鋼管混凝土研究進展

(廣州大學土木工程學院 廣東 廣州 510006)

TheresearchprogressofConcretefilledsteeltube

HEHuihui

【Abstract】This paper briefly introduces the concrete-filled steel tube,briefly introduces the concrete-filled steel tube,describes its advantages,introduces the engineering application of concrete-filled steel tube from different aspects,lists the research status at home and abroad,and discusses the existing problems and the development direction of concrete-filled steel tube in the future.

【Keywords】Concrete filled steel tubes;Engineering applications;Research status quo;Development direction

一、鋼管混凝土的簡介

鋼管混凝土(Concrete filled steel tube),是指在鋼管內填充混凝土后進行養護，最終形成的混凝土與鋼管結合為一體的結構構件，具有承載力高、延性好、耐久性強的材料。

與傳統的鋼筋混凝土結構相比,鋼管混凝土結構有如下優點：①可以不受鋼模規格的限制生產任意規格和長度的構件；②不需要支模板，提高生產效益，節約能源,同時改善勞動環境，縮短了工期，降低了生產成本；③減少了起吊、運輸和安裝工程中的破損率從而提高了抗震和抗沖擊能力，在生產過程中能有效地避免出現跑漿、麻面等問題，因此基本上不存在廢品率；④構件的承載力富裕度大；⑤核心混凝土提高了構件的穩定性,解決了鋼結構力學性能方面穩定問題的缺點。[1-2]

二、鋼管混凝土結構在實際工程中的應用

鋼管混凝土由于具有承載力高、抗震性能好、節約鋼材和施工便捷等較突出的有點，因而近年來在建筑領域內得到了廣泛的推廣和應用，發展十分迅速。下面將簡要地列舉一些典型實例來說明鋼管混凝土結構的合理應用及其技術經濟效益。[3-5]

1996年建成的廣州好世界廣場大廈是國內第一座采用C60級鋼管高強混凝土柱的超高層建筑。結構體系為現澆鋼筋混凝土框架-剪力墻，如采用C40級鋼筋混凝土柱，柱截面將會過大，從而嚴重影響建筑的使用。經研究，決定在地上2層以下，采用C60級的鋼管高強混凝土柱，以縮小柱的截面積。

江西高安縣樟樹嶺水庫大橋采用了鋼管混凝土桁架拱橋，凈跨70m，橋寬5m，由兩片鋼管混凝土桁架和鋼筋混凝土橋面組成。由于采用了鋼管混凝土結構，整個轉動體系重量只有390t，相當于轉體同類型普通鋼筋混凝土桁架拱重量的50%，不但節省了平衡重混凝土250m3，也簡化了轉體工作，由于采用鋼管混凝土桁架拱，減輕了橋梁上部構造的重量，降低了拱的水平推力，減輕了地基負擔。

三、鋼管混凝土的國內外研究

2015年，武漢大學盧亦焱等對鋼管鋼纖維混凝土柱的受壓性能進行了試驗研究。試驗研究了混凝土強度、鋼管厚度和鋼纖維體積分數對混凝土極限強度和延性的影響。試驗結果表明，在混凝土中摻入鋼纖維可顯著提高鋼管混凝土柱的延性和耗能能力，延緩鋼管的局部屈曲，但對破壞模式無明顯影響。[6]

2016年，利物浦大學工程學院A.S.Shakir研究了普通鋼管混凝土柱和再生鋼管混凝土柱在側向彈丸沖擊下的動力響應，以及碳纖維布(CFRP)對鋼管混凝土柱結構性能的影響。結果表明，RACFST試件和NACFST試件的變形形態相似，其抗沖擊性能與NACFST試件相當。試驗結果還表明，CFRP的附加約束減小了RACFST和NACFST試件的整體位移。[7-8]

四、存在的問題以及展望

目前，鋼管混凝土的應用已經取得了滿意的效果，但是隨著研究的深入，許多問題仍有待解決。

(1)目前，對鋼管混凝土動力性能的研究大多集中在試驗研究階段，大多從滯回性能定性分析鋼管混凝土抗震性能得出較好的結論，缺乏相應的理論推導和計算理論，對規范和設計尚未形成統一的認識。

(2)剛度是鋼管混凝土柱和節點力學性能的重要指標，現有鋼管混凝土變形試驗對其認識不同，對剛度仍存在不同認識，缺乏統一的理論計算公式。

(3)鋼管混凝土構件設計規范不成熟、不完善。[9]

五、結語

盡管鋼管混凝土在實際工程中的應用還有許多問題尚待解決，但是仍然有許多具有開拓精神的企業、研究工作者和工程技術人員在孜孜不倦地推進著鋼管混凝土的發展。鋼管混凝土具有比強度高、承載能力大、經濟效益好和耐久性優異的優點，可以滿足土木建筑工程部門對輕質、高等級、大跨度、重在化和耐久性等諸多方面的要求。所以，應積極開展鋼管混凝土的研究工作，加快推進鋼管混凝土的研究進程，爭取使鋼管混凝土能夠早日在實際工程中得到普遍的運用。