钢管混凝土结构篇1

1.引言

为解决混凝土由于振捣不足而使耐久性降低及振捣密实困难的问题，20世纪80年代后期日本东京大学教授村甫开发了“不振捣的高耐久性混凝土”，即自密实混凝土(Self-Compacting Concrete)。它是一种有高流动性，且不离析和不泌水，不需要振捣即可充满模型和包裹钢筋的高性能混凝土。随后，日本及美国等多数欧洲国家都开始投入对自密实混凝土的研究。自密实混凝土所占密度已经成为衡量一个国家混凝土行业技术水平高低的重要标准。

钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件，根据截面形式的不同，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。至今，国内外对钢管混凝土的研究工作主要以圆形和方形钢管混凝土居多。在钢管中用自密实混凝土，不仅可以更好地保证混凝土的密实度，而且可以简化混凝土的振捣工序，降低混凝土的施工强度和工程费用，还可减轻城市噪音污染等。1999年建成的76层的深圳赛格广场顶层部分钢管混凝土柱就采用了自密实混凝土，并且取得了较好的效果。钢管自密实混凝土的力学性能与钢管普通混凝土类似，钢管普通混凝土结构的设计方法基本适用于钢管自密实混凝土结构。

2.自密实混凝土的配合比

原材料对自密实混凝土的配置非常重要。因此在配制过程中考虑以下几个方面以优化自密实混凝土的性能从而降低成本。胶凝材料的组成可能会影响混凝土应力腐蚀和开裂的性能。以粉煤灰取代一部分的硅酸盐水泥其性能将使混凝土的性能有较大的改善。此外，骨料级配是最重要的环节之一，骨料粒径必须严格的控制。自密实混凝土运用于钢管混凝土结构中要求：易于浇筑入钢管内且浇筑初期较稳定，高弹性模量，硬化后低收缩性和徐变。因此自密实混凝土应该低坍落扩展度，高粘度和高级配。本文给出了试配C40普通及自密实混凝土，表1为普通混凝土与自密实混凝土的配合比。各类混凝土的工作性能及抗压强度如表2所示。配合比中所用水泥为42.5普通硅酸盐水泥，细骨料为细度模数为2.8的河砂，粗骨料最大粒径分别为25mm和10mm。自密实-1减水剂为聚丙烯型，自密实-2及普通型混凝土的减水剂是萘型。

表1: 普通凝土和自密实混凝土的配合比

注：所有混凝土设计强度均为C40

表2: 自密实和普通混凝土的工作性能及抗压强度

注：加 ‘*’ 表示混凝土自然养护

3. 工程应用

实例工程: 某商务大厦,是一座集办公、会展、商贸、金融和娱乐为一体的现代化高层建筑，该建筑地下三层，地上60层，总高度213m。采用圆形，方形钢管混凝土柱，部分柱子为三角型构造。钢管使用钢材的屈服极限为360MPa，钢管内浇筑C40自密实高性能混凝土，其中自密实混凝土配合比列于表1，坍落度及L型仪流平度等工作指标如表2所示。混凝土密度为2370 Kg/m3。采用自下而上泵送顶升浇筑法施工，不仅可大大降低施工噪声，加快施工速度，保证和提高施工质量，对于实际施工而言可减少高空作业，施工操作更为方便安全而且综合效益显著。

随后本文对采用普通混凝土和自密实混凝土的工程造价进行了对比，可以发现，自密实混凝土不仅其工作性能优于普通混凝土，每立方米的造价也低于普通混凝土，对于工程实际使用大有益处。表3给出了实际的对比情况。

表3: 自密实与普通混凝土实际造价对比

4.结语

(1) 通过优选原材料，特别是骨料的粒形、级配和针片状含量，优化配合比，配制出具有优良的工作性，坍落度损失小，可泵性良好，同时具有良好力学性能和耐久性能的自密实混凝土。满足了钢管混凝土结构施工中采用泵送法浇筑混凝土的技术要求。

(2) 将自密实钢管混凝土应用工程实践中，其不仅具有良好的力学性能，而且可满足灌注施工中泵送顶升的施工要求，大大加快了施工进度。从材料成本、施工进度及工程质量等方面综合比较来看，自密实混凝土用于钢管混凝土拱桥中具有较好的技术与经济效益。

5. 参考文献

[1] 李停驰.自密实混凝土综述. 河北软件职业技术学院学报, 2006, 8 (3): 72-74.

钢管混凝土结构篇2

1 钢管混凝土结构的特点及与传统结构的对比分析

1. 1 结构面积减小，有效使用面积增加

在建筑工程中钢管混凝土通常用做柱子，由于钢管混凝土是延性材料，在地震区可以做到不受轴压比的限制，只控制其长细比，因此，柱截面面积可减少很多，有效使用面积增大，结构自重减轻在50%以上，因此，地震作用和地基荷载均可减小，从而经济有效地解决了我国建筑工程领域长期存在而未能解决的“胖柱”问题。

1. 2 施工简便，可大大缩短工期

钢管混凝土柱和普通混凝土柱相比，免除了支模、拆模、绑扎钢筋或焊接钢筋骨架等工序，省工省时；和普通钢柱相比，不用节点板，焊缝少，构造简单。缩短工期，提前投产，其综合经济效益较好。

1. 3 同等承载力条件下有更大的经济效益

钢管超高强混凝土柱的造价比普通混凝土柱的造价降低30%左右；钢管高强混凝土柱的造价比普通混凝土柱的造价偏高或大略相等。可见，采用钢管超高强混凝土柱有更大的经济效益。

1. 4 耐火性能好

钢管混凝土柱（空心钢柱用混凝土填实）有较高的耐火能力，因为钢柱吸热后有若干热量会传递到混凝土部分，减慢钢柱的升温速度，并且一旦钢柱屈服，混凝土可以承受大部分的轴向荷载，防止结构倒塌。组合梁的耐火能力也会提高，因为钢梁的温度会从顶部翼缘把热量传递给混凝土而降低。

2 钢管混凝土结构目前存在和需要进一步解决的问题

从现有的文献资料来看，国内外对钢管混凝土的研究主要集中在结构设计、静力学性能、动力学性能等方面，而真正对材料的研究相对较少。材料与结构是一体不可分的，有了良好的材料设计，才会有良好的结构性能，而目前钢管混凝土所出现的一系列问题如施工不稳定、脱空、膨胀性能低、混凝土力学性能达不到要求等都可以先从材料方面着手找到解决问题的方法。以下几个方面是有待解决的问题。

2. 1 材料的要求高，成本提高

混凝土特别是高强度混凝土的配制较困难，目前，强度等级在C100以上的混凝土仍处于试验室阶段，高强度钢材的应用在一定程度上提高了成本。

2. 2 材料的自身性质

钢管混凝土在收缩、徐变、温度等影响下的材料自身性质还需做系统全面的研究。

2. 3 复杂受力状态

复杂受力状态如弯、剪、压、扭共同作用时构件的计算方法还没有完全确定，造成设计时只能简单地忽略构件的受扭和受剪，并加大构件承载力的富裕度来处理。

2. 4 节点性能的研究

钢管混凝土结构工程采用的节点形式有很多样。按材料分，现浇钢筋混凝土梁与钢管混凝土柱节点，钢梁与钢管混凝土柱节点；按梁柱间的弯矩传递情况来分，有刚接节点、铰接节点和弹性连接节点。目前，关于节点的试验和理论研究严重滞后于实际工程的应用。

2. 5 动力性能的研究

钢管混凝土尤其钢管高强混凝土和钢管超高强混凝土的耐疲劳性能和抗震性能需做进一步研究。

2. 6 钢结构防护技术的要求

钢结构防护包括防火、防腐、防锈。钢结构体系房屋造价高的主要原因是钢结构的防护技术要求较高，费用较高。

3 钢管混凝土结构的应用现状和应用前景

我国于上世纪50 年代末开始进行钢管混凝土组合结构的研究，主要集中在钢管中浇灌混凝土的内填充型钢管混凝土结构。目前，在钢管混凝土组合结构力学性能和设计方法、施工技术、耐火性能等方面展开了比较系统的研究工作，取得了巨大成就，其构件性能、理论研究和实际应用在国际上处于领先。

1963 年在北京地铁车站首次应用了钢管混凝土柱，随后，在一些厂房的柱子中逐步得到推广应用。上世纪80年代以来这种结构材料在多层和高层建筑中得到进一步应用。自1990年在我国四川省建成了跨度110m 的下承式系杆钢管混凝土拱桥―――旺港天桥以来，混凝土拱桥在我国得到了迅猛发展。广州丫髻沙大桥为主跨360m的钢管混凝土带悬臂中承式刚架系杆，拱的跨径突破了300m大关；四川省巫山长江大桥为跨径400m的钢管混凝土拱桥，这两座桥梁的修建，标志着我国钢管混凝土拱桥的研究与应用整体水平已经提升至一个新的高度。钢管混凝土拱桥在我国迅速发展，并先后颁布了有关钢管混凝土结构的设计规程。

国内一些大专院校、科研院所也对钢管混凝土进行了系统的研究，取得了一些成果。韩林海和钟善桐等对工程中常用的几种形状的钢管混凝土力学性能进行了探索和研究，提出了极限平衡法理论和钢管混凝土统一理论，为钢管混凝土的研究奠定了基础；哈尔滨建筑大学王湛等通过试验研究了核心混凝土为C30～C50强度等级的钢管膨胀混凝土；魏美娟等给出了钢管混凝土构件的计算条件，对构件在临时荷载作用下受弯的力学性能进行了分析和计算；武汉理工大学的胡曙光和丁庆军等针对钢管高强膨胀混凝土的特性，围绕钢管混凝土工程应用中所普遍存在的混凝土与钢管脱粘问题和大跨度结构工程的施工难题，进行了长期深入、系统的研究；韩冰等在对钢管混凝土受弯构件徐变分析的基础上，建立了长期荷载作用下钢管混凝土受弯构件的承载力计算方法，认为徐变将降低钢管混凝土受弯构件的承载力。

目前，钢管混凝土和钢管高强混凝土结构的应用很广泛，但钢管超高强混凝土还处于试验室研究阶段，随着科研成果的积累和完善，本世纪钢管高强混凝土和钢管超高强混凝土结构在高层和超高层建筑中一定会有广阔的应用前景。

参 考 文 献

[1]钟善桐.钢管混凝土结构在我国的应用和发展[J ].建筑技术， 2001 （2）

钢管混凝土结构篇3

随着社会的发展，人们对建筑物的要求也越来越高。各种新技术被应用到建筑业中，对于建筑物来说基本的设计就是建筑物的结构设计，当前在建筑中应用最多的结构是：刚一混凝土组合结构。经过不断的改进和优化，这种结构的应用也更加的成熟，并逐渐的向结构体系方面发展。承重构件和抗侧力构件是组合结构体系中最主要的构成部分，一般采用的是型钢混凝土和钢管混凝土。将两种结构相结合应用，可以提高建筑结构的受力性能。在结合这两种结构的是要注意二者之间的差异，设计师在设计时要注意到这一点。

1.钢管混凝土柱结构与型钢混凝土柱结构工作原理比较

钢管混凝土是指将混凝土填入薄壁圆形钢管内形成的组合结构构件。由于混凝土不是一种均匀的材料，混凝土中砂石和骨料之间会有一些缝隙，当超过混凝土的承受力时，混凝土的缝隙会继续扩大，使得混凝土分成若干与轴向压力方向大致平行的微柱，进而破坏混凝土。将混凝土填入到圆形钢管内，钢管可以提供给内部混凝土侧向压力，进而限制混凝土之间的缝隙继续扩大，提高从而提高混凝土的抗压性能和变形能力。在一些比较薄的钢管内部填入混凝土，内部的混凝土对钢管也起到了一定的支撑作用，可以防止钢管承受压力过大后发生变形和失稳。通过以上分析总结出了钢管混凝土柱的工作原理：钢管混凝土柱利用的钢管对内部混凝土的侧向压力来达到约束混凝土的目的，钢管内部的混凝土受到的是三个方向上的应力，限制了混凝土的纵向裂变，同时提高了混凝土的抗压性能和压缩能力。而在钢管内部填筑混凝土以后，可以提高钢管本身的稳定性，增强了钢管混凝土的抗压性能。

