论钢管混凝土的应用发展

　　[摘要]:随着国家建设的加快，钢管混凝土结构的应用越来越广泛，本文从钢管混凝土结构的特点，理论研究，施工应用方面进行分析。
　　关键词:钢管混凝土;理论研究;施工应用
　　
　　一、钢管混凝土含义及特点
　　本文所谓“钢管混凝土”是“钢管套箍混凝土”（SteelTube-ConfinedConcrete）的简称，英文缩写为STCC。它是将混凝土填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构材料，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）。但后一种叫法似不够确切，因为它只是从表象上表述了混凝土对钢管的填充，而没有从本质上突出钢管对核心混凝土的套箍约束[1、2]。
　　钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件。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。使混凝土处于复杂的应力状态之下，不但提高了混凝土的抗压强度，而且还使其塑性和韧性性能得到改善。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。试验表明。钢管混凝土柱是空钢管和素混凝土柱单独承载力之和的1．73倍。(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)施工方面。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。
　　二、钢管混凝土的理论研究与施工进展
　　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。
　　1、在理论研究方面：前苏联在五六十年代对钢管混凝土结构进行了大量的研究,并在一些土建工程中进行了应用。在西欧一些国家,如英国、德国和法国等,主要研究方钢管混凝土、圆钢管混凝土和矩形钢管混凝土结构,核心混凝土为素混凝土,或在核心混凝土中配置钢筋或型钢,目前的设计规程主要有欧洲EC4(1996)和德国DIN18806(1997)等。在美国,以研究方钢管混凝土和圆钢管混凝土为主,核心混凝土为素混凝土,设计规程主要有ACI319—89,SSLC(1979)和LRFD(1999)等。在日本,主要研究方钢管混凝土、圆钢管混凝土和矩形钢管混凝土结构,核心混凝土为素混凝土或配筋混凝土,目前的设计规程主要有AIJ(1980,1997)。各国的设计规程有各自的理论和应用特点,基本上都反映了该国的最新研究成果,推进和引导了国际范围内钢管混凝土结构的研究和发展。
　　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。目前已先后由国家建材总局、中国工程建设标准化协会、国家经济贸易委员会等单位颁布发行了有关钢管混凝土结构的设计规程,分别是：JCJ01—89,CECS28:90,DL5085/T—1999和GJB4142—2000[1~4]。而且,钢-混凝土组合结构(包括钢管混凝土)已被列入国家科技成果重点推广项目。
　　2、在施工方面：在我国，1966年成功地将钢管混凝土柱用于北京地铁车站工程。70年代又在冶金、造船、电力等行业的单层厂房和重型构架中得到成功的应用。例如：1983年建成的大连造船厂船体装配车间；1984年在上海建成的上海基础公司特种基础研究所科研楼，1988年建成的华北电管局微波塔，1999年建成的我国第一座用钢管混凝土柱的钢结构高层建筑，也是世界上最高的一座钢管混凝土高层建筑。目前,钢管混凝土已在单层和多层工业厂房、地下工程、高炉和锅炉构架、各种支架及送变电构架、高层建筑工程和大跨度桥梁工程等方面得到较为广泛应用。而钢管混凝土结构技术自身也在上述工程实践中得到了新的发展。
　　三、结语
　　钢管混凝土结构是一种相对较新的结构体系,因此还有必要对钢管混凝土的性能进行更深入更系统的研究，同时由于其突出的优点将在以后的工程中得到更广泛的应用。
　　
　　参考文献:
　　[1]钟善桐.钢管混凝土结构[M].北京:清华大学出版社,2003
　　[1]蔡绍怀.现代钢管混凝土结构[M].北京:人民交通出版社,2007
　　[3]中国工程建设标准化协会标准,钢管混凝土结构设计与施工规程(CECS28:90).北京:中国计划出版社,1992:80[S].