郭增韩磊路丽芳张家口职业及技术学院
摘要:钢管混凝土充分发挥钢材和混凝土两种材料的优点,广泛应用于大跨、高耸、重载等建筑工程当中,本文对钢管混凝土的现状及发展进行综述,以此介绍该种新型结构的广阔发展前途。
关键词:钢管混凝土现状发展
近年来,钢管混凝土结构逐渐被应用于跨度长、荷载重、高度大的建筑结构中。钢管混凝土结构是由混凝土填入钢管内而形成的一种新型组合结构,它能够更有效地发挥钢材和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服的缺点。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。
1.钢管混凝土结构的研究现状
20世纪60年代之前,钢管混凝土结构的研究对象主要是圆钢管混凝土结构。从60年代后半期以后,开始比较系统地研究矩形钢管混凝土结构。目前,圆钢管混凝土结构的研究已经取得了丰硕的成果,很多国家制定了相应的设计和施工规范或规程,如欧洲标准EC4(1996)、德国标准DIN18800(1997)、美国标准ACI319-89、SSLC(1979)和LRFD(1997)、日本标准AIJ(1980,1997)。在我国,钢管混凝土结构的研究主要集中在圆钢管中填充素混凝土的内填型圆钢管混凝土结构,最早开展研究工作的是原中国科学院哈尔滨土建研究所。1968年以后,中国建筑科学研究院、冶金部冶金建筑科学研究院等单位也先后对钢管混凝土基本构件的工作性能、设计方法、节点构造和施工技术等方面展开了系统的研究。进入80年代后,研究工作进一步深入,通过大量的试验研究和理论分析,对构件的承载力和变形性能及其影响因素进行了全面的研究,得到了实用的设计计算公式。与此同时,钢管混凝土结构的施工技术也在迅猛发展,涌现出很多新的施工工艺和施工方法,钢管混凝土结构的优势得到了更加充分的发挥。近十几年来,我国钢管混凝土结构的科学研究和工程应用都取得了令人瞩目的成就。目前已经先后有国家建材局、中国工程建设标准化委员会、国家经济贸易委员会和解放军总后勤部颁布发行了有关钢管混凝土结构的设计规程。为钢管混凝土结构在我国的推广奠定了坚实的基础,使钢管混凝土结构广泛应用于各种大型建筑工程和交通运输工程中。
2.钢管混凝土结构发展方向
2.1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。将高强混凝土灌入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。
2.2节点动力性能的研究
节点是结构设计中的关键部位,也是施工的难点。对于钢管混凝土节点,其合理与否直接关系到结构的安全性和整个工程的造价。钢管混凝土节点可以分为两种;钢管混凝土柱与钢筋混凝土梁的连接节点和钢管混凝土柱与钢梁的连接节点。目前,国内对于钢管混凝土节点静力性能的研究较多,而对于节点动力性能的研究报导还较少。
2.3耐火性能的研究
我国还没有制定针对钢管混凝土结构的防火规定。对于已经建成的钢管混凝土结构,有的采用钢管混凝土结构外包混凝土,有的按照钢结构的要求涂防火材料,都没有统一规定和科学的依据。近年来,国内学者就钢管混凝土的耐火性能问题进行了研究,已经取得了可喜的成绩,但形成规范还需时日。
2.4钢管混凝土结构体系抗震性能的研究
在对采用钢管混凝土柱及钢筋混凝土柱的框架结构进行了抗震性能的对比试验研究后发现,钢管混凝土框架结构的抗震性能明显优于钢筋混凝土框架结构。但目前对钢管混凝土结构抗震性能的研究,主要还是集中在基本构件方面,而对于钢管混凝土整体结构的抗震性能的研究还不多。应开展这方面充分的研究,以提供合理的抗震设计参数,便于工程应用。
3.结束语
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新的结构形式。但钢管混凝土能够适应现代工程结构向大跨、高耸、重载发展的需要,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各种结构工程中,并已取得良好的经济效益和建筑效果。随着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,钢管混凝土结构应用范围将不断扩大,将是结构工程科学的一个重要发展方向。
参考文献:
1.王立方.自应力钢管混凝土研究.北京工业大学学报;1998年02期
2.王国杰.自密实钢管混凝土的研究与应用.混凝土;2006年03期