钢管混凝土组合结构在工程中的应用

钢管混凝土结构在现代建筑和桥梁工程中，钢管混凝土结构凭借其独特的优势，正逐渐成为一种备受青睐的结构形式。

那么，什么是钢管混凝土结构？它又有哪些特点和应用呢？钢管混凝土结构，简单来说，就是在钢管中填充混凝土而形成的一种组合结构。

钢管通常采用圆形或方形截面，混凝土则在钢管内部被紧密包裹。

这种结构形式的优点众多。

首先，钢管对混凝土起到了很好的约束作用。

想象一下，混凝土被钢管紧紧“抱住”，使其处于三向受压状态，抗压强度大幅提高。

这就好比一个人在困境中得到了有力的支持，从而能够发挥出更大的潜力。

这种约束作用不仅提高了混凝土的承载能力，还改善了混凝土的塑性和韧性，使其在承受较大荷载时不易发生脆性破坏。

其次，混凝土的存在也增加了钢管的稳定性。

钢管在受压时容易发生局部屈曲，而内部填充的混凝土有效地阻止了这种屈曲的发生，使得钢管能够更好地承受压力。

二者相互配合，相辅相成，大大提高了整个结构的承载能力。

在力学性能方面，钢管混凝土结构具有良好的抗震性能。

地震作用下，结构需要具备一定的变形能力来吸收能量，而钢管混凝土结构恰恰能够满足这一要求。

由于混凝土和钢管之间的协同工作，结构在地震时能够有效地耗散能量，减少破坏程度。

再者，从施工角度来看，钢管混凝土结构也具有显著的优势。

钢管可以作为施工时的模板，减少了支模的工作量和难度。

同时，混凝土在钢管内浇筑，能够保证浇筑质量，提高施工效率。

在实际应用中，钢管混凝土结构广泛应用于高层建筑和大跨度桥梁。

在高层建筑中，柱子往往需要承受巨大的竖向荷载，钢管混凝土柱能够提供足够的承载能力，同时减小柱子的截面尺寸，增加建筑的使用空间。

比如，一些超高层建筑就采用了钢管混凝土柱作为主要的竖向受力构件。

在桥梁工程中，钢管混凝土拱桥以其优美的造型和良好的力学性能而备受关注。

钢管混凝土拱肋具有较高的强度和刚度，能够跨越较大的跨度。

而且，由于钢管的保护，混凝土不易受到外界环境的侵蚀，提高了桥梁的耐久性。

3.3 地铁车站⼯程 地铁车站是我国最早采⽤钢管混凝⼟结构的⼯程项⽬。

早期的地铁车站是深埋地下的多跨结构，⽤明挖法施⼯；采⽤钢管混凝⼟柱主要是利⽤其承载⼒⾼的特点，以减⼩柱⼦的截⾯尺⼨，有效地利⽤空间。

近年来，在城市中⼼地区修建的地铁车站多为浅埋式的、具有综合功能的多层地下建筑。

采⽤盖挖逆作法施⼯，以尽量减少对城市正常⽣活的⼲扰以及对地⾯交通和邻近建筑的影响。

盖挖逆作法，是先施⼯地下结构的顶盖，在顶盖的保护下进⾏开挖，按照从顶到底的顺序进⾏施⼯。

为此，必须在⼟⽅开挖前设置好顶盖的中间⽀撑柱，钢管混凝⼟柱将施⼯阶段的临时柱和结构的永久柱合⼆为⼀，因此是的选择。

90年代以来，北京地铁的复⼋线⼯程中，采⽤盖挖逆作法建成了“天安门东站”、“⼤北窑站”和“永安⾥站”；在建中的南京地铁的“三⼭街站”也是采⽤的盖挖逆作法进⾏施⼯。