型钢混凝土柱是指在配置混凝土时采用型钢作为主要的受力骨架，其他的构件采用钢筋来受力。在配置混凝土时加入型钢，使得混凝土和型钢能够相互制约。型钢可以制约混凝土，提高混凝土的强度；而型钢被混凝土包围在内侧，当建筑结构的承载力超过构件以后，型钢的局部不会发生变形。型钢混凝土柱的承载力要远远高于钢筋混凝土柱，由于型钢混凝土柱的型钢是集中配置的，钢筋混凝土中的钢筋是分散配置的，因此型钢混凝土柱的刚度要比钢筋混凝土刚度高。

2.钢管混凝土柱结构与型钢混凝土柱结构计算方法比较

在计算钢管混凝土承载力时参考的是套箍指标，反应钢管混凝土的组合作用和受力性能的一个重要参数就是套箍指标，数θ=As ×fs/ fc ×Ac ， θ范围在0.3～3 之间， 下限0.3 是为了防止钢管对混凝土的约束作用不足而引起脆性破坏， 上限3 是为了防止因混凝土强度等级过低而使结构在使用荷载下产生塑性变形[1]。通过实验验证：当0 .3 ≤θ≤3 时，在正常的使用环境下，钢管混凝土构件的工作性能具有一定的弹性，当达到一定的承载力以后钢管混凝土依然有很好的延展性。在这种情况下，钢管混凝土柱的抗压性和承载力都得到了最大化的发挥，可以有效的避免因钢管混凝土柱不稳定而降低混凝土柱的承载力和轴心力的偏移，此外还要注意钢管混凝土的长度和粗细的比例，其比值不能大于20（L＼D≤20），而轴压力的偏心率不能大于1（e0＼rc≤1）。当θ≥0.9时，在钢管混凝土柱的应力――应变曲线中没有下降的情况，当轴压比为1时，钢管混凝土的抗弯能力仍满足构件的需求，在这种情况下可以不用限制轴压比[2]。为了增强型钢混凝土的延性和耗能性能，需要控制型钢混凝土的轴压比，在计算型钢混凝土的轴压比时可以用：N/（fc ×Ac + fa ×Aa）这个公式来计算。

3.型钢混凝土柱与钢管混凝土结构优缺点比较

通过分析钢管混凝土柱和型钢混凝土柱的工作原理和计算方法，可以看出这两种结构的混凝土都有各自的优点和缺点。在设计和实际的应用中，就要注意二者的不同，选择合适的结构。钢管混凝土结构的优点是：第一，因为钢管能够制约内部的混凝土，使得混凝土受到三个方向上的应力，提高了混凝土柱的抗压强度。第二，填在钢管内部的混凝土又可以控制钢管，防止钢管发生局部的弯曲和变形，从而很好的提高了钢管的抗压强度。第三，与钢筋混凝土柱相比，钢管混凝土柱的抗扭承载力和抗剪强度也都得到了很大的提升。此外，也提高了内部的混凝土的抗压强度，使得混凝土能够发挥出高强度混凝土的作用。第四，与钢筋混凝土柱相比，钢管混凝土需要承载的压力更高，不用控制限压比，混凝土柱截面的面积可以缩小到一半以上。第五，与型钢混凝土柱相比，型钢混凝土需要承载的压力是钢管和混凝土单独承载力之和的2倍，因此可以减小截面的面积[3]。外部的钢管对内部的混凝土产生的套箍作用，当柱发生破坏时，由直接性的破坏转化为延性破坏。当θ≥0.9时，在往复水平荷载的作用下，柱的延性得到了提升，具有很大的延性系数值。第六，采用的是管壁比较薄的钢管，不用为了加厚钢管而进行额外的焊接加工工序。第七。在钢管内部填入混凝土以后，混凝土可以吸收外部的热量，进而提高了柱的耐火性能，进而节省了一部分防火涂料。缺点是：钢管混凝土容易产生横向的压缩和变形，对于楼层比较高的建筑来说，会有一定的风险。与型钢混凝土相比，其连接点的的工序要复杂的多，在实际的施工过程中，浇筑楼板的混凝土要比浇筑钢管混凝土快的多。为此在施工阶段时，为了限制钢管的初始压应力，需要依据施工阶段的荷载来计算和验证钢管的强度和稳定性。

型钢混凝土结构的优点：第一，与单纯的钢结构相比，型钢的混凝土柱外包的混凝土可以有效的抑制内部型钢的弯曲和变形，同时还能改善型钢的平面外扭转屈曲性能，从而充分的发挥钢骨的钢材强度，能够节省大约一半以上的钢材。第二，由于型钢混凝土结构的刚度和阻尼比比较大，当发生地震或刮大风时，可以防止建筑物结构的变形。第三，外包的混凝土可以延长混凝土柱的使用寿命，增强柱的耐火性能。第四，与单纯的钢筋结构的混凝土柱相比，型钢混凝土的压弯承载力和受压剪力都得到了很大的提升；同时框架梁到柱节点的抗震性能也得到了改善；低周往复荷载下的构件滞回特性、耗能容量以及构件的延性均有较大幅度提高[4]。第五，构件中的钢骨可以作为施工阶段的荷载，将构件模板悬挂在钢骨上， 就可以同时对多个楼层进行灌浇混凝土等作业， 提高了施工的效率。型钢混凝土的缺点是：不仅要制作和安装钢结构，还要安装支护模板、绑扎钢筋、浇筑混凝土，工序繁琐、工作量大，加大了施工的难度。在设计的过程中，工程师应该结合工程的实际情况，尽量的发挥出这两种柱的优点，有效的避免缺点，从而才能体现出这两种结构的特点，以达到设计的目的。

4.结束语

通过分析钢管混凝土柱和型钢混凝土柱结构的工作原理和计算的方法，对这两种结构的优势和缺点进行了比较。为了充分的发挥这两种结构的优点，在设计时要充分的注意到二者结构特点，并应用到对应的结构体系中，能与其他的构件协调的工作。

参考文献：

[1] 钱稼茹，江枣，纪晓东. 高轴压比钢管混凝土剪力墙抗震性能试验研究[J]. 建筑结构学报. 2010（07）

钢管混凝土结构篇4

(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

1984年在上海建成的基础公司特种基础研究所科研楼,地下2层,地上5层均为双跨钢管混凝土框架结构。边柱与中柱分别为令299与个35l的钢管混凝土柱,可见柱断面及结构占地面积均比钢筋混凝土框架柱为小。其后又陆续用于高层建筑的全部与部分主体结构中。例如1992年泉州市邮电局大厦,高87.5m,采用框架剪力墙结构,底部三层的框架柱采用的钢管混凝土柱。厦门信源大厦高96m,地下2层\地上28层。地下至20层的全部框架柱及20～23层的四角柱采用了钢管混凝土。厦门埠康大厦,高86.5m,地上25层,其中12层采用了钢管混凝土柱。惠州嘉骏大厦28层,全部柱子采用钢管混凝土柱。惠州富绅商住楼28层,地下2层、地上3层全部柱子采用了钢管混凝土柱。这些高层建筑中采用钢管混凝土柱不仅节约材料、减轻自重、缩短工期,并且如果采用钢筋混凝土,柱断面尤其是底下数层柱的断面将会很大,结构占据了很大的使用面积,也给使用带来诸多不便。

三、钢管混凝土结构在公共建筑中的应用

北京地铁车站站台柱。在北京地铁车站站台中广泛采用了钢管混凝土柱,不仅充分发挥了其优良的受力性能,也获得美好的景观,缩短了工期。首钢陶楼展览馆,全部柱子也采用了钢管混凝土柱。江西省体育馆的屋盖由跨度为88m的拱悬挂。拱采用箱形截面,分别用四根钢管置于箱形截面的四角,用角钢做腹杆组成了箱形截面拱。四角钢管中浇筑混凝土,以此箱形拱为依托,挂上模板,浇灌混凝土以形成钢筋混凝土箱形截面拱。这样解决了如此高大拱体现场浇筑混凝土的困难。充分体现了前述钢管可作为施工时承重骨架的优越性。这一结构,实际上是钢管混凝土与空腹桁架配钢的型钢混凝土结构的巧妙结合与新的发展。

四、钢管混凝土结构除广泛应用于多高层民用建筑、公共建筑及工业厂房以及桥梁中外,也经常用于各种设备支架、塔架、通廊与仓库支柱等各种构筑物中。

因为这些平台或构筑物支架柱常为轴心受压或接近轴心受压,塔架等构架的杆件常常以轴力为主,因此用钢管混凝土柱受力合理,尤其对于室外的高度较高的塔架或仓库等,用圆形柱减小了受风面积,对承受风力是理想的断面形式。这些构筑物中比较典型的有江西德兴铜矿矿石贮仓柱。圆筒贮仓高达42m,包括矿石在内总重达16000t,采用了16根钢管混凝土柱支承。荆门热电厂锅炉构架1982年建成,锅炉及附属结构总重为4220t,构架高50m,由六根钢管混凝土平腹杆双肢柱支承。构架跨度22.4m,柱距12m,柱顶标高47.93m。柱肢采用令800mmXl2mm的钢管,显得非常轻巧。另外用于高炉和锅炉的构架还有首钢二号高炉\四号高炉构架,太钢1.053m3高炉构架,辽阳化纤总厂热电厂八号锅炉构架,周口、许昌等电厂锅炉构件等。用于做平台支柱的如黑龙江新华电厂加热器平台柱,荆门热电厂加热器平台柱等。

华北电管局的微波塔于1988年建成,塔顶标高117m,塔身由20根令273mmX8mm无缝钢管内注C15混凝土的钢管辊凝土柱构成空心圆柱形结构。华东电力设计院1979年设计的500kV门式变电构架采用

钢管混凝土结构篇5

中图分类号：TU37文献标识码： A 文章编号：

0 引言

钢管混凝土即在薄壁钢管内填充普通混凝土，将两种不同性质的材料组合而形成的复合结构， 它是将钢管结构和钢筋混凝土结构的优点结合在一起而发展起来的新型结构。钢管混凝土作为一种结构构件形式最早在十九世纪八十年代被设计应用做桥墩，然后随着科学技术的提高使它的应用范围得到了很大的扩展。钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形截面钢管混凝土结构、圆形截面钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等， 其中矩形截面钢管混凝土结构和圆形截面钢管混凝土结构应用较为广泛。

1 钢管混凝土结构在国内外的发展状况

钢管混凝土的发展起源于1897 年美国人Lally 在圆钢管中填充混凝土作为房屋建筑的承重柱，至今已有110多年的历史。1930年，法国在巴黎郊区建造了一座跨度达9 m的上承式钢管混凝土桥。1937年，前苏联列宁格勒建造了横跨涅瓦河的跨度为101 m的下承式钢管混凝土拱桥。1939 年，前苏联在西伯利亚建成了跨度140 m 的上承式钢管混凝土铁路拱桥。在我国，最早开展对钢管混凝土基本理论研究的是中国科学院哈尔滨土木建筑研究所[1]。此后，国内的中国科学研究院、哈尔滨建筑大学、电力工业部电力研究所及北京地下铁道工程局等单位都先后对钢管混凝土结构的基本构件的设计方法、节点构造和施工技术等开展了系统的研究，并取得了可喜的成果。

2 钢管混凝土结构的特点

钢管混凝土结构充分结合了混凝土抗压性能好和钢材抗拉性能好的特点，具有承载力高、塑性和韧性佳、耐火性和抗震性能好、施工简便、经济效果好等多种优点。

2.1 承载力高

在钢管中填充混凝土，随着受压荷载的增大，钢管由弹性工作状态进入塑性工作状态。钢管混凝土构件受压时，由于产生紧箍效应，核心混凝土处于三向受压应力状态，其强度大大提高，钢管延缓和避免了过早发生局部屈曲，因而受压构件的承载力大大提高，而且使它由脆性变为塑性很好的材料。钢管和混凝土两种材料互相弥补了彼此的缺点，充分发挥了彼此的长处，从而使钢管混凝土具有较高的承载力。

2.2 塑性和韧性好

混凝土脆性较大，对于高强度混凝土更是如此，其工作的可靠性大为降低。但受压钢管混凝土构件中的核心混凝在钢管的约束下，不但在使用阶段改善了其弹性性质，而且在破坏时具有很大的塑性变形。试验表明：钢管混凝土轴心受压短柱破坏时，可以被压缩到原长的2/ 3，仍不呈现脆性破坏的特征。

