浅析钢管混凝土结构在土木工程中的应用

浅析钢管混凝土结构在土木工程中的应用
随着我国科学技术的发展，钢管混凝土已经作为一种建筑材料广泛的应用于现代的建筑中。

钢管混凝土由于自己独特的优点而被广大建筑师所喜欢。

其中它的性质和施工工艺等都与它的结构性质有关，本文就对钢筋混凝土的性质和钢管混凝土在土木工程中的应用做了一个探讨。

标签：钢筋混凝土；结构性质；应用
引言：
在圆形的钢管中或者矩形的钢管中填充一些混凝土的构建而组成的新型材料就叫做钢管混凝土。

钢管混凝土不但具有钢管和混凝土的全部优点，而且其本身又增加了许多的优点。

钢管混凝土既解决了钢筋容易弯曲的问题，有解决了混凝土韧性较差的问题，因此在现代高楼林立的都市生活中，我们常常可以看到由钢管混凝土建造的建筑物。

在钢管当中进行混凝土的注入，通过来对混凝土的刚度以及强度所制作成的钢筋混凝土进行提高。

对于钢筋混凝土的强度等级通常情况下可以分为三类，在强度小于C50以下的钢管混凝土是比较普通的钢管混凝土，C50-C100之间的钢筋混凝土则称之为高强混凝土。

在钢管混凝土可以更加混凝土的位移以及钢管的位置分为外包线以及内填形。

所谓的外包型就是钢管混凝土是在混凝土的中间所形成的结构，然而对于内填型来说就是指钢管混凝土在圆形或者是方形的钢管当中填入混凝土所形成的结构。

1、钢管混凝土的结构性质
作为建筑施工的主要材料，钢管混凝土不但具有钢管和混凝土的全部优点，而且还具有很多独特的性质，即：具有很好的承载能力和抗震能力，具有很好的耐腐蚀性，施工周期短且施工方便，经济效益比较明显，具有明显的耐火性等等。

下面我们就对钢管混凝土的这些性质做一个详细的介绍。

1.1钢管混凝土具有很好的承载能力和抗震能力
由于现在的钢管混凝土使在钢管中填充一些混凝土而不是使用钢筋，这样就大大加强了钢管对混凝土的约束能力，因此大大的提高了钢管混凝土的抗压能力，同时由于钢管的束缚使得混凝土能够时刻的保持其形状。

除此之外，向钢管中填充混凝土解决了钢管由于其管壁比较薄而容易弯曲的问题，因此使得钢管混凝土的抗压能力得以增强。

由于钢管混凝土具有很好的承载能力、耗能能力和抗压能力等，因此就注定了其具有很好的抗震能力。

在钢管混凝土中，由于钢管和混凝土的相互作用而使得它的耗能能力有了很大的提高，因此鋼管混凝土就具有很好的抗震性能。

1.2钢管混凝土具有很好的耐腐蚀性
钢管混凝土的独特结构就意味着它具有很好的承载力，因此就可以有效的减少钢管混凝土暴露于空气中的面积，这样的话，就减少了钢管混凝土被外界空气腐蚀的可能性。

除此之外，由于钢管被混凝土所包围，因此更加避免了钢管被腐蚀的可能性，这样就使的钢筋混凝土具有很好的抗腐蚀能力。

正因为它不易腐蚀，所以也就节省了防腐所需要的费用。

1.3钢管混凝土的施工周期短且施工方便
在钢管混凝土的施工过程中钢管就可以作为骨架来承担施工时的重量，而钢管比较轻便，因此就大大的减少了运输时所消耗的时间，因此就大大的节省了整个建筑周期的时间。