3.4 单层和多层⼯业⼚房柱 单层⼯业⼚房的柱属于偏⼼受压构件，为了充分发挥钢管混凝⼟结构的特点，很多⼯程中的柱⼦设计成格构式组合柱，如双肢柱、三肢柱和四肢柱，把偏⼼弯矩转变为轴⼼⼒。

如1972年建成的本溪钢铁公司⼆炼钢轧辊钢锭模车间采⽤了四肢柱；1980年建成的太原钢铁公司第⼀轧钢⼚第⼆⼩型⼚的下柱采⽤双肢柱；1982年建成的吉林种籽处理车间采⽤了三肢柱；1980年建成的武昌造船⼚船体结构车间采⽤了四肢柱。

与钢筋混凝⼟柱和普通钢柱相⽐，钢管混凝⼟组合柱显得特别轻巧，节约钢材，施⼯简便，同时刚度好。

单层⼯业⼚房中采⽤钢管混凝⼟柱时，钢管中混凝⼟的浇注可以在全部主体结构安装完成后进⾏，所以⼤⼤缩短了⼯期。

如1992年建成的哈尔滨建成机械⼚⼤容器车间，从破⼟动⼯到竣⼯只⽤了15.5个⽉；同年该⼚⼜建成了容罐式汽车车间，主体结构的施⼯仅⽤了半年时间。

80年代初，我国开始在多层⼯业⼚房中采⽤钢管混凝⼟柱。

多层⼯业⼚房柱基本为偏⼼受压单管柱；如1984年建成的上海特种基础科研所的科研楼，1985年建成的柳州⽔泥⼚窑尾加热车间。

钢管混凝土混合结构设计原理及其在桥梁工程中的应用摘要：钢管混凝土是--种轻质.高强的组合材料。

近年来在桥梁工程中的应用已越来越多，是一种有效而经济的结构形式。

钢管混凝土不仅已广泛用于拱式桥梁，在其他桥粱及桥粱的其他部位都已有应用。

文章着重介绍了钢管混凝土在桥墩.连续刚构桥，斜拉桥和拱桥上的应用实例，并建议尽快完善桥梁设计规范中的相关内容，以促进钢管混凝土在桥梁工程中的应用与发展。

关键词：钢管混凝土；应用；实例；桥梁工程1前言钢管混凝土是在圆形钢管内填入混凝土形成的一种轻质，高强的组合材料，是套箍混凝土的一种特殊形式。

其基本原理是借助圆形钢管对核心混凝土的套箍约束，使核心混凝土处于三向受压状态，从而具有更高的抗压强度和压缩变形能力。

钢管混凝土除具有强度高、重量轻，延性好，耐疲劳耐冲击等优越的力学性能外，还具有省工省料﹑架设轻便﹑施工快捷等优越的施工性能。

大量试验表明，钢管混凝土的工作性能比较接近于钢，而塑性和韧性还胜于钢。

钢管混凝土在桥梁中的应用是一种最有效，最经济的结构形式，因为：1)钢管对核心混凝土的套箍作用能有效地克服高强混凝土的脆性；2)钢管内无钢筋骨架，便于浇注；3)钢管外无混凝土保护层，能充分发挥高强混凝土的承载力。

钢管混凝土在桥梁工程中的应用越来越多，现简介如下。

2应用实例2.1桥墩日本秋田新干线某高架桥长约1km，其中 150m长路段为软土地带，采用填充土与水泥混合物的钢管桩并采用钢管混凝土桥墩。

对高架桥桥墩采用填充混凝土的钢管，具有如下优点：1)施工快捷；2)承载力大，抗震安全系数高；3)结构柔细，与风景协调。

其设计方法是将钢管截面积转换成钢筋截面积，并将它当作钢筋混凝土构件来计算。

施工步骤为：1)在钢管桩顶部安装锚固架作为承台；2)使用25t吊机将钢管混凝土桥墩的钢管插人锚固架中；3)在墩身与钢管桩钢管接头处填充无收缩水泥浆，并将它们完全固定；4)浇注承台与地下梁的钢筋混凝土；5)在墩身钢管中填充混凝土。

