摘要：本文详述了我国钢管混凝土结构技术，介绍了钢管混凝土的发展现状。主要是在高层建筑、大桥梁工程及地铁工程中的应用。实践表明，钢管混凝土强度高、结构性能好，是一种高效的施工技术。钢管混凝土的发展前景良好，在工程建设中会有大规模的应用。
关键词：钢管混凝土；结构技术；进展研究
1.前言
钢管混凝土结构在工程中广泛应用，有很多形状。钢管混凝土是按照截面形状进行分类的，一般为圆形。钢管混凝土充分利用钢管和混凝土的优点，把两种材料巧妙的结合在一起，充分发挥两种材料的不同性能。这样大大提高了混凝土的强度，改善了混凝土的塑性和韧性，避免钢管局部屈曲。钢管混凝土的施工采用浇灌方式，简单易行。最近钢管混凝土结构技术有了长足的发展，在高层建筑、桥梁工程以及地铁工程中得到充分应用，钢管混凝土也得到了新发展。
2.钢管混凝土结构技术的应用
2.1在高层建筑中的应用
在高层建筑中，钢管混凝土柱承载力高、抗震性好，具有很大优势。高层建筑的钢筋混凝土柱存在各种问题，比如底部“胖柱”和脆性被破坏问题。钢管混凝土可以取代钢筋混凝土，而不产生上述问题。钢结构有强度高，抗震好的优点，但钢材用量居高不下。钢管混凝土重量小，整体造价低，对基部压强小，还可以在减少钢材用量的同时提高抗侧移刚度。采用钢管混凝土柱的工程施工方式多样，可以采用逆向方式作业法，或两侧同时施工，缩短施工时间，加快施工进度。钢管混凝土柱用的钢原材料价格便宜、厚度薄、耐腐蚀及防火，是性能优越理想的建筑方式。钢管混凝土柱强度高，不易倒塌，使用寿命长。广州好世界广场大厦地上33层，楼高116.3米，是国内第一座C60钢管混凝土超高层建筑。混凝土采用泵送抛落方式，浇灌质量良好，工期较短，是钢管混凝土高层建筑的代表。
2.2在桥梁工程中的应用
桥梁建设进入了崭新的发展阶段，已经可以建设大跨度桥梁。大跨度桥梁外部美观大方，桥体轻盈安全，建设费用低。我国的许多拱桥和斜拉桥都开始采用钢管混凝土结构。拱桥在我国历史悠久，深受人民喜爱，我国在钢管混凝土建设取得了不少成就，拱桥建设技术已经成熟。从四川旺苍县大桥到重庆万县长江大桥，跨度从115米到420米，我国钢管混凝土拱桥的出现如雨后春笋一般。在拱桥结构中，整个拱桥的轴向压力很大，钢管混凝土构件凭借强大的承压能力崭露头角。拱桥的跨度能达到上百米，拱肋是整个拱桥的关键，钢管混凝土是建造拱肋的理想材料。钢管还可以做为灌注混凝土的模板。
近年来，钢管混凝土广泛应用在斜拉桥和梁式桥中，同样可以节约建设资金，取得了明显的经济效益。钢管混凝土桁架梁式结构，在负载上减轻了结构恒载，在结构上提高了承载力。合理的施工工艺，有效的施工程序，减少了大型施工设备的应用，加快了桥梁工程的施工进度，降低了桥梁工程整体造价，创造了良好的经济效益。广东南海紫洞大桥是斜拉桥，也是第一座双塔三跨斜拉桥，主桥就是采用的钢管混凝土结构。该桥是采用平移顶推法建设的，主桥施工阶段不必使用大型设备，不影响航道通行，工程造价降低许多。与混凝土连续钢结构相比，节省了一半左右混凝土，节省了3/5的钢材，经济效益相当可观。钢管混凝土在桥梁上得到了广泛的应用，不仅可以在拱桥应用，梁式桥也可以应用，其应用必将带来显著的综合效益。
2.3在地铁工程的应用