2.3 良好的耐火性

由于钢管内填有混凝土，能吸收大量的热能，因此遭受火灾时，外部钢管虽然升温较快，但内部混凝土升温滞后，仍具有一定的承载能力，因而增加了钢管的耐火时间。相对于传统钢结构，节约了大量的防火涂料，同时减小了结构倒塌的危险。

2.4 良好的抗震性

钢管和混凝土之间的相互作用使内填混凝土的破坏由脆性变为塑性，构件的延性明显改善，耗能能力显著提高。在受到压弯反复荷载作用下，钢管混凝土结构基本不发生刚度退化和强度衰减现象，且不发生局部屈曲。与钢筋混凝土柱相比，钢管混凝土柱的自重大幅度较小，地震作用引起的地震反应也将减小。

2.5 经济效果好

由于结构施工时，不需要模板，节省了材料和时间，钢管混凝土可以很好地发挥钢材和混凝土两种材料的优点，使材料得到更为充分和合理的利用，因此具有良好的经济效益。

3 钢管混凝土结构存在的问题

目前，国内外学者对钢管混凝土结构的研究虽已取得一系列的重要成果，但为了更好地推广使用钢管混凝土结构，还应注意其发展中的技术问题和工程应用中的不足之处。

3.1 钢管混凝土在技术分析中的不足之处

（1）在承载力计算时，假设钢管混凝土为理想弹塑性体，这对抗震能力较好的钢管混凝土构件是不合理的；

（2）假设把钢管普通强度混凝土和高强度混凝土机械地分割开来进行研究；

（3）根据定值侧压力的试验测试，得到纵向承载力与侧压力的关系来确定钢管混凝土的承载力，这与核心混凝土的实际工作状态不符；

3.2 钢管混凝土在工程应用中不足之处

（1）从钢管混凝土的使用量来看，数量有限，还仅限于柱、桥墩、拱架等部位，少有使用钢管混凝土梁的先例。这是因为梁一般都做成矩形，但矩形钢管混凝土的受力比较复杂，而且构造要求繁琐，经济效益不佳。

（2）从构件连接来看，当混凝土梁与钢管混凝土柱连接时，必须借助于柱上的牛腿和加强板。如果采用明牛腿可能会在美观上受到影响；如果用暗牛腿，又会给浇灌混凝土带来不便，影响施工进度。

4 钢管混凝土结构的应用

早在19世80年代，钢管混凝土结构就已经被应用。例如，1879年英国塞文（ severn） 铁路桥的建造中使用了钢管桥墩，在钢管中灌筑混凝土；前苏联乌拉尔的伊谢特铁路桥采用钢管混凝土构件做拱形桁架的上弦和上部建筑的柱子；日本、瑞士等国在输电跨越塔中采用钢管混凝土结构。

钢管混凝土结构技术的开发和应用在我国已有近40 年的历史，1966 年钢管混凝土结构应用于北京地铁站工程；20世纪70年代成功应用于单层工业厂房、重型构架中；近10年来，钢管混凝土结构在我国高层建筑工程、地铁车站工程和大跨度桥梁工程中得到了卓有成效的应用，推动了建造技术的发展。

4.1 高层和超高层建筑工程中

将钢管混凝土结构应用到高层、超高层建筑中可节约建筑材料，增加使用空间。仅十年时间，就从局部柱子采用钢管混凝土发展到大部分柱子采用，又发展到全部柱子采用，由在近百米高度的高层建筑中发展到近三百米高度的超高层建筑所采用，发展前景广阔。例如：我国福建泉州邮电大楼是我国第一个局部采用钢管混凝土柱的高层建筑。

4.2 大跨桥梁工程中

钢管混凝土是一种高强轻质且便于施工的高效结构材料，其单位重量的承载力与钢材接近，甚至可能比钢材还强；其钢管可以充当安装架设阶段的劲性骨架、灌注混凝土阶段的模板和钢筋，以及具有对核心混凝土的套箍约束等多种功能，较全面地解决了桥梁结构所要求的用料省、安装重量轻、施工简便、承载力大等诸多矛盾。钢管混凝土已被公认为是一种建造大跨度桥梁的比较理想的结构材料。

5 结语

综上所述，与钢筋混凝土结构和钢结构相比，钢管混凝土结构是一种相对年轻的结构形式。但它突出优点更适合我国的国情，钢管混凝土能够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，因而正被越来越广泛地应用于工业厂房、高层和超高层建筑、拱桥和地下结构中，并已取得良好的经济效益和建筑效果，是结构工程科学的一个重要发展方向。随着其理论研究的深入和完善，施工工艺的提高和高性能材料的应用，钢管混凝土也将继续广泛地用于各种建筑结构中。此外，近年来在多层、高层民用住宅建筑中也已开始采用钢管混凝土柱和钢梁组成的框筒(剪)结构体系，并且经济效益显著。

参考文献

钢管混凝土结构篇6

一、钢管混凝土的特点

钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成构件，其截面形式通常为圆形与矩形，实际结构中，根据钢管作用的差异，钢管混凝土柱又分为两种形式：一是组成钢管混凝土的钢管和混凝土在受荷初期即共同受力；二是外荷载只作用在核心混凝土上，钢管只起约束作用，即所谓的钢管约束混凝土柱。实际工程中多采用前一种形式。钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的共同作用，即钢管对混凝土的约束作用使混凝土处于复杂应力状态之下。从而使混凝土的强度得以提高，韧性和塑性性能大为改善。同时由于混凝土的存在可以缓解或避免钢管发生局部屈曲，保证其材料性能的充分发挥；此外，在施工过程中，钢管还可以作为核心混凝土的外模板。与钢筋混凝土柱相比，采用钢管混凝土柱可减少构件断面，满足建筑使用功能的要求，同时节省模板费用，加快施工速度。总之，钢管混凝土作为一个组合体，不仅可以弥补两种材料各自的缺点而且可以充分发挥二者的优点，这也正是钢管混凝土得以广泛应用的优势所在。并具有以下特点：

1、承载力高

钢管混凝土承载力至少高于组成钢管混凝土的钢管和核心混凝土单独承载力之和的1.5倍。承载力提高，将使构件截面减少，节约材料，增加使用空间，且构件自重减轻，基础荷载减少，可降低基础造价。

2、塑性和韧性好

混凝土脆性大，对于高强度混凝土更是如此，其工作的可靠性会因此大为降低。而对于钢管混凝土，在钢管的约束下，核心混凝土在正常使用阶段的弹性性能得到了改善，在破坏时还具有较大的塑性变形。此外，这种结构在承受冲击荷载和振动荷载时，也具有很好的韧性。因而抗震性能好。

3、施工方便

与钢筋混凝土柱相比，采用钢管混凝土柱没有绑扎钢筋、支模和拆模等工序，施工简便，因管内无钢筋，浇筑方便。其施工特点符合现代施工技术工业化的要求。钢管混凝土在施工制造方面的一个重要发展方向是其钢管与钢梁或混凝土梁连接节点制造的标准化、工厂化。

4、耐火性能较好

和钢结构相比，耐火性能得到较大程度的提高。

5、经济效果好

钢管混凝土作为一种较合理的结构形式，可以很好的发挥钢材与混凝土的特性和潜力，使之得到更为充分和合理的应用。大量工程实践表明：用钢管混凝土作承压构件，比普通混凝土承压构件节约混凝土约50%，减轻结构自重50%左右，钢材用量稍有增加；和钢结构相比，可节约钢材50%左右。

二、节点设计

建筑工程中，通常是高层或超高层建筑、大跨度且单柱轴力大以及抗震等级较高的建筑采用钢管混凝土结构，钢管混凝土结构设计与施工最大的难点在于其柱脚节点和梁柱节点；目前工程设计中较常用的节点有：加强环式节点，双梁节点，半穿心牛腿节点和环梁节点。

1、柱脚节点

为了满足基础埋置深度，高层建筑通常设置地下室，上部结构受风荷载和地震作用而引起的结构整体剪力和弯矩基本由刚度较大的核心筒、地下室外墙及地下室周边的土体承受。柱脚节点主要承受轴力，剪力和弯矩可以忽略。同时为方便施工，节点设计时不采用插入式节点，即钢管不插入基础承台，这样可使基础承台在确保满足抗震、抗冲、剪切所需承台厚度的情况下，尽量上抬以减少承台基坑开挖量，降低施工难度；同时为改善基础板的局部承压，在钢管底部焊有法兰盘，盘上设加劲肋，以加强整体刚度，有效传递轴力，法兰盘用锚栓锚固在基础承台上。由于加劲肋高于地下室底板面影响到地下室的使用功能，实际应用中将法兰盘降低一个加劲肋高度，降低部分待柱脚钢管柱安装就位后用无收缩混凝土二次浇捣。详见附图。

2、梁柱节点

⑴加强环式节点。本节点是《钢管混凝土结构设计与施工规程》所推荐的节点形式之一，是迄今为止研究最成熟、应用较多的一种节点（见附图）；它利用上下加强环分别承受拉压力，形成力偶来抵抗梁端弯矩，利用肋板、穿心钢板、明牛腿等来传递梁端剪力，在适当的截面设计下能够实现“强柱、弱梁、强节点”，力学性能优越。但节点的用钢量大，用于钢筋混凝土楼盖时施工难度大，明牛腿外露不美观等，节点在适用中的适应性和灵活性较差。

⑵双梁节点。即所谓的梁包柱节点（见附图），也是《钢管混凝土结构设计与施工规程》所推荐的节点形式之一，规程推荐的同类节点还有变宽度单梁节点；它利用连续钢筋来传递弯矩，依靠明暗牛腿来传递剪力，是一种构造简单，施工方便，节约钢材的节点。但节点对楼盖梁布置与使用影响大，而且节点刚度弱，梁柱间弯矩传递能力差，计算时钢管柱只能认为是连续梁的中间支座，参与弯矩分配的程度小，结构体系不够合理。

⑶半穿心牛腿节点。本节点是将节点区的抗剪牛腿加长、加高，形成抗弯能力较强的抗弯剪牛腿，钢管设混凝土环梁，以形成一个刚性节点区，节点整体承受与传递弯矩和剪力的能力较强（见附图），在力学性能上较接近刚性节点，是近年研究发展出来的新型节点之一。缺点是构造较复杂，施工工序多，特别是钢牛腿的制作要求高，钢管柱现场吊装时必须有准确的方向性。

⑷环梁节点。本节点就是在钢管设置一环形钢筋混凝土梁用于传递弯矩，在环梁内钢管外贴焊一环形钢筋作为抗剪环，依靠混凝土与钢管壁的粘接摩阻力及抗剪环来传递剪力，（见附图），它也是近年研究发展出来的新型节点之一。研究表明，在梁端弯矩和剪力作用下，环梁受到拉、剪、弯、扭的共同作用，以拉力和双向剪力为主。该节点整体性强，制作简单，无方向性，施工方便，用钢量小，有明显的施工与经济优势。作为一种新型节点，试验研究证明静力条件下是理想的，同时通过多个具体工程模拟地震作用低周反复荷载试验，也证明环梁节点具有良好的塑性变形能力和较好的耗能能力，由于梁柱相对独立，节点的破坏不会影响钢管柱的完整性，容易实现强柱弱梁的设计思想。

三、钢管混凝土的防火设计

目前我国现行规范规程中对钢管混凝土结构防火尚未有明确的规定，仅在《钢管混凝土结构设计与施工规程》第1.0.6条规定“对有防火和防腐蚀要求的结构，应按有关的专门规定，作防火和防腐蚀处理”。规定的不明确性，一定程度制约了该类结构的推广应用。国内已建成的结构中，有的按照钢筋混凝土结构的要求外包混凝土，有的则按钢结构的要求外涂防火涂料。两种做法虽也可能保证防火要求和结构的安全性，但大多偏于保守而造成浪费，且缺乏科学性和统一性。如前所述，《钢管混凝土结构设计与施工规程》规程同样认为“钢管混凝土的耐火性能虽不如钢筋混凝土好，但比钢结构要强”。

