鋼管混凝土

鋼管混凝土是指在鋼管中填充混凝土而形成、且鋼管及其核心混凝土能共同承受外荷載作用的結構構件，按截面形式不同，可分為圓鋼管混凝土，方、矩形鋼管混凝土和多邊形鋼管混凝土等。 ^[1] 

眾所周知，混凝土的抗壓強度高。但抗彎能力很弱，而鋼材，特別是型鋼的抗彎能力強，具有良好的彈塑性，但在受壓時容易失穩而喪失軸向抗壓能力。而鋼管混凝土在結構上能夠將二者的優點結合在一起，可使混凝土處於側向受壓狀態，其抗壓強度可成倍提高.同時由於混凝土的存在，提高了鋼管的剛度，兩者共同發揮作用，從而大大地提高了承載能力。鋼管混凝土作為一種新興的組合結構，主要以軸心受壓和作用力偏心較小的受壓構件為主，被廣泛使用於框架結構中(如廠房和高層)。鋼管混凝土結構的迅速發展是由於它具有良好的受力性能和施工性能，具體表現為以下幾個方面：

鋼管混凝土柱中，鋼管對其內部混凝土的約束作用使混凝土處於三向受壓狀態，提高了混凝土的抗壓強度；鋼管內部的混凝土又可以有效地防止鋼管發生局部屈曲。研究表明，鋼管混凝土柱的承載力高於相應的鋼管柱承載力和混凝土柱承載力之和。鋼管和混凝土之間的相互作用使鋼管內部混凝土的破壞由脆性破壞轉變為塑性破壞，構件的延性性能明顯改善，耗能能力大大提高，具有優越的抗震性能。

塑性是指在靜載作用下的塑性變形能力。鋼管混凝土短柱軸心受壓試驗表明，試件壓縮到原長的2/3,縱向應變達30%以上時，試件仍有承載力。剝去鋼管後，內部混凝土雖已有很大的鼓凸褶皺，但仍保持完整，並未鬆散，且仍有約5%的承載力，用錘敲擊後才粉碎脱落。抗震性能是指在動荷載或地震作用下，具有良好的延性和吸能性。在這方面，鋼管混凝土構件要比鋼筋混凝土構件強得多。在壓彎反覆荷載作用下，彎矩曲率滯回曲線表明，結構的吸能性能特別好，無剛度退化，且無下降段，和不喪失局部穩定性的鋼柱相同，但在一些建築中，鋼柱常常要採用很厚的鋼板以確保局部穩定性。但還常發生塑性彎曲後喪失局部穩定。因此，鋼管混凝土柱的抗震性能也優於鋼柱。 ^[2] 

鋼管混凝土結構施工時，鋼管可以作為勁性骨架承擔施工階段的施工荷載和結構重量，施工不受混凝土養護時間的影響；由於鋼管混凝土內部沒有鋼筋，便於混凝土的澆注和搗實；鋼管混凝土結構施工時，不需要模板，既節省了支模、拆模的材料和人工費用，也節省了時間。 ^[2] 

由於鋼管內填有混凝土，能吸收大量的熱能，因此遭受火災時管柱截面温度場的分佈很不均勻，增加了柱子的耐火時間，減慢鋼柱的升温速度，並且一旦鋼柱屈服，混凝土可以承受大部分的軸向荷載，防止結構倒塌。組合梁的耐火能力也會提高，因為鋼樑的温度會從頂部翼緣把熱量傳遞給混凝土而降低。經實驗統計數據表明:達到一級耐火3小時要求和鋼柱相比可節約防火塗料1/3一2/3甚至更多，隨着鋼管直徑增大，節約塗料也越多。 ^[2] 

鋼管中澆注混凝土使鋼管的外露面積減少，受外界氣體腐蝕面積比鋼結構少得多，抗腐和防腐所需費用也比鋼結構節省。鋼管混凝土構件的截面形式對鋼管混凝土結構的受力性能、施工難易程度、施工工期和工程造價都有很大的影響。圓鋼管混凝土受壓構件藉助於圓鋼管對其內部混凝土有效的約束作用，使鋼管內部的混凝土處於三向受壓狀態，使混凝土具有更高的抗壓強度。但是圓鋼管混凝土結構的施工難度大，施工成本較高。相比之下，方鋼管混凝土結構的施工較為方便，但鋼管混凝土受到的約束作用較小，結構的承載力較低。 ^[2] 

鋼管混凝土柱的零件較少，焊縫少，構造簡單，柱腳常採用在混凝土基礎上預留杯口的插入式柱腳，因而工廠製造比較簡單，同時構件自重較小，運輸和吊裝也較易，施工很簡便，而且鋼管混凝土柱採用板材卷制，板材厚度都不大，一般在40mm以內，無論工廠焊接和現場進行對接，都沒有什麼困難。同時，與鋼筋混凝土柱相比，鋼管混凝土柱的外皮鋼管具有鋼筋的功能，兼有縱向鋼筋和橫向箍筋的作用，所以管內沒鋼筋，省了鋼筋下料和綁紮鋼筋等一系列工藝，又由於柱外皮鋼管本身就是耐側壓的模板，同時也省了支模和拆模等工序。近年來，泵送砼相當普遍，現場澆灌並無困難，我國創造並廣泛使用的高位拋落不振搗混凝土的施工方法，更簡化了現場灌混凝土的工序，簡便了施工。也有在管柱下部開臨時澆灌孔，用混凝土泵自下而上灌注混凝土的方法，既快，又保證澆灌質量。而且，在澆築後，鋼管內處於相當穩定的濕度條件，水分不易蒸發，省去澆水養護工序，簡化了混凝土的養護工藝。 ^[3] 

堵塞鋼管法蘭間隙——清洗管內污物、潤濕管壁——安設壓注頭和閘閥——壓注管內混凝土——從排漿孔振搗混凝土——關閉壓注口閘閥穩壓——拆除閘閥完成壓注。 ^[3]