我国采用钢管混凝土作为建筑结构已经有了很长的历史，最早是应用在地铁工程项目中。地铁车站大多是是深埋地下，跨度一般较大，无法采用明挖法施工，这时候钢管混凝土正好大显身手。钢管混凝土柱承载力大，可以减小单根珠体的横截面积，有效地利用有限的地下空间。近年来，为方便施工，城市地区地铁车站多为浅埋式，地铁车站具有了更多综合功能。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆地铁施工是一项浩大工程，容易引起市民意见。采用地下施工，可以减少对城市的干扰，可以减轻对地面交通的影响。地下施工要先确定施工上方顶盖，在顶盖下进行土方作业，从顶到底进行施工。钢管混凝土的支柱作用无可替代，必须在土方作业前设置好中间支撑柱。钢管混凝土柱结构强度高，一次建设、多次利用，是地铁建设中支柱的最好的选择。北京的复八线工程采用盖挖逆作法施工，取得了良好的施工效果，得到社会的一致好评。
3.钢管混凝土发展方向
3.1高强度材料应用
高层建筑采用高强混凝土不仅可以减轻结构自重还可以大幅度的降低工程造价。一方面，施工设备简单，不需要大型施工设备；另一方面，有效缩短了工期，减少了时间成本。混凝土强度越高，延性越差，这在实际工程中是非常不利的因素。高强混凝土和钢管结合形成的高强钢管混凝土就大大扩大了应用范围。混凝土受钢管的约束，延性大大提高。钢管混凝土构件的承载力有了大幅度的提高。因此，高强钢管混凝土在大型建筑中有很大的发展潜力。
研究表明：高强钢管混凝土的力学性能有很大提升，与目前应用的普通钢管混凝土有很大不同。高强钢管混凝土设计不能用普通钢管混凝土的设计公式，因为其承载力有很大差异。我国的钢管混凝土设计施工规范还没有跟上科技的迅速发展，目前规程只适用于普通钢管混凝土，这对高强混凝土的发展是一种约束。必须加大研究力度，尽快制定相应规范，让高强钢管混凝土有更快的发展。
3.2节点动力性能研究
节点是钢管混凝土施工关键，要提高注意、严密实施。钢管混凝土节点的合理设计、良好施工可以增加整个结构的安全性，降低整个工程的造价，具有重要的安全意义和经济意义。节点分为两种，一种是钢管混凝土柱与混凝土梁的连接点，一种是钢管混凝土柱与钢梁的连接点，两者之间的节点差异很大。目前，国内侧重于钢管混凝土节点的静力性能研究，受理论水平限制，对节点动力性能的研究较少。
3.3抗震性能研究
抗震性能是混凝土建筑强度的重要指标。为比较钢管混凝土和钢筋混凝土的抗震情况，构建了混凝土框架结构，进行了抗震实验。实验证明，钢管框架结构的抗震性能比较好，钢筋混凝土框架易发生扭曲断裂，不如前者好。目前的抗震性能研究，主要集中在混凝土构件上，对整体结构的研究还不多。加大对钢管混凝土整体抗震的研究，辅助钢管混凝土进行抗震设计，应用到建筑上。
3.4耐火性能研究
钢管混凝土具有较好的防火性能，但防火等级规定却没有建立起来。已经建成的钢管混凝土结构，根据消防要求，有的采用外包混凝土，有的喷涂防火材料，但都没有科学依据和法律规定，更多的是依靠消防要求。结合目前钢管混凝土耐火性能的研究，应尽快编制钢管混凝土结构防火规范。
4.结语
钢管混凝土柱受力性能良好、功能性能强大、施工性能简单及经济性能显著，是非常有益的建筑材料。钢结构、混凝土及钢管混凝土三种组合柱各有优劣，在建筑工程中能够满足不同的要求。随着在高层建筑、大跨桥梁、地铁等工程的应用，钢管混凝土具有广阔的应用前景。现代钢管混凝为我国建筑工程结构体系的发展注入了新的活力。
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论文作者:蔡颍鹏
论文发表刊物:《基层建设》2016年14期
论文发表时间:2016/10/27
标签：钢管论文; 混凝土论文; 性能论文; 拱桥论文; 混凝土结构论文; 地铁论文; 高层建筑论文; 《基层建设》2016年14期论文;