有关文献显示，钢管混凝土柱在有效荷载作用下，含钢率、钢材屈服极限、混凝土强度和荷载偏心率对钢管混凝土构件耐火极限的影响不大，而构件截面尺寸、长细比和防火保护层厚度对耐火极限的影响较为显著。就是说，构件直径的大小对耐火极限有很大影响，构件直径越大，耐火极限越大；反之，直径越小，耐火极限也越小。钢管混凝土在有效荷载作用下，如不进行防火保护，耐火极限一般均不能满足防火要求，为了使钢管混凝土达到所需耐火极限，要对其进行防火保护。试验显示，在其他条件相同的情况下，保护层厚度越大，构件的耐火极限将越大。

近几年，随着国内外学者在对钢管混凝土工作机理和力学性能研究方面已取得一系列重要成果，随着建筑技术与建筑材料的不断出新，特别是新型建筑防火涂料的不断出现，钢管混凝土的防火设计已基本转向外喷厚涂型防火涂料这种方式，它比外包混凝土施工方便，技术要求低，造价省，且防火性能较好，试验结果显示，当防火涂层厚度为15mm时，对于直径为500mm的构件，耐火极限可达到196min。

四、钢管混凝土的施工与质量检测

钢管混凝土的施工包括钢管柱的制作安装与管内混凝土的浇捣，钢管柱通常由工厂按设计施工图要求制作并出具出厂合格证，焊缝质量满足二级焊缝质量标准要求，然后运至施工现场吊装连接就位。

如前所述，组成钢管混凝土的钢管和核心混凝土间的协同互补作用是钢管混凝土具有一系列突出优点的根本所在，也就是说，钢管和核心混凝土间的粘结强度的主要因素有钢管混凝土构件截面形状、混凝土龄期和强度、钢管径厚比、长细比以及混凝土浇筑方式等，以混凝土浇筑质量较为明显。混凝土浇筑质量的好坏直接影响到构件的承载力和抗变形能力，从而影响到构件的安全性和正常工作。

管内混凝土的浇筑质量，可用敲击钢管的方法进行初步检查，对异常部位和重要部位，则用超声波检测。对不密实部位，应采用钻孔压浆法进行补强。

五、结束语

钢管混凝土具有承载力高、塑性和韧性好、施工方便、耐火性能和经济效果好等优点，是发展前景较好的一种结构形式，《高规》中明确规定“房屋高度大、柱距较大而柱中轴力较大时，宜采用型钢混凝土或钢管混凝土柱”。

钢管混凝土结构篇7

Abstract: this article briefly discusses the steel tube concrete component, beam-column joints, space truss dynamic performance and the frame structure research conclusion, and puts forward the problems to be solved.

Keywords: steel tube concrete; Seismic performance

中图分类号：TU399文献标识码：A

自上世纪八十年代后期开始，钢管混凝土逐渐用于高层建筑中，从局部采用到整体采用，发展十分迅速，是因为它具有一系列的优点：承载力高，抗压和抗剪性能好，可以减小柱的截面尺寸，节约建筑材料，增加建筑空间；塑性和韧性好，抗震性能优越，延性好，耐火性能好；钢管取材容易，制作工厂化，施工安装方便，符合现代化施工技术的要求。

在发生地震时，由于钢管的约束作用，混凝土不发生剥落或崩裂，使混凝土优越的抗压性能得以充分发挥，同时钢管本身又具有良好的抗拉性能，因此钢管混凝土具有很好的抗震性能。为了使钢管混凝土能够安全可靠的用于高层建筑，必须对其抗震性能进行全面深入的研究。

1 钢管混凝土构件在反复荷载作用下的和滞回性能和延性[1]

当钢管混凝土构件用于地震区的建筑物时，为了防止建筑物受到地震作用的破坏，需进行抗震设计规范中规定的结构弹塑性地震反应分析。因此，研究钢管混凝土构件的滞回性能，确定滞回曲线模型，作为结构弹性地震反应分析的基础。

研究构件在反复荷载作用下的滞回性能，一般在框架体系中取出一根柱子，两端固定，在上端受定值N轴心力和反复水平力P的作用，然后取出下半根柱子，在N和P的作用下，进行试验，以获得和滞回曲线。

钢材的本构关系采用双线型模型，近似的模拟了钢材的弹塑性阶段，把塑性阶段和强化阶段简化为一条斜直线。混凝土的本构关系采用边界面模型，根据此模型，对混凝土在各种荷载作用下的荷载-应变关系做了计算比较，和试验结果吻合良好。

根据有限元方法，单元采用八节点等参单元，采用位移加载法，对构件进行试验和分析得到的典型骨架曲线和滞回曲线，无下降段，曲率延性极好，从这一点看，钢管混凝土构件的抗震性能胜过钢结构。滞回曲线很饱满，位移延性和耗能性能都很好。

2 钢管混凝土框架梁柱节点的抗震性能

钢管混凝土结构的梁柱连接节点形式主要有外加强环式、内隔板式、全焊接连接、栓焊混合连接和锚定式连接等。

哈尔滨工业大学张大旭[2]等对加强环式节点进行了试验研究，其设计了两组梁柱节点，一组考察了梁端发生破坏时节点的动力性能，另一组考察在削弱核心区情况下节点核心区发生破坏时节点的动力性能，试验结果表明钢管混凝土梁柱节点具有较高的抗剪承载力和良好的抗震性能。

山东建筑工程学院周学军和曲慧[3]对栓焊混合连接和全焊接连接在低周往复荷载作用下的抗震性能进行了试验研究，通过三维实体建模，利用非线性有限元方法研究了两种节点的滞回性能，并对两种节点形式的抗震性能进行了比较，结果表明全焊接和栓焊混合连接的方钢管混凝土框架梁柱节点在低周往复荷载作用下的滞回环相当饱满，节点的耗能比和延性系数都较大；全焊接连接节点的抗震性能优于栓焊混合连接节点的抗震性能。

内隔板式节点是钢管混凝土体系中研究和应用最广泛的节点形式之一。西安建筑科技大学王先铁[4]等通过低周反复加载试验对3个内隔板一面贯通式节点进行了试验研究，研究了不同轴压比情况下节点的滞回性能、强度及刚度退化、延性、耗能性能及破坏特征。试验结果表明试件的层间位移延性系数为2.11~2.32，峰值荷载时的能量耗散系数为1.141~1.502。在保证节点加工质量的前提下，内隔板一边贯通方钢管混凝土柱与H形钢梁连接节点可以替代传统的内隔板式节点。

3 钢管混凝土空间桁架的动力性能

到目前为止，很多钢结构高层建筑都采用整浇的钢筋混凝土内筒来抵抗地震作用和风荷载。这种混合结构体系虽具有节约钢材，造价较低的优点，但也存在一些问题：1）钢筋混凝土内筒和钢框架的抗弯刚度相差悬殊，在风荷载与地震作用下抗弯时，不能满足平截面假设：为此，必须沿高度设置一定数量的刚伸臂，既浪费钢材，又增加了结构的复杂性。2）在强大的侧向荷载作用下，内筒难免开裂，刚度将迅速下降的这一问题尚无足够的研究。3）内筒必须从基础开始，自下而上现场浇灌混凝土，致使地下室部分工程不能采用全逆作法施工，常成为高层建筑施工进度的滞后部分，影响建造速度；4）内筒自重很大，增加了基础的负担，提高了工程造价。

钟善桐，张文福，屠永清[1]等结合工程进行了一个模型试验，中心为8根钢管混凝土柱组成的空间桁架体系内筒，每两根钢管混凝土柱加横杆组成的平腹杆多层框架，共4片；再用人字形斜腹杆缀材将4片多层框架相连，组成8边形空间体系，实际上是混合结构体系，由框架及桁架体系组成。对该体系进行的伪动力试验，结论如下：钢管混凝土空间析架，虽然因灌注混凝土增大了质量，但阻尼增大更多，因而地震反应反而比空钢管体系低；滞回曲线饱满，反映具有良好的延性和吸能能力；滞回曲线稳定性好，无明显的刚度退化现象；即使体系中的桁架腹杆，大批的压屈和屈服而退出工作，剩下的框架体系仍能继续承受几乎增加一倍的水平荷载。由此可见，采用钢管混凝配合空间桁架作抗侧力内筒，具有良好的抗震性能。

4 钢管混凝土框架结构的抗震性能

广州大学工程结构抗震中心黄襄云[5]等分别将试验模型的钢管混凝土框架结构的钢管柱按等强度（EA相等）换算为钢筋混凝土结构，换算后的钢筋混凝土柱的直径为（164mm）；按等刚度（El相等）换算为钢筋混凝土结构，换算后的钢筋混凝土柱的直径为144mm；等直径换算后的直径仍为102mm。通过SAP2000程序，对钢管混凝土结构和上述3种换算的钢筋混凝土结构的抗震性能进行了比较研究，以综合评定钢管混凝土结构的抗震性能。

从理论上分析比较了两种结构的动力特性、多种地震波输入下的结构加速度反应和位移反应，得到如下的结论：当钢筋混凝上结构的抗弯刚度与钢管混凝土的相等时，此时钢管混凝上结构柱承担的轴向压力比钢筋混凝上结构的大，两种结构的地震反应剪力和位移基本相同，但钢管混凝土结构体系的反应加速度较小，层间位移也较小，钢管混凝上结构体系的抗震性能优于钢筋混凝土结构体系。

当钢筋混凝土结构的强度与钢管混凝上的相等时，钢筋混凝土结构承担的轴向压力与钢管混凝土结构的相同、直径却是后者1.61倍，钢管混凝土结构体系地震反应加速度和剪力均比钢筋混凝土结构减小许多，但钢管混凝上结构体系的位移和层间位移却有所增大、但小于等刚度换算时的层间位移值。

当钢筋混凝土结构柱的直径等于钢管混凝土结构的直径时，两者的地震反应加速度接近相等，钢管混凝上柱结构的剪力、位移和层间位移均比钢筋混凝土结构的小，钢管混凝土结构的抗震性能明显优于钢筋棍凝土结构。此时，钢筋混凝上结构的层间位移和结构顶点位移均达到或超过了限值。

5 结论

综上所述，钢管和混凝土之间的相互作用使内填混凝土的破坏由脆性变为塑性，构件的延性明显改善，耗能能力显著提高。在压弯反复荷载作用下，钢管混凝土结构的吸能性能好，基本无刚度退化和强度衰减现象，与不发生局部失稳的钢构件基本相同，且无局部屈曲发生。与钢筋混凝土柱相比，钢管混凝土柱的自重大幅度减小，地震作用引起的地震反应也将减小。高层建筑中采用钢管混凝土柱和钢梁等结构体系比采用钢筋混凝土结构自重可以减少1/3-1/2，地震作用可以减小一半，相当于设防烈度下降一度。

有待解决的问题：

1）钢管混凝土柱节点力学性能的研究问题。至今仍没有一套完整的计算理论和设计方法，现有大多数是依靠经验和试验结果进行截面设计的，这不利于结构的可靠度控制。

2）环境温度对钢管混凝土性能的影响问题。如何确定钢管混凝土构件在火灾、均匀或非均匀升温下的力学性能的影响，并将这种影响引入其强度和温度挠度的量化公式中。

3）核心混凝土的徐变对钢管混凝土承载力的影响问题，各国学者对该问题的看法很不一致，至今仍处于试验阶段。为确保钢管混凝土结构的安全使用，有必要进行深入的研究。

参考文献：

[1] 钟善桐，张文福，屠永清，等．钢管混凝土抗震性能的研究[J]．建筑钢结构进展，2002，4（2）：3-15．

[2] Beute J，Thambriatnam D，Perera N．Cyclic behaviore of concrete filled steel tubular column to steel beam connection[J]．Engineering Structure，2002，24：29-38．

钢管混凝土结构篇8

钢管混凝土是指在钢管中填充混凝土而形成的构件。它利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中相互的组合作用，发挥了两种材料的优点，不仅使得混凝土的抗压强度提高、变形性能改善，而且避免或延缓了钢管发生局部屈曲。这决定了它在实际工程应用中的一些优点：

（一）承载力高。如果仅仅对于薄壁钢管而言，其临界承载力很不稳定。试验表明，它的实际承载力只有理论计算值的四分之一。但在钢管中填充混凝土以后，可以延缓或避免钢管过早地发生局部屈曲。钢管中的混凝土受到钢管的约束，可延缓其受压时的纵向开裂。两种材料相互弥补了彼此的弱点，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，一般高于组成钢管混凝土的钢管及核心混凝土单独承载力之和。

