時間：2022-05-30 00:40:06
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇鋼管混凝土結構，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
近30年來，鋼管混凝土結構逐漸被應用于建筑結構尤其是在高層建筑結構中，隨著建筑物高度的增加，鋼管高強混凝土和鋼管超高強混凝土結構的應用也將會得到快速的發展?；炷恋目箟簭姸雀撸箯澞芰苋?，而鋼材，特別是型鋼的抗彎能力強，具有良好的彈塑性，但在受壓時容易失穩而喪失軸向抗壓能力。而鋼管混凝土在結構上能夠將二者的優點結合在一起，可使混凝土處于側向受壓狀態，其抗壓強度可成倍提高.同時由于混凝土的存在，提高了鋼管的剛度，兩者共同發揮作用，從而大大地提高了承載能力。鋼管混凝土作為一種新興的組合結構，主要以軸心受壓和作用力偏心較小的受壓構件為主，被廣泛使用于框架結構中，如廠房和高層。鋼管混凝土結構與傳統結構進行經濟對比分析，在造價、耗材、施工等各方面的綜合經濟效益顯著。特別是鋼管高強和超高強混凝土結構在高層或超高層建筑中有廣闊的應用前景。
1 鋼管混凝土結構的特點及與傳統結構的對比分析
1. 1 結構面積減小，有效使用面積增加
在建筑工程中鋼管混凝土通常用做柱子，由于鋼管混凝土是延性材料，在地震區可以做到不受軸壓比的限制，只控制其長細比，因此，柱截面面積可減少很多，有效使用面積增大，結構自重減輕在50%以上，因此，地震作用和地基荷載均可減小，從而經濟有效地解決了我國建筑工程領域長期存在而未能解決的“胖柱”問題。
1. 2 施工簡便，可大大縮短工期
鋼管混凝土柱和普通混凝土柱相比，免除了支模、拆模、綁扎鋼筋或焊接鋼筋骨架等工序，省工省時；和普通鋼柱相比，不用節點板，焊縫少，構造簡單?？s短工期，提前投產，其綜合經濟效益較好。
1. 3 同等承載力條件下有更大的經濟效益
鋼管超高強混凝土柱的造價比普通混凝土柱的造價降低30%左右；鋼管高強混凝土柱的造價比普通混凝土柱的造價偏高或大略相等。可見，采用鋼管超高強混凝土柱有更大的經濟效益。
1. 4 耐火性能好
鋼管混凝土柱（空心鋼柱用混凝土填實）有較高的耐火能力，因為鋼柱吸熱后有若干熱量會傳遞到混凝土部分，減慢鋼柱的升溫速度，并且一旦鋼柱屈服，混凝土可以承受大部分的軸向荷載，防止結構倒塌。組合梁的耐火能力也會提高，因為鋼梁的溫度會從頂部翼緣把熱量傳遞給混凝土而降低。
2 鋼管混凝土結構目前存在和需要進一步解決的問題
從現有的文獻資料來看，國內外對鋼管混凝土的研究主要集中在結構設計、靜力學性能、動力學性能等方面，而真正對材料的研究相對較少。材料與結構是一體不可分的，有了良好的材料設計，才會有良好的結構性能，而目前鋼管混凝土所出現的一系列問題如施工不穩定、脫空、膨脹性能低、混凝土力學性能達不到要求等都可以先從材料方面著手找到解決問題的方法。以下幾個方面是有待解決的問題。
2. 1 材料的要求高，成本提高
混凝土特別是高強度混凝土的配制較困難，目前，強度等級在C100以上的混凝土仍處于試驗室階段，高強度鋼材的應用在一定程度上提高了成本。
2. 2 材料的自身性質
鋼管混凝土在收縮、徐變、溫度等影響下的材料自身性質還需做系統全面的研究。
2. 3 復雜受力狀態
復雜受力狀態如彎、剪、壓、扭共同作用時構件的計算方法還沒有完全確定，造成設計時只能簡單地忽略構件的受扭和受剪，并加大構件承載力的富裕度來處理。
2. 4 節點性能的研究
鋼管混凝土結構工程采用的節點形式有很多樣。按材料分，現澆鋼筋混凝土梁與鋼管混凝土柱節點，鋼梁與鋼管混凝土柱節點；按梁柱間的彎矩傳遞情況來分，有剛接節點、鉸接節點和彈性連接節點。目前，關于節點的試驗和理論研究嚴重滯后于實際工程的應用。
2. 5 動力性能的研究
鋼管混凝土尤其鋼管高強混凝土和鋼管超高強混凝土的耐疲勞性能和抗震性能需做進一步研究。
2. 6 鋼結構防護技術的要求
鋼結構防護包括防火、防腐、防銹。鋼結構體系房屋造價高的主要原因是鋼結構的防護技術要求較高，費用較高。
3 鋼管混凝土結構的應用現狀和應用前景
我國于上世紀50 年代末開始進行鋼管混凝土組合結構的研究，主要集中在鋼管中澆灌混凝土的內填充型鋼管混凝土結構。目前，在鋼管混凝土組合結構力學性能和設計方法、施工技術、耐火性能等方面展開了比較系統的研究工作，取得了巨大成就，其構件性能、理論研究和實際應用在國際上處于領先。
1963 年在北京地鐵車站首次應用了鋼管混凝土柱，隨后，在一些廠房的柱子中逐步得到推廣應用。上世紀80年代以來這種結構材料在多層和高層建筑中得到進一步應用。自1990年在我國四川省建成了跨度110m 的下承式系桿鋼管混凝土拱橋―――旺港天橋以來，混凝土拱橋在我國得到了迅猛發展。廣州丫髻沙大橋為主跨360m的鋼管混凝土帶懸臂中承式剛架系桿，拱的跨徑突破了300m大關；四川省巫山長江大橋為跨徑400m的鋼管混凝土拱橋，這兩座橋梁的修建，標志著我國鋼管混凝土拱橋的研究與應用整體水平已經提升至一個新的高度。鋼管混凝土拱橋在我國迅速發展，并先后頒布了有關鋼管混凝土結構的設計規程。
國內一些大專院校、科研院所也對鋼管混凝土進行了系統的研究，取得了一些成果。韓林海和鐘善桐等對工程中常用的幾種形狀的鋼管混凝土力學性能進行了探索和研究，提出了極限平衡法理論和鋼管混凝土統一理論，為鋼管混凝土的研究奠定了基礎；哈爾濱建筑大學王湛等通過試驗研究了核心混凝土為C30～C50強度等級的鋼管膨脹混凝土；魏美娟等給出了鋼管混凝土構件的計算條件，對構件在臨時荷載作用下受彎的力學性能進行了分析和計算；武漢理工大學的胡曙光和丁慶軍等針對鋼管高強膨脹混凝土的特性，圍繞鋼管混凝土工程應用中所普遍存在的混凝土與鋼管脫粘問題和大跨度結構工程的施工難題，進行了長期深入、系統的研究；韓冰等在對鋼管混凝土受彎構件徐變分析的基礎上，建立了長期荷載作用下鋼管混凝土受彎構件的承載力計算方法，認為徐變將降低鋼管混凝土受彎構件的承載力。
目前，鋼管混凝土和鋼管高強混凝土結構的應用很廣泛，但鋼管超高強混凝土還處于試驗室研究階段，隨著科研成果的積累和完善，本世紀鋼管高強混凝土和鋼管超高強混凝土結構在高層和超高層建筑中一定會有廣闊的應用前景。
參 考 文 獻
[1]鐘善桐.鋼管混凝土結構在我國的應用和發展[J ].建筑技術， 2001 （2）
[2]蔡健.鋼管混凝土柱節點的應用現狀和存在問題[J ].建筑結構. 2001 （7）
【關鍵詞】鋼管混凝土結構;建筑;性能
0.前言
國外最早應用型鋼混凝土結構,主要是用混凝土來保護鋼結構,使之防火性能及防腐蝕性能得到大大改善,不必要進行經常性的、工作量很大的日常維護。后來在結構中才主要利用混凝土來提高結構剛度,以減小結構的側移。將型鋼混凝土用于高層、超高層及高聳鋼結構中,以及用于地震區的建筑中,將使建(構)筑物的側移大大減小。一般在混凝土中再不配縱向鋼筋與鋼箍。所用鋼管一般為薄壁圓鋼管或方鋼管。方鋼管混凝土結構的研究與應用歷史較短,盡管其與圓鋼管混凝土相比有一定的優點,鋼管的制作,節點的構造較為簡單,對某些受力構件,大偏心受壓構件比圓鋼管受力性能要好,不必一定做成雙肢或多肢柱。
1.鋼管混凝土結構計算模型假設
對于實心鋼管混凝土的研究，國內有學者提出鋼管混凝土統一理論，即將鋼和混凝土視為一種組合材料來研究其綜合力學性能。
鋼管混凝土統一理論有如下基本假設：
(1)鋼管混凝土可視為一種組合材料?？梢杂蓸嫾墓ぷ髑€來研究其組合力學性能指標，由整個構件的形常數來計算其承載力。
(2)鋼管混凝土構件在不同荷載組合作用下的性能變化是連續、統一的。
(3)鋼管混凝土構件的性能隨幾何參數如長細比、含鋼率等的變化是連續、統一的。
(4)鋼管混凝土構件的性能變化隨其截面形狀如圓形、多邊形、方形的改變是連續、統一的。
根據這些假設，統一理論研究的基本思路是：首先分別確定鋼材和核心混凝土的應力－應變關系模型，再將應力—應變關系模型編入數值計算的程序當中，利用數值分析方法計算出構件受軸壓（拉）、純彎、純扭或純剪的荷載－變形關系曲線，進而由荷載－變形關系曲線導出鋼管混凝土各項綜合力學性能指標（如軸壓模量及強度指標，抗彎剛度及抗彎模量等）。由于計算時采用的核心混凝土的應力－應變關系模型中考慮了鋼材對混凝土的約束作用，所以在綜合荷載－變形關系中也就包含了這種作用效應，因而在各項綜合力學性能指標中也包含了這種效應，比較符合實際應用。
2.鋼管混凝土結構的優點
2.1受力合理
能充分發揮混凝土與鋼材的特長,從而使構件的承載能力大大提高。從另一方面而言,對于同樣的負荷,鋼管混凝土構件的斷面將比鋼筋混凝土構件顯著減小。對混凝土來說,由于鋼管約束,改變了受力性能,變單向受壓為三向受壓,使混凝土抗壓強度提高了幾倍。對鋼管來說,薄壁鋼構件對于局部缺陷特別敏感。薄壁鋼管也不例外,局部缺陷特別是不對稱缺陷的存在,將使實際的穩定承載力比理論值小得多。由于混凝土充填了鋼管,保證了薄壁鋼管的局部穩定,使其弱點得到了彌補。
2.2具有良好的塑性性能
