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钢管混凝土结构范文1
关键词：钢管 混凝土 现状 发展
近年来，钢管混凝土结构逐渐被应用于跨度长、荷载重、高度大的建筑结构中。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，它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服的缺点。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。
1．钢管混凝土结构的研究现状
20世纪60年代之前，钢管混凝土结构的研究对象主要是圆钢管混凝土结构。从60年代后半期以后，开始比较系统地研究矩形钢管混凝土结构。目前，圆钢管混凝土结构的研究已经取得了丰硕的成果，很多国家制定了相应的设计和施工规范或规程，如欧洲标准EC4（1996）、德国标准DIN18800（1997）、美国标准ACI319－89、SSLC（1979）和LRFD（1997）、日本标准AIJ（1980，1997）。在我国，钢管混凝土结构的研究主要集中在圆钢管中填充素混凝土的内填型圆钢管混凝土结构，最早开展研究工作的是原中国科学院哈尔滨土建研究所。1968年以后，中国建筑科学研究院、冶金部冶金建筑科学研究院等单位也先后对钢管混凝土基本构件的工作性能、设计方法、节点构造和施工技术等方面展开了系统的研究。进入80年代后，研究工作进一步深入，通过大量的试验研究和理论分析，对构件的承载力和变形性能及其影响因素进行了全面的研究，得到了实用的设计计算公式。与此同时，钢管混凝土结构的施工技术也在迅猛发展，涌现出很多新的施工工艺和施工方法，钢管混凝土结构的优势得到了更加充分的发挥。近十几年来，我国钢管混凝土结构的科学研究和工程应用都取得了令人瞩目的成就。目前已经先后有国家建材局、中国工程建设标准化委员会、国家经济贸易委员会和总后勤部颁布发行了有关钢管混凝土结构的设计规程。为钢管混凝土结构在我国的推广奠定了坚实的基础，使钢管混凝土结构广泛应用于各种大型建筑工程和交通运输工程中。
2．钢管混凝土结构发展方向
2.1 高强度材料的应用
采用高强混凝土可以减轻结构自重、降低工程造价。随着混凝土强度的提高，其延性下降，这阻碍了它在实际工程中的应用。将高强混凝土灌入钢管中形成高强钢管混凝土，由于受到钢管的约束作用，混凝土处于三向受压状态，其延性将大为提高，而其构件的承载力也得到了相应的提高。因此，高强钢管混凝土具有很大的发展潜力。
2.2 节点动力性能的研究
节点是结构设计中的关键部位，也是施工的难点。对于钢管混凝土节点，其合理与否直接关系到结构的安全性和整个工程的造价。钢管混凝土节点可以分为两种；钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接节点和钢管混凝土柱与钢梁的连接节点。目前，国内对于钢管混凝土节点静力性能的研究较多，而对于节点动力性能的研究报导还较少。
2.3 耐火性能的研究
我国还没有制定针对钢管混凝土结构的防火规定。对于已经建成的钢管混凝土结构，有的采用钢管混凝土结构外包混凝土，有的按照钢结构的要求涂防火材料，都没有统一规定和科学的依据。近年来，国内学者就钢管混凝土的耐火性能问题进行了研究，已经取得了可喜的成绩，但形成规范还需时日。
2.4 钢管混凝土结构体系抗震性能的研究
在对采用钢管混凝土柱及钢筋混凝土柱的框架结构进行了抗震性能的对比试验研究后发现，钢管混凝土框架结构的抗震性能明显优于钢筋混凝土框架结构。但目前对钢管混凝土结构抗震性能的研究，主要还是集中在基本构件方面，而对于钢管混凝土整体结构的抗震性能的研究还不多。应开展这方面充分的研究，以提供合理的抗震设计参数，便于工程应用。
3．结束语