浅析建筑工程中钢管混凝土的应用摘要：本文结合实际阐述了钢管混凝土的应用范围、设计原则、施工技术、质量控制要点和施工注意事项等方面的内容。

比较全面的介绍了钢管混凝土的应用，揭示了钢管混凝土目前在我国的应用现状及其具有的推广应用价值关键词：钢管混凝土应用施工钢管混凝土（concrete- f illed steel tube，简称cfst）构件是指在钢管中灌注混凝土，从而使钢管与其内部混凝土共同作用，承受外荷载作用的组合构件。

按截面形式不同，可分为圆钢管混凝土，方、矩形钢管混凝土和多边形钢管混凝土等。

1 钢管混凝土的应用钢管混凝土构件的内部混凝土与外包钢管形成整体共同受力，其承受荷载的能力不只是两种材料的简单叠加，其轴压承载力高且塑性和韧性有了较好的改善，因而抗震性能好。

此外，钢管混凝土构件还具有：施工方便、施工速度快、耐火性能较好、经济效果好的优点，因此其被广泛地应用于单层和多层工业厂房柱、设备构架柱、桁架结构杆件、空间结构等。

特别是仅十多年来发展迅速，先后应用于桥梁结构、高层和超高层建筑中，具有良好的结构安全性、适用性、经济性。

（1）单层和多层工业厂房柱的应用单层工业厂房的柱属于偏心受压构件，钢管混凝土结构充分发挥了混凝土及钢管两种材料的高抗压性能；其次，其延性好、具有良好的耐腐蚀性；另外，钢管混凝土构件较钢筋混凝土构件施工方便，工期也大大缩短。

因而在大跨度、大柱距的工业厂房和环境恶劣地区的工业厂房，常优先选用钢管混凝土柱。

（2）钢管混凝土在高层建筑中的应用在高层建筑结构中，钢管混凝土承载力高，塑性和韧性良好、耐腐蚀和防火性能也优于传统的钢柱。

其施工过程无需钢筋绑扎、支拆模等工序、施工简便，可大量节约人工、材料。

在国内外已有建成的钢管混凝土结构高层、超高层多栋，而且将成为高层和超高层建筑中大量采用的结构形式。

（3）钢管混凝土在大跨度桥梁工程中的应用：钢管混凝土单位重量的承载力与钢材接近甚至高于钢材，且其钢管可作为安装架设阶段的劲性骨架、灌注混凝土阶段的模板和钢筋、以及运营阶段对核心混凝土的套箍约束等，较全面解决了桥梁结构所要求的用料省、安装重量轻、施工简便、承载能力大等诸多矛盾。

钢-混凝土组合结构在建筑中的应用与发展一、钢-混凝土的应用（一）钢与混凝土组合结构依照钢材形式与配钢方式不同有多种类型，比如组合楼盖、组合梁、钢管混凝土柱、钢骨混凝土构件。

（二）混凝土和钢材是建筑工程中广泛应用的材料。

但其都有自身的缺点：混凝土抗压性能较好，而其抗拉性能却很差；钢材虽然抗拉抗压强度高，但其在受压时常取决于稳定承载力，强度不能充分利用。

钢-混凝土组合结构是钢筋和混凝土两种不同性质材料的组合而成的新型结构。

它是钢和混凝土材料的合理组合，充分发挥钢的抗拉强度高，塑性好，和混凝土抗压强度好的优点，弥补各自的缺点，已被广泛应用于高层、超高层，重工业建筑，桥梁结构，高耸建筑中。

并逐渐形成了与传统四大结构（钢结构，混凝土结构，木结构，砌体结构）并列的一种新型结构。

（三）我国系统研究了钢一混凝土组合结构，对其承载力、刚度、滑移效应、纵向抗剪和栓钉连接件的实际承载力、混凝土板纵向抗剪计算方法等进行了深入的试验研究和理论分析，在多层工业厂房、高层建筑、桥梁结构等方面都得到了较好的应用，取得了良好的经济效益和社会效益。

