鋼管混凝土結(jié)構(gòu)

1、鋼管混凝土結(jié)構(gòu)近 20 年來(lái)，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)逐漸被應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)尤其是在高層建筑結(jié)構(gòu)中，隨著建筑物高度的增加，鋼管高強(qiáng)混凝土和鋼管超高強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也將會(huì)得到快速的發(fā)展。一般的， 我們把混凝土強(qiáng)度等級(jí)在C50 以下的鋼管混凝土稱為普通鋼管混凝土；混凝土強(qiáng)度等級(jí)在C50以上的鋼管混凝土稱為鋼管高強(qiáng)混凝土；混凝土強(qiáng)度等級(jí)在C100以上的鋼管混凝土稱為鋼管超高強(qiáng)混凝土。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是由混凝土填入鋼管內(nèi)而形成的一種新型組合結(jié)構(gòu)。由于鋼管混凝土結(jié)構(gòu)能夠更有效地發(fā)揮鋼材和混凝土兩種材料各自的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了鋼管結(jié)構(gòu)容易發(fā)生局部屈曲的缺點(diǎn)。近年來(lái)，隨著理論研究的深入和新施工工藝的產(chǎn)生，工程應(yīng)用日益廣泛

2、。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)按照截面形式的不同可以分為矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)、圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)和多邊形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)等，其中矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)和圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用較廣。1鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)眾所周知，混凝土的抗壓強(qiáng)度高。但抗彎能力很弱，而鋼材，特別是型鋼的抗彎能力強(qiáng)，具有良好的彈塑性，但在受壓時(shí)容易失穩(wěn)而喪失軸向抗壓能力。而鋼管混凝土在結(jié)構(gòu)上能夠?qū)⒍叩膬?yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起，可使混凝土處于側(cè)向受壓狀態(tài)，其抗壓強(qiáng)度可成倍提高. 同時(shí)由于混凝土的存在，提高了鋼管的剛度，兩者共同發(fā)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(jié)構(gòu)，主要以軸心受壓和作用力偏心較小的受壓構(gòu)件為主，被廣泛使用于框架結(jié)構(gòu)中（

3、如廠房和高層） 。 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：1.1 承載力高、延性好，抗震性能優(yōu)越鋼管混凝土柱中，鋼管對(duì)其內(nèi)部混凝土的約束作用使混凝土處于三向受壓狀態(tài)，提高了混凝土的抗壓強(qiáng)度；鋼管內(nèi)部的混凝土又可以有效地防止鋼管發(fā)生局部屈曲。研究表明，鋼管混凝土柱的承載力高于相應(yīng)的鋼管柱承載力和混凝土柱承載力之和。鋼管和混凝土之間的相互作用使鋼管內(nèi)部混凝土的破壞由脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄云茐?，?gòu)件的延性性能明顯改善，耗能能力大大提高，具有優(yōu)越的抗震性能。塑性是指在靜載作用下的塑性變形能力。鋼管混凝土短柱軸心受壓試臉表明，試件壓縮到原長(zhǎng)的2/3, 縱向應(yīng)變

4、達(dá)30%以上時(shí)，試件仍有承載力。剝?nèi)ヤ摴芎?，?nèi)部混凝土雖已有很大的鼓凸褶皺，但仍保持完整，并未松散，且仍有約5%的承載力，用錘敲擊后才粉碎脫落?？拐鹦阅苁侵冈趧?dòng)荷載或地震作用下，具有良好的延性和吸能性。在這方面，鋼管混凝土構(gòu)件要比鋼筋混凝土構(gòu)件強(qiáng)得多。在壓彎反復(fù)荷載作用下，彎矩曲率滯回曲線表明，結(jié)構(gòu)的吸能性能特別好，無(wú)剛度退化，且無(wú)下降段，和不喪失局部穩(wěn)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(wěn)定性。但還常發(fā)生塑性彎曲后喪失局部穩(wěn)定。因此，鋼管混凝土柱的抗震性能也優(yōu)于鋼柱。1.2 施工方便，工期大大縮短鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)，鋼管可以做為勁性骨架承擔(dān)施工階段的施工荷載和