与钢筋混凝土结构和钢结构相比,钢管混凝土结构是一种相对新的结构形式。但钢管混凝土能够适应现代工程结构向大跨、高耸、重载发展的需要,符合现代施工技术的工业化要求,因而正被越来越广泛地应用于各种结构工程中,并已取得良好的经济效益和建筑效果。随着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,钢管混凝土结构应用范围将不断扩大,将是结构工程科学的一个重要发展方向。
参考文献：
钢管混凝土结构范文2
一、钢管混凝土结构具有以下的优点:
(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)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。
(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。
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。其后又陆续用于高层建筑的全部与部分主体结构中。例如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。
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,辽阳化纤总厂热电厂八号锅炉构架,周口、许昌等电厂锅炉构件等。用于做平台支柱的如黑龙江新华电厂加热器平台柱,荆门热电厂加热器平台柱等。
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,采用令420mmX6mm的钢管,取得较好的经济效果。其他如吉林松胶终端塔,葛洲坝输电线路的变电构架也都采用了钢管混凝土柱。
钢管混凝土结构范文3
【关键词】桥梁工程；钢管混凝土结构；应用
前言
科技的不断进步和新技术以及新材料的层出不穷，给我国的桥梁事业的发展带来了新的机遇以及新的发展思路。钢筋混凝土这种结构具有其他很多种结构所不具有的特点和优点，是当前国际和国内的桥梁设计和施工的主要方向，是一种开始被广泛采用和普遍认可的新的结构方式。经过很长一段时间的经验积累和施工实践，钢管混凝土的桥梁建设已经技术已经比较的完备。多年的实践,我国在钢管混凝土拱桥建设上已经积累了丰富的经验,形成了一套较为完整的钢管混凝土拱桥建造技术。但是，钢管混凝土技术作为对传统的桥梁施工技术和材料的突破，也还有很多值得我们关注的方面。随着经济和社会的迅速发展，我国的交通也进入迅速发展的崭新时期，为了改善交通状况，采用新的材料和技术建造越来越多的桥梁也是大势所趋。为了顺应这种发展趋势，我们不但要积极的改进桥梁的设计原理和计算方式，更需要改进工艺流程，需要引进新的技术和材料。钢管混凝土技术是应运而生的新的技术材料，就有很多的优点和适于新时代的桥梁建设要求的特点。
2.桥梁工程中钢管混凝土结构的应用现状
钢管混凝土技术在桥梁施工中被逐步认可，但是综合分析钢管混凝土技术的使用还是存在一些需要注意和改进的地方。钢管混凝土技术的发展全民的改进和突破了传统的桥梁的建造技术。作为一种技术，必然有很多优点，当然不可否认的也会有很多自身存在的缺点和不足之处，会存在一定的风险。所以在应用这种技术时要注意在施工的过程中如何规避风险，通过长期的施工探索和实践以及研究。使得这项施工技术在应用上更加的先进和有效，安全性和实用性都会大大提高，努力发现桥梁施工中钢管混凝土技术存在的不足之处，使这项技术在使用中更加的安全和可靠。
目前,我国的桥梁施工中采用钢管混凝土技术是一般会涉及到以下几种技术，体外支架法、缆索吊装法、悬臂拼装法、转体法和劲性骨架法。这种技术是在螺旋箍筋钢筋混凝土及钢管结构基础上演变发展起来的，具有承载力高、塑性与韧性好等很多优点。这种桥梁的使用方式最早是在苏联出现的，但是最为广泛的应却出现在我们国家。这项技术的理论基础开始逐步完善，但是，仍然有许多需要改进的地方。
3.钢管混凝土结构在桥梁的建造中应用的基本情况
3.1钢管混凝土结构在拱桥上的应用
