（合肥水泥研究设计院，安徽合肥230051）
摘要：本文介绍了钢管混凝土结构的优势，对钢管混凝土结构的研究状况进行了分析，并阐述了钢管混凝土结构在几种建筑工程中的具体应用。
关键词：钢管混凝土；结构；工程应用
前言
钢管混凝土是一种新型的建筑结构，这种结构主要利用钢管和混凝土两种材料，将混凝土注到钢管中使钢管对混凝土形成制约作用，从而利用两种不同材料各自的优点将两种材料混合的优点发挥到最大化。两者互相挤压的强大受力作用以及钢管对混凝土的约束，使得混凝土一直处于高度复杂的应力状态下，由此极大程度上优化了混凝土原本的性能，大大加强了其可塑性和承压能力。
1钢管混凝土结构的优点
1.1具有较高的承载力与延性
对于建筑工程中钢管混凝土柱，钢管可约束内部混凝土，使混凝土保持三向受压状态，混凝土抗压强度得以提高。钢管混凝土柱和混凝土柱及钢管柱相比，前者在承载力方面有着后者无法比拟的巨大优势，其值远远高于二者之和。钢管与混凝土二者的相互作用，可改变钢管中混凝土破坏性质，由塑性破坏将脆性破坏替代，由此可见，这对于构件延性性能的改善有着积极的促进作用，其耗能水平得以提高。
1.2缩短工期且施工便利
施工中，钢管混凝土结构中的钢管能发挥劲性骨架作用，混凝土浇筑、混凝土捣实更为方便；在施工过程中，模板这一环节在钢管混凝土中也被省去，不仅能够使材料与人工费用得以节约，同时相关施工时间也得到有效控制，使工期得以大大缩短。
1.3钢管的抗火性与防火性增强
对于钢管混凝土而言，由于将混凝土添加到了钢管内部，使得其抗火性得以增强，大量的热能可以被吸收，当火灾发生后，不均匀的管柱截面温度场分布，使柱子的耐火性更强，但凡钢柱屈服，大部分轴向荷载可由混凝土承受，结构倒塌情况就可以得到控制。除此以外，钢管混凝土结构还有很强的耐火性，其原因就在于钢梁会把热量由顶部翼缘传递给混凝土，使钢梁温度不断下降。研究可知，和钢柱相比，达到一级3h耐火要求材料，可节省大约50%的防火涂料，其节约涂料的量与钢管直径成正比例关系。
1.4具有较强的耐腐蚀能力
在钢管混凝土结构中，将混凝土浇筑于钢管中，可削减钢管外露面积，结构因而具有较好的抗腐蚀力。和钢结构比较，在抗腐与防腐工作方面产生的费用自然也要少一部分。对于钢管混凝土构件而言，其截面形式非常重要，在很大程度上会影响到钢管混凝土的诸多方面，诸如受力性能、混凝土柱以及施工难度等。以圆钢管混凝土为例，其受压构件通过圆钢管约束内部混凝土，使其内部混凝土三向受力，混凝土抗压强度得以强化。但圆钢管混凝土结构也有着自身的不足之处，即施工难度大和施工成本高等。在施工各方面，方钢管混凝土则有突出优势，但方钢管混凝土结构承载力低。
2钢管混凝土结构的研究状况
虽然钢管混凝土结构的出现已经有了较长时间的历史，但在世界范围内兴起使用的时间并不是很久远。大致在二十世纪六十年代到七十年代之间，世界各国开始了对钢管混凝土结构的具体研究和探索，通过实验测试其在建筑业中的可行性和优势。而我国因为改革开放时间相对较晚，因此对钢管混凝土方面的研究也相对较为滞后。当下，我国建筑业对于钢管混凝土的研究主要表现在一下几个方面：
（1）基本理论的研究。本着理论指导实践的原则，对钢管混凝土结构基本理论的研究可以说一直是建筑业对钢管混凝土研究的重点。钢管和混凝土的巧妙结合，很好的中和了两种材料各自的劣势，充分发挥了钢管和混凝土的优势特色，使得整个钢管混凝土结构具有了超越纯钢造结构的一系列优越品性；
（2）钢管混凝土结构抗震性能的研究。近年来，自然灾害的频繁发生也使得社会越来越关注房屋建筑的安全性，其中很重要的一点就是抗震性能。虽然以前的建筑都各自声称可以抵抗多少级地震，但实际上能抵抗的震级都是理论意义上可以达到的目标，而实际上能达到的抗震级别其实并没有那么高。因此在面度新型的钢管混凝土结构，建筑业人士也就更关心这个问题。为此，国内外众多专家学者利用实验等一系列办法对钢管混凝土的抗震性做了具体研究和调查，但目前所能暂时确定的只是钢管混凝土结构的抗震性能优于纯钢结构，至于到底有多大的优越性和具体的抗震参数并没有实质性的报道。目前，我国乃至世界在钢管混凝土抗震性能方面的研究还有所欠缺，应大力推进，以便于建筑工程对钢管混凝土结构的进一步利用；