5、結(jié)構(gòu)重量，施工不受混凝土養(yǎng)護(hù)時(shí)間的影響；由于鋼管混凝土內(nèi)部沒(méi)有鋼筋，便于混凝土的澆注和搗實(shí)；鋼管混凝土結(jié)構(gòu)施工時(shí)，不需要模板，既節(jié)省了支模、拆模的材料和人工費(fèi)用，也節(jié)省了時(shí)間。1.3 有利于鋼管的抗火和防火由于鋼管內(nèi)填有混凝土，能吸收大量的熱能，因此遭受火災(zāi)時(shí)管柱截面溫度場(chǎng)的分布很不均勻，增加了柱子的耐火時(shí)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(jié)構(gòu)倒塌。組合梁的耐火能力也會(huì)提高，因?yàn)殇摿旱臏囟葧?huì)從頂部翼緣把熱量傳遞給混凝土而降低。經(jīng)實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明: 達(dá)到一級(jí)耐火3 小時(shí)要求和鋼柱相比可節(jié)約防火涂料1/3 一 2/3 甚至更多，隨著鋼管直徑增大，節(jié)約涂料

6、也越多。1.4 耐腐蝕性能優(yōu)于鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)少得多，抗腐和防腐所需費(fèi)用也比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省。鋼管混凝土構(gòu)件的截面形式對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的受力性能、 施工難易程度、施工工期和工程造價(jià)都有很大的影響。圓鋼管混凝土受壓構(gòu)件借助于圓鋼管對(duì)其內(nèi)部混凝土有效的約束作用，使鋼管內(nèi)部的混凝土處于三向受壓狀態(tài)，使混凝土具有更高的抗壓強(qiáng)度。但是圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的施工難度大，施工成本較高。相比之下，方鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的施工較為方便，但鋼管混凝土受到的約束作用較小，結(jié)構(gòu)的承載力較低。1.5 施工方面鋼管混凝土柱的零件較少，焊縫少，構(gòu)造簡(jiǎn)單，柱腳常采用在棍凝土基礎(chǔ)上預(yù)留杯口

7、的插人式柱腳，因而工廠制造比較簡(jiǎn)單，同時(shí)構(gòu)件自重較小，運(yùn)輸和吊裝也較易，施工很簡(jiǎn)便，而且鋼管餛凝土柱采用板材卷制，板材厚度都不大，一般在40m以內(nèi)，無(wú)論工廠焊接和現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行對(duì)接，都沒(méi)有什么困難。同時(shí)，與鑰筋混凝土柱相比，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(nèi)沒(méi)鋼筋，省了鋼筋下料和綁扎鋼筋等一系列工藝，又由于柱外皮鋼管本身就是耐側(cè)壓的模板，同時(shí)也省了支模和拆模等工序。近年來(lái)， 泵送磚相當(dāng)普遍，現(xiàn)場(chǎng)澆灌并無(wú)困難，我國(guó)創(chuàng)造并廣泛使用的高位拋落不振搗混凝土的施工方法，更簡(jiǎn)化了現(xiàn)場(chǎng)灌混凝土的工序，簡(jiǎn)便了施工。也有在管柱下部開(kāi)臨時(shí)澆灌孔，用混凝土泵自下而上灌注混凝土的方