钢管混凝土结构在拱桥设计施工上的应用是比较广泛的。从调查来看，目前的钢管混凝土结构的拱桥主要有两种形式。一种是，钢管混凝土被直接用作拱桥的主要的受受力部分，属于桥梁结构的直接组成部分。钢管混凝土的主要功能是作为受力部分，同时也作为劲性骨架被使用。第二种是先使用钢管，主要是作为施工时的劲性骨架来使用，然后再使用混凝土。主要是通过内灌混凝土并与外包混凝土形成层面。在一段时期以来的拱桥建造实践中，已经发现，钢管混凝土结构对于建造拱桥具有很多优点，比如说抗压和承载的能力变得很高，并且具有极佳的抗震性。
3.2钢管混凝土在立式桥墩中的应用
钢管混凝土结构的另一个应用便是在立式桥墩的设计施工上。钢管混凝土结构是一种典型的钢―混凝土组合结构，具有钢-混结构的基本特点，已经愈来愈被国内外土木建筑届的认识认可和肯定,一致认为这是一种既有极其优异的性能，可以被应用于工程实际的结构特点。1钢管混凝土在桥梁施工中的基本原理主要是在钢管内部填充混凝土以增强钢管的稳定性，同时，钢管对核心混凝土也会有一定的约束作用，从而使核心混凝土处于三项受压状态，以达到核心混凝土的抗压力和应对变形的能力。
4.钢管混凝土结构在桥梁施工中存在的问题分析
钢管混凝土结构在实践中具有很多可取之处，也有很多亟待解决的问题和需要改善的地方，这些地方对于桥梁的钢管混凝土结构能否进一步的推广和被广泛采用具有很强大的现实意义，也是关系到采用这种技术建造的桥梁的质量问题和安全性能等一系列的问题。这些问题主要表现在以下几个方面，第一，在设计理论方面，缺乏比较统一的设计理论依据和设计的规范，在全国范围内还没有可供参考的明确的标准和依据，缺乏强大的数据和理论支撑，这些方面的完备还需要很长时间的时间和努力。第二，钢管拱的稳定性能也一直是一个需要解决的重点问题和难点问题。由于钢管拱的结构特点，使得钢管拱的弹性问题和非弹性问题都需要解决在稳定性能方面的缺陷。这个问题也是一个有待于进一步研究和解决的问题。第三，钢管为薄壁构件,因此钢管拱的局部稳定问题,钢管拱连接节点的可靠度问题,这些都是关系到桥梁的质量好坏的关键控制点，尚需进一步完善。第四，钢管拱焊接应力问题,一直以来也处于不令人满意的状态，亦有待解决。钢管拱是由钢板卷制成的,焊接成,所以比较容易出现焊接变形以及焊接局部应力等方面的问题，如何消除焊接变形和焊接局部应力,需要进一步的改进制造工艺和工艺流程。
5.钢管混凝土在桥梁建造实践中的使用情况
钢管混凝土拱桥因其具有受力性能突出、自架设性能好以及优美的桥梁造型等特点，在桥梁的建造和使用上具有广阔的前景和很强的竞争力。对于钢管混凝土结构使用和研究主要集中在基本的理论研究、抗震性能的研究、抗火性能研究以及动力性能研究等各个方面。钢管和混凝土在受力过程中的相互作用是形成钢管混凝土具有一系列优越力学性能的关键。国内外的很多学者已经对这个方面提出了很多学说和理论，并且取得了相应的理论成果。我国也已经出现了很多设计规程，对于钢管混凝土结构的推广应用起到一定作用。
钢管混凝土为基础的框架结构的抗震性能明显优于其他的结构设计。当前的抗震性能的研究主要集中在基本的构件上对于整体的抗震性能和指标研究甚少，没有提供全面的抗震设计指标和相应的参数作为参考。另外，此种结构的抗火性能研究也是一个方面，比起传统的桥梁结构钢管混凝土的结构还是很值得使用的。
6.结语
作为一种出现在19世纪80年代的结构形式，钢管混凝土技术的发展已经经历了很长的过程。它是在劲性钢筋混凝土结构,螺旋配筋混凝土结构以及钢管结构的基础上演变和发展起来的。钢管混凝土结构的主要原理是利用钢管和混凝土这两种材料在受力过程中相互作用,从而更好的提高承重能力，这种组合弥补了这两种常见材料的缺点和不足之处，使得他们的优点相互结合，具备很强的组合优势。这种新型的组合结构，可以用于桥梁的设计施工与使用上，具有广阔的应用前景，给桥梁设计施工人员带来了新的思路。
【参考文献】
［1］肖显强，邱卫民，张海林. 钢管混凝土结构的特点及其应用研究［J］.安徽建筑，2010(04).
