淺析高層結構中的鋼管混凝土

摘  要：本文介紹了鋼管混凝土結構的特點及其在高層建筑上的廣泛應用

關鍵詞：鋼管混凝土；高層；結構

 

    在高層建筑結構中，鋼管混凝土結構的應用得到了快速的發展。鋼管混凝土結構是由混凝土填人鋼管內而形成的一種新型組合結構。由于鋼管混凝土結構能夠更有效地發揮鋼材和混凝土兩種材料各自的優點，同時克服了鋼管結構容易發生局部屈曲的缺點。鋼管混凝土結構按照截面形式的不同可以分為矩形鋼管混凝土結構、圓鋼管混凝土結構和多邊形鋼管混凝土結構等。

 

 

    混凝土的抗壓強度高。但抗彎能力很弱，而鋼材，特別是型鋼的抗彎能力強，具有良好的彈塑性，但在受壓時容易失穩而喪失軸向抗壓能力。而鋼管混凝土在結構上能夠將二者的優點結合在一  起，可使混土處于側向受壓狀態，其抗壓強度可成倍提高。同時由于混凝土的存在，提高了鋼管的剛度，兩者共同發揮作用，從而大大地提高了承載能力。鋼管混凝土結構的迅速發展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具體表現為以下幾個方面：

 

 

    鋼管混凝土柱中，鋼管對其內部混凝土的約束作用使混凝土處于三向受壓狀態，提高了混凝土的抗壓強度；鋼管內部的混凝土又可以有效地防止鋼管發生局部屈曲。鋼管和混凝土之間的相互作用使鋼管內部混凝土的破壞由脆性破壞轉變為塑性破壞，構件的延性性能明顯改善，耗能能力大大提高，具有優越的抗震性能。在壓彎反復荷載作用下，彎矩曲率滯回曲線表明，結構的吸能性能特別好，無剛度退化，且無下降段，和不喪失局部穩定性的鋼柱相同。

 

 

    鋼管混凝土結構施工廠時，鋼管可以做為勁性骨架承擔施．工廠階段的施工荷載和結構重量，施工不受混凝土養護時間的影響；由于鋼管混凝土內部沒有鋼筋，便于混凝土的澆注和搗實；鋼管混凝土結構施工時，不需要模板。

 

 

    由于鋼管內填有混凝土，能吸收大量的熱能，因此遭受火災時管柱截面溫度場的分布很不均勻，增加了柱子的耐火時間，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，防止結構倒塌。

 

 

    鋼管混凝土的零件較少，焊縫少，構造簡單，同時構件自重較小，運輸和吊裝也較易，施工很簡便。同時，與鋼筋混凝土柱相比，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，所以管內沒鋼筋，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壓的模板，同時也省了支模和拆模等工序。

 

    在高層建筑工程高層建筑結構中，鋼管混凝土柱具有很大的優勢：具有承載力高，抗震性能好的特點，既可以取代鋼筋混凝土柱，解決高層建筑結構中普通鋼筋混凝土結構底部的“胖柱”問題和高強鋼筋混凝土結構中柱的脆性破壞問題：也可以取代鋼結構體系中的鋼柱，以減少鋼材用量，提高結構的抗側移剛度。鋼管混凝土構件的自重輕，可以減小基礎的負擔，降低基礎的造價。全部采用鋼管混凝土柱的工程可以采用“金逆作法”或“半逆作法”進行施工從而加快施工進度。