8、法，既快，又保證澆灌質(zhì)量。而且，在澆筑后，鋼管內(nèi)處于相當(dāng)穩(wěn)定的濕度條件，水分不易蒸發(fā)，省去澆水養(yǎng)護(hù)工序，簡(jiǎn)化了混凝土的養(yǎng)護(hù)工藝。在鋼管構(gòu)件的制作、安裝要求方面：鋼管混凝土柱用的鋼管，焊接、制作要求較高。一般應(yīng)優(yōu)先采用螺旋焊管，無(wú)螺旋焊接管時(shí)，也可以用滾床自行卷制鋼管，但卷管的方向應(yīng)與鋼板壓延方向垂直且對(duì)管的內(nèi)徑有一定的要求。焊接時(shí)除一般鋼結(jié)構(gòu)的制作要求外要嚴(yán)格保證管的平、直，不得有翹曲、表面銹蝕和沖擊痕跡。特別是它對(duì)鋼管內(nèi)壁的除銹要求?？赡軙?huì)增加鋼管的制作周期；在構(gòu)件制作過(guò)程中，鋼管的對(duì)接是一個(gè)難點(diǎn)。結(jié)構(gòu)要求焊后的管肢要平直，這就需要在焊接時(shí)采取相應(yīng)的措施和特別注意焊接的順序以及考慮到焊接變形

9、的影響。管肢對(duì)接焊接前，對(duì)于小直徑鋼管應(yīng)采用點(diǎn)焊定位. 對(duì)于大直徑鋼管應(yīng)另用附加鋼筋焊于鋼管外壁作臨時(shí)固定聯(lián)焊。在鋼管對(duì)接焊過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)點(diǎn)焊定位處的焊縫出現(xiàn)微裂縫，則該微裂縫部位必須全部鏟除重焊。為了確保聯(lián)接處的焊縫質(zhì)量，在現(xiàn)場(chǎng)拼接時(shí)，在管內(nèi)接縫處必須設(shè)置附加襯管。對(duì)于格構(gòu)式柱要求往的肢管和各種腹桿的組裝連接尺寸和角度必須準(zhǔn)確。特別是腹桿與肢管聯(lián)接處的間隙，應(yīng)采用自動(dòng)切管機(jī)按照相接面管的直徑和角度切割成空間相交曲線的管端。如無(wú)自動(dòng)切割機(jī)時(shí)應(yīng)按板金展開(kāi)圖進(jìn)行放樣切割。在高層建筑中常常采用變徑的鋼管，變徑管的對(duì)接就又是一個(gè)施工難點(diǎn)，變徑處節(jié)點(diǎn)構(gòu)造較為復(fù)雜，無(wú)疑會(huì)影響到施工的進(jìn)度。2鋼管混凝土結(jié)構(gòu)

10、的研究現(xiàn)狀20 世紀(jì) 60 年代之前，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究對(duì)象主要是圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。從60 年代后半期以后，開(kāi)始比較系統(tǒng)地研究矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。目前， 圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)取得了豐碩的成果，很多國(guó)家制定了相應(yīng)的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范或規(guī)程，如歐洲標(biāo)準(zhǔn)EC4（ 1996） 、 德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN18800（1997）、 美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ACI31989、SSLC（1979）和LRFD（1997） 、日本標(biāo)準(zhǔn)AIJ（ 1980， 1997） 。在我國(guó)，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究主要集中在圓鋼管中填充素混凝土的內(nèi)填型圓鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，最早開(kāi)展研究工作的是原中國(guó)科學(xué)院哈爾濱土建研究所。 1968 年以后，中國(guó)建筑科學(xué)

11、研究院、冶金部冶金建筑科學(xué)研究院等單位也先后對(duì)鋼管混凝土基本構(gòu)件的工作性能、設(shè)計(jì)方法、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造和施工技術(shù)等方面展開(kāi)了系統(tǒng)的研究。進(jìn)入 80 年代后，研究工作進(jìn)一步深入，通過(guò)大量的試驗(yàn)研究和理論分析，對(duì)構(gòu)件的承載力和變形性能及其影響因素進(jìn)行了全面的研究，得到了實(shí)用的設(shè)計(jì)計(jì)算公式。與此同時(shí)，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的施工技術(shù)也在迅猛發(fā)展，涌現(xiàn)出很多新的施工工藝和施工方法，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)得到了更加充分的發(fā)揮。近十幾年來(lái)，我國(guó)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的科學(xué)研究和工程應(yīng)用都取得了令人矚目的成就。目前已經(jīng)先后有國(guó)家建材局、中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)、國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)和解放軍總后勤部頒布發(fā)行了有關(guān)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)程