［2］张里奇，金辉. 钢管混凝土结构及其在我国桥梁中的应用［J］.山西建筑,2008,(19).
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钢管混凝土结构范文4
【关键词】高层建筑；矩形钢管混凝土结构；结构设计；计算要求
1.引言
近十几年来，随着我国经济和建设事业的迅猛发展，钢管混凝土在桩、大跨度和空间结构、商业广场、多层办公楼和住宅、高层和超高层建筑以及桥梁结构中的应用日益增多，其发展速度快得惊人。高层建筑采用矩形钢管混凝土构件组成框架剪力墙结构是目前较先进的一种结构体系。由矩形钢管混凝土结构具有承载力高、塑性和韧性好、施工方便、经济效果和耐火性能好等特点而受到广大设计和施工技术人员的青睐。
2.矩形钢管混凝土应用优势
矩形钢管混凝土是在高层建筑中应用高强混凝土的一种最有效和最经济的结构形式。这是因为：（1）矩形钢管对核心混凝土的套箍作用，能有效地克服高强混凝土的脆性；（2）矩形钢管内无钢筋骨架，便于浇灌高强混凝土，而且因有钢管分隔，与管外楼盖梁板结构的普通混凝土互不干扰，无交错浇灌的麻烦；（3）矩形钢管外面无混凝土保护层，能充分发挥高强混凝土的承载能力。
3.矩形钢管混凝土结构的特点和工作性能
矩形钢管本身就是耐侧压的模板，因而浇灌混凝土时，可省去支模、拆模的工和料，并可适应先进的泵灌混凝土工艺；矩形钢管本身就是钢筋，它兼有纵向钢筋（受拉和受压）和横向箍筋的功能。制作钢管远比制作钢筋骨架省工省料，而且便于浇灌混凝上；矩形钢管本身又是劲性承重骨架，在施工阶段它可起劲性钢骨架的作用，其焊接工作量远比一般型钢骨架为少，吊装质量较轻，从而可简化施工安装工艺、节省脚手架、缩短工期、减少施工用地。在寒冷地区，冬季也可以安装空钢管骨架，开春后再浇灌混凝土，施工不受季节的限制。在结构的受压杆件中，采用矩形钢管混凝土代替钢筋混凝土和结构钢，可大幅度地节省钢、木、水泥和减轻结构自重，缩小杆件截面尺寸，使传统杆系结构的性能大为改善，尤其是在高层、大跨，重载和抗震抗爆的建筑结构中，以及在大、中城市的施工场地狭窄的建筑工程中，矩形截面的钢管混凝土具有较大的弯曲刚度和较强的抗弯能力，整体稳定性较好，与梁之间节点连接构造比较简单，能更好地满足设计和施工的一系列要求。
4.工程实例
某高层位于某城市南京路与南开三马路交汇处东北侧，占地面积1.2万m2，总建筑面积7.3万m2。地下两层，地上31层，总高度103m。集办公、写字楼和公寓于一体，其中地下室为停车场和设备用房，裙房为娱乐中心和商场，标准层共23层，10层以下为办公用房，11层至20层为出租写字间，21层以上为公寓。采用C60级矩形钢管高强混凝土柱，按7度地震设计。主楼结构体系为内筒稀柱现浇钢筋混凝土结构。楼盖为井式双向密肋板，其结构厚度为430mm。柱网为8.4mx8.4m。柱最大轴力35000kN，若采用C60级钢筋高强混凝土柱，截面尺寸需要1.4m*1.4m.这样一来，8.4m柱网的柱间净距只有7m，每柱间停三辆车已不可能。而采用C60级矩形钢管高强混凝土柱，800*800mm，可停三辆车，显著提高了地下停车场的使用效能。根据结构体系的特点，柱子从底至顶全部采用矩形钢管混凝土柱。柱子从底到顶分5段逐渐减小，管径从800mm减至400mm，每段缩小100mm，管壁厚度从14mm逐段减至8mm，混凝土从C60逐段降至C35。
