钢管混凝土在建筑工程中的应用(下)
20世纪60年代以前，钢管混凝土结构的研究对象主要是圆钢管混凝土结构。自20世纪60年代后半期以来，人们对矩形钢管混凝土结构进行了系统的研究。目前，圆钢管混凝土结构的研究已经取得了丰硕的成果，许多国家都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ACI319-89-89、SSLC (65438)。在我国，对钢管混凝土结构的研究主要集中在素混凝土填充的圆钢管混凝土结构，原中国科学院哈尔滨建筑工程学院率先开展了该项研究工作。继1968之后，中国建筑科学研究院、冶金部建筑科学研究院等单位也对钢管混凝土基本构件的工作性能、设计方法、节点构造、施工技术等进行了系统研究。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综合研究，得出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速发展，出现了许多新的施工技术和方法，充分发挥了钢管混凝土结构的优势。近十年来，我国钢管混凝土结构的科学研究和工程应用取得了显著成就。目前，国家建材局、中国工程建设标准化委员会、国家经贸委和解放军总后勤部已相继颁布和颁发了《钢管混凝土结构设计规范》。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。近十年来，钢管混凝土结构的应用发展迅速。
我国对矩形钢管混凝土结构的研究起步较晚。郑州工程学院于1985开始研究方钢管混凝土轴压短柱，随后同济大学等单位也开始研究方钢管混凝土构件，并取得了一定的成果。然而，我国矩形钢管混凝土结构的设计和施工规范仍在制定中。
3.钢管混凝土结构的工程应用
早在65438+80年代，钢管混凝土结构就出现了。如1879年，英国塞文铁路桥的建设中采用钢管墩，钢管内灌注混凝土，防止内部腐蚀，承受压力。前苏联乌拉尔的伊谢特铁路桥采用钢管混凝土构件作为拱桁架的上弦和上部结构的支柱，节约钢材25%。1961年，比利时建造码头时，采用钢管混凝土构件作为桁架的撑杆和立柱，比钢结构节省钢材40%。法国巴黎住宅区的第一栋摩天大楼，采用了钢管混凝土框架柱，比钢结构节省了40%的钢材。前苏联部分吊车栈桥(跨度48m)采用钢管混凝土结构，比全钢结构节约钢材12%-28%，比钢筋混凝土结构降低造价28%，9%，56%。日本、瑞士等国家在输电塔中采用了钢管混凝土结构，也取得了显著的经济效益。
20世纪60年代以前，钢管浇筑混凝土的施工技术一直没有得到很好的解决，现场施工操作复杂，钢管混凝土在施工性能上的优势没有得到充分发挥。到了80年代后期，由于泵送混凝土技术的发展，解决了现场浇筑钢管内混凝土的技术难题，现代高强混凝土需要用钢管约束来克服其脆性。因此，钢管混凝土结构在美国和澳大利亚的高层建筑中得到了广泛的应用，被认为是高层建筑技术的重大突破。
钢管混凝土结构技术在中国的发展和应用已有近40年的历史。1966钢管混凝土结构应用于北京地铁车站工程，70年代成功应用于单层工业厂房和重型框架。近10年来，随着国民经济的快速发展，钢管混凝土结构在我国的高层建筑、地铁站和大跨度桥梁中得到了有效的应用，促进了建筑技术的发展。在中国，钢管混凝土结构主要应用于以下领域。
3.1高层建筑工程
在高层建筑结构中，钢管混凝土柱具有很大的优势:具有承载力高、抗震性能好的特点，不仅可以替代钢筋混凝土柱，还可以解决普通钢筋混凝土结构底部“胖柱”问题和高强钢筋混凝土结构中柱的脆性破坏问题；还可以代替钢结构体系中的钢柱，减少用钢量，提高结构的抗侧刚度。钢管混凝土构件重量轻，可以减轻基础的负担和造价。所有采用钢管混凝土柱的工程均可采用“全逆作法”或“半逆作法”施工，以加快施工进度；钢管混凝土柱的钢材厚度小，材料易得，价格低廉。其耐腐蚀性和耐火性也优于钢柱。钢管混凝土柱不容易倒塌，即使损坏也比较容易修复加固。
3.2大跨度桥梁工程
随着经济的快速发展，需要建造一座安全、经济、轻便、美观的可以跨越河流、海湾和山谷的大跨度桥梁。在我国，钢管混凝土已广泛应用于拱桥结构和斜拉桥结构中。
在拱桥结构中，钢管混凝土构件主要用来承受轴向压力。当拱桥跨度较大时，拱肋将承受很大的轴向压力，所以采用钢管混凝土构件是非常合理的。此外，在桥梁安装和架设阶段，钢管可用作刚性骨架和浇注混凝土的模板。因此，钢管混凝土被认为是建造大跨度拱桥的理想组合结构材料。自190年四川省旺苍县建成第一座跨度为115米的钢管混凝土拱桥以来，在接下来的10年间，我国共建成了100多座钢管混凝土拱桥，其中跨度为100米的就有30多座，特别是在重庆万县。经过多年的实践，我国积累了丰富的钢管混凝土拱桥施工经验，形成了一套较为完整的钢管混凝土拱桥施工技术。
近年来，钢管混凝土结构在斜拉桥和梁桥中也得到了应用，也取得了良好的经济效益。如广东省南海市紫东大桥、湖北省秭归县向家坝大桥、四川省万县万州大桥等都采用了钢管混凝土网架组合梁结构，降低了结构的自重，提高了结构承载力的利用系数。同时，采用了合适合理的施工工艺，简化了施工程序，减少了施工设备，加快了施工进度，降低了工程成本。对广东省南海市紫东大桥主桥进行了技术经济分析。钢管混凝土空间桁架组合梁结构主桥与预应力混凝土连续钢结构方案相比，可节约混凝土44%，节约预应力钢材62%，增加普通钢材23%。再加上施工设备、临时设施和工期，主桥的经济效益将更加可观。钢管混凝土空间桁架组合梁结构适用于多种桥型，如系杆拱桥结构、超大跨度斜拉桥结构、超大跨度悬索桥结构等。推广应用将带来显著的经济效益和社会效益。