12、。為鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)的推廣奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，使鋼管混凝土結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于各種大型建筑工程和交通運(yùn)輸工程中。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用在近十年的時(shí)間里得到了飛速的發(fā)展。我國(guó)對(duì)于矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究工作開(kāi)展得較晚，1985 年鄭州工學(xué)院開(kāi)始進(jìn)行方鋼管混凝土軸壓短柱的研究，其后同濟(jì)大學(xué)等單位也進(jìn)行了方鋼管混凝土構(gòu)件的研究，取得了一定的成果，而我國(guó)的矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工規(guī)程尚在制定中。3 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用早在 19 世紀(jì) 80 年代，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)就已經(jīng)出現(xiàn)。例如，1879 年英國(guó)賽文（severn ）鐵路橋的建造中采用了鋼管橋墩，在鋼管中灌了混凝土以防止內(nèi)部銹蝕并承受壓力。前蘇聯(lián)烏拉

13、爾的伊謝特鐵路橋采用鋼管混凝土構(gòu)件做拱形桁架的上弦和上部建筑的柱子，省鋼25。1961 年比利時(shí)建造船塢時(shí)，采用鋼管混凝土構(gòu)件做桁架的壓桿和立柱，比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材40%。法國(guó)巴黎居民區(qū)的第一座摩天大樓采用了鋼管混凝土框架柱，比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材40%前蘇聯(lián)在一些吊車棧橋（跨度達(dá)48m）中采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，比全鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材1228，降低造價(jià)28%，比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)省鋼9%，降低造價(jià)56%。日本、瑞士等國(guó)在輸電跨越塔中采用了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，也都取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在 20 世紀(jì) 60 年代以前，由于鋼管內(nèi)澆注混凝土的施工工藝尚未得到很好的解決，現(xiàn)場(chǎng)的施工操作顯得繁瑣，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在施工性能方面

14、的優(yōu)勢(shì)沒(méi)有得到應(yīng)有的發(fā)揮。到80年代后期，由于泵送混凝土工藝的發(fā)展，解決了現(xiàn)場(chǎng)鋼管內(nèi)部澆灌混凝土的工藝問(wèn)題，加上現(xiàn)代高強(qiáng)混凝土需要用鋼管約束來(lái)克服其脆性。因此， 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在美國(guó)和澳大利亞等國(guó)的高層建筑中得到了廣泛應(yīng)用，被認(rèn)為是高層建造技術(shù)的一次重大突破。我國(guó)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用已有近40 年的歷史。1966 年鋼管混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用于北京地鐵車站工程，70 年代又在單層工業(yè)廠房、重型構(gòu)架中得到了成功的應(yīng)用。近10年來(lái)， 隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在我國(guó)的高層建筑工程、地鐵車站工程和大跨度橋梁工程中得到了卓有成效地應(yīng)用，推動(dòng)了建造技術(shù)的發(fā)展。在我國(guó)，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用

15、于以下的領(lǐng)域中。3.1 高層建筑工程在高層建筑結(jié)構(gòu)中，鋼管混凝土柱具有很大的優(yōu)勢(shì)：具有承載力高，抗震性能好的特點(diǎn)，既可以取代鋼筋混凝土柱，解決高層建筑結(jié)構(gòu)中普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)底部的“胖柱”問(wèn)題和高強(qiáng)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中柱的脆性破壞問(wèn)題；也可以取代鋼結(jié)構(gòu)體系中的鋼柱，以減少鋼材用量，提高結(jié)構(gòu)的抗側(cè)移剛度。鋼管混凝土構(gòu)件的自重較輕，可以減小基礎(chǔ)的負(fù)擔(dān)，降低基礎(chǔ)的造價(jià)。 全部采用鋼管混凝土柱的工程可以采用“全逆作法”或“半逆作法”進(jìn)行施工， 從而加快施工進(jìn)度；鋼管混凝土柱的鋼材厚度較小，取材容易、價(jià)格低。其耐腐蝕和防火性能也優(yōu)于鋼柱。鋼管混凝土柱不易倒塌，即使損壞，修復(fù)和加固也比較容易。3.2 大跨度橋