（3）钢管混凝土的防火性能研究。随着高层居民楼的流行和普及，住户和开发商都对建筑的各种防灾害性能予以了高度的关注和重视。对钢管混凝土结构的抗火性研究，主要有两方面，一是建筑整体的空间构架，二是火灾发生时建筑结构的变化情况。在对钢管混凝土结构的抗火性能研究中发现，钢管混凝土结构的防火抗火性能远远优于纯钢结构模式。但是现阶段对钢管结构抗火性的研究还不尽完善，针对这方面的研究还需要进一步调整和提高。
3建筑工程钢管混凝土结构应用
3.1高层建筑工程
在高层建筑结构中，钢管混凝土结构的应用十分普遍，钢管混凝土结构所具备的优势就是有着较高的承载力和较好的抗震性，能够在一定程度上取代钢筋混凝土，在当前的建筑结构中，普通钢筋混凝土结构存在底部“胖柱”现象，高强钢筋混凝土结构中柱的破坏属于脆性破坏，由此，钢管混凝土则可以替代钢筋混凝土，继而解决上述问题。钢管混凝土还能取代钢结构体系中的钢柱，减少钢材使用量，强化结构抗侧移刚度。建筑工程若全部使用的是钢管混凝土，可选择“全逆作法”“半逆作法”，这两类施工方法可缩短施工工期。在钢材取材、厚度和成本等方面，钢管混凝土柱均有着突出的优势，同时，与钢柱相比较可知，钢管混凝土柱的防火性和耐腐蚀性更强。如图1所示则是高层建筑柱子的圆钢管混凝土结构示意图。
3.2单层及多层工业厂房柱
就单层的工业厂房柱，该类型的厂房柱属于偏心受压构件，因而要想保证钢管混凝土结构所具备的特点得以最大限度的发挥，相当多的工程会以双肢柱、三肢柱以及四肢柱等格构式组合柱为主要形式，将偏心弯矩向轴心力转变。
3.3大跨度桥梁工程
在我国拱桥结构中，钢管混凝土的应用比较广泛，其中斜拉桥结构中也有其应用。拱桥结构主要承担的是轴向压力，它的跨度和拱肋所承受的压力之间成正比的关系，对此，需要通过钢管混凝土，以便于更好的适用于拱桥结构。实践表明，在拱桥修建过程中，劲性钢骨架的作用除了施工受力，对于作为成桥后的受力结构而言也是比较理想。弦杆采用钢管混凝土结构，提高了强度与稳定性，同时施工过程中钢管还具有浇筑混凝土模板与钢筋的作用。因此，对于大跨度桥梁工程而言，钢管混凝土的使用还是比较合理的。
4结语
通过上述各方面对钢管混凝土架构的分析和讨论，可以看出钢管混凝土结构在我国的使用依然处于雏形阶段，但是发展前景依旧一片光明。钢管混凝土相对于传统的纯钢架构和钢筋混凝土建构模式，有着其自身巨大的优越性。尤其是在我国当下建筑行业发展迅速的大环境下，钢管混凝土模式的使用也是大势所趋。因此，应该大力加强有关于钢管混凝土结构的进一步研究和测试，使其早日在我国普及开来，为我国建筑业的发展的创新和进步助力，同时也为国民经济的发展做出更大的贡献
参考文献：
[1]李浩．浅谈钢管混凝土结构在建筑工程中的应用与前景[J]．建筑工程技术与设计，2015（06）
[2]赵砚．建筑自密实钢管混凝土结构施工质量的管理措施[J]．建筑安全，2015（3）
[3]于军．钢管混凝土结构的特点与应用[J]．中小企业管理与科技，2011（10）
[4]张占义．钢管混凝土结构在建筑工程中的应用[J]．中国科技博览，2011（29）
论文作者:毕金芬
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年10月下
论文发表时间:2016/9/14
标签：钢管论文; 混凝土论文; 混凝土结构论文; 火性论文; 结构论文; 建筑工程论文; 性能论文; 《建筑建材装饰》2015年10月下论文;