摘要：近年来，钢管混凝土结构逐渐被应用于建筑结构尤其是在建筑结构中，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。
关键词：钢管混凝土；结构特点；应用
1.当前钢管混凝土结构的研究进展
钢管混凝土结构在施工中的应用已有近百年的历史，19世纪英国在铁路桥梁的建设，为了防止管道腐蚀，在钢管中采用了充满混凝土的施工工艺。随着这种结构在建筑工程中的大量应用，建筑材料学领域的有关专家学者也开始对混凝土填充钢管件展开理论分析和试验，对这种结构的材料的机械性能和工作原理进行了深入的研究，并且取得了一系列重要的成果。近几十年中，我国对钢管混凝土技术结构的设计方法和计算公式进行了研究，并取得了显著的成果，逐步建立了“三应力混凝土”、“钢管混凝土结构计算与应用”理论体系。混凝土填充钢管结构设计规范也已陆续颁布，并被广泛引用与电力标准和军用标准中。现如今，我国在钢管混凝土技术的研究有着深厚的理论基础。下面本文简单就钢管混凝土结构的特点及其应用进行分析。
2.钢管混凝土的结构特点
钢管混凝土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，按截面形式不同，可分为圆钢管混凝土，方、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等。其结构特点如下：
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；由于钢管混凝土内部没有钢筋，便于混凝土的浇注和捣实；钢管混凝土结构施工时，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。
2.3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。
2.4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。钢管混凝土构件的截面形式对钢管混凝土结构的受力性能、施工难易程度、施工工期和工程造价都有很大的影响。圆钢管混凝土受压构件借助于圆钢管对其内部混凝土有效的约束作用，使钢管内部的混凝土处于三向受压状态，使混凝土具有更高的抗压强度。但是圆钢管混凝土结构的施工难度大，施工成本较高。相比之下，方钢管混凝土结构的施工较为方便，但钢管混凝土受到的约束作用较小，结构的承载力较低。
2.5显著的经济效果
与钢结构相比，节约了大量钢材。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据多项工程统计，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。
3.工业建筑中钢管混凝土结构的应用
通过上文中的分析可以得知钢管混凝土结构有着受力合理、施工方便、抗震性能好、耐腐蚀性强及经济效果好等特点因而得到了较为广泛的应用。尤其在工业建筑领域中，下面本节选取钢管混凝土结构在工业建筑中几个方面的应用进行论述。
3.1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。
3.2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。
3.3工业构筑物
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。再比如荆门热电厂锅炉构架，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。
结束语：
综上所述，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。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。
参考文献
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论文作者:李国华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/7
标签：钢管论文; 混凝土论文; 混凝土结构论文; 结构论文; 构件论文; 厂房论文; 受力论文; 《建筑学研究前沿》2017年第29期论文;