钢管混凝土的结构特性及应用展望

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发布时间：2021-09-12

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钢管混凝土的结构特性及应用展望
廖欢何明胜
(新疆省石河子市石河子大学水利建筑工程学院，新疆石河子832003)
[摘要] 钢管混凝土结构具有自重轻、强度高和良好的韧性及耐火性能以外，还具备优良的抗震能力等特性。阐述了
钢管混凝土在建筑结构中的应用和发展现状，同时展望其发展前景。
[关键字] 钢管混凝土；结构特性；研究
[中图分类号] TU398． 9 [文献标志码] A [文章编号] 1001—523X(2012)06—0076—02
钢管混凝土是将具有一定强度的混凝土填入钢
管内而形成的复合结构形式，鉴于其良好的自身特
性，在结构工程研究领域获得了广泛的重视，现以成
为结构工程科学的一个重要发展方向。随着现代建
筑业的发展和施工技术水平的不断提高，传统的建
筑结构形式已经不能满足建筑发展的需要，而钢管
混凝土做为一种新型的结构形式，已逐渐应用到工
程实际当中，并取得了良好的经济效应。
1 钢管混凝土的特性
1)承载力高。钢管混凝上构件在受力过程中，
钢管可有效地约束核心混凝土，从而延缓其受压时
的纵向开裂；核心混凝土的存在可有效地延缓或避
免钢管过早地发生局部屈曲。两种材料相互弥补了
彼此的弱点，却可以充分发挥各自的长处，从而使钢
管混凝土具有很高的承载能力。研究表明，钢管混
凝土柱的承载力高于相应的钢管柱承载力和混凝土
柱承载力之和。
2)良好的塑性、韧性和抗震能力。试验表明，
钢管混凝土柱被破坏时可以压缩到原长的2／3，使
混凝土的塑性性能得到改善，较大的塑形变形使其
耗能能力得到提高。此外，这种结构在承受冲击荷
载和振动荷载时，也具有很大的韧性。钢管和混凝
土之间的相互作用使钢管内部混凝土的破坏由脆性
破坏转变为塑性破坏，构件的延性性能明显改善，耗
能能力大大提高，具有优越的抗震性能。
收稿日期：2012—03—05
作者简介：廖欢(I981一)，男，四川蓬溪人，毕业于石河子大学，本科学
历，实验师，从事建筑结构工程实验方面的工作。
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3)良好的耐火性能。在火灾作用时核心混凝
土可吸收钢管传来的热量，使外包钢管的升温滞后，
而钢管也可以保护混凝土在受到高温时不发生崩裂
现象，当钢管屈服后，混凝土还可以承受大部分的轴
向荷载。由于组成钢管混凝土的钢管和其核心混凝
土之间具有相互贡献、协同互补，使其具有较好的耐
火性能。
4)经济效果好。大量的工程实践表明，承压构
件采用钢管混凝土比普通钢筋混凝土可节约混凝土
50％，构件的横截面积可减少一半，建筑可用空间得
到加大减轻结构自重50％，钢材用量略高或相等；
和钢结构相比，可节约钢材50％。
2 钢管混凝土结构的研究现状
2．1 基本理论的研究
钢管和混凝土在受力过程中的相互作用是形成
钢管混凝土具有一系列优越力学性能的关键。在这
方面国内外学者开展了相应的研究并取得了相应的
成果，如钟善桐教授提出了“钢管混凝土统一理论”
等。目前，我国已颁布施行了多本设计规程，涉及圆
形、矩形钢管混凝土结构等，对推广钢管混凝土结构
起到很大作用。如果采用统一理论的设计方法把各
种形式的钢管混凝土结构统一，将会对相关研究和
]二程实践有很大的帮助。
2．2 抗震性能的研究
相关文献表明，相同建筑条件下钢管混凝土框架
结构的抗震性能明显优于钢筋混凝土框架结构的结
论。但目前对抗震性能的研究主要集中在基本构件方
面，对整体结构的抗震性能研究不多，应开展这方面的
研究，以提供合理的抗震设计参数，便于工程应用。