16、梁工程隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，需要建造能夠跨越江河、海灣和山谷的，安全、經(jīng)濟(jì)且輕盈美觀的大跨度橋梁。在我國(guó)，鋼管混凝土已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于拱橋結(jié)構(gòu)中，也開(kāi)始應(yīng)用于斜拉橋結(jié)構(gòu)中。在拱橋結(jié)構(gòu)中，鋼管混凝土構(gòu)件主要用來(lái)承受軸向壓力。拱橋的跨度很大時(shí)，拱肋將承受很大的軸向壓力，采用鋼管混凝土構(gòu)件是非常合理的。另外， 鋼管可以做為橋梁安裝架設(shè)階段的勁性骨架和灌注混凝土的模板。因此， 鋼管混凝土被認(rèn)為是建造大跨度拱橋的一種比較理想的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。自1990 年在四川省旺蒼縣建成跨度為115 米的我國(guó)第一座鋼管混凝土拱橋以來(lái)，在10 來(lái)年的時(shí)間里，我國(guó)已經(jīng)建成了100 多座鋼管混凝土拱橋，其中跨度在 100米以上

17、的就有30 多座，尤其是重慶市萬(wàn)縣長(zhǎng)江公路大橋，跨度達(dá)到420 米，一跨過(guò)江。 經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，我國(guó)在鋼管混凝土拱橋建設(shè)上已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，形成了一套較為完整的鋼管混凝土拱橋建造技術(shù)。近年來(lái)， 在斜拉橋和梁式橋中也開(kāi)始采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，同樣取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。例如， 廣東南海市紫洞大橋、湖北秭歸縣向家壩大橋和四川萬(wàn)縣萬(wàn)洲大橋都采用了鋼管混凝土空間桁架組合梁式結(jié)構(gòu)，減輕了結(jié)構(gòu)恒載，提了結(jié)構(gòu)承載力利用系數(shù)，同時(shí)采用與之相適應(yīng)的、合理的施工工藝，簡(jiǎn)化了施工程序，減少了施工設(shè)備，加快了施工進(jìn)度，降低了工程造價(jià)。 在對(duì)廣東南海市紫洞大橋主橋進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，主橋采用鋼管混凝土空間桁架組合梁式結(jié)

18、構(gòu)與采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)方案相比較，可以節(jié)省混凝土44%，節(jié)省預(yù)應(yīng)力鋼材62，增加普通鋼材23。加上施工設(shè)備、臨時(shí)設(shè)施和施工工期等方面的因素，主橋的經(jīng)濟(jì)效益就更為可觀。鋼管混凝土空間桁架組合梁式結(jié)構(gòu)適用于多種橋型，如系桿拱橋結(jié)構(gòu)、 特大跨徑斜拉橋結(jié)構(gòu)、特大跨徑懸索橋結(jié)構(gòu)等，推廣其應(yīng)用必將帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。3.3 地鐵車站工程地鐵車站是我國(guó)最早采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的工程項(xiàng)目。早期的地鐵車站是深埋地下的多跨結(jié)構(gòu)，用明挖法施工；采用鋼管混凝土柱主要是利用其承載力高的特點(diǎn)，以減小柱子的截面尺寸，有效地利用空間。近年來(lái)，在城市中心地區(qū)修建的地鐵車站多為淺埋式的、具有綜合功能的多層地下建筑