（二）抗震和变形能力。对于钢管混凝土构件而言，其中的混凝土材料脆性很大，构件开裂后承载力和变形能力迅速降低。如果将混凝土灌入钢管中形成钢管混凝土，核心混凝土在钢管的约束下，不但在使用阶段它的弹性模量得以改善，在破坏时也具有较大的塑性变形。此外，若与钢结构相比，钢管混凝土结构由于混凝土的存在而提高了刚度，外力作用下的变形相对较小，在风荷载和地震荷载作用下，结构的水平位移可以严格控制。

（三）制作和施工方便。与钢筋混凝土柱相比，钢管可以兼作柱的外模和临时支撑，免去了绑扎钢筋、支模和拆模等工序；而且柱内无钢筋，混凝土浇灌也相对简单的多，可以做到多层一次施工，并能更好的配合施工中的泵送混凝土、高位抛落免振捣混凝土和自密实混凝土等技术。与钢结构构件相比，钢管混凝土的构造通常更为简单，焊缝少，更易于制作。

（四）耐火性能较好。众所周知，钢结构的耐火性能较差，构件温度升至600°C时结构完全丧失承载力，变形迅速增加，导致结构倒塌。因此，钢结构中构件要采用防火涂料进行保护。

（五）经济效果好。对于钢筋混凝土结构，由于轴压比的限制常常令柱截面尺寸很大，若改用钢管混凝土，柱截面将大大减小，建筑结构所占的面积也将大大减小，这对投资方而言会产生不小的经济效益。

二、矩形钢管混凝土节点的类型与性能

（一）钢管混凝土柱―钢筋混凝土梁节点

1.加强环肋板式节点

加强环肋板式节点由上下加强环和垂直肋板组成，垂直肋板和钢管及下环板焊接，钢筋混凝土预制梁端留一竖向糟，槽口顺肋板将梁放在下环上，用角焊缝将梁端预埋件与肋板及下环板相焊接，然后盖上上加强环，再将上环板与梁端预埋件焊接，如图1.1所示，这种刚性节点通过上下加强环传递梁端弯矩，垂直肋板传递剪力。这种节点型式的特点是传力可靠，在满足“强柱弱梁”的条件下设计好加强环，同时注意焊接质量，使塑性铰出现在梁端的情况下有良好的抗震性能。这种节点适用于多层工业与民用建筑。

图1.1 加强环肋板式节点

2.加强环承重销式节点

加强环承重销式节点是在梁顶用加强环分别和钢管及梁顶预埋件钢板焊接，预制梁端部做成下短、上长的变形截面形状搁在承重销上，如图1.2所示。加强环的作用是传递梁端弯矩所产生的拉力，承重销的作用是传递梁端传来的剪力，承重销多采用工字梁，它的腹板穿过钢管柱，上下翼缘则焊在钢管壁上。这种节点的优点是受力明确，刚度大，承载力高；缺点是构造较复杂，用钢量大，这种节点适用于重型工业厂房中。

图1.2加强环承重销式节点 图1.3 环梁节点

3.环梁节点

钢筋混凝土梁与圆钢管混凝土柱连接时，采用钢筋混凝土环梁节点。这种节点是围绕钢管柱设置现浇钢筋混凝土环梁，与钢管柱紧密箍抱，楼盖的纵筋锚固于环梁内，借环梁传递梁端弯矩；在钢管外侧位于环梁中部或靠近底部贴焊一或两根环形钢筋作为抗剪环传递梁端剪力，如图1.3所示。这种节点的传力方式是:梁的剪力传至环梁后，通过环梁和钢管间的粘结力、摩擦力和抗剪环传给钢管柱；梁的弯矩则由环梁承担并自行平衡或传至钢管柱。

（二）钢管混凝土柱―钢筋混凝土梁节点

1.内、外加强环节点

如图1.4所示为钢管混凝土外加强环节点。梁端剪力的传递采用焊接于钢管上的连接腹板实现，梁端弯矩的传递采用环绕钢管柱的加强环与钢梁上下翼缘焊接的办法实现。外加强环式节点是迄今为止实际工程中应用较多的一种节点型式，其传力路径简洁明确、节点刚度大、承载力高，在适当的截面设计下能较好地实现“强柱、弱梁、节点更强”的原则。

图1.4钢管混凝土外加强环式节点

内加强环式节点，即将钢梁翼缘板与腹板直接焊接在管柱外边，内环与梁的翼缘在同一水平面内，节点仍然能够满足刚性节点的要求。这种节点型式比外环节省钢材，但当管柱直径较大时才能采用，因为当管径较小时焊接困难，而且将妨碍管内混凝土的浇灌，我国1997年开始修建的深圳赛格广场大厦中重要的节点都采用了内加强环。

2.锚定板式节点

如图1.5所示为锚定板式节点，即在钢管内正对钢梁上、下翼缘处各焊一个T形锚定板，埋于柱核心混凝土内，以承受梁翼缘传来的力偶，剪力的传递则依靠梁腹板的竖直焊缝。其特点是构造简单、省钢材，但节点的整体刚度较小，适用于节点内力不大的情况，目前已在深圳赛格广场工程中应用。

图1.5锚定板式节点

参考文献：

[1]《高层钢管混凝土结构》 黑龙江科学出版社1999

钢管混凝土结构篇9

1 钢管混凝土结构的特点

1.1 构件承载力高。当钢管混凝土构件的轴心受到外来压力时，则导致了钢管与核心混凝土受到三向应力的影响，仅仅导致其性能发生质变。然而，在钢管的紧箍作用力下，其抗压性能大为提升进而使得核心混凝土不至于在短时间内发生开裂现象，而且将原本的脆性材料转化为塑性材料。此外，钢管薄壁的稳定性受到其承载力的影响，致使屈服强度在实际中得到了利用，但是在钢管混凝土中，钢管内部浇筑了混凝土则大为提升钢管薄壁的稳定性，进而使屈服强度得以广泛利用。根据相关研究得知，钢管混凝土轴压柱所能受到的荷载力较大，是同等面积混凝土所能承受荷载力的1.7倍。因此，在民用建筑中可以将刚才与混凝土进行优化组合，以提升两种材料的综合性能。

1.2 施工简便，可大大缩短工期。钢管混凝土柱可分为组合柱与单管柱，两者与传统的钢柱相比具有部件少、结构简易、焊接缝隙少等特征，而且在施工过程中可直接插入预留的杯口中而无需进行复杂的柱脚构造设计。同时，因钢管的厚度比传统钢柱要薄，大为降低了焊接的难度与成本。对于多层民用钢管混凝土建筑来说，其构件无需如钢筋混凝土一般在施工现场进行浇筑，可直接在企业进行定制进而运到施工现场进行组装即可，而且钢管的重量较轻便于运输和吊装，无需过多的施工流程，整体工作量相比钢筋混凝土更少，成本也相应较低。

1.3 耐火性能好。一旦建筑发生火灾，随着火灾时间的延续必然会导致建筑失火现场的温度急剧升高，进而导致外部钢管的性能下降，承载力不断下降而核心混凝土的导热性能较低，致使其承载力抵抗温度的时间较长。此外，核心混凝土在外部钢管的套箍作用下，即使在火灾中依旧能够承担一定的荷载。根据对已有火灾事故的考察，立柱承担的荷载达到了70%，避免了在火灾发生后建筑物较快倒塌，为救灾工作赢取了时间。

1.4 具有良好的塑性和韧性。对于单纯受压的钢筋混凝土而言，属于脆性破坏但核心混凝土因受到钢管的保护在使用过程中不仅能够提升其弹性而且在受到外力侵害导致破坏的情况下能够形成塑性变化。根据相关研究可知，核心混凝土柱在外力破坏的情况下能够缩减到原来的三分之二的长度，而无脆性破坏的特征。该性能表明了采用钢筋混凝土结构的建筑抗震性能较强，提升了建筑的稳固性，可避免因部分钢管受到破坏而导致整体结构的失衡。

1.5 建筑布局灵活。在建筑工程中使用钢筋混凝土结构已经是常见的建筑结构形式，该结构不仅符合建筑施工中的灵活布局的需求而且提升建筑自身的抗震能力以及力学性能。此外，采用该结构亦能够提升建筑自身的档次。

2 民用建筑钢管混凝土结构的节点分析

2.1 钢管混凝土柱与基础的连接节点。钢管混凝土柱与基础之间的连接方式分为端承式柱脚与埋入式柱脚，后者指的是将钢管混凝土直接插入到基础的预制杯口中，随后加以混凝土的浇筑。但是，由于钢管外壁与混凝土杯口之间的摩擦力较小，需要在插入杯口内的钢管外壁焊一些抗剪栓钉。笔者认为，仅设置栓钉不足以抵抗柱子对基础的冲切力，至少应设置抗剪钢板 。

2.2 钢管混凝土柱与框架梁的连接节点。框架梁不论是采用哪种形式，通常情况下都会通过上下加强环板的方式与钢管混凝土进行连接，通过使加强环板与混凝土梁的上下纵筋进行连接或者与钢梁的上下翼缘之间进行连接，以保障稳定性避免柱皮发生撕裂现象。对于地震多发的确，应重点加强环板的使用以提升抗震性能。然而，如果使用上下加强环板的话，即使是遵循了施工要求但却会导致一定的使用不便。例如，对于楼梯间而言，会有四分之一的圆环不能被包裹住而暴露在外，不仅影响到美观更影响到使用。根据施工经验，对于们应建筑的钢管混凝土的节点设计不能一味的遵循相关标准而要综合利用各类方式。对于一般的节点设计，仍然可以采用上下加强环板节点，而在建筑物的边角或开洞之处应做特殊设计。以钢筋混凝土梁为例：在梁上皮，可以将负弯矩筋穿过钢管混凝土柱，并在开孔处焊补强竖板；在梁下皮，可于钢管混凝土柱侧焊一圈加厚钢板，并加焊倒牛腿以确保梁侧与加劲肋之间保持平整，以进一步提升其稳定性而且又不会影响到正题的美观性。同时，根据施工经验对于该类节点的设计可以采用宽扁梁的形式，以避免对钢管造成过多的破坏。此外，还可以在混凝土柱的上下侧翼加设厚环板并将其与钢梁之间进行焊接。

2.3 钢管混凝土柱与夹层梁的连接。夹层梁大都属于单跨性质的，在具体施工不适宜采用加强环板的方法，但可以通过安装简支梁的方式进行解决：也即在钢管混凝上柱侧而设置倒牛腿，梁纵筋焊在牛腿上此处注意梁的支承长度及钢筋的焊接长度均应满足规范要求，梁高≤500mm时，支承长度为150mm；梁高≥500mm是，支承长度为200mm。

2.4 钢管混凝土柱与悬臂梁的连接。采用悬臂梁在整个钢管混凝土施工中不仅难度大而且对于技术的要求更高，根据规程中所列的几大方法，根据笔者自身的施工经验采用加长段的环板进行施工更为适宜。同时，为便于施工以及保障施工质量，可将加强环板的厚度适当增加一点并延长环板的外延长度，使之与挑梁的高度保持一致，即可解决掉环板与钢筋的连接难题。

2.5 钢管混凝土柱柱顶封头板节点。钢管混凝上柱受力特点是靠钢管壁约束混凝上，使承载力大大提高，在钢管混凝上柱的顶部也不可草率处理。混凝上浇筑完毕后，上表面一般应该略低于钢管顶部待混凝土凝固收缩完成后再其上补填高一级标号的水泥砂浆，要注意砂浆的高度应高于钢管并采用封顶板将砂浆压实，然后根据预定的设计方案进行补焊。

2.6 关于钢管混凝土柱径厚比的问题。一般而言，钢管的外径与钢管的壁厚之间的比值d/t应控制在20～85之间，而套箍指标则控制在0.1～3之间。设定此比值的目的在于避免空钢管在外力的作用导致局部乃至整理发生失衡现象。如果在具体施工环节，采用的是多层钢管的话，则应先预先计算好钢管的承载力以推测其稳定性进而在进行浇筑混凝土，以保障施工的安全。同时，并控制径厚比以满足规程的要求：如果采用吊装一一层钢管就浇灌混凝上的施工工艺则可不必考虑径厚比的全套箍指标是为了防止钢管混凝上柱脆性破坏和塑性变形过大而控制的，应该予以遵守。此外，由于施工过程中需要再钢管焊接厚度较厚的零件，因此钢管壁不能过薄，否则影响焊接，致使焊接后的材料达不到施工的要求。