钢管混凝土中的钢管可以当做混凝土浇筑时的模板，这样就不必经过支模和拆模的过程，这样就减少了施工的时间。

同时钢管也可以代替钢管和钢筋使用，这样的话就省去了钢筋的复杂工艺，因此就可以大大的减少了整个施工的时间。

除此之外，钢管混凝土是在钢管中添加混凝土制作而成的物件，所以它的中间并没有使用钢筋，这样的话就会使灌注和振捣的过程更加的方便快捷。

钢管的密度比较大，因此包裹在钢管混凝土中的水分就不容易流失，同时也就省去了浇水的过程。

所以说，钢管混凝土不但施工周期短而且它的施工工艺比较方便快捷。

1.4钢管混凝土的经济效益比较明显
由于钢管混凝土是由钢管和混凝土构成，因此它具有它们两个的优点，这样就能使其得到更充分合理的利用，增加了钢管混凝土的经济效益。

虽然在钢管混凝土中钢的用量比钢筋混凝土中多，但是因为钢管混凝土具有很高的承载力，就能使柱截面积减小，所以就减少了混凝土的用量，从而获得了更高的经济效益。

由于钢管混凝土的重量减小，因此就会使运输和装掉的费用减少，从而提高了钢管混凝土的经济效益。

除此之外，钢管混凝土具有施工周期短且施工方便的特点，就使得用钢管混凝土构成的建筑能够提前的投入使用，这样就能够更加快速的取回成本，增加经济效益。

2、钢管混凝土结构在土木工程中的应用
钢管混凝土最早出现于十九世纪八十年代，主要被应用于桥墩中，但是由于我国经济的发展和科学技术的进步，钢筋混凝土已经被逐渐的应用在各种土木工程中了。

在二十世纪六十年代以后，泵送混凝土技术和高强混凝土材料得以应用，但是人们发现高强混凝土本身具有脆性，因此采用在钢管内填加混凝土来解决这一问题，从而钢管混凝土被人们广泛的认识并且应用于各种建筑中。

在二十世纪八十年代以后，钢管混凝土迅猛的发展起来，在许多领域都用应用，即：桥梁工程中，具有层次的房柱、支架柱和桥墩中，土桩中，高层建筑中，地铁车站中，网架压杆中等等，下面就对其进行详细的介绍：
2.1钢管混凝土在桥梁工程中的应用
钢管混凝土在我国已经被广泛的应用于桥梁建设中，尤其是在拱桥跨度比较
大的时候。

当拱桥的跨度越大其供肋承受的压力也就越大，因此钢管混凝土良好的抗压能力就被应用于拱桥的建筑中。

在国内外的拱桥建筑中我们可以发现，钢管混凝土不但使桥梁的施工比较便利，还能够达到桥的理想受力程度。

因此钢管混凝土已经被广泛的应用于桥梁的建设中了。

2.2钢管混凝土在具有层次的房柱、支架柱和桥墩中的应用
单层的工业厂房中的房柱一般都是偏离中心的受压物件，所以在设计时会采用格构式的钢管混凝土柱，这样的话就能够使其变成中心受力且承载力也比较强。

因为钢管混凝土具有可以在主体结构施工完成之后再浇筑混凝土，因此使用钢管混凝土的房柱就能够大大的缩短施工的周期。

由于钢管混凝土具有很高的承载能力，因此也被广泛的应用于支架柱和桥墩的设计中。

2.3钢管混凝土在土桩中的应用
在建造软土覆盖很厚的高层建筑、桥梁等比较重要的建筑中，一般会使用长度为五十到七十厘米的超长桩。

而这种超长桩的承载能力往往与其应用的材料有关，因此为了保证建筑的承载能力，常常采用钢管混凝土来作为桩的材料。

2.4钢管混凝土在高层建筑中的应用
在高层建筑的底部柱中，往往会承受很大的压力，因此为了保证高层建筑的安全性，常常会采用钢管混凝土做底部柱的材料。

由于钢管混凝土具有很好的承载能力和抗震能力等优点，已经逐渐的取代了普通混凝土和钢筋混凝土在高层建筑中的应用。

钢管混凝土取代了以钢为主的钢柱，从而减少了在建筑中钢的使用，提高了经济效益。

2.5钢管混凝土在地铁车站中的应用
在我国，钢管混凝土在二十世纪六十年代的时候被首次应用于北京地铁的建造，并取得了很大的成功。

钢管混凝土具有很好的承载能力，因此可以减小柱子的横截面积，从而节约了空间。

在早期的时候，地铁站一般采用明挖法的方式对其进行施工建造。

但是随着我国交通事业的发展，开始有大量的地铁车站使用钢管混凝土并采用盖挖逆作法对其进行施工建造。

采用这种施工方法能够有效地减少施工周围的扰民情况等等。

3、钢筋混凝土结构的应用在未来的发展
3.1关于高强材应用
由于高强度的混凝土在不断的进行发展，C60在我国的一些城市当中已经是被普遍的应用，有些城市甚至是已經采用C70或者是C80的混凝土，从而在很大程度上提高了钢筋混凝土柱的承载力，并且也节约了混凝土。

但是，在高强度的混凝土虽然是得到了提高，但是却使其脆性得到了增加，从而也降低了结构当中的安全可靠性。

钢筋混凝土当中的核心混凝土是处在三向应力的状态之下，很
大程度的改善了延性的性能，同时也防止了发生脆性的破坏，就算是高强度的混凝土知识应用在钢筋混凝土柱当中，才能够更好的发挥出其高强度混凝土的强度。