二、钢一混凝土组合结构的优势（一）抗压和抗剪性能好，承载力高经实验证明，钢管混凝土柱抗压承载力为混凝土柱的一倍以上，同时抗剪承载力也比钢筋混凝土柱高许多。

和钢柱相比，抗压承载力虽略低，但却无局部失稳问题。

若将高强混凝土灌入钢管中形成钢管混凝土，在钢管的约束作用下，高强混凝土处于三向受压状态，其延性大大提高，因而能真正发挥高强混凝土的作用。

（二）抗压承载力高，可以减小柱子截面和钢筋混凝土柱相比，钢管混凝土柱由于抗压承载力高，且可以做到不限制轴压比，因而在高层和超高层建筑中采用钢管混凝土柱时，可以减小截面50%甚至更多。

由于钢管混凝土柱的承载力高，柱子截面小，还可采用大柱网、大空间的框架结构体系。

所以在高层建筑中采用钢管混凝土柱比采用钢筋混凝土结构增加使用面积3%～6%。

（三）柱子截面减小对抗震有利和钢筋混凝土柱相比，钢管混凝土柱的自重小，地震作用引起的地震反应也将减小。

钢管混凝土在工程建设中的运用与发展前景摘要：着重介绍钢管混凝土结构的优势特点、理论研究概况和工程建设运用现状，综合分析了其运用的突出问题，对钢管混凝土的发展前景进行研究展望。

关键词：钢管混凝土运用前景中图分类号：tu37 文献标识码：a 文章编号：1、引言钢管混凝土结构是在钢管内浇筑混凝土形成的一种新型组合结构，它兼有钢管结构和钢筋混凝土结构的优点，具有明显的结构优势。

钢管混凝土结构适应现代工程结构向大跨、高耸、重载发展和承受恶劣条件的需要，符合现代施工技术的工业化要求。

随着“十二五”国家部分基础设施建设的迅猛发展，钢管混凝土结构已广泛用于房柱、构架柱、多层建筑中的墩柱、水工系列的闸门、渡槽以及公路和城市建设拱桥等过程中。

2、钢管混凝土构件分类。

按截面形式分为圆形、方形、矩形和多边形等。

目前大多数工程建设领常用前面三种。

3、钢管混凝土构件特点3.1构件承载力高。

在钢管中填充混凝土形成钢管混凝土后，钢管约束了混凝土延缓其受压时的纵向开裂，而混凝土却延缓或避免薄壁钢管过早地发生屈服。

两种材料相互填补了各自的长处，整个结构的承载力约为钢管的核心混凝土单独承载力之和的1.6～1.9倍。

3.2塑性和韧性好、抗震性能强。

单纯受压的混凝土常属脆性破坏，但管内核心混凝土在钢管的约束下，不但使用阶段工作时提高了弹性性质，扩大了弹性工作阶段，而且破坏时产生很大的塑性变形。

此外，这种构件在承受冲击荷载和震动荷载时，也具有很大的韧性，因而抗震性能强。

3.3制作和施工方便。

与钢管结构相比较，钢管混凝土零部件少、焊缝少，而且柱脚构造简单，可直接插入混凝土基础的预留口杯中，免去了复杂的柱脚结构，由于管壁较薄，重量小，大大减轻交通运输和吊装工作，同时也取消现场配置电焊设备的投入。

与钢筋混凝土相比较，免去了支撑模板、绑扎钢筋和拆模等工序，浇筑混凝土更为简单且不用担心浇筑时发生漏浆现象。

3.4耐火性能好。

就城市建设而言，由于管内存在混凝土，能吸收钢管传来的热量，从而使钢管升温滞后，故耐火极限高于钢结构，为抗火而增加保护材料用量也比钢柱省略。