钢管混凝土结构
钢管混凝土结构
钢管混凝土结构
目前，在建筑结构中应用比较普遍的柱结构主要有钢筋混凝土，型钢混凝土和钢结构等。衡量一种柱构件技术上的优越性可以总体上从考察以下几个指标来进行，即构件截面尺寸和自重、抗震性能、耐火性能和施工性能等。下表给出了钢管混凝土柱与钢筋混凝土、型钢混凝土和钢结构柱等的比较情况：
柱结构的性能比较
混凝土两种材料各自的优点，同时克服了钢管结构容易发生局部屈曲的缺点。一般的，混凝土强度等级在C50以下的钢管混凝土称为普通钢管混凝土；混凝土强度等级在C50以上的钢管混凝土称为钢管高强混凝土；混凝土强度等级在C100以上的钢管混凝土称为钢管超高强混凝土。钢管混凝土结构按照截面形式的不同可以分为矩形钢管混凝土结构、圆钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等，其中矩形钢管混凝土结构和圆钢管混凝土结构应用较广。
混凝土的抗压强度高，但抗弯能力很弱，而钢材，特别是型钢的抗弯能力强，具有良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。而钢管混凝土在结构上能够将二者的优点结合在一起，可使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度可成倍提高。同时由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大地提高了承载能力。钢管混凝土作为一种新兴的组合结构，主要以轴心受压和作用力偏心较小的受压构件为主，被广泛使用于框架结构中(如厂房和高层)。钢管混凝土结构的迅速发展是由于它具有良好的受力性能和施工性能，具体表现为以下几个方面：
一、承载力高
钢管混凝土柱中，钢管对其内部混凝土的约束作用使混凝土处于三向受压状态，可延缓混凝土受压时的纵向开裂，提高了混凝土的抗压强度；钢管内部的混凝土又可以有效地防止钢管发生局部屈曲。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。
二、塑性和韧性好，抗震性能优越
混凝土的脆性相对较大，对于高强度混凝土更是如此。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，不但在使用阶段改善了它的弹性性质，而且在破坏时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。
三、耐火性能较好
火灾下，由于核心混凝土可吸收钢管传来的热量，从而使其外包钢管的升温滞后，这样钢管混凝土中钢管的承载力损失要比纯钢结构相对更小，而钢管也可以保护混凝土不发生崩裂现象。火灾作用下，随着外包钢管温度的不断升高，其承载能力会不断降低，并把卸下的荷载传递给升温较慢、且具有较高承载能力的核心混凝土。这样由于