混凝土是脆性材料,混凝土的破壞具有明顯的脆性性質,即使是鋼筋混凝土受壓構件,尤其是軸心受壓及小偏心受壓構件的破壞,也是脆性破壞。而且在實際工程中軸心受壓、小偏心受壓的情況往往實際上是不可避免的,甚至是大量的。而鋼管混凝土結構中,由于核心混凝土是處于三向約束狀態,約束混凝土與普通混凝土不同,不僅改善了使用階段的彈性性質,而且在破壞時產生很大的塑性變形,鋼管混凝土柱的破壞,完全沒有脆性特征,屬于塑性破壞。此外,這種結構具有良好的抗疲勞、耐沖擊的性能。
2.3施工簡單,縮短工期
鋼管本身就是模板,因此比鋼筋混凝土構件省去了模板。鋼管本身既是縱筋又是箍筋,這樣便省去了模板的制作安裝工作。鋼管的制作比鋼筋骨架的制作安裝也簡單,并且鋼管本身在施工階段即可作為承重骨架,可以節省腳手架。這些方面對施工都大為有利,不僅節省了大量施工中的材料,減少了施工工作量,而且大大減少了現場露天工作,改善了工作條件,同時也加快了施工、縮短工期。
2.4顯著的經濟效果
與鋼結構相比,節約了大量鋼材。根據多項工程統計,鋼管混凝土大約能節省鋼材50%,因而相應地也降低了造價。與鋼筋混凝土結構相比,大約可減少混凝土量的一半,而用鋼量大致相當。這樣隨之帶來的優越性是構件自身大大減輕、構件斷面大大減小,減少了結構占地面積。由于省去了大量的模板,節省了大量木材,降低了費用,因此其取得了顯著的經濟效果。
2.5良好的抗震性能
由于結構自重大大減輕,這對減小地震作用大為有利。結構具有良好的延性,這在抗震設計中是極為重要的。而對于一般鋼筋混凝土柱,尤其是軸壓和小偏心受壓柱是難以克服的缺點。
2.6具有美好的造型與最小的受風面積
圓形柱不僅以其美好的造型而且因其無棱角,所以特別適用于公共建筑的門廳、大廳、車站\車庫、城市立交橋以及露天塔架等高聳結構。
由于鋼管混凝土結構具有一系列的優點,因此被廣泛采用于多高層建筑、橋梁結構、地鐵車站及各種重型、大跨的工業廠房以及高聳塔架等建筑物。鋼管混凝土結構在國外應用已有近百年歷史,20世紀初,美國就在一些單層和多層房屋中采用鋼管混凝土柱。
3.鋼管混凝土結構在多層建筑中的應用
例如1984年在上海建成的基礎公司特種基礎研究所科研樓,地下2層,地上5層均為雙跨鋼管混凝土框架結構。邊柱與中柱分別為299與35l根鋼管混凝土柱,可見柱斷面及結構占地面積均比鋼筋混凝土框架柱為小。1992年泉州市郵電局大廈,高87.5m,采用框架剪力墻結構,底部三層的框架柱采用的鋼管混凝土柱。廈門信源大廈高96m,地下2層\地上28層。地下至20層的全部框架柱及20～23層的四角柱采用了鋼管混凝土。廈門埠康大廈,高86.5m,地上25層,其中12層采用了鋼管混凝土柱?；葜菁悟E大廈28層,全部柱子采用鋼管混凝土柱?；葜莞患澤套?8層,地下2層、地上3層全部柱子采用了鋼管混凝土柱。這些高層建筑中采用鋼管混凝土柱不僅節約材料、減輕自重、縮短工期,并且如果采用鋼筋混凝土,柱斷面尤其是底下數層柱的斷面將會很大,結構占據了很大的使用面積,也給使用帶來諸多不便。
4.鋼管混凝土結構在公共建筑中的應用
在北京地鐵車站站臺中廣泛采用了鋼管混凝土柱,不僅充分發揮了其優良的受力性能,也獲得美好的景觀,縮短了工期。首鋼陶樓展覽館,全部柱子也采用了鋼管混凝土柱。江西省體育館的屋蓋由跨度為88m的拱懸掛。拱采用箱形截面,分別用四根鋼管置于箱形截面的四角,用角鋼做腹桿組成了箱形截面拱。四角鋼管中澆筑混凝土,以此箱形拱為依托,掛上模板,澆灌混凝土以形成鋼筋混凝土箱形截面拱。這樣解決了如此高大拱體現場澆筑混凝土的困難。充分體現了前述鋼管可作為施工時承重骨架的優越性。這一結構,實際上是鋼管混凝土與空腹桁架配鋼的型鋼混凝土結構的巧妙結合與新的發展。
5.鋼管混凝土結構在工業構筑物中的應用
鋼管混凝土結構經常用于各種設備支架、塔架、通廊與倉庫支柱等各種工業構筑物中。
工業構筑物支架柱常為軸心受壓或接近軸心受壓,塔架等構架的桿件常常以軸力為主,因此用鋼管混凝土柱受力合理,尤其對于室外的高度較高的塔架或倉庫等,用圓形柱減小了受風面積,對承受風力是理想的斷面形式。這些構筑物中比較典型的有江西德興銅礦礦石貯倉柱。圓筒貯倉高達42m,包括礦石在內總重達16000t,采用了16根鋼管混凝土柱支承。荊門熱電廠鍋爐構架1982年建成,鍋爐及附屬結構總重為4220t,構架高50m,由六根鋼管混凝土平腹桿雙肢柱支承。構架跨度22.4m,柱距12m,柱頂標高47.93m。柱肢采用令800mmXl2mm的鋼管,顯得非常輕巧。另外筆者在萊鋼2x60萬噸水渣微粉項目中，立磨機框架高度52m，框架頂部工藝安置一臺50噸行車，框架柱采用了鋼管混凝土框架柱結構，較好解決整體框架結構頂部受力過大的問題。
華北電管局的微波塔于1988年建成,塔頂標高117m,塔身由20根令273mmX8mm無縫鋼管內注C15混凝土的鋼管輥凝土柱構成空心圓柱形結構。華東電力設計院1979年設計的500kV門式變電構架采用鋼管混凝土A形柱,構架高27.5m,采用420mmX6mm的鋼管,取得較好的經濟效果。
6.結論
由于鋼管混凝土的合理受力性能,施工簡便,可加速工期并取得一定經濟效果,因此已廣泛用于各種建構筑物及橋梁工程。當然,根據其受力特點,主要用于以軸力為主尤其是以軸壓為主的構件更顯其優越性。由于工程中各種類型構件均有,受力復雜,因此使用時應根據構件受力特點,可與鋼結構/鋼筋混凝土結構及其他組合結構結合使用,使各自發揮本身的特長而構成合理受力結構,而不可勉強地一定采用某種單一的結構體系。
【參考文獻】
［1］李俊峰.淺談鋼管混凝土結構的應用與優缺點.寶鋼科技,2001,9(27).
【關鍵詞】鋼管混凝土結構；建筑；性能
隨著當前人們對建筑質量要求的不斷提高，在當前社會發展的過程中各種施工措施和施工手段成為影響建筑施工的主要措施和關鍵，一般在混凝土中再不配縱向鋼筋與鋼箍。在鋼管混凝土施工的過程中所用鋼管一般為薄壁圓鋼管或方鋼管。這種結構應用的優勢在于其構造簡單，受力偏心合理有效，避免其在施工的過程中形成的各種手段和措施。鋼管混凝土在當前施工的應用中應用在各個方面，成為混凝土施工的主要措施和施工控制手段。
一、鋼管混凝土的優點
（1）受力合理,在鋼管混凝土施工和使用的過程中，由于其隨著鋼管管材的影響而在使用的過程中受力均勻合理，使得其大大的提高了混凝土的受力過程，增加了建筑物的質量保證，從而使構件的承載能力大大提高。在另外一方面，由于在混凝土施工的過程中各種施工手段和裂縫形式是影響當前建筑物的主要缺陷，鋼管混凝土由于其受力均勻，避免了其由于承壓不足而出現的裂縫，在一定程度上降低了混凝土裂縫。對混凝土來說,由于鋼管約束,改變了受力性能,變單向受壓為三向受壓,這樣提高了混凝土的抗壓能力，更是加強了其承壓過程，被各種道路和橋梁施工中廣泛的使用。使混凝土抗壓強度提高了幾倍。對鋼管來說,薄壁鋼構件對于局部缺陷特別敏感。薄壁鋼管也不例外,局部缺陷特別是不對稱缺陷的存在,將使實際的穩定承載力比理論值小得多。由于混凝土充填了鋼管,保證了薄壁鋼管的局部穩定,使其弱點得到了彌補。
（2）具有良好的塑性性能。混凝土是脆性材料,混凝土的破壞具有明顯的脆性性質,即使是鋼筋混凝土受壓構件,尤其是軸心受壓及小偏心受壓構件的破壞,也是脆性破壞。而且在實際工程中軸心受壓、小偏心受壓的情況往往實際上是不可避免的,甚至是大量的。而鋼管混凝土結構中,由于核心混凝土是處于三向約束狀態,約束混凝土與普通混凝土不同,不僅改善了使用階段的彈性性質,而且在破壞時產生很大的塑性變形,鋼管混凝土柱的破壞,完全沒有脆性特征,屬于塑性破壞。
此外,這種結構具有良好的抗疲勞、耐沖擊的性能。
（3）施工簡單,縮短工期。鋼管本身就是模板,因此比鋼筋混凝土構件省去了模板。鋼管本身既是縱筋又是箍筋,這樣便省去了模板的制作安裝工作。鋼管的制作比鋼筋骨架的制作安裝也簡單,并且鋼管本身在施工階段即可作為承重骨架,可以節省腳手架。這些方面對施工都大為有利,不僅節省了大量施工中的材料,減少了施工工作量,而且大大減少了現場露天工作,改善了工作條件,同時也加快了施工、縮短工期。
（4）獲得了很好的經濟效果。與鋼結構相比,節約了大量鋼材。根據多項工程統計,鋼管混凝土大約能節省鋼材50%,因而相應地也降低了造價。與鋼筋混凝土結構相比,大約可減少混凝土量的一半,而用鋼量大致相當。這樣隨之帶來的優越性是構件自身大大減輕、構件斷面大大減小,減少了結構占地面積。由于省去了大量的模板,節省了大量木材,降低了費用,因此其取得了顯著的經濟效果。
（5）具有良好的抗震性能。由于結構自重大大減輕,這對減小地震作用大為有利。結構具有良好的延性,這在抗震設計中是極為重要的。而對于一般鋼筋混凝土柱,尤其是軸壓和小偏心受壓柱是難以克服的缺點。
由于鋼管混凝土結構具有一系列的優點,因此被廣泛采用于多高層建筑、橋梁結構、地鐵車站及各種重型、大跨的工業廠房以及高聳塔架等建筑物。鋼管混凝土結構在國外應用已有近百年歷史,20世紀初,美國就在一些單層和多層房屋中采用鋼管混凝土柱。
二、鋼管混凝土結構在多層建筑中的應用
1984年在上海建成的基礎公司特種基礎研究所科研樓,地下2層,地上5層均為雙跨鋼管混凝土框架結構。邊柱與中柱分別為令299與個35l的鋼管混凝土柱,可見柱斷面及結構占地面積均比鋼筋混凝土框架柱為小。廈門埠康大廈,高86.5m,地上25層,其中12層采用了鋼管混凝土柱?；葜菁悟E大廈28層,全部柱子采用鋼管混凝土柱?；葜莞患澤套?8層,地下2層、地上3層全部柱子采用了鋼管混凝土柱。這些高層建筑中采用鋼管混凝土柱不僅節約材料、減輕自重、縮短工期,并且如果采用鋼筋混凝土,柱斷面尤其是底下數層柱的斷面將會很大,結構占據了很大的使用面積,也給使用帶來諸多不便。