钢管混凝土结构篇10

中图分类号： TU375文献标识码：A 文章编号：

钢管混凝土是在钢管中填入混凝土后形成的建筑构件，按截面形状可分为方钢管混凝、圆钢管混凝土和多边形钢管混凝土。它利钢管和混凝土两种材料在受力过程相互之间的组合作用，充分地发挥了这两种材料的优，使混凝土的塑性和韧性大为改善.且可以免或延缓钢管发生局部屈曲，使钢管混凝土整体具有承载力高、塑性和韧性好、经济效益良和施工方便等优点。从1897年美国人John Lal1y在钢管中填充混凝土作为房屋建筑的承重柱并获得专利算起，钢管混凝土结构在土木工程中的应用已有一百多年的历史。早在1959年原中国科学院土木建筑研究所就最先开展了钢管混凝土基本性能的试验研究。

1 钢管混凝土的发展应用

钢管混凝土20世纪60年代中期引入我国．迄今为止已将近 环境污染，产生可观的经济效益和深远的社会效益。半个世纪。1963年成功地将钢管混凝土柱用于北京地铁车站工程。随后，又在冶金、造船、电力等行业的单层厂房和重型构架中得到成功的应用。20世纪80年代，根据建设部科技发展计划，在我国开展了较系统的科学试验研究，使钢管混凝土结构的计算理论和设计方法取得了长足的进展，形成了一套能满足设计需要的计算理论和设计方法。在总结我国钢管混凝土科研、设计和施工所取得的成就的基础上，编制了《钢管混凝土结构设计与施工规程》(CECS28：90) 2003年颁布实施的福建省工程建设标准《钢管混凝土结构技术规程》(DBJ13—51—2003)可适用于圆形和方、矩形钢管混凝土结构的设计计算。2003年颁布的天津市工程建设标准《天津市钢结构住宅设计规程))(DB29—57—2003)中也给出了钢管混凝土结构设计计算方面的规定。近年来，由于钢管混凝土结构在结构性能和施工工艺上的众多优点以及设计规程的指导，钢管混凝土结构在我国土木工程建筑中悄然兴起，成为建筑结构体系中的重要形式。同时在理论研究方面也取得了突破性的进展，逐步形成了完整的理论体系和独立的学科。

对于钢管混凝土节点的研究主要是静力研究与抗震性能研究两方面。静力性能研究主要是探讨节点的承载力、刚度、破坏类型等是否满足规范要求，以及节点的传力机理，从而为节点在实际工程中的应用、设计和施工提供参考，目前的报道主要集中在静力研究方面。

目前对于钢管混凝土节点的抗震性能研究多采用的是拟静力试验，对于钢管混凝土节点的拟静力试验，节点形式一般分为平面节点形式和空间节点两种。大多数文献采用的是平面的十字形节点形式，柱上下端部采用铰接形式模拟实际柱子的反弯点．梁的两端也采用铰接形式连接。加载形式主要有梁端加载和柱端加载两种梁端加载的方式一般是先在柱顶施加一定的轴压力．并保持不变然后在梁端施加对称或反对称的反复荷载；柱端加载一般是先在柱顶施加一定的轴压力并保持不变．然后在柱顶施加水平的反复荷载。

2钢管混凝土施工技术

2.1钢管柱制作

(1)钢管材料说明：柱直径为800mm，900 mm，1000mm，钢管柱采用Q235钢材，内衬管及柱底环板采用Q235钢材，钢材有出厂合格证，焊条采用E50焊条，钢管表面不得锈蚀。(2)卷管方向应与钢板压延方向一致，卷制钢管前，根据要求将板端开好坡口，为适应钢管拼接的轴线要求，钢管坡口端应与管轴线严格垂直，在卷管过程中，应注意保证管端平面与管轴线垂直。(3)应保证钢管内壁与核心混凝土紧密粘结，钢管内不得有油渍等污物。(4)出厂时，拼接坡口由厂家加工，焊接坡口应符合相关规范的要求。(5)钢管柱出厂时，钢管表面除锈等级为Saz级，钢管外表面涂富锌防锈漆厚1o0um，钢管内壁刷纯水泥浆2道。(6)外表面防火防锈层做法符合设计要求。

2.2钢管柱拼接组装

钢管的选用本工程所用钢管由厂家制作，钢管长度为：地下2层钢管长度为层高加600mm，其余长度为楼层高度。地下2层钢管柱安装(1)在基础梁内预埋M1环形钢板，环形钢板上焊接n形 25钢筋，共12根，环向均匀布置。(2)钢管柱底钢板定位：用3个 32定位调节螺栓套在M1环形钢板上，中部及下部用 25(分两排)钢筋焊接成三角形进行螺杆定位。(3)在M1环形钢板上钢管内侧焊3块限位钢板，分别在调节螺栓中间用于钢管就位。(4)吊装焊接钢管柱前调节 32定位螺栓，使其MI环形钢板位置符合要求后，套上18mm厚80mm钢垫板，用螺帽紧固。(5)吊装钢管柱就位，在钢管外侧与M1环形钢板接触处焊接。钢管柱的拼接钢管出厂时，由厂家将环形内衬板同钢管柱焊接好，施工现场直接将上层钢管柱吊装就位后全熔透焊接。

2.3 钢管柱吊装

(1)吊装钢管柱时，制作封口盖，用竹胶扳做成1000mm ×l000mm的方形木板盖盖住钢管柱端口，防止异物落入管内。(2)用钢丝绳套住钢管柱上的环箍，缓缓起升吊装就位。(3)就位后，应立即进行校正，达到质量要求后方可进行施焊，施焊过程中，保证钢管柱垂直度及稳定性。

2.4钢管柱内混凝土浇灌混凝土浇筑采用立式高位抛落无振捣法。

一次抛落的混凝土量为0 7m 3，用专用料斗装填，料斗的下口尺寸应比钢管内径小150mm， 以使混凝土下落时管内空气排出。(1)为满足坍落度要求，配合比设计时18 www．spyzlzz．com 商品与质量·学术观察应要求混凝土厂家掺适量减水剂和混凝土微膨胀剂。(2)钢管内的混凝土浇灌土浇灌工作，要连续进行，必须间歇时，间歇时间不应超过混凝土终凝时间，需留施工缝时，应将管封闭，防止水、油和异物落入。(3)每次浇灌混凝土前(包括施工缝)应先浇灌一层厚度为10cm的与混凝土等级相同的水泥砂浆， 以免自由下落的混凝土粗骨料产生弹跳现象。(4)浇灌至环形封顶板上口时，用木搓子搓平。

2.5质量要求

(1)管内混凝土浇灌质量用敲击钢管的方法初步检查，如有异常，则应用超声波检查，对不密实的部位应采用钻孔压浆补强，然后将钻孔补焊封固。(2)钢管焊接，必须在其部位上焊工的记号。

2.6 安全注意事项

(1)钢管柱吊装时，钢丝绳与环箍一定要紧固，以防滑脱。(2)吊装就位时，一定要缓慢，小心碰撞附加衬管。(3)临时固定钢管柱的支架一定要稳定可靠。3.1高强度材料的应用 采用高强混凝土可以减轻结构自重、降低工程造价。随着混凝土强度的提高，其延性下降，这阻碍了它在实际工程中的应用。将高强混凝土灌人钢管中形成高强钢管混凝土，由于受到钢管的约束作用，混凝土处于三向受压状态，其延性将大为提高，而其构件的承载力也得到了相应的提高。因此，高强钢管混凝土具有很大的发展潜力。

3 小结

结构工程是土木工程的六个二级学科之一。研究土木工程中具有共性的结构选型、力学分析、设计理论和建造技术和管理的学科。 结构工程学是用力学的方法来分析建筑物（如：房屋、桥梁、水坝等）和构筑物（如：挡土墙、烟囱、构架等）在各种荷载作用下的内力和变形，通过控制结构的内力和变形，达到结构在施工和使用过程中保证一定安全可靠度的目的。近年来，科学建筑事业不断地发展，钢管混凝土在结构工程中的使用越来越广泛，其铸造方式也有了很大的发展。

参考文献

[1]DBJ 13-51-2003钢管混凝土结构技术规程.

[2]DUT5085-199.钢管混凝土组合结构设计规程.

[3]CE CS 28:钢管混凝土结构设计与施工规程.

[4]GB5010-2002.混凝土结构设计规范.

钢管混凝土结构篇11

中图分类号：TU37 文献标识码：A 文章编号：

钢管混凝土结构因其具有承载力高、抗震性能好、施工方便等优点，越来越广泛地应用于单层和多层工业厂房、大宽度和空间结构、商业广场、多层办公楼及住宅、高层和超高层建筑以及桥梁结构中，并取得良好的经济效益和建筑效果。本文将结合某工程来探讨钢管混凝土柱-焊接H型钢梁-SP预应力空心板楼盖体系结构设计要点。

工程概况

本工程为商用综合楼，抗震设防烈度为8度，结构抗震等级为二级，主体工程地上四层，局部五层，平均层高将近5m, 建筑总面积约3万平方米，钢管混凝土框架结构。本工程柱网尺寸布置灵活，主要以12000×8800mm为主。框架梁采用焊接H型钢，楼盖采用大跨SP预应力空心板，独立柱基础。

2.钢管混凝土柱设计

本工程楼面活荷载与恒载均为5KN/m2，楼、屋面吊设荷载为0.4KN/m2, 柱距较大，因此框架柱须承担很大的荷载。本工程所在地属于8度抗震设防地区，如果采用钢筋混凝土柱，则对其轴压比要求比较严格，而采用钢管混凝土柱只需控制柱子长细比而不限制轴压比，因此采用承载力较大的钢管混凝土柱是非常合理的。底层柱柱截面为 φ478×8mm，Q235钢材和C45混凝土，如果采用钢筋混凝土柱，截面将为600×600mm，面积则增大一倍以上。采用钢管混凝土柱后，柱截面减小，建筑使用面积增大，柱自重的减轻，地震反应也随之减小，因此获得很大的经济效益。本工程最大柱截面φ478×8，最小柱截面φ325×6，一二层柱截面相同，从第三层开始，柱截面变小。

1-内衬管，2焊缝连接，3-环形封顶，

5、4-钢管混凝土上、下柱，6-上柱加劲板，

7-下柱加强环勒板，8、9-下柱上、下加强环

图1 钢管拼接

管径相同的钢管拼接时，采用等强度坡口焊缝，管内加短衬管，管端加横隔板（隔板上沿距下柱管端50mm）如图1（1） 所示。其中，内衬板厚50mm,板壁厚6mm，外径比钢管柱内径小2mm;环形封顶板厚12mm，板壁厚40mm，内衬管和环形封顶板采用Q345钢材。

对于管径不同的上下柱拼接时，一般采用喇叭管过渡段来连接上下柱，但这种设计方法比较复杂，而且喇叭管的过渡段楼盖的结构高度范围内，不利于施工，本工程采用一种便于施工安装的设计方法，具体构造如图1（2）所示。上柱钢管伸入下柱钢管20mm，上柱底部焊一带加劲板的环板，环板再与下柱上加强环用八个均匀布置在环板上的M16高强螺栓连接。

钢结构安装时，为了便于连接，减少施工工作量，在工厂直接在钢管柱上焊接好加强环和垂直肋板，然后在现场先用高强螺栓与预制钢梁拼接，最后将工字梁的上下翼缘用对接焊缝连接，钢管采用坡口焊的办法。钢管混凝土柱采用泵送顶升浇注法，在钢管柱底部安装一个带阀门的进料支管，直接与泵车的输送管连接，由泵车将混凝土连续不断地自下而上注入钢管柱，无需震捣，每根柱一次连续泵送灌注至混凝土稍微溢出柱顶溢浆孔而完成。钢管混凝土柱具有良好的塑性和延性，抗震性能远比钢筋混凝土柱优越，因而提高了整个建筑物的可靠度。