4.1弯矩-曲率滞回模型的确定
经对计算结构的不断分析，发现在如下参数范围内，即n=0-0.8，a=0.03-0.2，Fy=200-500N/mm2，Fcu=30-90N/mm2，B=1-2，矩形钢管混凝土构件的弯矩-曲率滞回模型，可采用三线性模型。
4.2加强环节点的计算方法
实际上，本工程在进行钢管混凝土结构节点的设计时，可分为如下几个过程：节点设计原则的确定、节点形式的选用、节点计算和节点构造措施的选取等。其中，节点的计算较为重要的事加强环板的设计计算，计算时应满足两个条件：梁端等强过渡并符合构造要求和环板懂的设计承载力安全。经验总结，连接混凝土梁的上环板宽度宜比梁宽小20-40mm，下环板宽宜比梁宽大20-40mm连接钢梁的环板宽度宜与梁翼缘等宽
4.3构造要求
为了方便向钢管内浇筑混凝土，矩形钢管混凝土构件的截面最小边尺寸最好不要小于100mm且壁厚不要小于4mm，这是为了避免钢管在浇筑混凝土时出现局部外鼓现象，如果浇筑混凝土工艺能确定保管内混凝土施工质量和不发生钢管管壁外鼓现象，上列限值尚可适当放宽，此外，矩形钢管混凝土构件的截面最小边尺寸最好不要超过800mm，如果超过了，必须确保钢管和混凝同作用，建议可以在柱内避上采取焊接检栓钉、纵向加劲板等构造措施，加劲板的厚度可以同管壁一样大。
矩形钢管混凝土钢管板件的宽厚比b/t和h/t不要过大，因为板件的局部屈曲承载力是与极件宽厚比平方成反比，若板件宽厚比过大，则板件将在远低于钢材强度设计值之前就发生局部屈曲。由于矩形钢管板组互相制约和板件的薄膜效应，板件出现局部屈曲并不意味板件承载能力耗尽，还可利用板件的屈曲后强度，但要利用板件的屈曲后强度，通常板件只能取其部分有效截面作为计算截面。
5.矩形钢管混凝土结构在设计和施工中应注意的主要问题
（1）设计穿筋式连接，验算往边的抗弯强度时应计入矩形环梁的抗弯作用，并要求强震下框架梁端先于往边抗弯失效。环梁受到有效的周向约束是结合面剪力能有效传递的必要条件。肋钢筋上局部承压混凝土受到三轴约束，其垂直承压强度获得较大的提高。当结合面剪力较大，肋钢筋处混凝土的局部承压不能满足抗剪要求时，可将底助钢筋改成角钢。但钢的挑出长度不宜大于50mm。
（2）内隔板的浇筑孔直径应足够大，以方便施工。四角设透气孔以保证节点处混凝土的浇筑质量。透气孔的位置取决于两方面：一方面距离角点不宜太远，以起到足够的透气效果；另一方面使内隔板在屈服状态下能满足简单传力机制。
（3）矩形钢管结构的制作单位在必要时应对构造复杂的构件进行工艺试验。复杂构件的加工工艺参数，如加工、装配、焊接的变形控制、尺寸的精度控制等，应从工艺试验中取得，用于指导构件的批量生产，以保证构件的制作质量。
（4）矩形钢管内的混凝土浇筑宜在钢构件安装完毕并验收合格后进行，这是考虑到如先行浇筑混凝土会使结构调整发生困难，甚至无法调整。
6.总结
在高层建筑中，通过采用钢管混凝土结构作为整个建筑物承重和抗震结构体系是重要的发展方向，文章通过分析钢管混凝土结构受力体系，结合工程实例来深入探讨其钢管混凝土结构的设计以及相关的构造要求。从钢管混凝土结构的特点和技术经济效益分析表明，钢管混凝土结构效益显著，值得在高层建筑中推广应用。
参考文献
[1]卢海涛，李俊.钢管混凝土结构在体育场馆中的应用[J].哈尔滨工业大学学报，2013（03）：30-31.