三、鋼管混凝土結構在公共建筑中的應用
北京地鐵車站站臺柱。在北京地鐵車站站臺中廣泛采用了鋼管混凝土柱,不僅充分發揮了其優良的受力性能,也獲得美好的景觀,縮短了工期。首鋼陶樓展覽館,全部柱子也采用了鋼管混凝土柱。江西省體育館的屋蓋由跨度為88m的拱懸掛。拱采用箱形截面,分別用四根鋼管置于箱形截面的四角,用角鋼做腹桿組成了箱形截面拱。四角鋼管中澆筑混凝土,以此箱形拱為依托,掛上模板,澆灌混凝土以形成鋼筋混凝土箱形截面拱。這樣解決了如此高大拱體現場澆筑混凝土的困難。充分體現了前述鋼管可作為施工時承重骨架的優越性。這一結構,實際上是鋼管混凝土與空腹桁架配鋼的型鋼混凝土結構的巧妙結合與新的發展。
四、鋼管混凝土結構
除廣泛應用于多高層民用建筑、公共建筑及工業廠房以及橋梁中外,也經常用于各種設備支架、塔架、通廊與倉庫支柱等各種構筑物中。
因為這些平臺或構筑物支架柱常為軸心受壓或接近軸心受壓,塔架等構架的桿件常常以軸力為主,因此用鋼管混凝土柱受力合理,尤其對于室外的高度較高的塔架或倉庫等,用圓形柱減小了受風面積,對承受風力是理想的斷面形式。這些構筑物中比較典型的有江西德興銅礦礦石貯倉柱。圓筒貯倉高達42m,包括礦石在內總重達16000t,采用了16根鋼管混凝土柱支承。荊門熱電廠鍋爐構架1982年建成,鍋爐及附屬結構總重為4220t,構架高50m,由六根鋼管混凝土平腹桿雙肢柱支承。構架跨度22.4m,柱距12m,柱頂標高47.93m。柱肢采用令800mmXl2mm的鋼管,顯得非常輕巧。另外用于高爐和鍋爐的構架還有首鋼二號高爐\四號高爐構架,太鋼1.053m3高爐構架。
【關鍵字】工業建筑；鋼管混凝土；結構；應用
人們對建筑物的首要要求就是性能安全性，建筑物的結構必須符合人們的居住、使用安全需求，外觀造型、功能結構的體現是在滿足安全性之后的提升，隨著環境破壞的嚴重性，地震、洪水、泥石流、山體滑坡的頻率增加，工業建筑的安全性顯得尤為重要。工業建筑的穩固性與材料的選用和材料本身的構造密不可分，通過總結施工技術經驗，發現鋼管混凝土的穩定性和結構性有著很大的可塑空間。鋼管混凝土結構分為兩種：薄壁圓鋼管或方鋼管中充填混凝土而形成的結構構件和在圓鋼管中充填混凝土形成的結構構件。圓鋼管中充填混凝土形成的結構構件在現代施工建筑中應用的越來越多。
一、鋼管混凝土的性能和結構原理
（一）鋼管與混凝同分擔壓力
受壓構件中的共同承受壓力來自于鋼管與混凝土兩個方面，壓力的計算方法不是每個受力構件承載力的單純的加減乘除，而是利用材料力學和工程力學原理計算平衡壓力。要達到一定的抗壓強度，鋼材的高強度性能是首先要考慮的因素。與圓鋼管中充填混凝土形成的結構構件相比較，薄壁鋼管的結構受壓構件承受過大壓力的負荷有著一定的局限性，當外界的壓力超出預估時候，薄壁鋼管內部無法釋放而造成壁面局部彎曲，鋼材固有的強度也就失去了功能發揮的空間。通過對多個施工項目工程進行工藝交流和總結，發現將混凝土填充到薄壁鋼管中之后，管壁的側面剛度就大大提高了，鋼管對混凝土的吸附力也顯著增加，此時，當發生巨大壓力的時候，鋼材的強度屬性也能完全體現出來。
正是借助這一明顯的優勢，科學地應用鋼管對混凝土的附著力能發揮鋼管混凝土的受力的結構性能，而且，附著力的存在，打破了原來的鋼管與混凝土之間的受力的分力分配，將之前由鋼管單一地承受外界的壓力改善為鋼管、鋼管混凝土、鋼管與混凝土之間的附著點這三個方向的力學分配，大家都知道，三角形是最穩定的結構，三方受力明顯提高了鋼管的抗壓能力，也開創了混凝土在施工項目中應用領域，打破了混凝土的材料性能的單一性，將混凝土納入承載力強、抗壓能力高的材料類別。
（二）混凝土抗壓承載力高的原理
據力學實驗研究前后的數據統計可知，鋼材在彈性階段的泊松比一般處在0.27～0.32之間，波動范圍為0.05，是一個比較狹小的波動量，將混凝土充實到鋼管中之后，應力的增加顯著地使混凝土的泊松比有所上升?；炷恋牟此杀仍诘蛻r約為9/50，在高應力時約為1/2，接近破壞時可超過1/2。比較低應力階段的泊松比，可以得出：混凝土有著與普通鋼筋受壓構件相似的性能?；谶@一性能原理，將混凝土填充到鋼管內部后，混凝土可以與鋼管一起承擔外界壓力，只能是部分分擔，混凝土承載壓力還是存在一定的缺陷，尤其是在增加縱向壓應力的情況下，混凝土的橫向變形是鋼管的橫向變形無法抵擋的。
這種情況難道就無法避免嗎？當混凝土發生橫向變形以后，鋼管會在混凝土產生的橫向變形力的應對下產生向外擴展的環向拉力，直至達到承載力的受力最期階段。薄壁鋼管的抗拉強度在承受環向拉力為主的鋼管構件中的作用較大地發揮出來了。在產生較大環拉力的同時，混凝土要承受著由鋼管產生的較強的緊箍力——徑向壓力。混凝土的抗壓強度隨著自身的承載力的上升而大大提升，通過以上的分析可知，在單向受壓狀態下，與普通鋼筋混凝土柱相比較，鋼管混凝土柱的承載能力遠遠高出普通的鋼筋混凝土柱。
二、 鋼管混凝土結構的技術特點
鋼管混凝土的性能和結構有著如此大的優點，已經逐步被用于我國的工業建筑領域，鞏固了建筑的結構，使工業建筑的造型有著可塑性。下面主要分析了鋼管混凝土的在受力、防變形、抗震等方面的優勢特點。
（一）顯著提高了構件承載力
與普通鋼筋混凝土結構相比較，處在同一橫斷面下，鋼管混凝土的結構明顯趨于一些，而且受力比較均勻、平衡性較強，構件的承載力大大提高了，能夠承受高荷載壓力。
（二）鋼材不易變形
混凝土幾乎不具備剛性性能，是一種脆性的材料，混凝土的破壞的屬性屬于脆性的。當混凝土被填充到鋼管里面，混凝土的破壞特征在軸心受壓和小偏心受壓的條件下還是屬于脆性。與鋼管組合后，鋼管混凝土構件承受了三方壓力，一方面增強了鋼管的自身的彈性性能，另一方面改變了混凝土在破壞的性質，市混凝土的破壞產生了一定的變形能力，朝著塑性的方向改變。打破了混凝土遇到破壞時候的脆性特征，擁有了可塑性，不易變形的特點。鋼材的彈性模量和強度設計值，應按下表采用。
鋼材的彈性模量和強度設計值
（三）加強了抗震能力
隨著社會經濟的發展，人們對建筑物的要求日益嚴格，除了造型的美觀、大氣以外，抗震和能抵抗洪水等災難的侵襲是人們更加關注的。安全性與抗震性是工業建筑設計的基礎要求，現在嚴格要求的安全質量管理和項目質量管理都是對工業建筑物的質量進行監管的。與普通的鋼筋混凝土相比較而言，鋼管混凝土的抗壓能力明顯增強，在承載力上升的情況下降低了結構的自身的負荷，大大提高了工業建筑物的抗震能力。
（四）提高項目工程施工進度
以前的鋼管構件的施工需要鋼筋混凝土的柱縱筋和箍筋以及澆灌混凝土的模版，還需要骨架和腳手架的輔助，而鋼管混凝土的施工過程省去了鋼筋骨架和鋪設模板，大大降低了施工材料的費用，同時精簡了人力、物力，有利于施工項目的成本控制，使工業建筑的工作量分配減少，簡化施工流程，保障了施工進度的控制。
三、工業建筑中鋼管混凝土結構的應用
通過了解以上的鋼管混凝土的結構原理和優點，可以預測的是，鋼管混凝土在我國的工業建筑領域有著廣闊的發展前景，鋼管混凝土在多層廠房結構、跨度大的柱距或重載單層廠房柱、大型支架或構架等工程中已經得到了大量的應用。
（一）多層廠房結構
多層廠房的設計特點是能夠承受較大的機器設備的重量，廠房的支撐面積范圍大，鋼管混凝土土柱的可塑性強、承載力大，省去了模板流程，而且突破了以往的空間三維支撐體系的造成的施工空間扁小的瓶頸，而且鋼管混凝土的施工方便，在保障多層廠房的結構穩定的前提下節約了材料，縮短了工期，增加了廠房的平整性，改良了制造業作業的精準性。隨著我國中小企業的規模擴大，廠房也在不斷擴大，鋼管混凝土在各種大型廠房中得到了很好的應用。
（二）柱距或重載廠房柱
近些年，我國興起了一些新興產業，而且廠房大都安置了環保處理設備，這些大型設備之間通常采用柱子或連接板聯通，當前的廠房結構的最大跨度已經達到50米左右，柱距約達30米，車間排污處設置了大型的排污設備，便于產品在各個車間的快速流通，許多廠房還配有起重量200噸左右的大型吊車，廠房之間的跨度和設備的重量大大加強了廠房柱的豎向荷載。傳統的鋼筋混凝土結構無法承載承這一豎向荷載了。而采用雙肢柱或三肢柱的多階式鋼管混凝土制作廠房柱下柱，加大了承受軸向壓力，分攤了各個單肢柱所承受的在橫向和豎向的荷栽，受力均勻、平衡性強，發揮了鋼管混凝土的構件承載力，使廠房的可用空間擴大。
（三）電力電網的大型支架或構架
隨著我國的電力電網的發展，電力系統設施構架、輸送機通廊支架以及管道設備支架是電力電網改造常用的輔助結構，這些大型結構必須能夠承受較大的軸向力。鋼材結構能承受較大的軸向力，但是成本太高；只使用混凝土澆筑不利于結構的穩固性，而且給施工帶來了一定的困難。鋼管混凝土能有效地彌補這兩者的缺陷，產生更大的優勢，便于電力電網的工程施工。
結論
工業建筑的發展代表著一個國家的發展進程，象征著時代和文化進步的力量，工業建筑的質量是土建工程的安身立命之本，鋼管混凝土性能和結構的優越性已經取代了傳統的鋼筋混凝土，受到了工業建筑的業內人士的一致好評，能為社會創造更多的效益。
參考文獻：
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[2]CECS28：90，鋼管混凝土結構設計與施工規程[S].