所以，高强度的混凝土是具有着十分大的发展潜力。

在最近的几年时间里，国内外对于高强钢筋混凝土构件的研究表面，高强度的混凝土力学性能和普通钢筋混凝土是有着一些不同之处，其设计是不能够直接的套用普通钢管混凝土构件的设计公式，然而，在我国现行的钢管混凝土设计施工规范以及规程仅仅只是使用在普通钢筋混凝土的结构，所以，必须要加强对高强钢筋混凝土的研究力度进行加大，并且要尽早的制定出适应的设计施工规范。

3.2对其耐火性能进行的研究
在我国目前阶段还没有制定出有关钢筋混凝土结构的防火规范。

对于已经检测的钢筋混凝土的结构，有些是采用了钢筋混凝土结构的要求外包混凝土，有的则是按照钢筋结构的要求涂刷防火的涂料，直到现阶段也没有一个统一的规定以及科学的依据。

但是，在最近的几年，我国的钢筋混凝土结构的耐火问题在研究的过程中已经是取得了不错的研究成果，同时要尽快的编制出一套适合我国国情的钢筋混凝土结构的防火规范。

3.3关于钢管混凝土结构的抗震性能进行的研究
在国内外的大多数是采用拟静力试验的方式来对钢管混凝土结构的抗震性能进行研究，只是从滞会性能定性的得出了钢筋混凝土抗震芯能好的结论，从而对于理论的依据却是相对缺乏，并且也没有形成可供规范使用的计算公式以及计算的理论。

因为钢筋混凝土柱的延性相对比较好而且抗争的性能也是十分的优良，对于钢筋混凝土以及钢筋混凝土衡量的组成框架结构，在设训过程中其抗震的登记划分以及和训一算参数的选取暂按钢筋混凝土结构的有关规定执行，其显然是偏于保守，弹性以及塑性层之间的位移角限制的选取也是值得商榷。

在对结构的进入到弹性后的动力性能，例如是阻尼比的变化规律以及机构的耐疲劳性等设计的方法研究几乎是没有。

3.4关于构件的节点制造过程中缺乏着标准以及定型化
如果当钢筋混凝土柱和混凝土梁在进行连接过程中，就必须要借助柱上的牛腿以及加强板，如果和柱的连接梁比较多并且是不在同一个的标高上面时，往往就会有很多的牛腿以及加强板；一旦要是当钢筋混凝土柱和无梁盖连接进行时，特别是要采用升板法进行施工的过程中，板和柱的连接构造是相当复杂的一个关系，然而钢筋的管构件都是事先在厂家进行定制的，之后就直接的运输到工地进行拼接，对于钢筋管件的制作方面来说，在对接的过程中就是一个很大的难点所在，因此，构件以及节点的标准化以及定型化是值得必要考虑以及值得改进的一个重要问题。

其不断能够在很大程度上面提高生产的效率，而且还能够最大能力的发挥出钢筋混凝土的经济效果，同时也能够改造构件的质量。

3.5关于残余的应力以及初应力的影响
在实际的结构当中，如果是使用了钢管往往则是由钢板焊接所接成，其焊接的残余应力对于钢管混凝土构件的性能在影响方面也是十分的巨大，如果当管壁比较薄时则显现的就更加的突出。

并且，在施工的过程中，在进行内填混凝土灌注之前钢管也具有着一部分的初应力，对于残余应力以及初应力都结构性能的影响还是不够深入以及系统。

4、对钢管混凝土未来的展望
在现阶段虽然钢管混凝土在一直不断的发展，但是，还是是属于一种新型的建筑材料以及桥梁的材料，同时也是缺少这必要的理论对其进行分析，在以后的阶段还是需要不断的对其投入到大量的人力以及物力财力等进行深层次的研究和分析，从而才能够得出更为精准的理论数据，最后得出了有关的计算公式。

在最近的几年时间里，很多的国家都在大力的之处钢管混凝土的发展，从而将其能够成为建筑行业当中的主要材料，也能够更好的减轻混凝土以及钢材的使用量，然而，现在在静力方面性的研究还是相对的比较快，但是，在实际的工程当中却还是相对的比较少，必须要对这方面进行加强管理。

5、结语
由于钢管混凝土具有钢管和混凝土两者的优点，因此更适合适用于我国的各大建筑物中。

由于我国科学技术的发展和进步，钢筋混凝土的应用技术已经越来越成熟，因此它能够满足我国对于桥梁和交通中对于承载力的要求。

除此之外，由于钢管混凝土具有防火能力和抗震能力，已经逐渐的成为了高层建筑的宠儿。

随着我国经济的逐渐发展和生活水平的提高，钢管混凝土必然会有更加广阔的发展前景。

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