钢管混凝土结构范文5
关键词：高层建筑结构；钢管混凝土；特点；应用现状；发展方向
中图分类号：TU392 3
文献标识码：B
文章编号：1008-0422(2007)07-0067-02
1前言
钢管混凝土结构是由混凝土填充薄壁圆形钢管而形成的组合结构。钢管混凝土结构中的钢管和混凝土两者在受力过程中的相互作用，即钢管对其核心混凝土的约束作用，使混凝土处于三向受压状态，从而使混凝土的强度得以提高，塑性和韧性性能得以提高；反过来，由于混凝土的存在，可以延缓或避免钢管过早发生局部屈曲或整体失稳，从而保证了两种材料性能的充分发挥，弥补了两种材料各自的缺点，正是由于钢管和混凝土的完美结合，使钢管混凝土成为性能优良的结构材料。钢管混凝土结构具有承载力、高塑性和韧性好、施工方便、耐火性能好及经济效益显著等显著的优点。
2钢管混凝土在高层建筑中的应用现状
自1897年美国人John Lally在圆钢管中填充混凝土作为房屋建筑的承重柱(称为Lally柱)并获得专利算起，钢管混凝土结构在土木工程中的应用已有百年历史。钢管混凝土优越的力学性能和施工性能，一开始就受到美欧各国土木工程界的重视，竟相开发利用。尤其是在80年代后期，由于现代高强、高性能混凝土技术和泵灌混凝土技术的迅速发展，给钢管混凝土结构技术的发展增添了新的活力，在欧美的一些桥梁工程和高层建筑工程中钢管混凝土技术悄然兴起。
钢管混凝土结构技术在我国研发利用已有近40年的历史。1966年将之用于北京地铁车站工程，上世纪70年代在一批重工业单层工业厂房和重型构架中成功应用。80年代以来，随着高度超过100m的超高层建筑的大量兴建，人们开始应用钢管混凝土柱以解决“胖柱”问题的探索，它既解决了高强混凝土柱的脆性问题，又进一步减少了柱的截面尺寸。近10年来国内已建成的100m以上的超高层建筑已有20多栋。
深圳赛格广场是由我国自行设计、投资、制造和施工的以高科技电子配套市场为主，集办公、会展、商贸、金融、证券和娱乐为一体的现代化超高层建筑，于1999年建成。该工程占地面积9653m，地下4层，地上72层，总建筑面积166700m，地上建筑高度291.6m。
为赛格广场结构平面图，采用框筒结构体系，其框架柱及抗侧力体系内筒的28根密排柱均采用了钢管混凝土，框架柱柱1共16根，内筒由四角4根柱2和密排24根柱3组成21m的方形筒，密排柱的柱距3m，两柱间浇筑两片200mm厚的钢筋混凝土墙，内筒内加设纵横成井字形的整浇钢筋混凝土剪力墙，厚140mm。楼盖采用了钢梁(梁1、梁2截面相同，均为700×260×12×10)和压型钢板组成的组合楼盖体系。为加强外框架与核心筒的协同工作，共设置了5道刚伸臂。
为赛格广场大厦照片，该建筑是目前世界上已建成的最高的钢管混凝土结构超高层建筑，它的建成标志着我国钢管混凝土结构技术处于世界领先地位。
3 高层钢管混凝土结构的发展方向