關鍵詞：高層建筑；鋼管混凝土；定義；施工要點
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
中圖分類號：TU97文獻標識碼：A 文章編號：
前言
目前高層建筑成為城市建筑和大型設施建設中不可或缺的主體，高層建筑對樁基的要求越來愈高，由于高層建筑體積大、高度高、質量重等特點，高層建筑的樁基必須在承壓、抗形變等性能上有優異的表現，鋼管混凝土結構是高層建筑施工中一項新興的樁基技術，它有機地結合鋼材和混凝土兩種材料的優點，有效提高了高層建筑樁基的塑性和韌性，成為目前進行高層建筑樁基工程主要采用的工藝。應該在高層建筑鋼管混凝土結構的施工經驗入手，科學進行高層建筑鋼管混凝土的定義，做好高層建筑工程鋼管混凝土施工的步驟，才能從根本上保障高層建筑工程鋼管混凝土施工的質量。
1高層建筑鋼管混凝土結構的概述
1.1高層建筑鋼管混凝土結構的定義
高層建筑鋼管混凝土結構是指，在進行高層建筑樁基施工時先將鋼管填入樁坑，在樁坑內安裝鋼筋環梁，最后進行混凝土澆筑使其成為一體，變為一種新型的組合材料，為高層建筑物提供堅實的樁基。
1.2高層建筑鋼管混凝土結構的特點
首先，高層建筑鋼管混凝土結構具有優異的力學特點，鋼管混凝土具備鋼材和混凝土兩種材料的綜合性優勢，承力性能、抗形變能力和塑性跟同體積其他樁基比有較高的力學優勢。其次，高層建筑鋼管混凝土結構具有良好的經濟性，進行高層建筑鋼管混凝土結構的施工可以有效節約施工材料和必要勞動時間，有利于建筑企業控制工程的造價。最后，高層建筑鋼管混凝土結構具有便于普及的特點，高層建筑鋼管混凝土結構施工，可以將工藝進行有效分解為鋼管施工、鋼筋施工和混凝土澆筑施工三大部分，這些部分在普通建筑施工時經常出現，有利于高層建筑鋼管混凝土結構施工技術的普及和推廣。
2高層建筑鋼管混凝土鋼管施工的要點
2.1鋼管柱制作
應該按照高層建筑鋼管混凝土結構的設計和相關規范對鋼管柱的各部件、焊接尺寸、位置和標高進行科學合理的制作和檢驗，保證鋼管、內襯管、環形封頂板、抗剪環箍、柱腳定位環板及螺栓配件等部件的制作質量。
2.2鋼管柱的拼接組裝
應減少焊接變形引起的鋼管柱垂直度偏差，采取順序焊接和對稱焊接的辦法，明確責任，保證質量，做好鋼管柱拼接的測量和軸向偏移控制，確保焊縫的均質性和鋼管體的誤差范圍。2.3鋼管柱的吊裝安裝
首先，采用適合高度和適合起重規格的起重設備進行吊裝作業，在作業中注意鋼絲繩的捆綁部位和捆綁方式。其次，鋼管柱安裝前先清理預埋鋼板面，按柱安裝方向劃出十字線，在線上標出柱半徑，在底板鋼筋鋪設完成，各軸線及標高檢查正確無誤后，用塔吊將定位器吊到安裝位置，并粗定位。最后，進行鋼管柱安裝和校正，鋼管柱垂直度的校正，采用吊線法校正，然后用經緯儀復檢的方法同時進行，用千斤頂調整鋼管柱的垂直度及標高，所有尺寸符合規范要求后，兩個焊工對稱沿環向點焊。
3鋼管混凝土結構柱環粱鋼筋制作的要點
3.1環梁骨架鋼筋成型。環梁鋼筋骨架成型時，為方便環梁鋼筋的就位和綁扎，采用鋼管搭設鋼筋加工架。用以確定環梁鋼筋的立體空間位置。將焊好的己經制作成型的環筋與箍筋分別套在鋼管搭設的加工架上，大中小箍筋均勻放置，為便于框架梁帶彎鉤的鋼筋錨人環梁骨架中，環梁腰筋暫不綁扎就位，先綁扎上排環筋，然后綁扎下排環筋，環梁腰筋待吊裝就位后將框架主筋穿入時再綁扎。制作完畢的環粱鋼筋應固定牢固可靠，保證吊裝過程不變形。3.2制作環梁環形鋼筋尺寸成型模具
環梁環形鋼筋尺寸成型模具是在鋼板上按實際尺寸放出環梁環形鋼筋大樣，在不同半徑圓環鋼筋的兩側焊若干短鋼筋。
3.3支環粱及框架粱底模
采用將環梁及框架梁模板分兩次支設的方法，即第一次先將環粱底模和框架梁底模支設好，第二次待其鋼筋安裝后再支側模。
3.4環梁鋼筋籠的安裝
吊裝時將兩條鋼絲繩對稱穿在鋼筋籠兩側，吊裝處箍筋與主筋應全部點焊加固，吊裝過程保持鋼筋籠的水平放置，放置穩妥后檢查有無松動的箍筋及鋼管抗剪筋與環梁箍筋的間隙尺寸，而后協調進行綁扎環梁腰筋。
3.5環梁鋼筋骨架安裝
用塔吊將環梁骨架分別套人每根鋼管柱上，并放在環粱底模上，隨即在底模上墊好鋼筋保護層墊塊。
4高層建筑鋼管混凝土澆筑的要點
影響鋼管柱核心混凝土粘結強度的主要因素為柱截面形式、混凝土齡期和強度、鋼管徑厚比、長細比以及混凝土的澆筑質量等，其中以混凝土澆筑質量影響較為明顯。鋼管內的混凝土澆筑工作，宜連續進行，必須間歇時，間歇時間不應超過混凝土的終凝時間。需留施工縫時，應將管口封閉，防止水、油和異物等落人，當混凝土澆筑到鋼管頂端時，可以使混凝土稍溢出后，再將留有排氣孔的層間隔板或封頂板緊壓在管端，待混凝土強度達到標準后進行補焊。
后記
綜上所述，做好高層建筑樁基工程，鋼管混凝土施工技術是一個重要的措施，值得在適合的地區大面積推廣和應用。高層建筑鋼管混凝土工藝是一項新興的技術，對于提高高層建筑的穩定性和耐久性有重要的作用，高層建筑鋼管混凝土施工具有高程高、部件多和施工復雜的特點，做好鋼管混凝土施工成為建筑企業進行高層建筑工程時必須掌握的高新技術。只要我們能科學定義高層建筑鋼管混凝土技術的定義，遵守高層建筑鋼管混凝土施工的工藝，就能夠對高層建筑鋼管混凝土施工質量起到保障的作用。
參考文獻：
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[3] 李景山. 加強項目管理水平 提高項目履約能力[J]. 山西建筑. 2010,32.
【關鍵詞】鋼管混凝土；承載力；延性好
1. 鋼管混凝土工作的基本原理
1.1 鋼管可以對其核芯受壓混凝土施加側向約束，使鋼管內的核芯受壓混凝土始終都處于三向受壓應力狀態，從而可以最大程度的延緩內部混凝土縱向微裂縫的產生和發展。因此，鋼管混凝土結構的抗壓強度和抗壓縮變形的能力比普通鋼筋混凝土結構有了明顯的提高。
1.2 鋼管壁內的核芯混凝土可以對鋼管壁提供輔助支撐的作用。因而鋼管壁的幾何穩定性得以增強并改變其失穩模態，最終使得鋼管混凝土結構的承載能力大幅度提高更好地適應現代工程的要求。
綜上所述，組成鋼管混凝土結構的鋼管和混凝土是相輔相成、相互作用的，即：內部混凝土由于鋼管壁的橫向約束作用使其自身處于復雜應力狀態下，從而使混凝土的延展性（塑性和韌性性能）得到明顯改善并且混凝土的強度也得到了提高。同時，內部混凝土的輔助支撐作用使得鋼管壁可以延緩甚至避免其局部屈曲的發生，保證鋼管壁混凝土材料性能的充分發揮。除此之外，鋼管混凝土結構的自架設能力較強，在其施工過程中鋼管壁還可以作為澆筑其內部混凝土的模板?？傊ㄟ^鋼管和混凝土組合而成為鋼管混凝土，不僅可以彌補兩種材料各自材料的缺點，而且能夠充分發揮二者的優點，這也正是鋼管混凝土組合結構的最大優勢所在。
2. 鋼管混凝土結構的優越性
2.1 承載能力高。如前所述，鋼管壁和內部混凝土兩種材料相互作用、相輔相成最終提高其承載能力。鋼管壁對其內部混凝土的橫向約束起到了套箍作用，體現在當混凝土進入塑性階段以后內部混凝土沿著徑向劇烈膨脹，而此時鋼管壁能有效的約束這種膨脹并能延遲縱向微裂縫的產生和發展，從而使混凝土處于三軸受壓狀態強度得以大大提高?；炷量梢暂o助支撐鋼管壁，避免其過早的發生局部屈曲。兩種材料彌補了各自的缺點卻發揮了彼此的長處。
2.2 延展性能好。傳統的混凝土結構脆性較大，在動力荷載作用下容易呈現脆性破壞。但鋼管混凝土結構由于鋼管壁對其內部混凝土的約束作用改善了彈性性能并且在其破壞階段也具有較大的塑性變形。此外，鋼管混凝土結構的抗撞擊能力和振動性能都較好。尤其是圓形鋼管混凝土構件各方向等強度，使其在抵抗不確定方向的地震作用時具有較大的優越性。
2.3 施工方便、耐火性能好、性價比高。鋼管混凝土結構無需支模、拆模、綁筋等復雜費時的施工工序，且焊接工程量較小，因而能縮短工期，降低造價。此外，鋼管混凝土構件具有很好整體性。即便在經受火災后，已局部屈服的鋼管壁在常溫下力學性能會有所改善，強度也會有所提高。從而最大程度上避免了結構失效以至于倒塌的危險。
3. 結語
由于鋼管混凝土的合理受力性能，施工簡便，可加速工期并取得一定經濟效果，因此已廣泛用于各種建構筑物及橋梁工程。鋼管混凝土有結構有很多優點，但在許多方面也存在著出現蜂窩或孔洞等缺點，但它的優點遠遠多于缺點，確實是其它結構形式所不及的。隨著科技水平的不斷提高及新材料的出現，我相信鋼管混凝土的缺點會進一步改善，優點充分體現出來，成為一種完善的結構形式。
參考文獻
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［3］ 蔡紹懷，我國鋼管混凝土結構技術的最新進展，土木工程學報，1999，（4）：16225.
