摘要：簡要介紹了鋼管混凝土的發(fā)展史和研究進展及其在實際工程中的應(yīng)用,闡述了鋼管混凝土在鋼結(jié)構(gòu)住宅建筑中應(yīng)用的特點及工程應(yīng)用,并對今后需要進一步研究的問題進行了展望。
關(guān)鍵詞：鋼管混凝土 住宅建筑 多高層建筑 工程應(yīng)用
鋼管混凝土是指在鋼管中填充混凝土后形成的構(gòu)件，它是在型鋼混凝土及螺旋配筋混凝土的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。鋼管混凝土利用鋼管和混凝土在受力過程中的相互作用使混凝土處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，從而使混凝土的強度得以提高，塑性和韌性性能大為改善; 同時由于混凝土的存在可以避免或延緩鋼管發(fā)生局部屈曲，從而保證材料性能的充分發(fā)揮�？梢�，二者相互貢獻，協(xié)同互補，共同工作，提高了鋼管混凝土構(gòu)件的整體性，使其具有承載力高、塑性和韌性好、抗震性能好、施工方便、較好的耐火性能和良好的災(zāi)后可修復(fù)性以及經(jīng)濟指標(biāo)先進等優(yōu)點，因而得到了廣泛的應(yīng)用[1-2]。
1 鋼管混凝土的研究進展
按照截面的形式，鋼管混凝土可分為圓鋼管混凝土（習(xí)慣稱為鋼管混凝土）、方鋼管混凝土、矩形鋼管混凝土和多邊形鋼管混凝土等。最早采用鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的工程之一是1879年英國的Severn鐵路橋的橋墩，當(dāng)時在鋼管內(nèi)填充混凝土在承受壓力的同時也用來防止鋼管銹蝕。早期的研究不考慮鋼管及其核心混凝土之間的相互作用對構(gòu)件承載力的提高，只是對兩者進行簡單地迭加。隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)在受力過程中，由于鋼管對混凝土的約束作用使混凝土處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，從而使混凝土的強度得以提高，塑性和韌性性能大為改善; 同時由于混凝土的存在可以避免或延緩鋼管發(fā)生局部屈曲，二者相互作用協(xié)同互補，提高了鋼管混凝土的整體性，使其具有一系列優(yōu)越的力學(xué)性能和先進的經(jīng)濟指標(biāo)。
對鋼管混凝土力學(xué)性能的研究存在各種不同的研究方法，如實驗研究、實驗系數(shù)回歸、極限狀態(tài)分析法、以及纖維模型法和有限元法等的數(shù)值解法[3-4]，它們的區(qū)別在于如何估算鋼管與核心混凝土之間的相互約束作用，這種約束作用的存在導(dǎo)致了其力學(xué)性能的復(fù)雜性。由于研究者們從不同角度對上述問題進行研究，對鋼管和混凝土之間的緊箍效應(yīng)理解不同，因此所獲計算方法和計算結(jié)果就會有所出入。各國研究者分別對鋼管混凝土構(gòu)件在靜力、動力、火災(zāi)作用下以及鋼管混凝土與鋼梁或鋼筋混凝土梁組成的框架結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能進行了系統(tǒng)研究[1-4]。世界各國在有關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上分別制訂了鋼管混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工規(guī)程，如歐洲的EC4（1996）、DIN18800（1997），美國的ACI-319-89、SSLC（1979）、LRFD（1994），日本的AIJ（1980，1997）。我國是在上世紀(jì)60年代開始研究鋼管混凝土的，主要集中在鋼管中灌素混凝土，雖然起步較晚，特別是近十幾年取得了令人矚目的成就，已頒布了幾個設(shè)計規(guī)程，如JCJ01-89、CECS28:90、DL/T5085-1999和GJB1029-2001。這些規(guī)程的制定，拉開了鋼管混凝土在我國建筑業(yè)中廣泛應(yīng)用的序幕。
2 鋼管混凝土在住宅中的應(yīng)用
20世紀(jì)60-80年代鋼管混凝土開始應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑。隨著理論研究的深入、設(shè)計規(guī)程的頒布和其自身具有的優(yōu)點，鋼管混凝土被越來越廣泛地應(yīng)用于單層和多層工業(yè)廠房柱、設(shè)備構(gòu)架柱、各種構(gòu)架、支架、棧橋柱、地鐵站臺柱、送變電桿塔、桁架壓桿、樁、空間結(jié)構(gòu)，近10年又被應(yīng)用于橋梁結(jié)構(gòu)、高層和超高層建筑中，特別是近2-3年，它被越來越多地應(yīng)用于住宅建筑中，并取得了良好的經(jīng)濟效益和建筑效果。
2.1 鋼管混凝土在非住宅建筑中的應(yīng)用及特點
20世紀(jì)60年代，鋼管混凝土開始應(yīng)用于工業(yè)廠房。據(jù)統(tǒng)計，到1994年我國就有上百個單層、多層廠房或構(gòu)架柱工程采用鋼管混凝土柱，每根構(gòu)件的造價與鋼筋混凝土柱的相當(dāng)或有所降低，但截面明顯減少，施工周期縮短。鋼管混凝土廠房遍布全國各地，如上海三十一棉紡廠，大連造船廠船體裝配車間，武昌造船廠和中華造船廠船體結(jié)構(gòu)車間，太原鋼鐵公司三煉鋼連鑄車間等[2] 。鋼管混凝土在廠房中的應(yīng)用邁出了其在實際工程中應(yīng)用的第一步。
近十幾年，鋼管混凝土被廣泛地應(yīng)用于拱橋和空間桁架梁式橋梁結(jié)構(gòu)中。據(jù)不完全統(tǒng)計,截止1999年，我國共建造鋼管混凝土拱橋一百多座，鋼管混凝土勁性骨架拱橋10余座。與此同時，鋼管混凝土在我國高層和超高層建筑中的應(yīng)用發(fā)展很快，經(jīng)歷了由局部柱子采用，到大部分柱子采用，最后發(fā)展到全部柱子采用的過程。其中局部采用鋼管混凝土柱子的高層建筑有：福建泉州市郵電局大樓（高87.5m）、福建南安郵局大廈、福州環(huán)球廣場、廣州好世界廣場(116.3m)、北京四川大廈、福建省政府屏山綜合樓二區(qū)；大部分柱子采用的有：廈門阜康大廈(86.5m)、北京世界金融中心大廈(120m)、廣州新中國大廈(201.8m)、深圳市郵電信息中心大廈、天津工商銀行辦公大樓；
