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钢管混凝土结构特点及其在建筑中的应用

一般在混凝土中再不配纵向钢筋与钢箍。所用钢管一般为薄壁圆钢管或方钢管。方钢管混凝土结构的研究与应用历史较短，尽管其与圆钢管混凝土相比有一定的优点，钢管的制作，节点的构造较为简单，对某些受力构件，大偏心受压构件比圆钢管受力性能要好，不必一定做成双肢或多肢柱。

一、钢管混凝土结构具有以下的优点：

（1）受力合理，能充分发挥混凝土与钢材的特长，从而使构件的承载能力大大提高。从另一方面而言，对于同样的负荷，钢管混凝土构件的断面将比钢筋混凝土构件显著减小。对混凝土来说，由于钢管约束，改变了受力性能，变单向受压为三向受压，使混凝土抗压强度提高了几倍。对钢管来说，薄壁钢构件对于局部缺陷特别敏感。薄壁钢管也不例外，局部缺陷特别是不对称缺陷的存在，将使实际的稳定承载力比理论值小得多。由于混凝土充填了钢管，保证了薄壁钢管的局部稳定，使其弱点得到了弥补。

（2）具有良好的塑性性能。混凝土是脆性材料，混凝土的破坏具有明显的脆性性质，即使是钢筋混凝土受压构件，尤其是轴心受压及小偏心受压构件的破坏，也是脆性破坏。而且在实际工程中轴心受压、小偏心受压的情况往往实际上是不可避免的，甚至是大量的。而钢管混凝土结构中，由于核心混凝土是处于三向约束状态，约束混凝土与普通混凝土不同，不仅改善了使用阶段的弹性性质，而且在破坏时产生很大的塑性变形，钢管混凝土柱的破坏，完全没有脆性特征，属于塑性破坏。

此外，这种结构具有良好的抗疲劳、耐冲击的性能。

（3）施工简单，缩短工期。钢管本身就是模板，因此比钢筋混凝土构件省去了模板。钢管本身既是纵筋又是箍筋，这样便省去了模板的制作安装工作。钢管的制作比钢筋骨架的制作安装也简单，并且钢管本身在施工阶段即可作为承重骨架，可以节省脚手架。这些方面对施工都大为有利，不仅节省了大量施工中的材料，减少了施工工作量，而且大大减少了现场露天工作，改善了工作条件，同时也加快了施工、缩短工期。

（4）获得了很好的经济效果。与钢结构相比，节约了大量钢材。根据多项工程统计，钢管混凝土大约能节省钢材50%，因而相应地也降低了造价。与钢筋混凝土结构相比，大约可减少混凝土量的一半，而用钢量大致相当。这样随之带来的优越性是构件自身大大减轻、构件断面大大减小，减少了结构占地面积。由于省去了大量的模板，节省了大量木材，降低了费用，因此其取得了显著的经济效果。

（5）具有良好的抗震性能。由于结构自重大大减轻，这对减小地震作用大为有利。结构具有良好的延性，这在抗震设计中是极为重要的。而对于一般钢筋混凝土柱，尤其是轴压和小偏心受压柱是难以克服的缺点。

（6）具有美好的造型与最小的受风面积。圆形柱不仅以其美好的造型而且因其无棱角，所以特别适用于公共建筑的门厅、大厅、车站车库、城市立交桥以及露天塔架等高耸结构。

由于钢管混凝土结构具有一系列的优点，因此被广泛采用于多高层建筑、桥梁结构、地铁车站及各种重型、大跨的工业厂房以及高耸塔架等建筑物。钢管混凝土结构在国外应用已有近百年历史，20世纪初，美国就在一些单层和多层房屋中采用钢管混凝土柱。

二、钢管混凝土结构在多层建筑中的应用