【關鍵詞】:鋼管混凝土,環梁,鋼管樁
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
中圖分類號：TU37文獻標識碼： A 文章編號：
1、前言
鋼管混凝土就是把混凝土灌入鋼管中并搗實以加大鋼管的強度和剛度。鋼管混凝土結構是由混凝土填入鋼管內而形成的一種新型組合結構。由于鋼管混凝土結構能夠更有效地發揮鋼材和混凝土兩種材料各自的優點，同時克服了鋼管結構容易發生局部屈曲的缺點。鋼管混凝土結構按照截面形式的不同可以分為矩形鋼管混凝土結構、圓鋼管混凝土結構和多邊形鋼管混凝土結構等，其中矩形鋼管混凝土結構和圓鋼管混凝土結構應用較廣。
2、鋼管混凝土結構的特點
2.1承載力高，延性好，抗震性能優越
鋼管混凝土柱中，鋼管對其內部混凝土的約束作用使混凝土處于三向受壓狀態，提高了混凝土的抗壓強度；鋼管內部的混凝土又可以有效地防止鋼管發生局部屈曲。鋼管和混凝土之間的相互作用使鋼管內部混凝土的破壞由脆性破壞轉變為塑性破壞，構件的延性性能明顯改善，耗能能力大大提高，具有優越的抗震性能。
2.2施工方便，工期大大縮短
鋼管混凝土結構施工時，鋼管可以作為勁性骨架承擔施工階段的施工荷載和結構重量，施工不受混凝土養護時間的影響；鋼管混凝土內部沒有鋼筋，便于混凝土的澆注和搗實。
2.3有利于鋼管的抗火和防火
由于鋼管內填有混凝土，能吸收大量的熱能，因此遭受火災時管柱截面溫度場的分布很不均勻，增加了柱子的耐火時間，減慢鋼柱的升溫速度，并且一旦鋼柱屈服，混凝土可以承受大部分的軸向荷載，防止結構倒塌。組合梁的耐火能力也會提高，因為鋼梁的溫度會從頂部翼緣把熱量傳遞給混凝土而降低。
2.4耐腐蝕性能優于鋼結構
鋼管中澆注混凝土使鋼管的外露面積減少，受外界氣體腐蝕面積比鋼結構少得多，抗腐和防腐所需費用也比鋼結構節省。
3、鋼管混凝土的施工方法
3.1鋼管柱的拼接組裝
構件除銹、防腐處理:鋼管柱制作完成后外表面進行手工除銹處理,外表面涂富鋅防銹漆兩度,共厚100um,鋼管柱內表面涂純水泥漿兩道。
鋼管的長度,可根據運輸條件和吊裝條件確定,一般以不長于12m為宜,也可根據吊裝條件,在現場拼接加長。鋼管對接時應嚴格保持焊后肢管的平直。肢管對接間隙宜放大0.5mm-2.0mm,以抵消收縮變形,具體數據可根據試焊結果確定。
焊接前,對小直徑鋼管可采用點焊定位;對大直徑鋼管可另用附加鋼筋焊于鋼管外壁作臨時固定,固定點的間距可取300mm左右,且不得少于3點。鋼管在焊接過程中如發現點焊定位處的焊縫出現微裂縫,則該微裂縫部位須全部鏟除重焊。
為確保連接處的焊接質量,可在管內接縫處設置附加襯管,其寬度為20mm,厚度為3mm,與管內壁保持0.5mm的膨脹間隙,以確保焊縫質量。鋼管構件必須在所有焊縫檢查合格后,方能按設計要求進行防腐處理。吊點位置應有明顯標記。
3.2鋼管柱的吊裝
在底板鋼筋鋪設完成,各軸線及標高檢查正確無誤后,用塔吊將定位器吊到安裝位置,并粗定位。
定位器校正:定位器吊裝就位后,其軸線與地面軸線基本對齊,其高度與安裝標高基本對準后,用6Φ25的螺紋鋼分兩排將3支調節螺栓固定,然后用調節螺栓調節定位器高度,使得筒節上的標高檢驗線與預定標高相吻合,再移動定位器,待定位器軸線與地面軸線相吻合,擰緊螺母將定位器固定,檢驗無誤后,用一些短鋼筋將定位器與樁基鋼筋固定,保證定位器在澆筑混凝土時不會發生移動。
鋼管柱組裝后,在吊裝時應注意減少吊裝荷載作用下的變形,吊點的位置應根據鋼管柱本身的承載力和穩定性經驗算后確定。必要時,應采取臨時加固措施。吊裝鋼管柱時,應將其上口包封,防止異物落入管內。
鋼管柱安裝及校正。鋼管柱垂直度的校正,采用吊線法校正,然后用經緯儀復檢的方法同時進行。鋼管柱吊裝就位后,將鋼管柱上下端的十字軸線對齊,用鐵尖、鐵碼將上下筒節壁板調平且保證2mm的縫隙,用千斤頂調整鋼管柱的垂直度及標高,所有尺寸符合規范要求后,兩個焊工對稱沿環向點焊將鋼管固定。報驗合格后,方可施焊。
3.3環梁鋼筋的制作與安裝
⑴環筋成型
環筋成型分兩次完成,第一次:先將直筋一端插入模具,然后由2人沿模具轉動鋼筋,使其250mm長度形成弧狀。第二次:將其從模具上取出來,再將另一端插入模具,在不松動的同時由焊工將接頭處點焊3點,然后再均勻地從模具上將環筋撬出來,為控制環筋焊接受熱后變形,制作一個特殊的卡具。
卡具的使用方法為:利用預壓反彈原理,即先將點焊好的環筋安放在卡具上,并預壓一定的值,使其有意變形成橢圓狀,焊好后再反彈回來正好滿足要求。經試驗和實踐得出,用卡具下壓鋼筋時,對于Φ20鋼筋下壓40mm,對于Φ25鋼筋下壓30mm,焊完停5min-6min松開卡具,即可反彈回來。
⑵環梁骨架鋼筋成型
環梁鋼筋骨架成型時,將已經制作成型的環筋與箍筋,分別放在兩個馬凳和4Φ48鋼管搭設的架子上成型。為便于框架梁帶彎鉤的鋼筋錨入環梁骨架中,環梁腰筋暫不綁扎就位,先臨時吊綁在上層環筋下。
⑶支環梁及框架梁底模
為方便環梁鋼筋骨架安裝,以利于框架梁鋼筋錨入環梁骨架筋中,采用將環梁及框架梁模板分兩次支設的方法,即第一次先將環梁底模和框架梁底模支設好,第二次待其鋼筋安裝后再支側模。
⑷環梁鋼筋骨架安裝
用塔吊將環梁骨架分別套入每根鋼管柱上,并放在環梁底模上,隨即在底模上墊好鋼筋保護層墊塊。為控制抗剪筋與環梁箍筋之間有20mm的空隙,采用4個木楔均開打入鋼管柱與環梁之間。
3.4鋼管內混凝土的澆筑
鋼管混凝土的特點之一是它的鋼管就是模板,具有很好的整體性和密閉性,不漏漿、耐側壓。
混凝土自鋼管上口灌入,用振搗器搗實。管徑大于350mm時,采用內部振搗器。每次振搗時間不少于30s,一次澆筑高度不宜大于2m。當管徑小于350mm時,可采用附著在鋼管上的外部振搗器進行振搗。外部振搗器的位置應隨混凝土澆筑的進展加以調整。
鋼管內的混凝土澆筑工作,宜連續進行,必須間歇時,間歇時間不應超過混凝土的終凝時間。需留施工縫時,應將管口封閉,防止水、油和異物等落入。
每次澆筑混凝土前,應先澆筑一層厚度為100mm-200mm的與混凝土等級相同的水泥砂漿,以免自由下落的混凝土粗骨料產生彈跳現象。當混凝土澆筑到鋼管頂端時,可以使混凝土稍溢出后,再將留有排氣孔的層間隔板或封頂板緊壓在管端,隨即進行點焊,待混凝土強度達到設計值的50%后,再將橫隔板或封頂板按設計要求進行補焊。
管內混凝土的澆筑質量,可用敲擊鋼管的方法進行初步檢查,如有異常,則應用超聲波檢測。對不密實的部位,應采用鉆孔壓漿法進行補強,然后將鉆孔補焊牢固。
參考文獻:
【1】李軍習;徐誠，某工程鋼結構鋼管混凝土施工方案，工程建設與設計，2008-09
【關鍵詞】鋼管 混凝土 廠房 應用
中圖分類號：TU37文獻標識碼： A
前言
早在19世紀80年代，鋼管混凝土結構就已經出現，隨著經濟的快速增長和社會需求的不斷擴大，促使工業廠房不斷朝著大跨度、大柱距、大噸位吊車的方向發展，而鋼管混凝土作為一種新興的主要結構，以軸心受壓和作偏心較小的受壓構件為主的組合結構，克服了鋼管結構容易發生局部屈曲的缺點，已被越來越廣泛的應用在單層或多層工業廠房結構、各種框架柱、棧橋柱、高層和超高層建筑以及橋梁等結構中。
鋼管混凝土結構的特點
1、施工方便、縮短工期
鋼管混凝土結構施工時，鋼管可以作為勁性骨架承擔施工階段的施工荷載和結構重量，施工不受混凝土養護時間的影響。由于鋼管內部沒有鋼筋，便于混凝土的澆筑和搗實；鋼管混凝土施工時，鋼管本身即為耐側壓的模板，不需要模板，既節省了支模、拆模的材料和人工費用，也節省了時間。鋼管混凝土柱的外皮鋼管具有鋼筋的功能，兼有縱向鋼筋和橫向箍筋的作用，所以管內沒鋼筋，省了鋼筋下料和綁扎鋼筋等一系列工藝。
2、有利于鋼管的抗火和防火
由于鋼管內填有混凝土，能吸收大量的熱能，因此遭受火災時管柱截面溫度場的分布很不均勻，延長了柱子的耐火時間，減慢了鋼柱的升溫速度。
3、耐腐蝕性能優于鋼結構
鋼管中澆筑混凝土使鋼管的外露面積減少，受外界氣體腐蝕面積比鋼結構少得多，抗腐和防腐所需費用也比鋼結構節省。
鋼管混凝土結構在單層和多層工業廠房中的應用
在單層工業廠房中的柱屬于偏心受壓構件，能夠充分發揮鋼管和核心混凝土協同工作的優勢，因此在很多實際工程中均將廠房柱設計成格構式組合柱，截面形式包括單肢柱、雙肢柱、三肢柱和四肢柱，把偏心彎矩轉化為軸心力。典型工程實例有：本溪鋼鐵公司二煉鋼軋輥鋼錠模車間的鋼管混凝土柱采用四肢柱；太原鋼鐵公司第一軋鋼廠第二小型廠的廠房下柱采用雙肢柱；上海電機廠露天車間的廠房結構車間采用鋼管混凝土三肢柱，內填C40混凝土（如圖1 所示）。
圖1 上海電機廠露天車間廠房
經分析計算可知，與鋼筋混凝土柱和普通鋼柱相比，鋼管混凝土組合柱外觀輕巧，施工方便，耐火性能好，經濟效果好，同時強度高，塑性和韌性好。單層工業廠房中采用鋼管混凝土柱時，鋼管中混凝土的澆注可以在全部主體結構安裝完成后進行，大大縮短了工期。1982 年建成的上海三十一棉紡廠，該多層工業廠房采用鋼管混凝土框架柱，與鋼筋混凝土柱相比，具有柱子截面小，施工速度快、勞動強度低等優點。在試點工程中可以達到節約水泥50%左右，施工中可節省全部模板，用鋼量增加15%左右；與鋼結構柱相比，鋼材節約十分顯著。該工程施工場地狹小吊裝困難，采用鋼管混凝土柱，工程施工周期提前了二個月，由此獲得經濟效益近40 萬元(廠房總投資只有35 萬元) 。
三、實例分析
1、工程概況
本車間東西向總長266m，跨度36m。柱距有9.5 m，12m，14.5m，19m四種。36m跨內布置雙層吊車，上層350t(A6)，250t(A6)橋式起重機各一臺，軌高20 m；下層50t(A5)橋式起重機兩臺和一臺32t(A5)橋式起重機，軌高14 m。
圖2 車間剖面圖
2、結構選型