3. H型钢梁设计

本工程中，梁的最大跨度为12000mm,截面尺寸设计为850×300×8×10，自重仅约为1KN/m，如果设计成钢筋混凝土梁，梁高1000mm、宽400mm左右，自重将达10KN/m左右。在设防烈度为8度的地区采用钢梁从抗震的角度来考虑是非常合理的对减小地基压力，对降低基础造价是非常有利的。另外一方面，钢梁与钢管混凝土柱连接较混凝土粱与钢管混凝土柱连接方便；钢筋混凝土梁钢筋密布，与柱钢筋交叉，构造十分复杂，不但建造费工，增加工时费用，影响施工速度，而且混凝土不易填充密实，势必影响工程质量。

本工程焊接H型钢梁采用Q235B结构用钢。H型钢梁需要拼接的构件采用全融透对接焊缝等强度拼接，上、下翼缘和腹板中的拼接位置错开，并避免与加劲板重合，腹板拼接焊缝和它平行的加劲板至少相距200mm,与上、下翼缘拼接焊缝至少相距200mm。横向加劲板的间距不大于两倍梁截面高度，加劲板厚8mm。

4.节点设计

节点是连接梁柱的关键部位，在框架中起着传递内力、分配内力和保证结构整体性的作用。本工程中，钢管混凝土框架节点为钢梁-钢管混凝土柱节点。节点设计一般遵循的原则是：传力途径简捷、明确，使计算分析与节点的实际受力情况一致；有足够的强度，使结构不致因连接较弱而引起破坏；具有良好的延性，满足抗震设计要求；尽量简化节点构造，以便于加工及安装时容易就位和调整。

4.1梁柱节点

本工程采用外加强环式梁柱节点。加强环式节点是迄今为止研究最成熟、应用较多的一种节点，其传力路径简洁明确，节点刚度大、承载力高，强环有利于翼缘拉力梁柱间的有效传递，减小柱壁的局部变形，截面设计实现“强柱弱梁，节点更强”后具有良好的抗震性能。

外加强环式节点，如图2所示，是钢管混凝土柱在梁的上下翼缘位置设加强环，与梁熔透焊缝连接，上下环分别承受拉压力，形成力偶来抵抗梁端弯矩，同时在上下环间焊一肋板，用角焊缝与钢管柱表相连，通过高强螺栓与梁腹板相连以传递梁端剪力，满足刚接节点的设计要求，且传力明确，节点的刚度在钢管混凝土柱的基础上加大了许多，符合强节点的抗震要求。加强环式节点没有任何穿心构件，当采用多层钢管混凝土柱一次泵送顶升浇灌法时，管内没有障碍物，有利于施工。

加强环板的最小宽度应根据其抗拉能力不小于梁翼缘板抗拉能力的0.7倍这一条件来确定。工程中，加强环及其肋板采用Q345钢材，肋板与梁的腹板用高强螺栓连接，上下加强环与梁上下翼缘厚度相同，且采用焊缝连接，对于四根尺寸不相同的梁连接在同一个节点上时，具体构造如图2（2-2）所示。

3-钢管混凝土柱，4-H型钢梁，5-上加强环，

6-下加强环，7-加劲板（板厚同加强环勒板），

8-高强螺栓连接，M16，9-加强环勒板

图2梁柱节点

4.2柱脚

钢管混凝土柱与基础固接，本工程采用端承式柱脚，端承式柱脚的设计和构造与钢结构露出式柱脚相同。柱脚的构造是在管的底端焊一带加劲板的圆形柱脚板，加劲板与钢管焊缝连接，环板与基柱通过锚拴连接，柱管中混凝土大部分与基础混凝土连在一起，因而管中混凝土的内力，直接传入基础混凝土中。钢管混凝土柱的轴力通过管中混凝土传递给基础，剪力和弯矩依靠柱脚底板和锚栓传递给基础， 柱脚构造如图3 所示。

2-圆形柱脚板，厚20mm,3-锚拴预埋件，4-柱脚加劲板，厚12mm,

5-双螺母，6-基础柱，7-后筑细石混凝土垫层，C30 ,厚50mm。

双螺母与垫板点焊，垫板与环板围焊。

图3柱脚构造

5. SP预应力空心板楼盖设计

5.1 SPD叠合板楼盖设计

本工程楼盖采用大跨SPD叠合板。SP板的主要特点有：跨度大，板长可达18m，可以满足大开间、大进深等不同结构的使用要求；与同类产品相比，承载力可提高19％―70％；外观平整，尺寸精确，防水、抗震和隔音性能好等等，在跨度较大的框架结构中使用SP板可以达到很好的经济效益。本工程采用SPD25A叠合预应力混凝土空心板，SP板最大跨度8600mm,板宽1200mm、厚250mm，SP板上浇注50mm厚叠合层，SPD叠合板自重3.645KN/m2；若采用普通现浇楼盖，板厚取250mm，板自重约为6KN/m2。

SP预应力空心板每块板底的预埋件与焊接H型钢梁焊缝连接，如图4所示。根据国家规范，相邻两板板缝宽度取50mm,板缝内配置直径10mm的钢筋网片，采用C30的细石混凝土灌缝，使相邻SP板之间能更好地相互传递剪力协调垂直变位。

图4 框架中板端节点做法

5.2板缝对框架侧移的影响

据作者研究可知，对于SP预应力空心板楼盖体系框架，板缝灌缝混凝土强度越大，框架侧移越小；缝宽越大则框架侧移越大。随着灌缝混凝土强度的提高，缝宽度对框架侧移的影响逐渐减少；当灌缝混凝土强度与SP预应力空心板的强度很接近时，板缝宽度对整个楼盖刚度、框架侧移影响很小；缝宽小于40～50mm时，缝宽变化对框架侧移影响较大。因此，本工程中缝宽取50mm是比较合理的。

钢管混凝土结构篇12

1、钢管混凝土叠合柱概念的提出

一九九五年初，沈阳日报社大厦地下室工程施工中出现了问题。由于该工程与相邻的住宅相距为零，前者为高层建筑，地下室2.5层，埋深14m，后者为多层砖混结构，基础为浅基础，若地下室土方开挖必然影响后者的安全。基坑只有采取极为有效的内支护措施才能确保后者的安全。两个楼分属两个单位，关系十分紧张，后者不允许前者往其屋下打入锚杆，施工工期又很急。在此情况下，建设单位找我院进行技术咨询。辽宁省建筑设计研究院当时的总工程师林立岩设计大师率先提出采用半逆作自支护工法施工的创新理念。方案是在每个柱网的位置下沉钢管混凝土柱子，这种钢管混凝土柱子既是主体结构的垂直承重构件的核心部件，还在施工期间利用核心钢管混凝土作为深基坑内支护体系的竖向支撑构件。原来各层楼盖中的混凝土梁由上往下随土方开挖逐层先做出来作为内支护体系的水平支撑构件。待地下各层土方都完工后，再由下而上浇筑筏板基础和各层楼盖，这时在钢管再浇筑柱子的后期混凝土，无意之中形成“叠合柱”。后来果然按这一想法进行施工，整个过程非常顺利。上部结构建到10层后，建设单位要求原设计16层的大厦接建到24层，柱子也用叠合柱的计算原理进行加固设计。“叠合柱”的概念终于在1995年下半年产生了。

沈阳日报社基础工程的成功，鼓舞我们进一步完善“叠合柱”的概念，发现这种做法也可以在上部结构中应用。遂在1996年创造性地在辽宁省邮政枢纽大楼（23层，高96.9m）工程上作为试点工程加以应用，也很成功，当时提出一些构造措施，节点做法，施工方法和相应的计算方法以及与高性能混凝土的组合等[2]。继之在1997年又开展沈阳和泰大厦及沈阳市和平区地税局办公楼等两个高层建筑的试点工程，在1999年完成沈阳电力花园双塔高层住宅、沈阳方圆大厦、京沈高速公路兴城服务区跨线服务楼等试点工程。

这些试点工程的柱子均采用钢管内外的混凝土分期浇筑的叠合柱，采用高性能、高弹性模量混凝土，管内强度等级C80～C100，管外强度等级C50～C60，由于刚度分配合理，一般采用占截面1/3左右的核心钢管混凝土，承担约2/3左右的总轴力和绝大部分剪力与型钢混凝土柱比较截面混凝土的轴压比和剪压比明显减小从而整个柱子截面尺寸明显减少，剪跨比增大，柱子的延性和抗震性能显著提高，一般一个20层左右的高层柱子，断面可控制在600×600左右，从“材料强化”+“约束”+“组合”+“叠合”的全新成柱理念出发，终于产生革命性、颠覆性的技术突破。

我们感到对这种新的结构逐渐有了信心。为了稳妥起见，于1997和1998年请国内一些著名专家在大连和沈阳两地举行技术论证会，先后参加的专家有赵国藩、容柏生、钱稼茹、胡庆昌、蔡绍怀、方鄂华、吴学敏、吴波、李惠等。在大连的论证会着重研讨现代高性能砼在高层柱子中的应用；在沈阳的论证会着重研讨叠合柱概念的可行性和应用前景。该课题（钢管高强混凝土叠合柱结构）研究成果荣获1998年建设部科技进步二等奖。

专家的研讨论证，对钢管混凝土叠合柱这一课题给予充分的肯定，认为它符合我国国情，准确把握组合结构这一大方向，以超前的战略思维，顽强的科研钻劲，在短短的两三年内就搞出多幢叠合柱试点工程，每项工程起点都很高，均有所创新，结果都很成功；从概念的提出到原理的探讨，再到设计施工方案的制订都很令人满意。

专家还认为，钢管混凝土组合柱在国际上虽偶有应用，但理论研究深度不够，在高层中应用也不够成熟，在国内仍停留在SRC水平上应用；将“组合柱”概念延伸到“叠合柱”国际上还没有，是我国的自主创新，极有发展前景。专家学者鼓励我们继续以世界的眼光、超前的意识、全面策划，联合高校（主要有清华大学、大连理工大学、哈尔滨工业大学）、设计单位、研究部门、施工及商品混凝土供应生产单位共同协作，进一步把这一课题做大做强。当时就确定以我院进行结构设计的沈阳富林广场工程作为进一步深入研究的试点工程。该工程的柱子和节点构造，均在清华大学进行结构试验，并以此为基础资料编制了《钢管混凝土叠合柱结构技术规程》（CECS188：2005）。由于该课题既符合抗震、安全的性能目标，又能减少混凝土墙、柱的尺寸，节约水泥和钢材，满足环保、低碳的要求，各类建筑工程都能适用，其研究成果将进一步提升我国建筑业的科技创新水平。

2、项目实施的几个阶段

2.1 1995年―2000年 从概念形成到原理探讨阶段

这阶段将本课题的许多理论问题分成专题，请高等院校进行专题研究，有钢管高强混凝土叠合柱的受力特点、抗震性能、受力变形特点、压弯构件的全过程分析以及构件（含节点）的设计方法等。期间各高等学校的许多著名专家都参加本课题研究并带出水平很高的博士研究生，如赵国藩院士及王清湘教授培养出陈周煜、张德娟等博士；王光远院士与李惠教授培养出王震宇、刘克敏等博士；钱稼茹教授培养出多名硕士后又培养出康洪震、江枣等博士。他们的研究成果和论文都取得了很高的水平。

这期间我国的钢管混凝土研究也进入总结成熟阶段，如蔡绍怀的极限平衡理论和钟善铜的统一理论都在这期间出版总结性专著，为本课题的基础核心构件的研究打下坚实的理论基础。

这期间，我省的现代混凝土研究也取得突破性进展。1995年我院与大连理工大学合作的“高强混凝土柱延性的试验研究”获省部级科技进步二等奖；我院与沈阳北方建设集团的“高强混凝土配制及应用”获部科技进步二等奖。C100级混凝土已开始在沈阳应用，至今已在七个工程中应用成功。特别是2002年建成的由我院设计的沈阳富林广场大厦，是我国第一个在钢管中采用C100级高强、高性能混凝土的超百米高层建筑工程，具有里程碑意义。这些都为进一步探讨钢管与混凝土的组合和叠合奠定了基础。

2.2 2001年―2005年 理论和方法逐渐成熟，形成《规程》[1]阶段

在前一阶段试验研究和试点工程的基础上，已具备了编制国家设计施工技术规程的条件，在此之前我院和部分高校为了试点工程设计和施工技术措施，现在到了应加以综合总结和提高的时候。加上2000年开始，全国有许多地方都希望采用钢管混凝土叠合柱，迫切希望能编制出一本全国通用的技术标准。于是我们在2000年开始着手筹建编制组，由在这一领域研究和应用处于领先地位的清华大学和辽宁省建筑设计研究院担任主编单位，呈报中国工程建设标准化协会申请立项，2002年在中国工程建设标准化协会（2002）建标协字第12号文《关于印发中国工程建设标准化协会2002年第一批标准制、修订项目计划的通知》中正式批准。

