建Ｉ筑Ｉ工ｌ程 刘冬冬 科 浅谈钢管混凝土结构的应用与优缺点 （哈尔滨建筑集团股份有限公司，黑龙江哈尔滨１５０００８） 摘要：简单介绍了钢管混强土结构的兴起和发展，列举实例阐述了该种结构形式的广泛用途，通过分析有关资料及大量的统计数据阐述了钢 管混凝土运用在具体工程中所体现出的优、缺点。 关键词：钢管混凝土柱；核心混凝土；塑性；抗震性能；经济效果；承载力；连接构造 １钢管混凝土的发展与应用降低了基础工程造价。 横隔板和上、下柱的连接是比较繁琐的，尤其是对 钢管混凝土做为一种结构构件形式早在１９ ２２５钢管混凝土柱的钢管皎薄，简化了施工于小直陉管，特别不便亏Ｉ施工。穿心板的制作也很 世纪８Ｏ年代就已经被人类设计应用。起初仅仅是 在高层建筑和超高层建筑中采用钢管混凝土 麻烦，而目还会妨碍管内混凝土的浇注和振捣—般 用做桥墩，然后随着科学技术水平的提高使它的应 柱时，钢管厚度一般不超过４０ｍｍ，而采用钢结构 仅礁 璐鸶 雠凝Ｉ土中位佣。 用范围得到了很大的扩展。 时，需要的钢板厚度可达８Ｏ—ｌＯＯｍｍ甚至更大。这 ２３３从钢管构件的制作、安蓑要求｛封也是具 ２钢管混凝土结构的优、缺点 样的厚板，目前国内的产品质量保证率很低，大部 有—定难度和繁锁性 ２１钢管混凝土在普通结构中应用的优点分需要国外进口。 ａ钢管混凝土柱用的钢管，焊接、制作要求较 Ｚ１．１承栽力大大提高要求也很高，特 困 高；—般应优先采用螺旋焊管，无螺旋焊接管时，也 难，有时日 能成为阻碍现场啦 盼—个嗄杂工 可以用滚床自行卷带牺 旨，但卷管的方向应与钢板 受压构件强度承载力可以达到钢管和混凝土单独 序。 压 疗向垂童 的内径有—定的要求。焊接时 承载力之和的１．７—２９倍。 Ｚ２．６钢管砼柱的耐火性：自臣好 除—般钢结构的制作要求外要严恪保证管的平、直 由于钢管内灌有混凝土，能吸收大量的热能， ２．１．２具有岚好的塑性和抗震性能 不得有翘曲，表面锈蚀和冲矗 。特别是它对钢 据有关实验数据表明：钢管混凝土轴向压缩 因此遭受火灾时管柱截面温度场的分布很不均匀， 管内壁的除锈要求，可能会增加钢管的制作周期。 增加了柱子的耐火时间。经实验统计数据表明：达 到原长的２／３，构件表面已摺曲，但仍有—定的承载 显然在制作难度Ｅ也较普通钢结构高。 到—级耐火三小时要求和钢柱相比可节约防火涂 ｈ在构件制作过程中，钢管的对接是—个难 能力。可见塑性之好。在压弯剪循环荷载作用下，水 平力与位移之间的滞回曲线十分饱满，吸能能力很 料１／２～２／３甚至更多，随着钢管直径增大，节约涂 点。结构要求焊后的管肢要平直，这就需要在焊接 好，基本无刚度退化抗露幽 于钢筋混 料也越多。 时采取相应的措施和特别注意焊接的顺序以及考 ２２．７可安全可靠地采用高强度混凝土 虑到焊接变形的影响。管肢对 媾啦甫。对于小直 凝土结构。 ２２钢管混凝土在高层建筑中应用的优点 近几年来，Ｃ６０混凝土的应用已较为普遍， 径钢管应采用鼠晦啶位，对于大直径钢管应另用附 在高层建筑中，与钢筋混凝土和钢结构相比 Ｃ７０和Ｃ８０甚至更高标号的混凝土也已能生产投 在高层建筑 钢管砼的优越性显得更为突出。 入使用。据有关专家介绍为了防止高强混凝土构件 中常常采用变径的钢管，变径管的对接就又是—个 变径处节点构造较为复杂，无疑会影响 ２９－１钢管混凝士柱的抗压和抗剪承栽力高 Ｃ６０以上的混凝土）的脆性破坏，箍筋率高达 施工难点，经实验证明，抗压承载力为混凝土柱的—倍 ２０％以上， 到施工的进度。 以上，同时抗剪承载力也比钢筋砼柱高许多。和钢 构造十分复杂，增加了施工的难度。用钢管混凝土， ２３＿４ 这种结构 柱相比，抗压承载力虽略低，但却无局部失稳问题。 