廠房結構形式采用“鋼管混凝土格構柱+實腹鋼梁”的單層鋼框架結構。因車間內布置雙層吊車，且大噸位在上層，軌高20 m，所以將柱設計成兩階柱(見圖2)，第一階柱直接延伸到上層吊車梁下翼緣標高，用以承受吊車梁傳來的吊車豎向荷載。下層吊車相對噸位較小，軌高14 m，設計成由內柱肢懸挑出牛腿，以承受下層吊車豎向荷載。下柱截面采用四肢柱，柱截面高度為2.3 m，肢寬1 m，采用直徑為402×10的螺旋焊接管(見圖3)；上柱采用焊接H型鋼450×1100××25。屋面梁采用焊接H型鋼與柱剛接，以減小柱子的側向位移。屋面圍護結構采用高頻焊接H型鋼檁條加單層彩色壓型鋼板。
圖3廠房柱斷面圖
經橫向鋼框架計算比較分析在柱截面高度尺寸相同，且滿足強度、變形條件下，采用“鋼管混凝土格構柱+實腹鋼梁”比采用“鋼格構柱十鋼桁架”具有更好的結構側向剛度和更大的強度安全儲備。采用桁架式屋蓋比實腹梁屋蓋具有更好的屋蓋豎向剛度和更大的上柱強度安全儲備，但無論是采用“鋼管混凝土格構柱+實腹鋼梁”還是“鋼格構柱十鋼桁架”，結構的側向剛度基本在同一水平上。因而，“鋼管混凝土格構式柱+實腹梁屋蓋”結構的側向剛度比“鋼格構式柱+桁架”結構要好一些。結果同時顯示“實腹梁輕質屋蓋”完全可滿足規范對重型廠房橫向位移的要求。
2、節點構造設計
（1）柱腳
柱腳采用插入式。柱腳端部設置封板封閉，這樣有利于柱與基礎連接面的局部受壓。由于柱肢與基礎混凝土的粘結強度較弱，柱肢上焊有幾圈栓釘。本工程鋼管混凝土柱肢直接插入杯口基礎，因柱承受的水平荷載較大，插入深度取4倍管徑。待柱校正固定后，再用細石混凝土澆筑與基礎連為一體。柱腳留有頂升式澆筑混凝土的法蘭連接管，而在肩梁處均留有排氣孔。
（2）肩梁
肩梁是上下柱連接的關鍵部位，相當于轉換梁，上柱荷載通過肩梁轉換傳給下柱，同時吊車豎向荷載也通過肩梁傳給下柱。由于吊車豎向荷載遠大于上柱傳來的屋面荷載，傳遞吊車豎向荷載的肩梁腹板b穿過柱內肢管并與管壁焊接；連接上柱的肩梁腹板a一側穿外肢管管心，另一側焊在內肢管管壁上；肩梁由上下翼緣、腹板與柱肢剖口焊縫連接。為了加強剛度與傳力可靠性，肩梁腹板盡可能穿過柱肢，并加設加勁肋。經分析，吊車豎向荷載85％由焊縫a傳遞，為確保安全此處焊縫采用熔透焊縫(見圖4)。
圖4 b-b剖面圖
四、結論：
鋼管混凝土作為一種新興的組合結構，主要以承受軸向壓力和偏心較小的軸向力為主，應用于重型或特重型單層工業廠房，能充分發揮結構承壓能力高、剛度大及抗震性能好的特點，承壓愈大，經濟效果愈明顯。此外，使用鋼管混凝土柱還可以減少柱的用鋼量及自重，減少焊接工作量，節省大量的焊接材料，縮短制造工期，而且其工作性能完全滿足廠房結構設計的要求，有進一步研究和推廣應用的價值。
【參考文獻】
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[2] 李先德.鋼管混凝土結構在建筑工程中的應用[D].山東:山東大學,2007:16-17.
[3] 沈希明,湯關柞,招炳泉.鋼管混凝土工業廠房柱設計[J].建筑結構學報,1982(1):34-37.
關鍵詞：鋼管混凝土；耗鋼量；工程造價
中圖分類號：TU37 文獻標識碼： A
目前，鋼管混凝土結構的應用越來越多，越來越廣，鋼管混凝土結構在結構受力和經濟效果方面具有較為突出的優勢，是未來一個很重要的結構形式。目前鋼管混凝土設計主要有《鋼管混凝土結構設計與施工規程》CECS 28：90和一些地方標準。
本文分別采用CECS 28：90和工程建設標準（DBJ03-28-2008）對某已建成的工程進行優化設計，并對比前后結果，考察鋼管混凝土的優越性以及兩本不同的規范之間的技術差異。
1.工程背景及設計方案介紹
某車間共計7跨，最大跨度36m，吊車噸位最大達到280t。工程中采用結構形式為全鋼結構，下柱采用焊接工字型鋼雙肢格構柱，鋼材材質采用Q345-B（f =295（265）N/mm2），柱肢中心寬度3000m，下柱肢間采用雙片T型型鋼綴條，鋼材材質為Q235-B（f =14.3N/mm2）。
1.1優化方案1介紹
下柱采用鋼管混凝土雙肢格構柱，空鋼管綴條，；上柱采用工字型實腹結構；本方案主要的設計依據為《鋼管混凝土結構設計與施工規程》CECS 28：90。
下柱截面：，，內灌注混凝土為C30
綴條截面：，
上柱截面：，
1.2優化方案2介紹
下柱采用鋼管混凝土雙肢格構柱，空鋼管綴條，；上柱采用工字型實腹結構；本方案的主要設計依據為《鋼管混凝土結構技術規程》工程建設標準（DBJ03-28-2008）。
下柱：，，內灌注混凝土為C30
綴條：，
上柱：，
2. 優化方案1設計
2.1截面參數計算
下柱單肢截面參數：
，長度H1=26250mm：
折算特性：
下柱格構式截面參數：
折算特性：
上柱截面參數：
，長度H2=17013mm：
上下柱軸力：
由CECS 28：90可得：
折減系數為0.7：
階形柱等效計算長度為：
2.2 格構式下柱計算
2.2.1平面外單肢承載力計算
（1）單肢驗算：
最不利組合
軸心受壓，即
由CECS 28：90
由CECS 28：90
軸力和彎矩按各柱肢的面積分配
2.2.2腹桿驗算
由內力組合：，故取驗算
腹桿：，，Q235鋼（）
由GB 50017-2003：
2.2.3格構式構件平面內整穩驗算
最不利組合
由 CECS 28：90
由CECS 28：90
由CECS 28：90
3. 優化方案2設計
3.1截面參數計算
下柱單肢參數：
，長度H1=26250mm：
下柱格構式截面參數：
，長度H2 = 17013mm：
上下柱軸力：
由GB 50017-2003：
由GB 50017-2003：
由GB 50017-2003
3.2格構式下柱計算：
3.2.1平面外單肢驗算
（1）單肢驗算：
最不利組合
約束效應系數
軸壓強度設計值：
由自治區標準
軸力和彎矩按各柱肢的面積分配，可得壓力：
3.2.2腹桿驗算
格構柱整體含鋼率為：
由標準，
格構柱整體約束效應系數為：
格構柱整體軸壓強度設計值為：
由內力組合：，故取進行驗算
腹桿：，，Q235鋼
由GB 50017-2003：
，滿足要求
3.2.3格構式構件平面內整穩驗算
選取最不利組合
由標準
格構柱換算長細比：
由自治區標準
由自治區標準驗算公式5.3.6：
4.經濟效果分析及總結
本經濟效果分析是建立在以上三種設計方案的計算結果基礎上，以格構式下柱為分析對比目標，計算出了相應建筑材料的實際用量，參考當時建材市場相應建材的報價，給出了工程實際造價。以下為按照采用三種方案設計，格構式柱在本工程中實際耗鋼量及經濟性比較。
下面通過圖表可以更加直觀的反應出三種方案在耗鋼量與造價兩方面的對比。
圖1 耗鋼量對比圖圖2 建材造價對比圖
5.結論與總結
通過以上兩種優化方案與原設計方案的對比可以看出，鋼管混凝土在受力性能方面優于鋼結構，體現在造價上，以本項目為例，該項目在方案1與方案2的優化設計下，節省造價在12%~17%左右，而內蒙自治區標準在造價控制方面則具有更大的優越性。
參考文獻
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[3]韓林海,楊有福. 2004. 現代鋼管混凝土結構技術[M]. 北京: 中國建筑工業出版社
【關鍵詞】鋼管混凝土;混凝土質量控制;混凝土強度；密實度。
一、鋼管混凝土含義及特點
鋼管混凝土是“鋼管套箍混凝土”（SteelTube-ConfinedConcrete）的簡稱，英文縮寫為STCC。是指在鋼管中填充混凝土而形成、且鋼管及其核心混凝土能共同承受外荷載作用的結構構件，可以認為是套箍混凝土的一種特殊形式，在國外也稱之為“concrete-filledconcrete”（混凝土填心鋼管）。
鋼管混凝土按截面形式的不同，可以分為圓鋼管混凝土、方形、矩形和多邊形截面鋼管混凝土等。鋼管混凝土利用鋼管和混凝土兩種材料在受力過程中的相互作用，即鋼管對其核心混凝土的套箍約束作用。使鋼管混凝土具有一系列優越的力學性能，同時也處于復雜的應力狀態之下，需要我們從實際需要出發，堅持科學的研究態度，以取得更好的工程實際效果。
總的來說，鋼管混凝土具有以下幾方面的特點：
(1)承載力高。
由于薄壁鋼管的套箍作用使混凝土處于三向受壓，從而使核心混凝土具有更高的抗壓強度和變形性能，使混凝土特別是高性能混凝土的脆性弱點得到了克服。鋼管混凝土的承載能力一般高于組成混凝土的鋼管和核心混凝土單獨受荷時的極限承載能力的疊加。
(2)塑性和韌性好。
鋼管混凝土由于鋼管對核心混凝土的約束作用，大大改善了混凝土脆性較大的缺點，使混凝土具有很大的塑性變形。試驗表明，鋼管混凝土柱被破壞時可以壓縮到原長的2/3。
(3)制作和施工方便。
在澆灌混凝土時，可省去模板的施工，無需綁扎鋼筋，施工簡便，并可采用泵送混凝土、高位拋落不振搗混凝土和免振自密實混凝土等施工工藝，從而加速鋼管混凝土構件的施工進度。
(4)耐火、耐腐蝕性能好。
由于組成鋼管混凝土的鋼管和其核心混凝土之間具有協同互補、共同工作的特點，這種結構具有較好的耐火性能。
(5)經濟效果好。
作為一種組合結構構件，采用鋼管混凝土不僅施工方便，而且很好地發揮鋼材和混凝土兩種材料的力學特性，使它們的優點得到充分和合理的發揮，因此，采用鋼管混凝土一般都具有很好地經濟效果。
二、鋼管混凝土的發展概況
從1897年美國人JohnLally在圓鋼管中填充混凝土作為房屋建筑的承重柱(稱為Y柱)并獲得專利算起，鋼管混凝土結構在土木工程中的應用己有百年歷史。鋼管混凝土優越的力學性能，一開始就受到美歐各國土木工程界的重視，競相開發利用。我國鋼管混凝土結構的開發利用也有近40年的歷史。經過大量理論工作者的不斷研究使其在理論研究、施工工藝方面有了很大的進展。
我國的研究主要集中在鋼管中灌素混凝土的內填型鋼管混凝土結構。1978年，鋼管混凝土結構就被列入國家科學發展規劃，鋼-混凝土組合結構(包括鋼管混凝土)被列入國家科技成果重點推廣項目。我國十幾年來先后頒布了不少有關鋼管混凝土方面的規程，例如國家建筑材料工業局標準JCJ01-89，中國工程建設標準化協會標準CECS28:90，電力行業標準DL/T5085-1999，中國工程建設標準化協會標準CECS159:2004《矩形鋼管混凝土結構技術規程》，住建部國標GB50628-2010《鋼管混凝土工程施工質量驗收規范》等。