在编制规范有丰富经验的钱稼茹教授的领导下，在编制过程中又进行了许多理论研究，明确证明了钢管混凝土叠合柱较钢筋混凝土和钢骨混凝土（也称型钢混凝土）柱具有更优良的抗压性能和抗震性能。同时进行了设计方法研究；补充了轴向受压试验，在轴压力和反复水平力作用下的试验、梁柱节点核芯区抗剪性能试验和钢管混凝土剪力墙试验等。

本规程于2005年审查通过并发行，编号为CECS188：2005，至今已发行一万余册，广受设计人员的欢迎。

2.3 2006年―2010年 从辽宁走向全国，成果推广阶段

《规程》发行后，设计、施工都有了依据，“钢管混凝土叠合柱”迅速风行全国。《规程》是2005年11月发行第一版，共5千册，三个月后即售完，遂于2006年3月第二次印刷，增印5千册，不久就发行了一万多册。可见市场对这本《规程》是很欢迎的。

随着《规程》的普及，叠合柱迅速从辽宁走向全国。目前粗略的统计，我国各大中城市中这期间已建了不少这种结构，有代表性的如上海陆家嘴的保利广场（30层，高134m）、重庆朝天门的滨江广场（53层，高205m）、广州珠江新城的A-1写字楼（35层，高151m）、深圳市中心的诺德金融中心大厦（40层，高183m）、南京鼓楼区的新世纪广场（51层，高186m）、成都国金中心办公大楼（50层，高236.6m）、沈阳金廊上的东北传媒大厦（43层，高184m）等。至于中小城市也有推广，辽宁省除沈阳外，大连、丹东、营口、鞍山、葫芦岛等市皆有实例，县级市大石桥也建设一幢16层的立德大厦。

2.4 2011年―今 成果扩展阶段

进入“十二五”，本课题研究的前期工作告一段落，将进入新的阶段，展望今后更美好的明天，有以下几项工作需要做：

2.4.1 近20年的研究和推广，取得了巨大成绩，也取得许多经验，特别是各地科研设计施工人员的创造性，提出许多改进意见，值得我们认真加以分析总结，使“钢管混凝土叠合柱”更加充实多彩。

2.4.2钢管混凝土叠合柱已被认定为“我国自主创新的一种结构体系”。在此基础上继续深入研究，发展创新结构理论，完善设计方法，扩大应用范围，创造更先进的性能指标，争取达到国际领先水平。

2.4.3进一步探讨在超高层建筑的重载柱中应用钢管混凝土叠合柱来替代“组合巨型柱”。建筑的高度不断提高，近来出现一些高度超过400m的超高层建筑，对超大承载力和超大刚度柱的性能要求很高，希望利用现代混凝土的卓越性能和与高性能钢管的组合、约束、叠合作用，做到柱子断面合理缩小，技术经济指标更加先进。

2.4.4随着国家新《抗震规范》的颁布，加上18年来叠合柱发展过程中总结起来的经验，为更好地发展这一新结构，急需修订新《规程》。各地涌现出一批有强烈开拓创新精神，能克服困难有顽强干劲的新人，应吸收其中造诣卓越者参加本规程的修订。

据文献记载，目前我国部分老专家已开始对叠合柱结构感兴趣，如陈肇元院士、魏琏研究员、容伯生院士、程文教授、江欢成院士、汪大绥设计大师、傅学怡设计大师、李国胜教授等都曾经在其主持或参与审查的工程项目中积极支持叠合柱方案。

3、主要研究成果

研究成果包括试验研究报告、钢管混凝土叠合柱结构技术规程、发表的论文，以及各地采用本《规程》设计的工程。这两大部分，详见“钢管混凝土叠合柱结构工程实录及论文摘引[2]”，这里仅对工程应用部分略作介绍。

叠合柱结构分两种，钢管内、外混凝土同期施工的也可简称为组合柱，不同期施工的则简称为叠合柱，本文分别介绍这两种柱的应用情况。

叠合柱诞生于沈阳，先后有15个塔楼采用混凝土不同期施工的叠合柱，沈阳以外后期有两个工程（分别在广州和大连）也采用叠合柱，其中超过100m高度的塔楼有四座，都是采用框架核心筒结构，分别是：

3.1沈阳富林广场大厦（34层，118m高），是我国第一个采用钢管混凝土不同期施工叠合柱体系的超百米高层结构，也是我国第一个采用C100级高性能混凝土的高层建筑。原方案为混凝土结构，柱截面最大为1300×1300mm，改用叠合柱后截面减为最大1000×1000mm，减小69%，2002年12月主体建成。

3.2沈阳皇朝万鑫大厦主塔楼（46层，177m高），是目前我国最高的不同期施工的叠合柱，最大柱断面仅1200×1200mm，管内用C100混凝土，管外用C60混凝土，2006年主体建成，2008年全部完工。

3.3 广州珠江新城A-1写字楼（35层，151.4m高），2008年完成设计，现已建成。

3.4 大连奥泰中心（42层，152m高），最大柱断面仅1100×1100mm，管内用C80混凝土，管外用C60混凝土，柱每延长米的总用钢量（包括钢管、纵向钢筋、箍筋）为554kg。与同期送审的营口某大酒店（40层，171.6m高，框架核心筒结构）比较，后者采用型钢混凝土柱，最大柱断面为1600×1600mm，为前者的2.12倍，柱每延长米的总用钢量（包括型钢、纵向钢筋、箍筋）为1261.4kg，为前者的2.28倍。施工难度也比前者大。充分说明按本《规程》正确设计的叠合柱比型钢混凝土组合柱用钢量和用混凝土量都可以少一倍多。

在辽宁省采用组合柱建造的最高的建筑物为东北传媒大厦（43层，184.3m高）、大连海事大学双子星大厦（双塔楼，34层，149.9m高）、沈阳奥体万达广场（三个塔楼均为43层，129m高）。断面为原来的36%，东北大学科技楼工程原来混凝土柱断面为1000×1000mm，改用钢管混凝土组合柱后，柱子尺寸仅600×600mm，轴压比由0.7减少至0.5 ，结构的抗震性能大大提高，这说明组合柱不仅用之于超高层，在高层混凝土结构建筑中也同样经济适用。东北大学科技楼工程获全国建筑结构优秀设计奖。

3.5 我国高层建筑发展快的城市也开始采用钢管混凝土组合柱。除辽宁省外，比较有代表性的工程如下（均由各地设计院设计，截至2011年资料）：

3.5.1重庆环球金融中心大厦 框筒结构，地上70层，地下6层，高338.9m。

3.5.2重庆重宾保利国际广场 框筒结构，地上59层，地下6层，高259.5m。

3.5.3重庆联合国际 框筒结构，地上70层，地下5层，高270m。

3.5.4重庆天成大厦 框筒结构，地上60层，地下5层，高280m。

3.5.5重庆朝天门滨江广场 框支剪力墙结构，地上53层，高204.8m，获2006年全国建筑结构优秀设计一等奖。

3.5.6成都国金中心办公大楼 框筒结构，地上50层，地下5层，高236.6m。

3.5.7深圳诺德金融中心 框筒结构，地上40层，地下4层，高193.2m，获2008年全国建筑结构优秀设计奖。

3.5.8深圳卓越皇岗世纪中心

1、2、4号塔 框筒结构，地上57层，地下3层，最高塔楼280m，其次为268m和185.5m。均已建成。曾与型钢混凝土结构进行了详细的技术经济比较，最终选用钢管混凝土叠合柱。获2012年全国建筑结构优秀设计二等奖。

3.5.9上海保利广场 框筒结构，地上30层，高134m，已建成。获2012年全国建筑结构优秀设计奖。

3.5.10南京新世纪广场 筒中筒结构，地上51层，地下3层，高186m，已建成。

3.5.11深圳绿景纪元大厦 框筒结构，地上61层，地下3层，高272m，柱最大截面1400×1400 mm，已建成。

3.5.12天津富力中心双塔 框筒结构，地上54层，地下4层，高200m，柱最大截面1200×1200mm，已建成。

3.5.13上海新发展亚太万豪大酒店 框筒结构，地上32层，地下2层，高134m，已建成。获2012年全国建筑结构优秀设计奖。

3.5.14大连海创国际大厦 框筒结构，地上35层（不包括突出屋面的2层设备用房），地下3层，高149.95m，已建成。获2012年全国建筑结构优秀设计奖。

3.5.15重庆中国银行大厦 框筒结构，地上38层，地下2层，高192.1m。柱最大截面1500×1500mm，

3.5.16山东寿光凯宝皇都国际商会中心 地上40层，地下2层，总高192.1m。

3.5.17营口银行新总部大楼 框筒结构，地上46层，地下2层，高188.6m。

3.5.18深圳迈瑞总部大楼 框筒结构，地上38层，地下3层，高163.8m，最大截面1200×1500mm，已建成。

3.5.19重庆国际大厦 筒中筒结构，地上67层，地下5层，高273.1m。柱最大截面1500×1500mm，

4、 “十二五”期间，钢管混凝土叠合柱的应用发展趋势

4.1现代混凝土将向高强、高弹性模量、高性能方向发展。如何与钢材组合，形成更高效的结构，应是今后继续研究的方向；

4.2引导设计和施工人员将柱截面由“组合”向“叠合”提升，能充分发挥核心钢管混凝土的承载能力和轴向刚度；

4.3核心筒和剪力墙中也开始应用钢管混凝土叠合柱，可提高筒和墙的延性和抗剪性能；

4.4由于叠合柱具有竖向刚度大、轴压比小、延性大、长细比合格和截面小、自重轻的优点，非常适用于框筒或筒中筒混合结构中。最近重庆、天津、沈阳和上海等地又有一批超高层建筑采用叠合柱。这些工程，都在积极研究探索更有效的组合、叠合方式和节点构造做法，叠合柱的应用将登上新高峰；

4.5叠合柱不仅用于超高层，用于中高层甚至低层（如6层的装配式住宅工程，也可用预制250×250mm柱，内设Φ150钢管）也能显示其优越性。辽宁省的沈阳方圆大厦、和泰大厦、营口立德大厦、鞍山移动通讯大厦等工程都是一般高层，同样有效益；最近，我国交通部门在超高混凝土桥墩设计中采用钢管混凝土叠合柱，以提高桥梁结构的抗震性能；在超大跨度的拱桥设计中采用钢管混凝土叠合拱，分期施工拱肋和拱架，最后施工包混凝土，大大提高桥梁的刚度和承载性能。

4.6当前我国各地建筑业空前繁荣，各种结构体系、构件和做法呈现出激烈竞争的态势。“钢管混凝土叠合柱”作为自主创新的新兴结构体系，要不断完善自我，勇于面临竞争，迎接新的挑战。

我国现行的各种混凝土结构和钢与混凝土的组合结构体系，自己创新的东西不多，大都在国外的研究成果上作些修修改改加以应用。钢管混凝土叠合柱”既然已被认为“是我国自主开拓的结构体系”，近二十年的研究及应用也证明它有广阔的发展前景，就应当继续搞下去。我们曾在一些国际会议上宣读介绍了我们的研究成果，现在日本、台湾、新加坡、香港等地也已经开始关注我们的经验。沈阳市曾经是叠合柱结构的发祥地，曾在上世纪末热衷于设计叠合柱的单位而今已经很少搞叠合柱设计了，诞生于100年前的型钢混凝土结构，自上世纪80年代末期起欧美日等西方发达国家已经很少设计了，然而，型钢混凝土结构目前在辽宁省尤其是沈阳市作为新技术大量推广应用，这与国际先进设计理念形成很大反差。然而，在我国国内其他地方（如重庆、深圳、天津、大连等地），叠合柱结构设计正在不断创新和取得突破，获得了显著的经技术济效益。这一我们应抓住机遇，不断开拓进取，使我国钢管混凝土叠合柱结构体系的研究和应用继续保持国际领先水平。

本文撰写过程中，承蒙清华大学钱家茹教授提供技术信息及指导，在此表示衷心感谢。

参考文献