3．1向高强、高-性能、高效施工技术的钢管混凝土结构发展。高强度混凝土(一般认为强度等级为C60及以上的混凝土)是目前国内外研究的热门话题，其特点是强度高、节省材料、减少构件截面，减轻自重，钢管对高强度混凝土的约束可克服高强混凝土脆性大、延性差的弱点。研究表明，钢管高强度混凝土的基本力学性能与钢管普通强度混凝土有所不同，在进行钢管高强混凝土设计时不能简单地套用钢管普通强度混凝土的设计方法。现代高强、高性能混凝土技术和泵送混凝土技术结合，将会对未来高层建筑的技术进步产生深远的影响。
3．2向薄壁钢管混凝土结构发展。以往的研究工作都是针对钢管管壁较厚的情况(含钢率一般在0.04-0.2之间)，薄壁钢管混凝土结构是近几年的事。众所都知，薄壁钢管的承载力极不稳定，它对局部缺陷很敏感，因而实际轴压力只有理论值的20％30％，有残余应力存在时影响更大，薄壁钢管混凝土结构的钢管保护了混凝土，延缓了混凝土受压时的纵向开裂，同时，混凝土也大大延缓了薄壁钢管的局部失稳，大大提高构件的承载力。相对于厚壁钢管而言，采用薄壁钢管混凝土节约钢材，降低造价，且可以提高构件的耐火极限。
3．3向大管径方向发展。随着建筑高度的增加，对抗侧力体系的要求越来越高，以往多采用筒中筒结构，但由于外筒的密柱深粱影响了建筑的功能和美观，另外，由于建筑功能要求大柱网、大开间，鉴于此因，现代高层建筑趋于采用内筒外稀柱的框筒结构体系，且柱网尺寸较大，大直径钢管混凝土柱(直径1.5m以上)在这类建筑中的应用优势明显。在国外有用到3.2m直径，国内目前最大直径为1.6m。目前的研究和规范均为普通直径柱，大直径柱需要解决约束效应程度、混凝土的水化热、核心混凝土质量等问题。
钢管混凝土结构范文6
关键词：钢管混凝土；小高层住宅；工程应用
钢管混凝土结构在建设工程中的应用已有百年历史，由于受各种条件的限制，尤其是钢管内浇筑混凝土的施工工艺不够完善，现场的施工操作显得较为繁琐。钢管混凝土结构的优势长期未得到应有的发挥，直到20世纪80年代开始，随着我国高强混凝土材料的出现和泵送混凝土工艺的发展，现场钢管内混凝土的浇灌施工难度得以简化，现代钢管混凝土结构才得以快速发展。我国近10多年来，先后颁布了几本有关钢管混凝土设计和施工方面的规程，如：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）、中华人民共和国电力行业标准DL/T5085-1999、国家建筑材料工业局标准JCJ01-89，还有GJB4142-2000、DBJ13-51-2003、DB29-57-2003等，这些标准规程的制定势必为我国钢管混凝土的发展起到理论指导作用，使钢管混凝土在我国得以推广应用提供技术保证。
1、钢管混凝土的特点
钢管混凝土即将普通混凝土填入薄壁圆形钢管内而形成的组合结构。钢管混凝土可借助圆形钢管对核心混凝土的套箍约束作用，使核心混凝土处于三向受压状态，从而使核心混凝土具有更高的抗压强度和抗压缩变形能力，同时钢管借助内填混凝土的支撑作用，增强管壁的稳定性，改变空钢管的受力，尽而提高其承载能力。
1.1承载力高、塑性好、抗震性能优越
钢管混凝土对其中混凝土的套箍约束作用，使混凝土处于三向受压状态，混凝土纵向开裂得到延缓，而混凝土可以延缓或避免薄壁钢管的局部屈曲，两种材料相互作用，取长补短，研究试验表明，钢管混凝土的承载力高于钢管和核心混凝土的单独承载力之和。