三、混凝土質量控制
在進行核心混凝土的施工時，混凝土的質量應符合規范要求，但是，由于核心混凝土為鋼管所包覆，從而導致對混凝土澆筑質量控制問題的特殊性和難度。根據對不同混凝土澆筑質量情況下鋼管混凝土力學性能的研究表明，混凝土的密實度對鋼管混凝土構件的力學性能影響很顯著，而混凝土澆筑方式對鋼管混凝土中核心混凝土的密實度有較大影響。目前采用泵送混凝土、高位拋落振搗混凝土和自密實混凝土等施工工藝。比較而言，泵送混凝土的密實度等質量控制情況較好，但如果頂升過程中應力控制不力，會造成澆筑失敗甚至管件變形。
目前規范中作為強條對混凝土強度等級是否符合設計要求的判斷主要依據混凝土標養試塊強度試驗報告，混凝土澆筑的密實度依據澆筑工藝試驗報告和混凝土澆筑施工記錄，個人以為對于了解實際混凝土狀態還不夠明晰，需要輔助其他檢測手段：
1、敲擊法
通過小錘敲擊聽聲音的方法來判斷是否存在管內混凝土與鋼管內側空鼓的情況。
2、超聲波檢測法
由超聲波通過時的聲速、振幅和波形等超聲參數的變化判斷混凝土內部的密實度、均勻性和局部缺陷，檢測頻率一般選擇40~100kHz范圍內。
3、局部鉆孔法
可以直觀檢測實際混凝土強度和狀態，但屬于破壞性檢測，需要壓漿補強和補焊封固。
總之，合理的配合比，適當的施工工藝，有效可行的檢測檢驗措施是保證鋼管混凝土中混凝土強度和密實度的重要條件。
四、總結
近年來，隨著國家經濟的發展，鋼管混凝土正廣泛應用于各種建筑結構中。盡管鋼管混凝土在許多方面還存在著這樣那樣的弊端和問題，但是它的優點大大多于缺點，隨著其理論研究的深入和完善，施工工藝的提高和高性能材料的應用，必將成為一種更完善的結構形式。作為質量監督管理部門，運用科學發展觀指導學習實踐，必須要有廣精博專的專業知識，才能運用發展的眼光看問題分析問題。
【參考文獻】
【1】哈爾濱建筑工程學院，中國建筑科學研究院主編、鋼管混凝土結構設計與施工規程北京：中國計劃出版社，1992
關鍵詞：鋼管混凝土；住宅建筑；多高層建筑；工程應用；
中圖分類號： TU97 文獻標識碼： A 文章編號：
0.引言
鋼管混凝土構件是指在鋼管中填充混凝土而形成的組合構件。它是在型鋼混凝土及螺旋配筋混凝土的基礎上發展起來的。鋼管混凝土利用鋼管和混凝土在受力狀態下，從而使混凝土的強度得以提高，塑性和韌性性能大為改善；同時，由于混凝土的存在可以避免或延緩鋼管發生局部屈曲，從而保證材料性能的充分發揮。鋼管混凝土結構的迅速發展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具體表現為：承載力高、延性好、抗震性能優越；施工方便，工期大大縮短；有利于鋼管的抗火和防火；耐腐蝕性能優于鋼結構。鋼管混凝土可以降低工程造價，且施工方便，工期短，是解決層高較高及跨度結構的有效途徑。
1.鋼管混凝土特點
1.1 鋼管混凝土靜力性能
對于薄壁鋼管來說，其抗彎能力強，具有良好的彈塑性，但在受壓時容易失穩而喪失軸向抗壓能力；對于混凝土來說，其抗壓強度高，但抗彎能力很弱。在管中灌入混凝土形成軸心受壓鋼管混凝土構件后，鋼管保護了混凝土，使它三向受壓，延緩了受壓時的縱向開裂；而混凝土的存在可以避免或延緩薄壁鋼管過早地發生局部屈服。兩種材料相互彌補彼此的弱點，也充分發揮了彼此的長處，從而使鋼管混凝土柱具有很高的承載力。
1.2 鋼管混凝土抗震性能
國內外學者對鋼管混凝土的抗震性能進行了大量的實驗研究。在壓彎反復荷載作用下，彎矩曲率滯回曲線表明，鋼管混凝土結構的吸能性能特別好，無剛度退化，且無下降段，和不喪失局部穩定性的鋼柱相同。但在一些建筑中，鋼柱常常要采用很厚的鋼板以確保局部穩定性，還常發生塑性彎曲后喪失局部穩定。因此，鋼管混凝土柱的抗震性能也優于鋼柱。與鋼筋混凝土柱相比，鋼管混凝土柱的自重大幅度減小，地震作用引起的地震反應也將減小。
1.3 鋼管混凝土耐火性能
國內外學者主要研究了鋼管配筋混凝土結構的耐火極限且柱結構不采取防火保護措施的情況。結果表明，鋼管混凝土具有比鋼結構更好的耐火性能，并形成一套實用的抗火設計方法。由于鋼管內填灌混凝土，能吸收大量的熱能，因此遭受火災時管柱截面溫度場的分布很不均勻，增加了柱子的耐火時間。經實驗統計數據表明：達到一級耐火要求和鋼柱相比可節約防火涂料1／2-2／3甚至更多，隨著鋼管直徑增大，節約涂料也增多。
2.鋼管混凝土的研究現狀
最早采用鋼管混凝土結構的工程之一是1879年英國的Severn鐵路橋的橋墩，當時在鋼管內填充混凝土在承受壓力的同時也用來防止鋼管銹蝕。早期的研究不考慮鋼管及其核心混凝土之間的相互作用對構件承載力的提高，只是對兩者進行簡單地迭加。隨著研究的深入，人們發現在受力過程中，由于鋼管對混凝土的約束作用使混凝土處于復雜應力狀態下，從而使混凝土的強度得以提高，塑性和韌性性能大為改善；同時由于混凝土的存在可以避免或延緩鋼管發生局部屈曲，二者相互作用協同互補，提高了鋼管混凝土的整體性，使其具有一系列優越的力學性能和先進的經濟指標。
對鋼管混凝土力學性能的研究存在各種不同的研究方法，如實驗研究、實驗系數回歸、極限狀態分析法、以及纖維模型法和有限元法等的數值解法，它們的區別在于如何估算鋼管與核心混凝土之間的相互約束作用，這種約束作用的存在導致了其力學性能的復雜性。由于研究者們從不同角度對上述問題進行研究，對鋼管和混凝土之間的緊箍效應理解不同，因此所獲計算方法和計算結果就會有所出入。各國研究者分別對鋼管混凝土構件在靜力、動力、火災作用下以及鋼管混凝土與鋼梁或鋼筋混凝土梁組成的框架結構的力學性能進行了系統研究。
世界各國在有關研究成果的基礎上分別制訂了鋼管混凝土結構設計與施工規程，如歐洲的EC4（1996）、DIN18800（1997），美國的ACI-319-89、SSLC（1979）、LRFD（1994），日本的AIJ（1980，1997）。我國是在上世紀60年代開始研究鋼管混凝土的，主要集中在鋼管中灌素混凝土，雖然起步較晚，特別是近十幾年取得了令人矚目的成就，已頒布了幾個設計規程，如JCJ01-89、CECS28:90、DL/T5085-1999和GJB1029-2001。這些規程的制定，拉開了鋼管混凝土在我國建筑業中廣泛應用的序幕。
3.鋼管混凝土在住宅中的應用
20世紀60-80年代鋼管混凝土開始應用于工業與民用建筑。隨著理論研究的深入、設計規程的頒布和其自身具有的優點，鋼管混凝土被越來越廣泛地應用于單層和多層工業廠房柱、設備構架柱、各種構架、支架、棧橋柱、地鐵站臺柱、送變電桿塔、桁架壓桿、樁、空間結構，近10年又被應用于橋梁結構、高層和超高層建筑中，特別是近2-3年，它被越來越多地應用于住宅建筑中，并取得了良好的經濟效益和建筑效果。
一方面是因為鋼結構自身具有科技含量較高，利于環境保護，且可再生利用等優點，另一方面是由于我國鋼產量大幅度增加，世界鋼產量日趨飽和，鋼材價格隨之下降，所以近年來我國開始大力推廣鋼結構，鼓勵采用鋼結構。建設部等部門也為此制定了加速推廣建筑鋼結構發展和應用的目標，確定“十五”期間以推廣住宅鋼結構為重點，力爭在“十五”期間使我國建筑鋼結構用鋼量達到全國鋼材總產量的3%，到2015年達到6%。住宅建筑歷來居建筑業首位，所以在住宅建筑中推廣鋼結構勢在必行。
住宅鋼結構，有低層、多層和高層之分。3層以下為低層，9層以下為多層，9層以上為高層，10～12層又稱小高層。住宅鋼結構，考慮抗震要求，一般不宜超過12層，同時又由于我國人口眾多，土地資源相對不足，城市住宅需求量迅速增長，所以宜發展多層和小高層鋼結構住宅，但在人口密度大的城市，仍然是以高層為主。住宅鋼結構，具有柱子用量少，室內有效使用空間大，房屋空間布置靈活，結構性能好等優點。它所選擇的結構體系一般是：5～6層以下，框架體系或框架-支撐體系；6層以上，框架-支撐體系或框架-混凝土剪力墻（核心筒）體系；多層，大多采用雙重體系。鋼結構住宅采用的框架柱有H型鋼柱，鋼管砼柱和鋼骨砼柱，后兩種為組合柱。在小高層建筑中，組合柱比H型鋼柱省鋼，進而也就可以降低工程造價，但是，鋼骨砼柱的施工較鋼管混凝土柱施工復雜，因此，在住宅鋼結構中推廣鋼管混凝土勢在必行。
我國在上海、天津、遼寧、新疆等地分別興建了一些以鋼管混凝土作為框架柱的鋼結構住宅試點工程，促進鋼結構住宅在我國的發展歷程。眾所周知，上海人口密度大，土地資源寶貴，因此，上海的試點鋼結構住宅多選用高層。而天津、遼寧、新疆等地人口密度相對較小，所以多選用了小高層和多層。這些地區在高層住宅中采用鋼管混凝土作為框架柱的鋼結構部分。鋼管混凝土在住宅建筑中的應用邁出了其在實際工程應用的重要一步，這一步的邁進意義重大，因為它實現了由高層到小高層、多層鋼管混凝土結構的發展，為其大量的應用開辟了新局面。
4.結束語
鋼管混凝土在我國的發展只有幾十年的歷史，但發展速度非?？?，如今，已廣泛地應用到各個工程領域。尤其是它在住宅中的應用，使其由高層建筑中的應用過渡到小高層、多層建筑中的應用，為其發展創造了廣闊空間。預計在21世紀前20年，我國每年需新建住房4.86-5.49億平方米，后30年每年需新建住房5.76億平方米。今后50年住宅建設將成為國民經濟建設新的增長點和消費熱點。因此，鋼結構住宅的發展有著廣闊的空間，鋼管混凝土在住宅中的應用有著廣闊的前景。所以，有必要對鋼管混凝土做進一步的研究。今后應該做好以下幾個方面的工作：
(1)在防火設計方面，要簡化鋼管混凝土防火極限的設計方法，制定鋼結構(鋼管混凝土結構)住宅建筑的防火設計規范。只有這樣，才能有助于推廣鋼管混凝土在住宅建筑中的應用。
(2)加強鋼結構（鋼管混凝土）住宅建筑在火災后的殘余力學性能評估與災后的維修、加固措施的研究。
參考文獻
[1]馮乃謙.高性能混凝土[M].北京:中國建筑工業出版社,2010.
