：
N≤Nu u= fAs+fcAc
2.2.2轴心受压构件的稳定计算
根据试验资料，方钢管混凝土轴心受压构件受力较接近于钢构件，因此采用钢结构类似的计算公式：
公式中的轴心受压稳定系数也近似地采用现行国家标准《钢结构设计规范》（GB50017-2003）中的b曲线：
构件的长细比则按考虑钢管和管内混凝同工作后的影响
2.2.3轴心受拉构件的强度计算
由于混凝土的抗拉强度相对于钢管较小，在计算方钢管混凝土轴心受拉构件时可不计入混凝土的作用，只考虑方钢管抵抗所有拉力，由极限状态即可得到方钢竹混凝土的抗拉承载力计算公式：
N≤Asf
2.3弯、拉弯构件计算
其中包括a、弯矩作用在一个主平面内的方钢管混凝土压弯构件的强度计算；b、弯矩作用在一个主平面内的方钢管混凝土压弯构件的稳定计算；c、弯矩作用在一个主平面内的方钢管混凝土拉弯曲构件计算；d、弯矩作用在两个主平面内的双轴压弯方钢管混凝土构件的强度计算；e、弯矩作用在两个主平面内的双轴压弯方钢管混凝土构件的稳定计算。但由于论文章节的安排，在本文就不详细介绍。
2.4节点连接设计
梁-柱连接的性能是影响结构整体性能的关键，合理的连接节点应该有足够的强度和适当的刚度，即满足“强节点、弱杆件”原则。方钢管混凝土柱与H型钢梁的连接，按照连接处相对转动约束作用的大小，可以分为：柔性连接、半刚性连接和刚性连接三种。其中半刚性连接可减少施工现场的焊接工程量，且节点外观简捷、传力明确，钢柱制作与混凝土的浇筑质量不受影响，柱两侧梁高不等构造容易处理，避免了内隔板与外环板由于焊接残余应力影响，而在地震力的反复作用下节点处钢材易发生分层或脆性破坏的缺点。
3方钢管混凝土柱结构设计的研究方向
虽然钢管混凝土住宅具有较多的优势，但在实际中的应用时，还存在一些善待解决的难题。
3.1结构理论研究需进一步完善
对方钢管混凝土构件来说，目前对构件动力性能的研究还是基于试验结果，缺乏理论分析方法，不利于深入全面研究其动力特性，同时不利于对实用抗震设计方法的研究。
3.2设计理论需要进一步完善
目前国内的建筑规程虽然对圆钢管混凝土构件和方钢管混凝土构建的设计做了有关说明，但有些依据还不能非常准确地描述方钢管混凝土柱体构件的性能，相差误差还比较大，设计过程仅仅对混凝土和钢管部分进行简单的叠加，这样降低了该结构的优势。而采用研究理论进行计算时，公式却显得过于烦琐，还需要结合实际的实验数据进行大量简化。
3.3结构形式需要进一步完善
由于钢管混凝上构件的抗弯性能低于抗压性能，因此钢管混凝土框架抗侧力性能比较弱，仅采用框架结构一般不能满足抗震要求，需要增加抗侧力体系，一般为柱间支撑。但是柱间支撑的增加限制了建筑开窗的灵活性。因此，进行该类型住宅设计需要建筑和结构有机结合。
3.4节点的优化设计
梁柱刚接节点，需要传递弯矩。在现场施工时，如果仅对钢管进行节点拼接，由于略去混凝土部分的抗弯承载力，节点强度将低于构件强度，不符合“强节点，弱构件”的设计原则。而考虑节点处混凝土部分的作用，施工时不可避兔混凝土的二次浇注，不符合全装配式住宅施工要求。因此对于梁柱端头和节点均应另行设计，节点的优化设计和试验将成为设计工作中的重要部分。
3.5结构防火处理
虽然钢管混凝土具有较好的抗火灾性能，并且通过理论计算和工程实例验证。但目前的规程仍规定按照钢结构防火要求处理，防火处理将大量增加工程造价，该问题已成为钢管混凝土结构和轻钢结构在工程应用中的瓶预问题。
4 结束语
多层轻钢建筑中采用方钢管混凝土结构可大大增加其结构的承载力和可靠度，提高建筑品位，缩短施工工期，提高了住宅的抗震性能，节省了建筑过程的有关材料费用，具有非常好的经济效益和社会效益。对于目前木材、矿产资源缺乏的国情来说，方钢管混凝土柱体构建是相当具有发展潜力结构形式。但是，由于国内建设设计人员对方钢管混凝土构件的各种性能的研究分析工作才处于比较初级的阶段，在其结构布置、设计方法、施工措施等方面的技术还需要进一步提高。
参考文献
[1] 徐祖元. 首都博物馆新馆钢结构工程施工技术 [J]. 建筑技术，2006，（09）
[2] 宋国涛,高日，刘智敏等. 一种新型钢-混凝土组合桁架的特点及应用 [J]. 建筑技术开发，2005，（03）