不但构造简捷，施工方便目能达到防ＩＥ高强混凝土 构件形式也是存在弊端的 而且钢管混凝土的塑性幽 臣妤，防止了管内砼的脆 脆陛破坏的目的；能够真正发挥高强混凝土的作 ａ钢管混凝土柱管内混凝土的浇注属于隐蔽 性破坏。在高层建筑中可以做到不轴压比。这 用，同时并不多费钢材。 工程，混凝土的浇灌质量是无法直 检查的。当采 是钢筋混凝士结构无法做到的。在截面Ｅ可以比砼 ２．３钢管憾疑 占丰勾的缺点 用人工浇灌并振捣时，只能依靠操作＾、员的责任心 和严密的施工组织管理来保近沲工质量。如果超声 结构构件减小５０％以上。北京国际贸易中心塔楼 尽管钢管混凝土结构的优点很多，但是由于 的八根钢管混凝土柱截面为中１４００×３０，而采用 它自身的特性决定了它尚存在的—些弊端。 脉｛申险测发现有不密实部位，就得将钢管钻孔压浆 钢筋混凝土时，截面尺寸要做到２２００×２０００ｍｍ， ２３．１使用范围有限 强，然后羁鞫 矗 固。所以无论从质量裣 工的。 截面减少２，３。 钢管混凝土的 ２２２扩大了使用空间 使用范围还仅限于柱、桥墩、拱架等。目前还很少有 Ｉｘ从混凝土浇灌方面讲。如果采用泵送顶升 由于钢管混凝土柱的承载力高，不但柱子截 法，施工就必须有与之配套的泵及输送设备，而且 面 ，而目还可以采用大柱网，大空间的框架结构 矩形。而矩形的钢管混凝土受力比较复杂而且构造 对相骨科的粒径、水灰比、坍落度要求比较严格。采 体系。 要求繁琐，经济效益不佳。 用高位抛落法施工，混凝土的配合比要求亦很严 土柱比采用钢筋混凝土结构增加使用面积３％一 ２３２从结构构件的连接构造Ｅ讲，钢管混凝 格。必须先进ｆ 己Ａ比实验来确定水灰比，然后才 ６％。 土结构也有许多缺点 可以正式浇注。因此，无论采用哪种方式施工，都必 ２．２３柱子截面减，Ｊ 于当 铀黼利 ａ当钢管混凝土柱与混凝土梁连接时，就必须 须有严密的施工组织管理。这或许会比普通钢筋砼 和钢筋混凝土柱相比，钢管混凝土柱的自重 借助于柱上的牛腿和加强板。如果与柱连接的梁较 结构施工更需要管理。 大幅度减小，地震作鹏Ｉ起的地震反应也将减小。 多目不在同—标高时，就会有许多的牛腿和加强 ３结论 板。 具有关资料分析，高层建筑中采用钢管混凝土柱和 综匕所述，我们不难发现尽管钢管混凝土结 钢梁等结构体系比采用钢筋混凝土结构自重可以 如果采用明牛腿可能在美观上会受到影响。 问题，但 减少１／３—１／２，地震作用可以减小一半，相当于设 如果用暗牛腿，又会或多或少地给浇灌混凝土带来 是它的优点大大多于缺点，确实是其它结构形式所 防烈度下降—度。做为搞结构的人都明白这将意味 不便，影响施工进度。 不及的。随着科技水平的不断提高及新材料的出 着结构构件截面的再进—步减小。 ｈ当钢管混凝土柱与无梁盖连接时，尤其是采 现，我相信钢管混凝土的弊端会被进—步改善，优 ２２．４柱子截面减小，降低了地基基础的造价 用升板法施工时，板与柱的连接构造是相当复杂 点充分体现出来，成为—种更完善的结构形式。 其白重—般为的， 参考文献 １５ｆｆｍ￣一２ｔ／ｍ： 包括基础）而采用钢管混凝土柱 。为了能够充分发挥钢管混凝土的承载力，钢 【１】用起敬，姜雏山，潘泰华．钢与混凝土组合结构设 钢粱结构时，一般自重者刚、于１ｆｍ￣，在国外，有低 管混凝土的连接应尽可能地将连接力可靠地传递 计施工手册 北京：中国建筑工业出版牲１９９１，１２． 达０．ＳｆｆｍＬＯ．６ｆｆｍ 的例子。显然，和采用钢筋混凝土 到杨 混凝士Ｅ。常采用柱顶盖板、柱脚底板和层 【种善桐．钢管混凝土结构讲座口】建筑结构，１９９８ 结构相比，采用钢管混凝土柱可以减小地基匕单位 间隔板、穿心板等来实现。当然前提条件 是应 （１０）：５５－５９． 面积荷载２５％以上，自然，基础尺寸也相应减少， 保证管内混凝土的密实，做到这一点也是不易的。 责任编辑：才玉萍 ，