關鍵詞：方鋼管混凝土柱；多層輕鋼結構；優點；結構設計；技術難點
中圖分類號：TU391文獻標識碼： A 文章編號：
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 概況
隨著人類對住宅要求越來越高，建筑房屋的絕熱、抗震及抗壓性能越來越理想。這一切都源于人類對房屋質量的舒適感與安全感的追求，鋼—混凝土組合的建筑結構就是人類追求建筑房屋舒適與安全的產物。鋼—混凝土結構早在19世紀就已開始被人類所注意，并對其展開一系列的研究開發，其綜合了鋼材的韌性與混凝土材料的較好的抗壓性能，更好地發揮了建筑材料的材質特點，而避免各自的缺點。
由于環保意識的不斷加強及材料短缺越來越嚴重，國外很多國家如澳大利亞、日本、美國等，都在在積極研發和設計更多鋼管混凝土結構的應用。而我國在近幾年內也開始研究開發、設計與制造、施工安裝輕鋼結構，也取得了很大的成就，如首都博物館新館的設計與施工[1]。
1 方鋼管混凝土柱結構體系的優點
1.1節約鋼材，降低造價
一般情況下，由于方鋼管混凝土加入鋼結構，降低了建筑物的自重，相當于混凝土結構的一半，而基礎荷載相對變小，經濟效益明顯提高，己成為公認的節材、經濟、施工簡捷的結構形式。
1.2抗震性能好
由于鋼管的材料的存在，提高了整體結構的強度、塑性和韌性，因此在同樣的震動條件下，其能更好地克服因超載而發生斷裂現象，更好地適應動力荷載的壓力，其良好的延展性在抗震性能方面表現得無可挑剔。
1.3防銹蝕和抗火性能優于鋼柱
方鋼管混凝土柱只是外表面需涂防銹漆，而鋼柱全周邊皆需防銹蝕，顯然，可以大大節省防銹漆。且方鋼管混凝土由于其管內設置有混凝土結構，可以吸收大量熱量，因而耐火時間比鋼柱更長。所用的防火涂料比鋼柱更少，造價也比鋼柱更低，性價比更高。
1.4抗扭、抗剪性能優越
方鋼管混凝土柱的抗扭和抗剪性能都很好，延性大，強度高。建筑物的一些邊柱和角柱，在地震作用下，將同時承受軸心壓力、彎矩、扭矩和剪力作用。對于方鋼管混凝土柱來說，在復雜應力作用下的承載力很高，并且其塑性和延性更好，安全而可靠[2]。
2 方鋼管混凝土柱的結構設計
2.1主要計算依據
方鋼管混凝土柱的機構設計過程應依據建筑設計單位提供的建筑設計方案、并參考有關的國家建筑設計規程、規范，如《建筑結構荷載規范》（GB50009-2001）、《建筑抗震設計規范》（GB50011-2010）、《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）、《混凝土結構設計規范》（GB50010-2010）、《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）等等[3]。
2.2軸向受力構件計算
2.2.1軸心受壓構件的強度計算
根據鋼管和混凝同工作的機制，參照我國建筑結構設計統一標準的規定，軸心受壓構件的強度承載力設值的計算公式為：
Nu=α(fAs+fcAc)
上式中α是與鋼管對混凝土的約束效應和混凝土徐變對承載力影響等因素有關的系數，前者對混凝土的強度有所提高，后者則相反?？紤]到α的影響因素比較復雜，對軸心受壓構件的強度承載力的提高有限，對于管壁較薄的構件更是如此，為方便使用，取α=1，即得到方鋼管混凝土軸心受壓構件的強度計算公式：
N≤Nu u= fAs+fcAc
2.2.2軸心受壓構件的穩定計算
根據試驗資料，方鋼管混凝土軸心受壓構件受力較接近于鋼構件，因此采用鋼結構類似的計算公式：
公式中的軸心受壓穩定系數也近似地采用現行國家標準《鋼結構設計規范》（GB50017-2003）中的b曲線：
構件的長細比則按考慮鋼管和管內混凝同工作后的影響
2.2.3軸心受拉構件的強度計算
由于混凝土的抗拉強度相對于鋼管較小，在計算方鋼管混凝土軸心受拉構件時可不計入混凝土的作用，只考慮方鋼管抵抗所有拉力，由極限狀態即可得到方鋼竹混凝土的抗拉承載力計算公式：
N≤Asf
2.3彎、拉彎構件計算
其中包括a、彎矩作用在一個主平面內的方鋼管混凝土壓彎構件的強度計算；b、彎矩作用在一個主平面內的方鋼管混凝土壓彎構件的穩定計算；c、彎矩作用在一個主平面內的方鋼管混凝土拉彎曲構件計算；d、彎矩作用在兩個主平面內的雙軸壓彎方鋼管混凝土構件的強度計算；e、彎矩作用在兩個主平面內的雙軸壓彎方鋼管混凝土構件的穩定計算。但由于論文章節的安排，在本文就不詳細介紹。
2.4節點連接設計
梁-柱連接的性能是影響結構整體性能的關鍵，合理的連接節點應該有足夠的強度和適當的剛度，即滿足“強節點、弱桿件”原則。方鋼管混凝土柱與H型鋼梁的連接，按照連接處相對轉動約束作用的大小，可以分為：柔性連接、半剛性連接和剛性連接三種。其中半剛性連接可減少施工現場的焊接工程量，且節點外觀簡捷、傳力明確，鋼柱制作與混凝土的澆筑質量不受影響，柱兩側梁高不等構造容易處理，避免了內隔板與外環板由于焊接殘余應力影響，而在地震力的反復作用下節點處鋼材易發生分層或脆性破壞的缺點。
3方鋼管混凝土柱結構設計的研究方向
雖然鋼管混凝土住宅具有較多的優勢，但在實際中的應用時，還存在一些善待解決的難題。
3.1結構理論研究需進一步完善
對方鋼管混凝土構件來說，目前對構件動力性能的研究還是基于試驗結果，缺乏理論分析方法，不利于深入全面研究其動力特性，同時不利于對實用抗震設計方法的研究。
3.2設計理論需要進一步完善
目前國內的建筑規程雖然對圓鋼管混凝土構件和方鋼管混凝土構建的設計做了有關說明，但有些依據還不能非常準確地描述方鋼管混凝土柱體構件的性能，相差誤差還比較大，設計過程僅僅對混凝土和鋼管部分進行簡單的疊加，這樣降低了該結構的優勢。而采用研究理論進行計算時，公式卻顯得過于煩瑣，還需要結合實際的實驗數據進行大量簡化。
3.3結構形式需要進一步完善
由于鋼管混凝上構件的抗彎性能低于抗壓性能，因此鋼管混凝土框架抗側力性能比較弱，僅采用框架結構一般不能滿足抗震要求，需要增加抗側力體系，一般為柱間支撐。但是柱間支撐的增加限制了建筑開窗的靈活性。因此，進行該類型住宅設計需要建筑和結構有機結合。
3.4節點的優化設計
梁柱剛接節點，需要傳遞彎矩。在現場施工時，如果僅對鋼管進行節點拼接，由于略去混凝土部分的抗彎承載力，節點強度將低于構件強度，不符合“強節點，弱構件”的設計原則。而考慮節點處混凝土部分的作用，施工時不可避兔混凝土的二次澆注，不符合全裝配式住宅施工要求。因此對于梁柱端頭和節點均應另行設計，節點的優化設計和試驗將成為設計工作中的重要部分。
3.5結構防火處理
雖然鋼管混凝土具有較好的抗火災性能，并且通過理論計算和工程實例驗證。但目前的規程仍規定按照鋼結構防火要求處理，防火處理將大量增加工程造價，該問題已成為鋼管混凝土結構和輕鋼結構在工程應用中的瓶預問題。
4 結束語
多層輕鋼建筑中采用方鋼管混凝土結構可大大增加其結構的承載力和可靠度，提高建筑品位，縮短施工工期，提高了住宅的抗震性能，節省了建筑過程的有關材料費用，具有非常好的經濟效益和社會效益。對于目前木材、礦產資源缺乏的國情來說，方鋼管混凝土柱體構建是相當具有發展潛力結構形式。但是，由于國內建設設計人員對方鋼管混凝土構件的各種性能的研究分析工作才處于比較初級的階段，在其結構布置、設計方法、施工措施等方面的技術還需要進一步提高。
參考文獻
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