19、。采用蓋挖逆作法施工，以盡量減少對(duì)城市正常生活的干擾以及對(duì)地面交通和鄰近建筑的影響。蓋挖逆作法，是先施工地下結(jié)構(gòu)的頂蓋，在頂蓋的保護(hù)下進(jìn)行開(kāi)挖，按照從頂?shù)降椎捻樞蜻M(jìn)行施工。為此，必須在土方開(kāi)挖前設(shè)置好頂蓋的中間支撐柱，鋼管混凝土柱將施工階段的臨時(shí)柱和結(jié)構(gòu)的永久柱合二為一，因此是最好的選擇。90 年代以來(lái)， 北京地鐵的復(fù)八線工程中，采用蓋挖逆作法建成了“天安門東站”、 “大北窯站”和“永安里站”；在建中的南京地鐵的“三山街站”也是采用的蓋挖逆作法進(jìn)行施工。3.4 單層和多層工業(yè)廠房柱單層工業(yè)廠房的柱屬于偏心受壓構(gòu)件，為了充分發(fā)揮鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，很多工程中的柱子設(shè)計(jì)成格構(gòu)式組合柱，如雙肢柱、

20、三肢柱和四肢柱，把偏心彎矩轉(zhuǎn)變?yōu)檩S心力。如1972 年建成的本溪鋼鐵公司二煉鋼軋輥鋼錠模車間采用了四肢柱；1980 年建成的太原鋼鐵公司第一軋鋼廠第二小型廠的下柱采用雙肢柱；1982 年建成的吉林種籽處理車間采用了三肢柱； 1980 年建成的武昌造船廠船體結(jié)構(gòu)車間采用了四肢柱。與鋼筋混凝土柱和普通鋼柱相比，鋼管混凝土組合柱顯得特別輕巧，節(jié)約鋼材，施工簡(jiǎn)便，同時(shí)剛度好。單層工業(yè)廠房中采用鋼管混凝土柱時(shí)，鋼管中混凝土的澆注可以在全部主體結(jié)構(gòu)安裝完成后進(jìn)行，所以大大縮短了工期。如1992 年建成的哈爾濱建成機(jī)械廠大容器車間，從破土動(dòng)工到竣工只用了15.5 個(gè)月；同年該廠又建成了容罐式汽車車間，主體結(jié)

21、構(gòu)的施工僅用了半年時(shí)間。80 年代初，我國(guó)開(kāi)始在多層工業(yè)廠房中采用鋼管混凝土柱。多層工業(yè)廠房柱基本為偏心受壓?jiǎn)喂苤?；?984 年建成的上海特種基礎(chǔ)科研所的科研樓，1985 年建成的柳州水泥廠窯尾加熱車間。4鋼管混凝土結(jié)構(gòu)研究的發(fā)展方向4.1 高強(qiáng)度材料的應(yīng)用采用高強(qiáng)混凝土可以減輕結(jié)構(gòu)自重、降低工程造價(jià)。隨著混凝土強(qiáng)度的提高，其延性下降， 這阻礙了它在實(shí)際工程中的應(yīng)用。將高強(qiáng)混凝土灌入鋼管中形成高強(qiáng)鋼管混凝土，由于受到鋼管的約束作用，混凝土處于三向受壓狀態(tài)，其延性將大為提高，而其構(gòu)件的承載力也得到了相應(yīng)的提高。因此，高強(qiáng)鋼管混凝土具有很大的發(fā)展?jié)摿?。近年?lái)， 國(guó)內(nèi)外對(duì)高強(qiáng)鋼管混凝土構(gòu)件的研究表