由于钢管混凝土中钢管和核心混凝土同时工作，相互约束，在破坏时，发生较大塑性变形，还有这种结构各个方向抵抗力相当，在地震荷载和冲击力荷载作用下，具有良好的延性和韧性，故抗震性能好。
1.2 经济效果好
与钢筋混凝土结构相比，钢管混凝土结构钢管本身就是优良的模板，耐侧压，表面圆滑，可省去钢筋绑扎，支模，拆模的工和料，并可采用先进的泵送工艺施工，钢管可充当纵向钢筋和横向箍筋，钢管构件通常构造简单，焊缝少，易于制作，远比制作钢筋骨架和普通钢构件省工省料。
在吊装运输过程中，由于构件自重小，可以大幅降低运输和吊装成本，钢管本身又是劲性承重骨架，在施工阶段它可起到劲性骨架的作用，焊接，安装量大大减少，简化安装难度，可以先安装后浇注混凝土，施工不受季节限制。
大量工程实际和试验证明，采用钢管混凝土结构，比自重相近和承载力相同的普通钢结构，可节约用钢50%；和普通钢筋混凝土结构相比，在用钢量相近和承载力相同的条件下，断面可减少1/2，自重相应减少1/2，基础造价降低，使用面积得以增大。
1.3防火性和耐腐蚀性好
在火灾中，由于核心混凝土可吸收钢管传来的热量，从而使钢管的温度场变得不均匀，升温滞后，钢管屈服后，核心混凝土可以承担轴向压力，同时钢管也可保护核心混凝土不发生崩裂现象，这样钢管和核心混凝土之间相互协作，互相帮助，耐火性能大幅提高。
由于钢管内充满混凝土，使钢管的外露面积减少，使得防腐费用相对降低，耐腐蚀性能优于钢结构。
2、钢管混凝土结构在小高层结构住宅中的应用
2001年，山东莱钢建设有限公司建成了山东省钢结构节能住宅示范试点工程莱钢樱花园1号楼，该住宅楼共13层，总面积12000，地下一层设车库，部分为商场，层高3.9m，地上12层住宅，建筑面积10369，层高均为2.9m，建筑总高度34.8m。采用钢管混凝土框架-现浇混凝土剪力墙结构，钢管外直径为300,Q345钢，内灌C45混凝土，梁采用Q345H型钢。
随后在2002年-至今，山东莱钢建设有限公司又先后建成结构形式类似的济南艾菲尔花园、青岛华阳慧谷、即墨德馨园、济南黄金时代，济南伟东新都、淄博莱钢钢结构有限公司职工住宅楼工程等系列工程。
下面就淄博莱钢钢结构有限公司职工住宅楼工程作一下详细介绍：
本工程结构形式为钢框架混凝土-剪力墙结构，现浇混凝土楼板，钢柱为Q345φ300×8钢管混凝土，梁为Q345热轧H型钢梁，建筑分类为二级，地下为一级，地下室防水等级为一级。使用年限为50年，建筑面积7357.14，其中地上面积6687.05，地下部分为670.99，地下为储藏室，地上为住宅共三个单元，层数为10层，层高为2.9m，建筑总高度34.2m。
2.1钢柱对接
钢柱对接应制定严格的施工方案，对接后保持管肢的平直。本工程钢柱采用空中对接，上下柱分别有3对成120度的对接耳板，上下耳板通过3条丝钢连接，吊装就位后利用丝杠钢节钢柱的标高、垂直度。接着进行焊接，焊接时采用分段反向顺序，分段施焊应保持对称。肢管对接间隙放大2.0，以抵消焊接收缩变形。为确保连接处的焊接质量，在管内接缝处设置附加衬管，其宽度为20，厚度为3，与管内壁保持0.5的膨胀间隙，以确保焊缝根部的质量。
2.2混凝土浇注