22、明；高強(qiáng)鋼管混凝土的力學(xué)性能與普通鋼管混凝土有所不同，其設(shè)計(jì)不能套用普通鋼管混凝土構(gòu)件的設(shè)計(jì)公式。而我國(guó)現(xiàn)行的鋼管混凝土設(shè)計(jì)施工規(guī)范和規(guī)程只適用于普通鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，因此必須加大高強(qiáng)鋼管混凝土的研究力度，盡快制定出相應(yīng)的設(shè)計(jì)施工規(guī)范和觀察。4.2 節(jié)點(diǎn)動(dòng)力性能的研究節(jié)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵部位，也是施工的難點(diǎn)。對(duì)于鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)，其合理與否直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的安全性和整個(gè)工程的造價(jià)。鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)可以分為兩種；鋼管混凝土柱與鋼筋混凝土梁的連接節(jié)點(diǎn)和鋼管混凝土柱與鋼梁的連接節(jié)點(diǎn)。目前， 國(guó)內(nèi)對(duì)于鋼管混凝土節(jié)點(diǎn)靜力性能的研究較多，而對(duì)于節(jié)點(diǎn)動(dòng)力性能的研究報(bào)導(dǎo)還較少。4.3 耐火性能的研究我國(guó)還沒(méi)有制定針

23、對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的防火規(guī)定。對(duì)于已經(jīng)建成的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)，有的采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的要求外包混凝土，有的按照鋼結(jié)構(gòu)的要求涂防火材料，都沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)定和科學(xué)的依據(jù)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者就鋼管混凝土的耐火性能問(wèn)題進(jìn)行了研究，已經(jīng)取得了可喜的成績(jī)；應(yīng)盡快編制出適合我國(guó)國(guó)情的鋼管混凝土結(jié)構(gòu)防火規(guī)范。4.4 鋼管混凝土結(jié)構(gòu)體系抗震性能的研究在對(duì)采用鋼管混凝土柱及鋼筋混凝土柱的框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了抗震性能的對(duì)比試驗(yàn)研究；并從理論上分析比較了兩種結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能，得出了鋼管混凝土框架結(jié)構(gòu)的抗震性能明顯優(yōu)于鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的結(jié)論。但目前對(duì)鋼管混凝土結(jié)構(gòu)抗震性能的研究，主要還是集中在基本構(gòu)件方面，而對(duì)于鋼管混凝土整體結(jié)構(gòu)的抗

24、震性能的研究還不多。應(yīng)開(kāi)展這方面充分的研究，以提供合理的抗震設(shè)計(jì)參數(shù)，便于工程應(yīng)用。4.5 矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的研究矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中，鋼管對(duì)于其內(nèi)部混凝土的約束作用相對(duì)較弱，但是它具有節(jié)點(diǎn)形式簡(jiǎn)單，便于施工等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)外學(xué)者對(duì)矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)已進(jìn)行了大量的研究，制定了相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)程，在工程應(yīng)用上也取得了很大的進(jìn)展。我國(guó)的矩形鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工規(guī)程尚在制定中。與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)相比，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是一種相對(duì)年輕的結(jié)構(gòu)形式。隨著其理論研究的深入和完善，新型施工工藝的產(chǎn)生和高性能材料的應(yīng)用，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍將不斷擴(kuò)大。4.6 鋼管混凝土施工方面的研究鋼管混凝土結(jié)構(gòu)在施工中也有一些問(wèn)題不容忽視。在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接構(gòu)造方面: 當(dāng)鋼管混凝土柱與混凝土梁連接時(shí)，就必須借助于柱上的牛腿和加強(qiáng)板。如果用暗牛腿、會(huì)給澆注混凝土帶來(lái)不便，影響施工進(jìn)度：當(dāng)鋼管混凝土柱與無(wú)梁蓋連接時(shí)，尤其是采用升板法施工時(shí)，板與柱的連接構(gòu)造是相當(dāng)復(fù)雜的，會(huì)直接影響到施工的進(jìn)度; 為了能夠充分發(fā)揮鋼管混凝土的承載力，鋼管混凝土的連接應(yīng)盡可能地將連接力可靠地傳遞到核心混凝土上。常采用柱頂蓋板、柱腳底板和層間隔板、穿心板等來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然前提條件必須是應(yīng)保證管內(nèi)混凝土的密實(shí)，做到這一點(diǎn)也是不